DE2658304A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
HalbleitervorrichtungInfo
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Description
BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER
ZWIRNER . HIRSCH 26583(K
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72 Horikawa-cho, Saiwai-ku,
Kawas aki-shi, Jap an
Kawas aki-shi, Jap an
Halb le it ervorr ichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Halbleitervorrichtung wie ein Transistor, eine Diode oder eine integrierte Schaltung umfaßt ein Halbleitersubstrat, eine
auf dem Halbleitersubstrat erzeugte Isolierschicht, wie eine Siliziumdioxidschicht, und eine Schutz- oder Passivierungsschicht
aus Aluminiumoxid, PSG (Phosphorsilikatglas), usw., die auf der Isolierschicht gebildet ist. Im folgenden bedeutet SG
Silikatglas.
Figur 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
Gemäß dieser Figur sind ein Transistor 1 und ein Wider-
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München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner
stand in einem Halbleitersubstrat 3 gebildet. Ferner sind eine SiO^-Isolierschicht 4- und eine PSG-Schicht 5 auf die
Oberfläche des Halbleitersubstrats 3 geschichtet. Zudem sind Metallelektroden 6, 61 und eine (nicht gezeigte) Verdrahtung
dadurch erzeugt worden, daß die gewünschten Teile des Halbleitersubstrat
s durch Fotoätzen oder dergleichen freigelegt worden sind, eine Aluminiumschicht niedergeschlagen und diese
selektiv geätzt worden ist. Bei dem Beispiel gemäß Figur 1 ist der Verdrahtungsteil außerdem mit einer SiOp-Isolierschicht
4-' und einer PSG-Schutz schicht 51 bedeckt.
Die Isolierschicht und die Schutzschicht dienen dazu, das Halbleitersubstrat vor einer Verunreinigung durch verunreinigende
Stoffe zu schützen und dadurch Kanalbildungen in der Basis- oder der Kollektorzone zu verhindern. Ferner verhindern
diese Schichten, daß sich die von ihnen bedeckten Elektrode! und Verdrahtungsteile vom Substrat abschälen. Eine als Passivierungsschicht
verwendete PSG-Schicht oder dergleichen bringt jedoch ein beträchtliches Problem mit sich. Die Schicht neigt
nämlich dazu, während der Verwendung Feuchtigkeit zu absorbieren, was zu einer PhosphorsaurebLldung führt. Die solchermaßen
erzeugte Phosphorsäure ätzt die Metallelektroden und den Verdrahtungsteil,
was in extremen Fällen zu deren Brechen führt. Ferner weist eine Glasschicht wie PSG einen Polarisierungseffekt
auf, der zur Verringerung der Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung
(Vqj£q) und der Kollektor-Basis-Durchbruchspannung
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die zu einer erhöhten Eau schv er änderung führt.
Eine Halbleitervorrichtung wir-d mit Hilfe folgender Schritte
erzeugt: Es wird eine Isolierschicht erzeugt; diese wird zum Eindiffundieren von Dotierstoff in das Halbleitersbustrat
selektiv geätzt; es wird eine weitere Isolierschicht erzeugt; diese wird selektiv geätzt; usw. Es folgt, daß die Halbleitervorrichtung
Isolierschichten auf v/eist, die mehrmals während des Herstellungsvorgangs Wärmebehandlungen unterzogen worden
sind. Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß die solchermaßen gebildeten Isolierschichten verunreinigt sind mic Alkalimetallverunreinigungen,
wie llatriiuaionen, die bei den Erwärmungsschritten
erzeugt v/erden, beispielsweise von einer Röhre zur Durchführung einer gleichmäßigen Erwärmung. Demzufolge besteht
ein zusätzlicher Nachteil darin, daß die herkömmliche Halbleitervorrichtung zu Kanalbildungen in der Basis- oder der
Kollektorzone neigt.
Methoden zur Verbesserung der Rauscheigenschaften usw. durch einen modifizierten Aufbau des Halbleitersubstrats selbst sind
vorgeschlagen worden in den US-Patentschriften 3 812 519»
3 834- 953, 3 858 238 und 3 879 230. Diese Methoden werden
kollektiv Perfect Crystal Device Technology genannt, sind nachfolgend als "PCT-Methode" bezeichnet und zeichnen sich
dadurch aus, daß wenigstens ein anderer Dotierstoff als Arsen
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in ein Halbleitersubstrat diffundiert wird, um eine Zone hoher Dotierstoffkonzentration zu bilden, worauf das Diffundieren
von Arsen in die Zone hoher Dotierstoffkonaentration folgt, um in dieser eine Arse-ndiffusionszone zu erzeugen. Die
Arsendiffusion soll das Auftreten von Gitterfehlern des Halb-Ieiterkristal3
G verhindern, und ihre Konzentration wird jj.ieäriger
gemacht als diejenige des anderen Dotierstoffs.
Die PCT-Methode ist bis zu einem bestimmten Ausmaß zufriedenstellend.
