DD281054A1 - PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS - Google Patents
PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS Download PDFInfo
- Publication number
- DD281054A1 DD281054A1 DD32702389A DD32702389A DD281054A1 DD 281054 A1 DD281054 A1 DD 281054A1 DD 32702389 A DD32702389 A DD 32702389A DD 32702389 A DD32702389 A DD 32702389A DD 281054 A1 DD281054 A1 DD 281054A1
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- oxide
- layers
- fluoride
- breakdown field
- passivation
- Prior art date
Links
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Passivierung von Si-Bauelementen durch anodische Oxydation. Es ist das Ziel der Erfindung, die lateralen Schwankungen der Durchbruchsfeldstaerke duenner Oxidschichten (d20 nm) zu verringern und eine moeglichst grosse mittlere Durchbruchsfeldstaerke zu erreichen, ohne dass sich die elektrophysikalischen Grenzflaecheneigenschaften derartiger Schichten gegenueber denen von relativ dicken Oxidschichten (d100 nm) verschlechtern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur anodischen Passivierung von Halbleiterbauelementen zu schaffen, mit dem duenne Isolatorschichten (d20 nm) hoher Qualitaet und mit geringfuegiger lateraler Schwankung der elektrophysikalischen Eigenschaften hergestellt werden koennen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass waehrend oder nach der Anodisation Fluorid in einer Konzentration von 11017 bis 51018 F-Atome cm 3 so in die Oberflaeche der Isolatorschicht eingebaut wird, dass die Fluoridkonzentration von der Oxidoberflaeche bis zur Oxidmitte um eine Groessenordnung abnimmt. Um Hysteresen bei der CV-Messung und hohe Oxidladungsdichten (1013 cm 2) und hohe Grenzflaechenzustandsdichten (1013 eV 1 cm 2) zu vermeiden, muss die Oxidschicht ausserdem getempert werden.The invention relates to a method for passivation of Si devices by anodic oxidation. It is the object of the invention to reduce the lateral fluctuations of the breakdown field strengths of thin oxide layers (d20 nm) and to achieve the highest possible average breakdown field strength without impairing the electrophysical interfacial properties of such layers compared to those of relatively thick oxide layers (d100 nm). The invention has for its object to provide a method for anodic passivation of semiconductor devices, can be made with the thin insulator layers (d20 nm) high quality and with slight lateral fluctuation of the electrophysical properties. According to the invention, the object is achieved by incorporating fluoride in a concentration of 11017 to 51018 F atoms cm 3 into the surface of the insulator layer during or after the anodization in such a way that the fluoride concentration decreases by an order of magnitude from the oxide surface to the oxide center. In order to avoid hysteresis in the CV measurement and high oxide charge densities (1013 cm 2) and high Grenzflaechenzustandsdichten (1013 eV 1 cm 2), the oxide layer must also be tempered.
Description
DE-OS 2649078).DE-OS 2649078).
mittlere Durchbruchsfeldstärke ergibt (A. Bhattacharyya, C. Vorst, and A. H.Carim, J. Electrochem Soc. 132 [1985] 1900). Alsaverage breakdown field strength (A. Bhattacharyya, C. Vorst, and A. H. Carim, J. Electrochem Soc., 132 [1985] 1900). When
ein vorzeitiger Durchbruch besonders an dünnen Stellen eintroten kann (R. Singh, Proceedings of the 1984 internat. Symposium on Microelectronics, Loews Anatale Dallas, Texas, p. 386).premature breakthrough can occur especially in thin spots (R. Singh, Proceedings of the 1984 International Symposium on Microelectronics, Loews Anatale Dallas, Texas, page 386).
verschlechtern sich dabei die elektrophysikalischen Grenzflächeneigenschaften (R.Singh, s.o.).thereby deteriorate the electrophysical interface properties (R.Singh, see above).