Um die neueren Anforderungen für eine Halbleitervorrichtung mit einer viel niedrigeren Rauscherzeugung zu erfüllen,
ist es sehr wichtig, eine stark verbesserte Passivierungsschicht und ein Blockiermaterial zu entwickeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung
mit einer neuen Schutzschicht verfügbar zu machen, die keine Feuchtigkeit absorbiert und keinen Polarisierungseffekt
aufweist. Die neue Schutzschicht soll einen ausreichenden Blockiereffekt aufweisen gegenüber einer Verschmutzung mit
Alkalimetallverunreinigungen, die von den Erwärmungsschritten
stammen. Eine solche Halbleitervorrichtung soll einen großen Stromverstärkungsfaktor und eine niedrige Rauscherzeugung aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Ausge-
staltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung umfaßt wenigstens eine Siliziumkarbidschicht zur Bedeckung des Halbleitersubstrats,
das eine zwischen äibstrat und Siliziumkarbidschicht befindliche Isolierschicht aufweist. Um die Passivierungswirkung
zu verbessern und die Ätzgeschwindigkeit zu fördern, kann die Siliziumkarbidschicht mit vrenigstens einem Dotierstoff dotiert
sein, der ausgewählt ist aus P, Al, Pb, B, Ti, Ga, Zn, Zr, Sr, Cr, Mo, W, Ni, Fe, Co und Ta. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann zusammen mit der Siliziumkarbidschicht eine Schutzschicht aus wenigstens einem der Stoffe
PSG, P*AsSG, P*BSG, P*SbSG, SiON, Si3N4, usw. als auch den
Oxiden der aufgezählten Elemente erzeugt werden. Ferner kann eine Halbleitervorrichtung mit zufriedenstellenden Eigenschaften
dadurch erzeugt werden, daß eine Siliziumkarbidschicht auf einem Halbleitersubstrat geschaffen wird, das durch die PCT-Methode
vorbereitet worden ist.
Im folgenden wird die Erfindung iinhand von Ausführungsformen
näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung
;
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Fig. 2 bis 5 Querschnittsansichten zur Darstellung von Herstellungsschritten
für eine Halbleitervorrichtung entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig.6 eine graphische Darstellung der Beziehungen
zwischen der Ausbeute der Halbleitervorrichtung im Hinblick auf die Durchbruchspannung und die
Eintauchzeit der Halbleitervorrichtung in kochendes Wasser, und zwar für die erfindungsgemäße und
die bekannte Halbleitervorrichtung;
Fig. 7 eine graphische Darstellung des Stromverstärkungsfaktors der erfindungsgemäßen und der bekannten
Halbleitervorrichtung;
Fig.8 eine graphische Darstellung der Rauschzahl der
erfindungsgemäßen und der bekannten Halbleitervorrichtung ;
Fig.9 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen
der SiC-Schichtdicke und der auf die Oberfläche des ßi-Substrats ausgeübten Spannung;
Fig.10 bis 19 Querschnittsansichten, in denen Herstellungsschritte für eine Halbleitervorrichtung entsprechend
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt sind;
Fig.20 die Oberflächenladung der erfindungsgemäßen und
der bekannten Halbleitervorrichtung;
Fig. 21 die Rauschzahl der erfindungsgemäßen und der be-
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2 6 5 8 3 Q 4
'40'
kannten Halbleitervorrichtung; und
Fig. 22 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwisehen
dem Stromverstärkungsfaktor und der KoIIeI^-
tor-Emitter-Durchbinichspannung für die erfiniungsgemäße
und die bekannte Halbleitervorrichtung.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen gemeinschaftlich Herstellungsschritte für eine Halbleitervorrichtung entsprechend einer
erfindungsgemaßen Ausführungsform. Figur 2 zeigt, daß ein
Transistor 11 und ein Widerstand 12 in einem Halbleitersubstrat 15 gebildet sind. Diese Elemente sind erzeugt mit Hilfe
der bekannten Schritte des epitaktischen Kristallzüchtens oder
des chemischen DampfphasenniederSchlags, der Erzeugung einer
SiOp-Schicht, des selektiven Fotoätzens der SiC^-Schicht und
der Dotierstoffdiffusion. Man sieht, daß die bei der Dotierstoffdiffusion
als Maske verwendete SiOp-Schicht 14 als sogenannte Feldisolierschicht auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats
13 bleibt. Auf die Oberfläche der Schicht 14 sind eine PSG-Schieht 15, eine SiC-Schicht 16 und eine SiO2~Schicht
17 geschichtet, die durch Aufdampfen, Aufstäuben, chemischen Dampfphasenniederschlag usw. gebildet sind.
Die SiC-Schicht 16 ist hergestellt durch chemischen Dampfphasenniederschlag
unter Verwendung von Siliziumtetrahydrid (SiH^) und Toluol (CoHg) als Reaktionsstoffe5 durci» gevöhn-
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liches Aufdampfen, Aufstäuben oder dergleichen.