beschleunigt wird, daß die Reaktionstemperatur auf 600-8009C abgesenkt werden kann. Durch eine nachfolgende Ausheilung der Schichten in reinem O2 bei gleichen Temperaturen wird das inkorporierte Fluor durch O2 vordrängt. Das Oxid besitzt eine niedrigere Grenzflächenzustandschicht (2 χ 1010BV*1 cm"2), eine relativ große Oxidlaaungsdichte (2,2 x 10" cm"2) und bei eineris accelerated that the reaction temperature can be lowered to 600-800 9 C. By subsequent annealing of the layers in pure O 2 at the same temperatures, the incorporated fluorine is forced through O 2 . The oxide has a lower interface state layer (2 χ 10 10 BV * 1 cm "2), a relatively large Oxidlaaungsdichte (2.2 x 10" cm "2) and at a
von 1-eMVcm"1 auftreten (M.Morita, S.Aritome, M.Tsukude.T.Murakawa and M.Hirose, Appl. Phys. Lett. 47 [1985] 253).of 1-eMVcm- 1 (M.Morita, S.Aritome, M.Tsukude.T.Murakawa and M.Hirose, Appl. Phys. Lett. 47 [1985] 253).
and D.Dieumegard, J. Electrochem Soc. 120 (1973) 526).and D.Dieumegard, J. Electrochem Soc. 120 (1973) 526).
auf Festoxidladungsdichte, Grenzflächenzustandsdichte, bewegliche lonenladungsdichte und Durchbruchsfeldstärke praktisch identisch (G. Mende und F. Fonske, DD 236556A1). Jedoch besitzen dünne anodische Oxidschichten (d S 20 nm) eine lateral sehr schwankende Durchbruchsfeldstärke mit Frühdurchbrüchen im Bereich von 3-4MVcm~\ die zu einer niedrigen mittlerensolid oxide charge density, interface state density, mobile ion charge density, and breakdown field strength are virtually identical (G. Mende and F. Fonske, DD 236556A1). However, thin anodic oxide layers (d S 20 nm) have a laterally very fluctuating breakdown field strength with early breakthroughs in the range of 3-4MVcm ~ to a low average
bei der ancdischen Oxydation zu einer starken Erhöhung der Grenzflächenzustandsdichte anodischer Oxidschichten führtin the case of the initial oxidation leads to a strong increase in the interface state density of anodic oxide layers
(A. G. Revesz, J. Electrochem Soc. 114 [1967) 629). Die Oxidladungsdichte beträgt etwa 101' cm"1, und die Durchbruchsfeldstärke ist umgekehrt proportional dem Fluoridgehalt der Oxidschicht (M. Croset and D. Dieumegard, s.o.) im Bereich von 1,7 x 10"-6,5 x 10" F-Atomecm"3, wobei die Fluoridkonzentration von der Oxidoberfläche in Richtung zur Grenzfläche Si/SiO2 kontinuierlich ansteigt.(AG Revesz, J. Electrochem Soc. 114 [1967] 629). The Oxidladungsdichte is about 10 1 'cm "1, and the breakdown field strength is inversely proportional to the fluoride content of the oxide layer (M. D. and Croset Dieumegard, see above) in the range of 1.7 x 10" -6.5 x 10 "F- Atomscm " 3 , wherein the fluoride concentration of the oxide surface in the direction of the interface Si / SiO 2 increases continuously.
Es ist das Ziel der Erfindung, dia lateralen Schwankungen der Durchbruchsfeldstärke dünner Oxidschichten (d £ 20nm) zu verringern und eine möglichst große mittlere Durchbruchsfeldstärke zu erreichen, ohne daß sich die elektrophysikalischen Greruflächeneigenschaften derartiger Schichten gegenüber denen von relativ dicken Oxidschichten (d £ 100nm) verschlechtern.It is the object of the invention to reduce the lateral variations of the breakdown field strength of thin oxide layers (d 20nm) and to achieve the highest possible average breakdown field strength without deteriorating the electrophysical surface properties of such layers over those of relatively thick oxide layers (d £ 100nm) ,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur anodischen Passivierung von Si-Halbleiterbauelementen zu schaffen, mit dem dünne Isolatorschichten (d S 20 nm) hoher Qualität und mit geringfügiger lateraler Schwankung der elektrophysikalischen Eigenschaften hergestellt werden können.The invention has for its object to provide a method for anodic passivation of Si semiconductor devices can be made with the thin insulator layers (d S 20 nm) high quality and with slight lateral variation of the electrophysical properties.
Erfindungsgemfiß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß während oder nach der Anodisation Fluorid in einer Konzentration von 1 x 1017-5 x 101* F-Atome cm"3 so in die Oberfläche der Isolatorschicht eingebaut wird, daß die Fluoridkonzentration von der Oxidoberfläche bis zur Oxidmitte um eine Größenordnung abnimmt. Dadurch wird die von Croset und Dieumegard bei hohan Fluoridkonzentrationen (ab 1,7 χ 10"cm~3} beobachtete Verringerung der Durchbruchsfeldstärke vermieden. Um Hysteresen bei der CV-Messung und hohe Oxidladungsdichten (1013Cm'1) und hohe Grenzflächenzustandsdichten (1013OV-1Cm*1) zu vermeiden, muß die Oxidschicht außerdem getempert werden.According to the invention the object is achieved in that during or after the anodization fluoride in a concentration of 1 x 10 17 -5 x 10 1 * F atoms cm " 3 is incorporated into the surface of the insulator layer, that the fluoride concentration of the oxide surface to Thus, the reduction in breakdown field strength observed by Croset and Dieumegard at high fluoride concentrations (from 1.7 χ 10 "cm ~ 3 ) is avoided, which leads to hysteresis in the CV measurement and high oxide charge densities (10 13 cm '). 1 ) and high interface state densities (10 13 OV -1 Cm * 1 ), the oxide layer must also be annealed.
Die Si-Proben werden in einer kochenden Mischung von H2O2 und H2SO4 (1:1) gereinigt und in einer galvanischen Zelle bei einer Stromdichte von 7 mAcm"* anodisch voroxydiert, wobei als Elektrolyt eine 0,04molare Lösung von KNO3 in Ethylenglykol dient, das 0,35Vol.-% H2O enthält. Anschließend wird der 50nm dicke Oxidfilm durch Ätzen mit 1 nHF abgelöst, wobei die Ätzzeit maximal 2 min beträgt. Nach dem Spülen mit deionisiertem Wasser wird die Probe 50 min in 1 nHF getaucht, abermals mit deionisiertem Wasser gespült und trocken geschleudert. Danach erfolgt die anodische Oxydation unter den bereits genannten Bedingungen bis zu einer Schichtdicke von 20nm. Dadurch gelangen ursprünglich an der Si-Oberfläche sorbierte Fluorid-Ionen an die Oxidoberfläche. Danach wird die Probe mit deionisieitem Wasser gespüh und bei 8000C im N2-Strom getempert. Danach ergeben sich folgende elektrophysikalische Eigenschaften:The Si samples are cleaned in a boiling mixture of H 2 O 2 and H 2 SO 4 (1: 1) and anodically preoxidized in a galvanic cell at a current density of 7 mAcm "*, using as electrolytes a 0.04 molar solution of KNO 3 in ethylene glycol, which contains 0.35% by volume of H 2 O. The 50 nm thick oxide film is then removed by etching with 1 nHF, the etching time being a maximum of 2 minutes immersed in 1 nHF, rinsed again with deionized water and spun dry, followed by anodic oxidation under the conditions already mentioned up to a layer thickness of 20 nm, whereby fluoride ions originally sorbed on the Si surface reach the oxide surface sample gespüh deionisieitem with water and tempered for 2 stream at 800 0 C in N Thereafter, there are the following electro-physical properties.:
Zustandsdichte Nrt>M9 = (3,3 ±1,3) χ 1010OV"1 cm"2 Dichte der beweglichenDensity of states N rt> M9 = (3,3 ± 1,3) χ 10 10 OV " 1 cm" 2 Density of the moving
lonenladungen Nn, = (1,8±0,1)x 1010Cm"2 ionic charges N n = (1.8 ± 0.1) x 10 10 cm "2
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32702389A DD281054A1 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32702389A DD281054A1 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD281054A1 true DD281054A1 (en) | 1990-07-25 |
Family
ID=5608021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD32702389A DD281054A1 (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD281054A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5665611A (en) * | 1996-01-31 | 1997-09-09 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a thin film transistor using fluorine passivation |