Die SiOp-Soliicht 17 wird durch eine gewöhnliche Fotoätzmethode
selektiv entfernt, um Öffnungen 18a, 18b, 18c zum Anbringen von Elektroden für den Kollektor, die Basis bzw.
den Emitter das Transistors 11 und öffnungen 19a und 19b
zum Anbringen von Elektroden für den Widerstand 12 zu schaffen (Fig.3).
Diejenigen Teile der SiC-Schicht 16, die durch das selektive Ätzen der SiO^-Schicht 17 freigelegt worden sind, werden durch
Plasmaätzung oder dergleichen mit CF^ entfernt, wodurch Öffnungen
18a', 18b1, 18c', 19a1 und 19b' erzeugt werden (Fig.4).
Dann werden die PSG-Schicht 15 und die SiO^-Isolierschicht 14-durch
ein gewöhnliches Ätzverfahren selektiv entfernt, worauf ein Aluminiumniederschlag und dessen selektives Ätzen folgt,
um Elektroden 18a", 18b", 18c", 19a" und 19b" in elektrischen Kontakt mit dem Halbleitersubstrat 13 zu bringen (Fig.5).
Die SiO2-Schichten 14- und 17 werden durch chemischen Dampfphasenniederschlag
usw. zu Isolierzwecken der Halbleitervorrichtung
gebildet. Wenn die Siliziumkarbidschicht in direktem Kontakt mit dem Halbleitersubstrat erzeugt wird, kann das Problem
eines Kurzschlusses zwischen der Basis, dem Kollektor und dem Emitter des Transistors auftreten, da Siliziumkarbid ein
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Halbleitermaterial ist. Mit anderen Worten dient die SiOp-Schicht
14- dazu, das genannte Problem des Kurzschlusses auszuschalten. Andererseits dient die SiOp-Schicht 17 zur Verhinderung
von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden. Übrigens kann die Isolierschicht 17 auch dadurch erzeugt werden, daß
die SiC-Schicht 16 in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzt wird, d.h. durch die Oxidation der SiC-Schicht 16.
Die bevorzugte Dicke der SiC-Schicht liegt im Bereich von 50 A bis 5 JU ^, vorzugsweise im Bereich von 500 A bis 3000 A.
Ferner kann die Schicht wenigstens einen Dotierstoff aus der
Co Gruppe P, Al, Pb, B, Ti, Ga, Zn, Zr, Sr, Cr, Mo, V, Ni, Ee,/lnd
Ta enthalten. Die bevorzugte Dotierstoffkonzentration liegt im
19 22 ι 7I
Bereich von 10 bis 10 Atome/cnr, noch stärker bevorzugt
ΡΩ 21 5?
im Bereich von 10 bis 10 Atome/cm^. Die mit dem Dotierstoff
dotierte SiC-Schicht kann durch verschiedene Verfahren erzeugt werden, einschließlich beispielsweise einer Ionenimplantation,
eines chemischen Dampfphasenniederschlags unter Verwendung der Reduktion von Gasen wie Arsin (AsH,) und Phosphin
(PH5J, und einer Methode zum Niederschlagen einer Mischung
aus Siliziumkarbid und dem Dotierstoff durch Aufstäuben, Elektronenstrahlniederschlag,
Plasmaaiederschlag usw.
In einigen Fällen werden die Wärmebehandlungen bei Temperaturen niedriger als 1000 C durchgeführt, um die Diffusionsschichten
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• rim ·
zum Zweck der Steuerung des Stroinverstärkungsfaktors, von
ν0Ε0 und von VCBo des Transistors zu steuern. Unter der erwähnten
Tercperaturbedingung wird die Siliziumkarbidschicht amorph. Die· Schicht weist jedoch eine ausreichende Wirkung
als Passivierungsschicht einer Halbleitervorrichtung auf, selbst wenn sie amorph ist.
Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen Vergleichsdaten zwischen der
erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung, die eine Siliziumkarbid-Passivierungsshicht
aufweist, und einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung, und zwar bezüglich der Ausbeute hinsichtlich
Durchbruch spannung, Stromverstärkungsfaktor h-grg bzw.
Rauschzahl.
In Figur 6 ist die Ausbeute (%) hinsichtlich der Durchbruchspannung
auf der Ordinate und die Zeit (Stunden), während welcher die Halbleitervorrichtung in kochendes Wasser getaucht
worden ist, auf der Abszisse aufgetragen. Die Kreise (o) und die Kreuze (x) in der graphischen Darstellung bezeichnen erfindungsgemäße
Halbleitervorrichtungen bzw. herkömmliche Halbleitervorrichtungen. Die dargestellte Ausbeute ist der Prozentsatz
der Halbleitervorrichtungsmuster, die weniger als 0,1/jmA
Oberflächenleckstrom bei einem auf 100 V eingestellten νητίη auf-
^ bezogen auf alle getesteten Muster. Figur 6 zeigt, daß
die Ausbeute im Fall der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung selbst nach vierstündigem Eintauchen in kochendes Wasser
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im wesentlichen 100 % beträgt, im Gegensatz zu weniger als 90 % für die bekannte Halbleitervorrichtung.
In Figur 7 ist &er Stromverstärkungsfaktor 1%^, d.h. Ι,.,/1-d»
bei geerdetem Emitter auf der Ordinate und der Kollektorstrom (mA) auf der Abszisse aufgetragen. Mat' sieht, daß die erfindungsgemäße
Halbleitervorrichtung gegenüber der herkömmlichen Halbleitervorrichtung einen beträchtlichen Vorteil hinsichtlich
des Stromverstärkungsfaktors aufweist, insbesondere in Bereichen kleinen Kollektorstroms. Beispielsweise wurde für die erfindungsgemäße
Halbleitervorrichtung ein Stromverstärkungsfaktor von etwa 100 gemessen, wenn der Kollektor strom auf 10 mA eingestellt
war. Es ist auch wichtig zu bemerken, daß die Differenz zwischen den Stromverstärkungsfaktoren zweier innerhalb
eines Chips erzeugter Transistoren, d.h. das Paarverhalten,
etwa 1 % betrug.
Figur 8 zeigt die Beziehung zwischen der Rauschzahl (dB) und der Frequenz, und zwar gemessen unter den Bedingungen:
I0 = 100 μA; VCE = JV; und Eg = 1kß . Man sieht, daß die
Rauschzahl der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung weniger als halb so groß wie diejenige der herkömmlichen Halbleitervorrichtung
ist. Beispielsweise wies die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung bei 10 Hz eine Rauschzahl von etwa 2 dB auf
im Gegensatz zu etwa 5 dB bei der herkömmlichen Halbleitervorrichtung.
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Die erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtungen, deren Eigenschaften
in den Figuren 6, 7» 8 gezeigt sind, wiesen sowohl eine PSG- als auch eine SiC-Schicht auf. Man erhielt jedoch
im wesentlichen dieselben Ergebnisse bei Experimenten, die an Halbleitervorrichtungen durchgeführt wurden, die als Passivierungsschicht
eine SiC-Schicht alleine, eine dotierte SiC-Schicht alleine oder eine dotierte SiC-Schicht und eine PSG-Schicht
aufwiesen.
Die Siliziumkarbidschicht weist auch eine Spannungskompensationswirkung
zwischen dem Halbleitersubstrat und den darauf geschichteten Isolierschichten auf. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von Silizium, Siliziumdioxid und Siliziumkarbid sind:
Si 2.5 x 10"6 0C"1
SiO2 0.35 x 10~6 0C"1
SiC 4.5 x 10"6 0C"1
Bekanntlich kann eine Halbleitervorrichtung, bei der SiOp-Schichten
auf ein Si-Substrat geschichtet sind, während der Erwärmungsschritte seine Form ändern oder brechen, und zwar
aufgrund des genannten Unterschiedes zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Si- und SiOp. Die Verwendung der
über die SiO^-Schicht geschichteten SiC-Schicht dient jedoch
dazu, eine solche Deformation und ein solches Brechen zu verhindern.
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Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen der SiC-Schichtdicke
(A) und der auf die Oberfläche des Si-Substrats ausgeübten Spannung (kg/cm ). Der positive Bereich der Spannung bedeutet
eine Expansion des Substrats und der negative Bereich kennzeichnet eine Kompression. Wie Figur 9 zeigt, ist die auf die
Oberfläche des Si-Substrats ausgeübte Spannung O, wenn die
Dicke der Si-Schicht etwa 75OA beträgt. Mit anderen Worten,
eine SiC-Schicht mit der genannten Dicke bewirkt den maximalen Spannungskompensationseffekt.
Eine Halbleitervorrichtung mit einem mit Hilfe der PCT-Methode
hergestellten Halbleitersubstrat und einer Siliziumkarbidpassivierungsschicht
weist auch ausgezeichnete Eigenschaften auf und fällt ebenfalls in den Rahmen der Erfindung. Die
Figuren 10 bis 19 zeigen gemeinschaftlich als ein Besipiel die Stufen zur Herstellung einer diskreten Halbleitervorrichtung
entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Gemäß Figur 10 ist auf der Oberfläche eines N~-leitenden Siliziumsubstrats
21 eine SiO^-Schicht 22 selektiv gebildet. Wenigstens
ein P-Leitfähigkeit erzeugender Dotierstoff, bei dem es sich nicht um As handelt, ist in das Substrat 21 diffundiert,
um eine Zone 23 hoher Dotierstoffkonzentration (Fig.11) zu erzeugen,
die eine Basiszone bildet. Dann wird eine weitere
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SiOp-Schicht 24 auf der gesamten Oberfläche erzeugt, und zwar
durch eine chemische Dampfphasenabscheidung, usw., worauf ein selektives Entfernen der SiOp-Schicht folgt, um einen Teil der
Zone 23 mit hoher Dotierstoffkonzentration freizulegen (Pig.12).
Eine Emitterzone 25 wird erzeugt, in-dem As und ein weiterer Dotierstoff, wie P, in die freigelegte Zone hoher Dotierung
diffundiert wird (Fig.13).
Anstatt durch Diffusion kann die Emitterzone durch Verwendung einer chemischen Dampfphasenabscheidung gebildet werden. Im
speziellen wird P und As enthaltendes SiOp niedergeschlagen durch chemische Dampfphasenabscheidung aus einem Gasgemisch
mit vorbestimmten Verhältnissen von PH-, und AsH2, die mit
3 3
einer Mischung aus SiH^ und Op vermischt worden sind, worauf
eine vier Stunden dauernde Erhitzung der niedergeschlagenen Schicht auf etwa 11000C folgt. Um die Gitterfehler des Kristalls
der Emitterzone 25 minimal zu machen, sollte die Anzahl der
As-Atome bei etwa 3 "bis 24 % der Anzahl der P-Atome liegen.
Es hat sich gezeigt, daß der Kristall der Emitterzone frei von Versetzungen und Entmischungen ist, wenn die Dotierstoffkonzentration
4.0 X 10 Atome/cnr oder weniger ist. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Ausdehnung der Basiszonenbreite aufgrund
des Emittereintaucheffekts nur vernachlässigbar kleine 0,2 % der ursprünglichen Breite der Basiszone ausmacht.
- 15 709826/0969
Alle auf dem Siliziumsubstrat 21 erzeugten Schichten werden dann gemäß Figur 14 entfernt und es wird eine neue SiOp-Schicht
26 auf der freiliegenden Oberfläche des Siliziumsubstrats
gebildet, und zwar durch dessen Oxidation, die unter einer Atmosphäre aus EL·, 0~ und HCl ausgeführt wird (Pig.15).
Diese Oxidationsbehandlung wird 30 Minuten lang bei etwa
1000 C ausgeführt, wodurch eine SiOp-Schicht mit einer Dicke von 15OOA und einem extrem geringen Nadelloch-Auftreten erzeugt
wird. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die zur Bildung der Basiszone 23 und der Emitterzone 25 verwendeten
SiO2-Schichten 22 und 24 vor Erzeugung der SiO2-Schicht 26
entfernt worden sind. Die SiOo-Schichten 22 und 24 werden mehrmals Wärmebehandlungen unterzogen, was zu einer Verunreinigung
mit Alkalimetallverunreinigungen, wie Natriumionen, führt. Demgemäß ist das Entfernen der SiO^-Schichten sehr wirksam,
um zu ermöglichen, daß die resultierende Halbleitervorrichtung Kanalbildungen verhindern und die Rauscherzeugung
verringern kann.
Es wird dann eine SiC-Schicht 27 mit einer Dicke von etwa 2000A auf der Isolierschicht 26 erzeugt, und zwar durch chemische
Dampfphasenabscheidung, Aufsprühen, usw. (Fig.16). Die solchermaßen
erzeugte SiC-Schicht 27 wird selektiv entfernt, um jenen Teil der Isolierschicht 26 freizulegen, der außerhalb der Basiszone
23 und der Emitterzone 25 liegt. Das Halbleitersubstrat
- 16 709826/0969
/77-
wird ferner 3 Stunden lang in der Mischgasatmosphäre aus
Hp, Op iind HCl auf 11000C erwärmt, wodurch ermöglicht wird,
daß die freigelegte SiOp-Isolierschicht bis zu einer Dicke
von etwa 5000 bis 6000 A wachsen kann und eine Isolierschicht 28 durch diese Wärmebehandlung gebildet wird (Fig.17)· Bei
dieser Wärmebehandlung wirkt die restliche SiC-Schicht 27 als Maske und somit kann die SiOp-Isolierschicht unter der SiC-Schicht
nicht in die Basis- und die Emitterzone v/achsen. Es folgt, daß die Isolierschicht 28 viel dicker als die Schicht
26 ist« Dieser Aufbau verhindert wirksam eine Kanalbildung, die durch eine verringerte Löcherkonzentration im Oberflächenbereich
der Basiszone verursacht wird, sowie eine Inversion der Kollektorzone, die durch die Energiequellenspannung bewirkt
wird. Die Kanalbildung und die erwähnte Kollektorzoneninversion
rühren vom Transistoraufbau her, da die Dotierstoffkonzentration der Kollektorzone viel niedriger als diejenige
der Basiszone und der Emitterzone ist. Die Bildung der SiO^- Isolierschicht 28 resultiert für den Fall, daß auch ein Widerstand
gebildet wird, in dem zusätzlichen Vorteil, daß der Widerstandswert des Widerstandes im wesentlichen unverändert bleibt.
Darüberhinaus werden eine reine SiO^-Schicht 29 mit einer Dicke
von etwa 2000 bis 4000A und eine zusätzliche SiO2~Schicht JO,
die mit P und As dotiert ist und eine Dicke von etwa 2000 bis
3000 A aufweist, durch chemische Dampfphasenabscheidung erzeugt (Fig.18). Der Erzeugung dieser Isolierschichten folgt
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ein Vergütungsschritt. Die Vergütung wird 10 Minuten lang
bei etwa 1000 C in einer oxidierenden oder inaktiven Atmosphäre durchgeführt, worauf eine Behandlung mit POCl^ folgt,
um schädliche Verunreinigungen zu entfernen.
Schließlich werden Metallelektroden 31 durch ein gewöhnliches
Verfahren erzeugt (Pig.19). Wie wiederholt beschrieben, wirkt die SiC-Schicht 27 in der resultierenden Halbleitervorrichtung
als eine Passivierungsschicht.
An den folgenden drei Mustern wurden Vergleichs tests durchgeführt,
um Einblick in den Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung gegenüber der herkömmlichen Halbleitervorrichtung
im Hinblick auf die Oberflächenladung pro Einheitsfläche (N-Ci-D) zu gewinnen:
Muster I
Halbleitervorrichtung mit einem Si-Substrat, in dem mit Hilfe der erwähnten PCT-Methode vorbestimmte Halbleiterzonen gebildet
sind, und mit einer auf dem Si-Substrat erzeugten SiO^-
Schicht (herkömmliche Halbleitervorrichtung).
Muster II
Halbleitervorrichtung, dadurch hergestellt, daß eine SiJN^,-Schieht
auf der SiOp-Schicht des Musters I erzeugt worden ist (herkömmliche Halbleitervorrichtung).
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Muster III
Halbleitervorrichtung, dadurch hergestellt, daß eine SiC-Schicht auf der SiOp-Schicht des Musters I erzeugt worden
ist (erfindungsgeraäße Halbleitervorrichtung).
Zunächst wurde an jedes dieser Muster eine Sperrspannung angelegt,
um die Ausdehnung der Verarmungsschicht zu messen. Dann wurde jedes dieser Muster einer Wärmebehandlung unter
Vorspannung ausgesetzt, d.h., das Muster wurde 10 Minuten lang auf 3000C gehalten und es wurde ein elektrisches Feld von
10 V/cm während der Heizzeit an das Muster angelegt, und zwar als Durchlaß- und als Sperrvorspannung. ITach der Wärmebehandlung
unter Vorspannung wurde die Menge der beweglichen Ionen halb-quantitativ gemessen.
Die Oberflächenladung pro Einheitsfläche (N-p-g) schafft ein
gutes Kriterium für die Gesamtbewertung von beweglicher Ladung, Oberflächenzustandsdichte, usw. und erlaubt eine Gesamtbewertung
des Passivierungseffektes und des Blockierungseffektes der Siliziumkarbidschicht, einer PSG-Schicht, usw. der Halbleitervorrichtung.
Figur 20 zeigt die Ergebnisse der Vergleichstests. In dieser Figur bedeutet "NO BT", daß eine Wärmebehandlung
unter Vorspannung an dem Muster nicht vorgenommen worden ist. Andererseits bedeuten "+BO?" und "-BT", daß den Mustern während
der Wärmebehandlungen unter Vorspannung eine Durchlaß- bzw. Sperrspannung zugeführt worden ist. Figur 20 zeigt, daß die
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erfindungsgemäße Haltleitervorrichtung mit einer SiC-Schicht
(Muster III) beträchtlich besser als die herkömmlichen Halbleitervorrichtungen
ist.
An der erfindungegemäßen Halbleitervorrichtung (Muster III)
wurden außerdem Messungen der Rauschzahl und des Stromverstäi^kungsfaktors
(iwO vorgenommen, mit den Ergebnissen, wie
sie in den !Figuren 21 bzw. 22 gezeigt sind, je im Vergleich
mit einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung (Muster I). Die Rauschzahl wurde gemessen unter den Bedingungen: Ιβ =
100 yuA, VCE = JV und Rg = 1kii . Wie Figur 21 zeigt, war
die Rauschzahl der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
weniger als halb so groß wie diejenige der herkömmlichen Halbleitervorrichtung. Figur 22 zeigt ebenfalls einen bedeutenden
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber der bekannten Vorrichtung. Wie sich zeigte, ist das Vn-gQ der erfindungsgemäßen
Vorrichtung viel größer als dasjenige der herkömmlichen Vorrichtung, wenn der Vergleich beim selben Stromverstärkungsfaktor
durchgeführt wird. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäße Halbleitervorrichtung einen viel kleineren
Generation-Rekombination-Strom erlaubt als die herkömmliche Halbleitervorrichtung. Übrigens wurde die-Ausbeute hinsichtlich
der Durchbruchsspannung, wie sie zuvor definiert worden
ist, für diese beiden Arten von Halbleitervorrichtung ebenfalls gemessen, wobei die Ergebnisse im wesentlichen gleich
den in Fig.6 gezeigten sind.
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Claims (11)
1. , Halbleitervorrichtung mit einem Halbleitersubstrat, in
dem die gewünschten Halbleiterzonen erzeugt sind, wenigstens
einer auf dem Substrat gebildeten Isolierschicht und wenigstens einer auf der Isolierschicht gebildeten
Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht wenigstens eine Siliziumkarbidschicht
aufweist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei ohne t , daß die Schutzschicht
wenigstens eine Siliziumkarbidschicht aufweist und wenigstens eine Schicht aus der Gruppe PSG, P*AsSG, P'BSG, P*SbSG,
SiON und Si3M4, wobei "SG" Silikatglas bedeutet.
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3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die Siliziumkarbidschicht wenigstens einen Dotierstoff aus der Gruppe P,
A], Pb, B, Ti, Ga, Zn, Zr, Sr, Cr, Mo, V, Ui, Fe, Co und
Ta enthält.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennze ichnet , daß die Schutzschicht wenigstens eine Siliziumkarbidschicht und wenigstens eine
Oxidschicht eines: Elementes aus der Gruppe P, Al, Pb, B, Ti, Ga, Zn, Zr, Sr, Cr, Mo, V, Ei, Fe, Co und Ta enthält.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Siliziumkarbidschicht
im Bereich von 5OA bis ^>um. liegt.
6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3i dadurch
gekennzeichnet , daß die Konzentration des
in der Siliziumkarbidschicht enthaltenen Dotierstoffs im
/ία p2 / 3
Bereich von Λ0 bis 10 Atome/cnr liegt.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Siliziumkarbidschicht
aus amorphen Siliziumkarbid gebildet ist.
- 22 -
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8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzschicht
als Passivierungsschicht wenigstens eine Siliziumkarbidschicht und wenigstens eine PSG-Schicht aufweist.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß das Halbleitersubstrat
eine 2Jone hoher Dotierstoff konzentration aufweist, die
durch Diffundieren wenigstens eines anderen Dotierstoffs als Arsen gebildet ist, sowie eine weitere Dotierstoffzone,
die innerhalb der Zone hoher Dotierstoffkonzentration durch Diffundieren von Arsen und eines anderen DotierStoffs als
Arsen erzeugt ist, und daß die Arsenkonzentration niedriger als die Konzentration des anderen Dotierstoffs ist.
10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der diffundierten
Arsenatome bei 3 % bis 24- % liegt, basierend auf der Atomzahl des anderen diffundierten Dotierstoffs zusammen
mit Arsen.
11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolierschicht
und die Schutzschicht alle Maskierschichten ersetzen, die zur Erzeugung der gewünschten Halbleiterzonen im Halbleitersubstrat
verwendet worden sind.
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Applications Claiming Priority (3)
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JP2765176A JPS52111379A (en) | 1976-03-16 | 1976-03-16 | Semi-conductor device |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE2658304C2 (de) |
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KR900001267B1 (ko) * | 1983-11-30 | 1990-03-05 | 후지쓰 가부시끼가이샤 | Soi형 반도체 장치의 제조방법 |
FR2601801B1 (fr) * | 1986-07-16 | 1988-09-16 | Morin Francois | Ecran d'affichage a matrice active utilisant du carbure de silicium amorphe hydrogene et procede de fabrication de cet ecran |
JPS6347983A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-02-29 | Sharp Corp | 炭化珪素電界効果トランジスタ |
US4789886A (en) * | 1987-01-20 | 1988-12-06 | General Instrument Corporation | Method and apparatus for insulating high voltage semiconductor structures |
US4757934A (en) * | 1987-02-06 | 1988-07-19 | Motorola, Inc. | Low stress heat sinking for semiconductors |
US5098494A (en) * | 1989-05-23 | 1992-03-24 | Mcnc | Bonding of ceramic parts |
US5818071A (en) * | 1995-02-02 | 1998-10-06 | Dow Corning Corporation | Silicon carbide metal diffusion barrier layer |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1530218A (fr) * | 1966-07-07 | 1968-06-21 | Rca Corp | Perfectionnements aux dispositifs semiconducteurs |
FR1553590A (de) * | 1967-02-20 | 1969-01-10 | ||
GB1142405A (en) * | 1966-03-08 | 1969-02-05 | Rca Corp | Method of making a semiconductor device having two insulating coatings |
FR2011823A1 (de) * | 1968-05-07 | 1970-03-13 | Hitachi Ltd | |
DE1949174A1 (de) * | 1968-10-02 | 1970-05-14 | Hitachi Ltd | Halbleiterelement mit einer Isolierschicht,die eine Raumladung induzierende Ionen enthaelt,sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements |
DE1589900A1 (de) * | 1966-09-12 | 1970-08-13 | Hitachi Ltd | Halbleiter-Bauelemente mit Oberflaechenschutzschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL244520A (de) * | 1958-10-23 | |||
US2937324A (en) * | 1959-02-05 | 1960-05-17 | Westinghouse Electric Corp | Silicon carbide rectifier |
GB1104935A (en) * | 1964-05-08 | 1968-03-06 | Standard Telephones Cables Ltd | Improvements in or relating to a method of forming a layer of an inorganic compound |
GB1114798A (en) * | 1965-08-09 | 1968-05-22 | Westinghouse Electric Corp | Integrated circuit device with dielectric isolation and method of making the same |
US3400309A (en) * | 1965-10-18 | 1968-09-03 | Ibm | Monolithic silicon device containing dielectrically isolatng film of silicon carbide |
GB1143864A (de) * | 1966-01-15 | 1900-01-01 | ||
US3451867A (en) * | 1966-05-31 | 1969-06-24 | Gen Electric | Processes of epitaxial deposition or diffusion employing a silicon carbide masking layer |
US3465209A (en) * | 1966-07-07 | 1969-09-02 | Rca Corp | Semiconductor devices and methods of manufacture thereof |
GB1141251A (en) * | 1966-09-19 | 1969-01-29 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to luminescent materials |
US3469155A (en) * | 1966-09-23 | 1969-09-23 | Westinghouse Electric Corp | Punch-through means integrated with mos type devices for protection against insulation layer breakdown |
US3455020A (en) * | 1966-10-13 | 1969-07-15 | Rca Corp | Method of fabricating insulated-gate field-effect devices |
GB1224803A (en) * | 1967-03-01 | 1971-03-10 | Sony Corp | Semiconductor devices |
GB1162565A (en) * | 1967-04-07 | 1969-08-27 | Ibm Uk | Improvements in and relating to Semiconductor Structures |
GB1182152A (en) * | 1967-04-12 | 1970-02-25 | Mark Slaffer | Improved Telemetry System for Pistons and Like Reciprocating Members. |
US3550256A (en) * | 1967-12-21 | 1970-12-29 | Fairchild Camera Instr Co | Control of surface inversion of p- and n-type silicon using dense dielectrics |
US3967310A (en) * | 1968-10-09 | 1976-06-29 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having controlled surface charges by passivation films formed thereon |
US3812519A (en) * | 1970-02-07 | 1974-05-21 | Tokyo Shibaura Electric Co | Silicon double doped with p and as or b and as |
GB1334520A (en) * | 1970-06-12 | 1973-10-17 | Atomic Energy Authority Uk | Formation of electrically insulating layers in semiconducting materials |
JPS4733548U (de) * | 1971-05-14 | 1972-12-14 | ||
JPS5131024Y2 (de) * | 1971-05-22 | 1976-08-04 |
-
1976
- 1976-12-22 DE DE2658304A patent/DE2658304C2/de not_active Expired
- 1976-12-23 NL NLAANVRAGE7614307,A patent/NL171944C/xx active
- 1976-12-24 GB GB54126/76A patent/GB1572819A/en not_active Expired
- 1976-12-24 GB GB23196/79A patent/GB1572820A/en not_active Expired
- 1976-12-24 FR FR7639087A patent/FR2336795A1/fr active Granted
-
1978
- 1978-06-14 US US05/915,542 patent/US4224636A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1142405A (en) * | 1966-03-08 | 1969-02-05 | Rca Corp | Method of making a semiconductor device having two insulating coatings |
FR1530218A (fr) * | 1966-07-07 | 1968-06-21 | Rca Corp | Perfectionnements aux dispositifs semiconducteurs |
DE1589900A1 (de) * | 1966-09-12 | 1970-08-13 | Hitachi Ltd | Halbleiter-Bauelemente mit Oberflaechenschutzschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
FR1553590A (de) * | 1967-02-20 | 1969-01-10 | ||
FR2011823A1 (de) * | 1968-05-07 | 1970-03-13 | Hitachi Ltd | |
DE1949174A1 (de) * | 1968-10-02 | 1970-05-14 | Hitachi Ltd | Halbleiterelement mit einer Isolierschicht,die eine Raumladung induzierende Ionen enthaelt,sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"IBM Technical Disclosure Bulletin", November 1970, S. 1422 * |
"Japanese Journal of Applied Physics", Bd. 12, Dezember 1973, Nr. 12, S. 1862-1868 * |
"Journal of Applied Physics", Bd. 46, August 1975, Nr. 8, S. 3266-3272 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4224636A (en) | 1980-09-23 |
GB1572819A (en) | 1980-08-06 |
FR2336795B1 (de) | 1982-01-08 |
NL171944C (nl) | 1983-06-01 |
GB1572820A (en) | 1980-08-06 |
FR2336795A1 (fr) | 1977-07-22 |
DE2658304C2 (de) | 1984-12-20 |
NL7614307A (nl) | 1977-06-28 |
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