-
1989
- 1989-03-30 DD DD32702389A patent/DD281054A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5665611A (en) * | 1996-01-31 | 1997-09-09 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a thin film transistor using fluorine passivation |
US6001675A (en) * | 1996-01-31 | 1999-12-14 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a thin film transistor |
US7385222B2 (en) | 1996-01-31 | 2008-06-10 | Micron Technology, Inc. | Thin film transistors and semiconductor constructions |
US7452760B2 (en) | 1996-01-31 | 2008-11-18 | Micron Technology, Inc. | Thin film transistors and semiconductor constructions |
US7566907B2 (en) | 1996-01-31 | 2009-07-28 | Micron Technology, Inc. | Thin film transistors and semiconductor constructions |
US7825414B2 (en) | 1996-01-31 | 2010-11-02 | Micron Technology, Inc. | Method of forming a thin film transistor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Carnero Ruiz | Thermodynamics of micellization of tetradecyltrimethylammonium bromide in ethylene glycol–water binary mixtures | |
Våland et al. | Reactions at the oxide-electrolyte interface of anodic oxide films on aluminum | |
Nishioka et al. | Dramatic improvement of hot-electron-induced interface degradation in MOS structures containing F or Cl in SiO/sub 2 | |
EP0087581B1 (en) | Method of making silicon oxide layers | |
Torcheux et al. | Electrochemical coupling effects on the corrosion of silicon samples in HF solutions | |
Kuhn et al. | Spatiotemporal morphological transitions in thin-layer electrodeposition: The Hecker effect | |
DE3639642A1 (en) | METHOD FOR CHEMICAL TREATMENT OF CERAMIC BODIES WITH FOLLOWING METALIZATION | |
Yuan et al. | Photopotentials of copper coated with TiO2 by sol-gel method | |
DE3530564A1 (en) | METHOD FOR ELECTROCHEMICALLY FORMING A DIELECTRIC OXIDE FILM ON A VALVE METAL, METHOD FORMING VALVE METAL ELECTRODE FOR A CAPACITOR, AND USE OF SUCH A VALVE METAL ELECTRODE IN AN ELECTRODE | |
US4874434A (en) | Method of treating a titanium structure | |
Slavkov et al. | Effect of Sn and Ca doping on the corrosion of Pb anodes in lead acid batteries | |
Frese et al. | Electrochemical measurements of interface states at the GaAs/oxide interface | |
Kelly et al. | Surface Charging Effects during Photoanodic Dissolution of n‐GaAs Electrodes | |
Feliu et al. | Electrochemical behaviour of irreversibly adsorbed tellurium dosed from solution on Pt (h, k, l) single crystal electrodes in sulphuric and perchloric acid media | |
DD281054A1 (en) | PROCESS FOR PASSIVATING SI COMPONENTS | |
DE1917995B2 (en) | METHOD FOR FORMING AN INSULATING FILM AND AFTER-MANUFACTURED SEMICONDUCTOR ELEMENT | |
Quijada et al. | Voltammetric behaviour of irreversibly adsorbed SO2 on a Pt (111) electrode in sulphuric acid medium | |
DE69833692T2 (en) | ACID SOLUTION FOR THE SELECTIVE SEEDING OF SILICON OXIDE WITH FLUORIDE SALT, COMPLEX AND GLYCOL SOLVENT | |
Barker et al. | Surface pretreatments of polytetrafluoroethylene | |
Shiono et al. | Kinetics of Changes in N f and D it at the Si‐SiO2 Interface under Long‐Term Positive as well as Negative Bias‐Temperature Aging | |
Babić et al. | The effect of alloying with antimony on the electrochemical properties of lead | |
Heber | Studies on porous Al2O3 growth—II. Ionic conduction | |
Guyomard et al. | Taking advantage of liquid ammonia to control the surface modification of silicon electrodes | |
DE10147677A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
DE19612692C1 (en) | Two=stage dry and wet thermal oxidation of silicon carbide surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |