DE1514038B2 - Verfahren zum herstellen eines feldeffekt-transistors mit isolierter steuerelektrode - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines feldeffekt-transistors mit isolierter steuerelektrodeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekt-Transistors mit isolierter
Steuerelektrode, bei dem in einer Halbleiterplatte des einen Leitungstyps die die Quellen- und Senkenzonen
bildenden räumlichen Diffusionszonen vom zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten
Leitungstyp erzeugt werden, dann eine Isolierschicht zumindest auf einem Teil der Halbleiterplatte zwisehen
den genannten Diffusionszonen gebildet wird, wobei die schmale Oberflächenzone in der Platte
zwischen den räumlichen Diffusionszonen den Kanal definiert, und bei dem schließlich eine metallische
Steuerelektrode auf der Isolierschicht aufgebracht wird.
Grundsätzlich ist dieses bekannte Verfahren auch zur Herstellung einer großen Anzahl von Feldeffekt-Transistoren
aus einem einzigen Siliziumplättchen anwendbar; jedoch können sich dabei gewisse Schwierigkeiten
insofern ergeben, als die Kenndaten von einem Feldeffekt-Transistor zum nächsten beträchtlich
streuen können. Außerdem sind die auf einer gemeinsamen Halbleiterplatte hergestellten Feldeffekt-Transistoren
immer vom gleichen Typ, nämlich entweder vom Anreicherungstyp oder vom Verarmungstyp. So sind NPN-Transistoren im allgemeinen vom
Verarmungstyp, d. h., bei einer Steuerspannung Null ist zwischen der Quellenzone und der Senkenzone
3 4
bereits ein Kanal vorhanden, der einen beträcht- lierschicht der Einwirkung elektrischer Felder ausgeliehen
Stromfluß ermöglicht. Dagegen sind PNP- setzt und der Transistor während des Einwirkens die-Feldeffekt-Transistoren
im allgemeinen vom An- ser Felder auf eine höhere Umgebungstemperatur reicherungstyp, d. h. ein einen Stromfluß zwischen gebracht wird.
Quellenzone und Senkenzone ermöglichender Kanal 5 Bei dieser Ausführungsform kann eine individuelle
bildet sich erst bei Anlegen einer genügend hohen Beeinflussung der Kenndaten des einzelnen Tran-Steuerspannung
aus. Als Schalter betrachtet, erhält sistors durch Anlegen jeweils geeigneter elektrischer
man auf einer Halbleiterplatte also entweder nur Felder an den einzelnen Transistor erreicht werden.
»Ein«- oder »Aus«-Schalter. Um beide Schalterarten Unter dem Einfluß der angelegten elektrischen Felder
auf der gleichen Halbleiterplatte zu erhalten, müßten io ergibt sich eine Umverteilung der in die Isolierschicht
entsprechende Vorspannungen vorgesehen werden, eindiffundierten Störelemente und der vorher in der
welche zur Komplizierung der Halbleitersysteme bei- Isolierschicht vorhandenen Ladungen, so daß die instragen
würden und zusätzliche elektrische Energie gesamt auf die Oberflächenzone des Halbleiters einbenötigen
würden. wirkende elektrische Ladung der Isolierschicht und
Die Tatsache, daß bei den NPN-Feldeffekt-Tran- 15 damit deren Einfluß auf die Ausbildung des Kanals
sistoren in der Regel bereits ein leitender Kanal zwi- zwischen Quellenzone und Senkenzone in steuerschen
der Quellenzone und der Senkenzone vorhan- barer Weise beeinflußt werden kann. Insbesondere
den ist, wird darauf zurückgeführt, daß in der Isolier- ist es möglich, falls erwünscht, den Betriebsmodus
schicht eine positive elektrische Ladung vorhanden des Feldeffekt-Transistors umzukehren,
ist, welche in der darunterliegenden Oberflächenzone 20 Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachder Halbleiterplatte die Ausbildung einer N-leitenden stehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen Inversionsschicht bewirkt. Bei den PNP-Feldeffekt- näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Transistoren bewirkt diese positive elektrische Auf- Fig. IA einen Querschnitt durch einen NPN-ladung der Isolierschicht eine Erhöhung des abso- Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode, luten Wertes der zur Ausbildung eines Kanals er- 25 F i g. 1B ein Diagramm, welches die in der Isolierforderlichen negativen Steuerspannung. schicht ausgebildeten und in dem Halbleitermaterial
ist, welche in der darunterliegenden Oberflächenzone 20 Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachder Halbleiterplatte die Ausbildung einer N-leitenden stehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen Inversionsschicht bewirkt. Bei den PNP-Feldeffekt- näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Transistoren bewirkt diese positive elektrische Auf- Fig. IA einen Querschnitt durch einen NPN-ladung der Isolierschicht eine Erhöhung des abso- Feldeffekt-Transistor mit isolierter Steuerelektrode, luten Wertes der zur Ausbildung eines Kanals er- 25 F i g. 1B ein Diagramm, welches die in der Isolierforderlichen negativen Steuerspannung. schicht ausgebildeten und in dem Halbleitermaterial
Die elektrische Aufladung der Isolierschicht wird induzierten elektrischen Ladungen bei dem Felddarauf
zurückgeführt, daß der Übergang von dem effekt-Transistor von Fig. IA veranschaulicht,
geordneten Kristallgitter des Halbleiters zu der Fig. 2 einen Querschnitt durch eine P-leitende amorphen Struktur der Isolierschicht eine strukturelle 30 Siliziumplatte, auf der sich mehrere NPN-Feldeffekt-Diskontinuität bedeutet, die zur Bildung von Transistoren befinden, die entsprechend dem erfin-Anionen-Leerstellen in der Isolierschicht führt. Be- dungsgemäßen Verfahren behandelt werden,
steht die Isolierschicht aus Siliziumdioxid, so handelt Fig. 3A und 3B den Quellen-Senken-Strom in es sich dabei um Leerstellen von Oxidionen. Es ist Abhängigkeit von der Quellen-Senken-Spannung für bereits bekannt, zur Herabsetzung derartiger Raum- 35 verschiedene Werte der Steuerspannung vor bzw. ladungseffekte die Halbleitersysteme einer thermi- nach der thermoelektrischen Behandlung,
sehen Behandlung im Temperaturbereich zwischen Fig. 4A ein Diagramm, welches die Änderung der 100 und 150° C zu unterwerfen; dadurch ergibt sich Einschaltspannung in Abhängigkeit von der Dauer jedoch lediglich eine kleinere Modifikation der Kenn- der thermoelektrischen Behandlung bei verschiededaten, nicht aber etwa ein Übergang vom Verar- 40 nen an den Transistor angelegten elektrischen Spanmungstyp zum Anreicherungstyp. nungen darstellt, und
geordneten Kristallgitter des Halbleiters zu der Fig. 2 einen Querschnitt durch eine P-leitende amorphen Struktur der Isolierschicht eine strukturelle 30 Siliziumplatte, auf der sich mehrere NPN-Feldeffekt-Diskontinuität bedeutet, die zur Bildung von Transistoren befinden, die entsprechend dem erfin-Anionen-Leerstellen in der Isolierschicht führt. Be- dungsgemäßen Verfahren behandelt werden,
steht die Isolierschicht aus Siliziumdioxid, so handelt Fig. 3A und 3B den Quellen-Senken-Strom in es sich dabei um Leerstellen von Oxidionen. Es ist Abhängigkeit von der Quellen-Senken-Spannung für bereits bekannt, zur Herabsetzung derartiger Raum- 35 verschiedene Werte der Steuerspannung vor bzw. ladungseffekte die Halbleitersysteme einer thermi- nach der thermoelektrischen Behandlung,
sehen Behandlung im Temperaturbereich zwischen Fig. 4A ein Diagramm, welches die Änderung der 100 und 150° C zu unterwerfen; dadurch ergibt sich Einschaltspannung in Abhängigkeit von der Dauer jedoch lediglich eine kleinere Modifikation der Kenn- der thermoelektrischen Behandlung bei verschiededaten, nicht aber etwa ein Übergang vom Verar- 40 nen an den Transistor angelegten elektrischen Spanmungstyp zum Anreicherungstyp. nungen darstellt, und
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, F i g. 4 B ein Diagramm, welches die Kennlinien
ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaf- des Quellen-Senken-Stromes in Abhängigkeit von der
fen, mit dem sowohl bei PNP- als auch bei NPN- Steuerspannung bei verschiedenen Quellen-Senken-Feldeffekttransistoren
der Betriebsmodus wahlweise 45 Spannungen für mehrere unterschiedlich thermoelekbestimmt
werden kann. trisch behandelte Feldeffekt-Transistoren zeigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Gemäß F i g. 1 ist ein NPN-Feldeffekt-Transistor
löst, daß elektrisch geladene Störelemente in die Iso- mit isolierter Steuerelektrode auf einer ebenen
lierschicht eindiffundiert werden. Platte 1 von verhältnismäßig großem spezifischen
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es mög- 50 Widerstand bestehend aus Silizium vom P-Leitungslich,
die in der Isolierschicht vorhandene elektrische typ ausgebildet. Auf der Platte 1 befinden sich die
Ladung durch die Eindiffusion der elektrisch gelade- Quellen- und Senkenzonen 3 bzw. 5, welche durch
nen Störelemente so zu beeinflussen, daß sich der Diffusionszonen vom N-Leitungstyp gebildet werden,
gewünschte Betriebsmodus ergibt, d. h., daß die auf Diese Zonen 3 und 5 bilden normalerweise mit der
der Halbleiterplatte gebildeten Feldeffekt-Transisto- 55 Platte 1 gleichrichtende Flächen. Die ganze Oberren,
gleichgültig ob es sich um PNP- oder NPN- fläche der Platte ist zunächst mit einer Isolier-Transistoren
handelt, im Anreichungsmodus oder im schicht 7 bedeckt, die während des Diffusionsvor-Verarmungsmodus
arbeiten und dabei bestimmte ganges als Abdeckmaske dienen kann. Beispielsweise Einschaltspannungen, worunter die für das Ein- kann es sich bei der Schicht 7 um thermisch gebildesetzen
eines Quellen-Senken-Stromes mindestens er- 60 tes Siliziumdioxid handeln, welches dadurch gebildet
forderliche Steuerspannung verstanden wird, auf- worden ist. daß die Platte 1 bei Temperaturen zwiweisen.
Durch individuelle Behandlung der einzelnen sehen 950 und 1125° C dem Einfluß einer Atmo-Feldeffekt-Transistoren
lassen sich darüber hinaus Sphäre von entweder Sauerstoff, Sauerstoff und
auch die Kenndaten des einzelnen Feldeffekt-Tran- Wasserdampf oder Kohlendioxid ausgesetzt worden
sistors individuell beeinflussen. 65 ist. Nach Ausbildung der Isolierschicht 7 werden
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs- nach bekannten fototechnischen Verfahren Fenster
gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Eindiffusion der Zonen 3 und 5 geschaffen,
die elektrisch geladene Störelemente enthaltende Iso- und diese Eindiffusion wird z. B. in der Weise durch-
5 6
geführt, daß die Platte 1 bei Temperaturen zwischen die Anzahl der Donatorzustände und damit die Leit-
1100 und 1200° C einer Atmosphäre von Phosphor- fähigkeit in der Oberflächenzone 17 derart erhöht,
pentoxid ausgesetzt wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich daß sich die Inversionsschicht 17' ausbildet, welche
ist, bewirkt die Isolierschicht 7 eine elektrische Iso- für den Verarmungsmodus des Transistors maß-
lation zwischen dem Halbleitermaterial der Platte 1 5 gebend ist.
einerseits und verschiedenen metallischen Anschluß- Durch die Einführung von negativ geladenen Störelektroden
15 und der Steuerelektrode 13 anderer- elementen in die Isolierschicht 7 kann nun die dort
seits, wobei diese Elektroden durch bekannte Auf- vorhandene positive Ladung teilweise oder ganz komdampfverfahren
hergestellt sein können. Die An- pensiert oder auch überkompensiert werden. Die schlußelektroden 15 können zu in der Figur nicht io Kurve 25 in Fig. IB veranschaulicht eine derartige
dargestellten Betriebsspannungsquellen führen. teilweise Kompensierung der Oxidionen-Leerstellen in
Die Leitfähigkeit zwischen den Quellen- und der Isolierschicht 7, wobei wie bei der Kurve 21 die
Senkenzonen 3 und 5 ist in erster Linie durch die Gesamtladung durch die unterhalb der Kurve befind-Ladungsträgerdichte
in der Oberflächenzone 17 der liehe Fläche repräsentiert wird. In gleicher Weise
Platte 1 bestimmt, wobei diese Ladungsträgerdichte 15 wird daher die in der Platte 1 induzierte Raumladung
mittels der an die Steuerelektrode 13 angelegten reduziert, was durch die gestrichelte Kurve 25' ange-Steuerspannung
gesteuert werden kann. Bei einem deutet wird, welche die gleiche Fläche begrenzt wie
»idealen« NPN-Feldeffekt-Transistor würden bei An- die Kurve 25. Infolgedessen verringert sich die Leitlegen
einer positiven Steuerspannung an die Steuer- fähigkeit des Kanals in der Oberflächenzone 17, woelektrode
13 zunächst positive Ladungsträger aus der 20 durch der Quellen-Senken-Strom bei der Steuerspan-Oberflächenzone
17 abgestoßen werden, und bei ge- nung Null herabgesetzt wird. Wenn die negativ genügend
hoher Steuerspannung würde in der Ober- ladenen Störelemente gerade eine Neutralisation der
flächenzone 17 von der Grenzfläche 19 zwischen Oxidionen-Leerstellen bewirken, so weist die Isolier-Halbleiter
und Isolator aus eine N-leitende Inver- schicht 7 keine Ladungen auf, und die Dichte der
sionsschicht sich ausbilden, die einen Kanal zwischen 25 Ladungsträger entlang der Oberflächenzone 17 ist
den Quellen- und Senkenzonen 3 und 5 bildet. allein durch den Leitungswiderstand des die Platte 1
Infolge von Oxidionen-Leerstellen in der Isolier- bildenden Halbleitermaterials gegeben. ■ Wenn die
schicht 7 sind jedoch in der Oberflächenzone 17 negativ geladenen Störelemente die Oxidionen-Leerüberschüssige
Donatorzustände vorhanden, wie durch stellen überkompensieren, so wird in die Isolierdie
schraffiert gezeichnete Inversionsschicht 17' an- 30 schicht 7 insgesamt eine negative Ladung eingeführt,
gedeutet wird. Diese Inversionsschicht 17' wirkt sich wie dies die Kurve 27 in Fig. IB zum Ausdruck
derart aus, daß eine negative Steuerspannung erfor- bringt. Dementsprechend wird eine positive Ladung
derlich ist, um einen derartigen Transistor abzu- in der Oberflächenzone 17 der Platte 1 induziert, wie
schalten, d. h. den Quellen-Senken-Strom auf Null zu dies die Kurve 27' andeutet. Dies hat zur Folge, daß
reduzieren. 35 in der Oberflächenzone 17 Akzeptorzustände im Die Entstehung der von vorneherein vorhandenen Überschuß gebildet werden, so daß der Betriebsinversionsschicht
kann auf Vorgänge bei der Bildung modus des Transistors verändert wird. Und zwar
der Isolierschicht 7 durch thermische Oxydation zu- geht die Oberflächenzone 17 vollständig auf P-Leirückgeführt
werden. Der Oxydationsvorgang erfolgt tung über, so daß eine positive Steuerspannung eran
der Grenzfläche zwischen der Platte 1 und der 40 forderlich ist, um einen Quellen-Senken-Strom
Isolierschicht 7 infolge der Diffusion der oxydieren- fließen zu lassen, d. h., es liegt ein Anreicherungstyp
den Atmosphäre durch die Isolierschicht 7. Es hat vor. Bei einem PNP-Feldeffekt-Transistor würde eine
dagegen nicht den Anschein, daß das kristalline derartige Überkompensation der Oxidionen-Leer-Silizium
der Platte 1 nach außen gegen die obere stellen dazu führen, daß von einem Anreicherungs-Fläche
der Isolierschicht 7 diffundiert. Da die Oxide 45 typ auf einen Verarmungstyp übergegangen würde,
des Siliziums armorph sind, entstehen an der Grenz- Mit Hilfe der Einführung von Störelementen in die
fläche 19 Defektstrukturen, die in die Platte 1 bis zu Isolierschicht 7 lassen sich also der Betriebsmodus
einer Tiefe eindringen, die vom Ausmaß und der und die Einschaltspannung des Feldeffekttransistors
Dauer des Oxydationsprozesses abhängt. Diese in der gewünschten Weise bestimmen.
Defektstrukturen bestehen hauptsächlich aus SiIi- 50 Als Störelemente werden bevorzugt glasbildende ziumoxiden und weisen Oxidionen-Leerstellen [0] + + Stoffe verwendet, die einen negativ aufladbaren Beauf. Diese Oxidionen-Leerstellen sind hauptsächlich standteil aufweisen. Außerdem sollen die Störeleentlang der Grenzfläche 19 gleichmäßig verteilt und mente eine Beweglichkeit aufweisen, die kleiner ist bewirken ein positives Potential in der Isolier- als die Beweglichkeit der Oxidionen-Leerstellen in schicht 7. In Fig. IB zeigt beispielsweise die Kurve 55 dem Gitter der Isolierschicht 7. Vorzugsweise wird 21 die Konzentration der Oxidionen-Leerstellen in zur Bildung eines trivalenten Oxids ein Stoff der der Isolierschicht 7 in Abhängigkeit vom Abstand d Gruppe IHB des Periodischen Systems verwendet, zu von der Grenzschicht 19, wobei die Größe der Ge- der die Elemente Bor und Aluminium gehören. Die samtladung durch das Flächenstück unterhalb der Störelemente werden thermisch in das Siliziumdioxid-Kurve dargestellt wird. Da die Isolierschicht 7 60 gitter eindiffundiert, und zwar entweder vor oder amorph ist, befinden sich die Oxidionen-Leerstellen nach der Eindiffusion der Quellen- und Senkenhauptsächlich in der Nähe der Grenzfläche 19 und Zonen 3 und 5 in Abhängigkeit davon, ob die Diffuverringem sich mit zunehmendem Abstand d. Wegen sionsfähigkeit der Störelemente kleiner oder größer dieser in der Isolierschicht 7 vorhandenen positiven ist als die Diffusionsfähigkeit der zur Bildung der elektrischen Ladung bildet sich eine gleich große und 65 Quellen- und Senkenzonen einzudiffundierenden entgegengesetzte Raumladung in der gegenüber- Stoffe.
Defektstrukturen bestehen hauptsächlich aus SiIi- 50 Als Störelemente werden bevorzugt glasbildende ziumoxiden und weisen Oxidionen-Leerstellen [0] + + Stoffe verwendet, die einen negativ aufladbaren Beauf. Diese Oxidionen-Leerstellen sind hauptsächlich standteil aufweisen. Außerdem sollen die Störeleentlang der Grenzfläche 19 gleichmäßig verteilt und mente eine Beweglichkeit aufweisen, die kleiner ist bewirken ein positives Potential in der Isolier- als die Beweglichkeit der Oxidionen-Leerstellen in schicht 7. In Fig. IB zeigt beispielsweise die Kurve 55 dem Gitter der Isolierschicht 7. Vorzugsweise wird 21 die Konzentration der Oxidionen-Leerstellen in zur Bildung eines trivalenten Oxids ein Stoff der der Isolierschicht 7 in Abhängigkeit vom Abstand d Gruppe IHB des Periodischen Systems verwendet, zu von der Grenzschicht 19, wobei die Größe der Ge- der die Elemente Bor und Aluminium gehören. Die samtladung durch das Flächenstück unterhalb der Störelemente werden thermisch in das Siliziumdioxid-Kurve dargestellt wird. Da die Isolierschicht 7 60 gitter eindiffundiert, und zwar entweder vor oder amorph ist, befinden sich die Oxidionen-Leerstellen nach der Eindiffusion der Quellen- und Senkenhauptsächlich in der Nähe der Grenzfläche 19 und Zonen 3 und 5 in Abhängigkeit davon, ob die Diffuverringem sich mit zunehmendem Abstand d. Wegen sionsfähigkeit der Störelemente kleiner oder größer dieser in der Isolierschicht 7 vorhandenen positiven ist als die Diffusionsfähigkeit der zur Bildung der elektrischen Ladung bildet sich eine gleich große und 65 Quellen- und Senkenzonen einzudiffundierenden entgegengesetzte Raumladung in der gegenüber- Stoffe.
liegenden Oberflächenzone der Platte 1 aus, wie das Vorzugsweise wird so vorgegangen, daß nach BiI-
durch die Kurve 21' angedeutet wird. Dadurch wird dung der Isolierschicht 7 durch Einwirkenlassen
einer Sauerstoffatmosphäre bei Temperaturen zwischen 950 und 1125° C die Störelemente in gasförmigem
Zustand, z. B. als elementares Bor, in die Sauerstoffatmosphäre eingeführt werden, wie dies in
Fig. IA durch die Schlangenpfeile angedeutet ist.Es
kommt dann zur Reaktion und zur Ausbildung einer entsprechenden Oxidschicht auf der Oberfläche der
Isolierschicht 7. Außer elementarem Bor können dabei auch die folgenden Borverbindungen verwendet
werden, die mit Sauerstoff reagieren und als Reaktionsprodukt Boroxid ergeben: Diboran, Tetraboran,
Pentaboran, Bortribromid, Borsäure, Bortrichlorid. An Stelle von Bor kann auch Aluminium
verwendet werden, und zwar in Form von Verbindungen, die mit Sauerstoff das Reaktionsprodukt
Aluminiumoxid ergeben, wobei z. B. Aluminiumtrichlorid, Aluminiumhydrid, Aluminiumtribromid
oder Aluminiumethoxid gewählt werden können.
Nachdem sich auf der Isolierschicht 7 das Oxid des Störelements ausgebildet hat, wird der Transistor
einer thermischen Behandlung im Temperaturbereich zwischen 950 und 1125° C unterworfen,
so daß die Störelemente in die Isolierschicht 7 eindiffundieren. Dieser Prozeß wird so lange fortgesetzt,
bis sich eine nahezu gleichmäßige Verteilung der Störelemente innerhalb der Isolierschicht 7 ergibt,
aber er wird nicht so lange ausgedehnt, daß eine Diffusion auch in das Material der Platte 1 stattfindet.
Bei der Ablagerung des Oxydationsproduktes, also z. B. des Boroxids, auf der Oberfläche der Isolierschicht
7 ist das Oxydationsprodukt ohne elektrische Ladungen. Anscheinend macht das Oxydationsprodukt, wenn es in das Gitter der Isolierschicht 7
eindiffundiert, einen Strukturwandel durch. Beispielsweise scheint ein Teil der eine Dreiecksstruktur aufweisenden
Oxide der III B-Gruppe in eine Tetraederstruktur überzugehen, entsprechend den folgenden
Reaktionen:
B.,O
2 ,! '
Al2O3 -
Al2O3 -
2BO.,-
40
[O]++
2AlO2- + [0]++
2AlO2- + [0]++
Es tritt zunächst keine Änderung der im Mittel in Erscheinung tretenden positiven Ladungen in der
Isolierschicht 7 auf, da die von der obigen Reaktion herrührenden negativ geladenen Störelemente und
positiv geladenen Oxidionen-Leerstellen im wesentlichen gleichmäßig über das Siliziumdioxidgitter verteilt
sind. Die Beweglichkeit der negativ geladenen Störelemente ist geringer als die Beweglichkeit der
Oxidionen-Leerstellen. Wenn nun zwecks Erhöhung der Beweglichkeit der Oxidionen-Leerstelle der Feldeffekt-Transistor
erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, denen er ohne Schaden zu nehmen noch standhalten
kann, und gleichzeitig ein Feld entsprechender Polarität angelegt wird, so wandern die Oxidionen-Leerstellen
von der Grenzfläche 19 weg und bewegen sich auf die Grenzfläche zwischen der Steuerelektrode
und der Isolierschicht zu. Soweit überhaupt eine geringfügige Bewegung der negativ geladenen Störelemente
dabei stattfindet, so erfolgt diese in Richtung auf die Grenzfläche 19. Man erhält dadurch in
der Isolierschicht 7 eine Neuverteilung sämtlicher Ladungen, wobei sich die Abwanderung der Oxidionen-Leerstellen
von der Grenzfläche 19 in einer Reduktion der Raumladungseffekte in der Oberflächenzone
der Platte 1 auswirkt. Wegen der verhältnismäßig niedrigen Beweglichkeit der negativ geladenen
Störelemente erhöht sich in der Nähe der Grenzflächen 19 das Verhältnis der negativ geladenen
Störelemente zu den Oxidionen-Leerstellen. Da wegen der Raumladung die Wanderung der Oxidionen-Leerstellen
in Richtung zu der Steuerelektrode 13 begrenzt ist, verbleibt eine endliche Anzahl
solcher Ionen-Leerstellen in der Nähe der Grenzfläche 19. Insgesamt gesehen sind aber die Raumladungseffekte
in der Oberflächenzone 17 der Platte 1 vermindert oder gegebenenfalls sogar umgekehrt
je nach Dauer und Ausmaß der beschriebenen Behandlung.
Gemäß Fig. 2 sind mehrere Feldeffekt-Transistoren Tl, T2, T3 usw. der in Fig. IA gezeigten
Art auf einer einzigen Halbleiterplatte 1 angeordnet. Fig. 3A, welche die Kennlinien des in herkömmlicher
Weise hergestellten Transistors darstellt, zeigt, daß schon bei einer Steuerspannung Null ein merklicher
Quellen-Senken-Strom /SD entlang des in der
Oberflächenzone 17 ausgebildeten Kanals fließt. Will man diesen Quellen-Senken-Strom praktisch auf Null
reduzieren, so benötigt man eine Steuerspannung von etwa —8 V, die entweder an die Steuerelektrode 13
oder in entgegengesetzter Richtung an die Siliziumplatte 1 anzulegen ist.
Gemäß Fig. 2 ist die Platte 1 in der Heizungsanordnung
33 untergebracht, und die Feldeffekt-Transistoren befinden sich gegenüber einem Kontaktgeber
35 und sind in bezug auf diesen mit ihren Anschlußelektroden 15 ausgerichtet. Die negativ geladenen
Störelemente wurden bereits in die Isolierschicht 7 eindiffundiert. Der Kontaktgeber 35 besteht
aus einer beweglichen Tragvorrichtung 37 mit einer Vielzahl von Kontaktfühlern 39, von denen jeder
einer Steuerelektrode 13 zugeordnet ist. Zusätzliche an der Tragvorrichtung 37 angeordnete Kontaktfühler
41 und 43 sind den Quellen- bzw. Senkenzonen 3 bzw. 5 zugeordnet. Jeder Kontaktfühler 39
ist mit einem außerhalb der Heizungsanordnung 33 angeordneten Schalter 45 verbunden; von diesem
führt über einen Begrenzungswiderstand 47 die Verbindung zu einer negativen Spannungsquelle 49. Die
Kontaktfühler 41 und 43 sind in ähnlicher Weise über Schalter 51 bzw. 53 und Begrenzungswiderstände
55 bzw. 57 mit veränderlichen positiven Spannungsquellen 59 bzw. 61 verbunden. Die Platte 1 ist
über einen Begrenzungswiderstand 63 an eine veränderliche positive Spannungsquelle 65 angeschlossen.
Jede der Spannungsquellen 49, 59, 61 und 65 läßt sich bis auf Erdpotential herunterregeln. Während
die Platte 1 in der Heizungsanordnung 33 auf einer erhöhten Temperatur (290 bis 400° C oder
darüber) gehalten wird, können elektrische Felder von beliebig bestimmbarer Größe entweder transversal
oder longitudinal zur Isolierschicht 7 in individueller Weise an die einzelnen Feldeffekt-Transistoren
angelegt werden.
Die Tragvorrichtung 37 wird zunächst so eingestellt, daß die Kontaktfühler 39, 41 und 43 über die
Anschlußelektroden 15 elektrische Verbindungen mit den Steuerelektroden 13, den Quellenzonen 3 und
den Senkenzonen 5 herstellen. Werden beispielsweise nur die Schalter 45 geschlossen, so wird jede Isolierschicht
7 in den Transistoren Tl, Tl, T3 orthogonalen
elektrischen Feldern unterworfen, die zwischen der Platte 1 und der entsprechenden Steuerelektrode
13 erzeugt werden und deren Größe durch die Einstellung der Spannungsquellen 49 und 65 be-
209 537/345
9 10
stimmt ist. Wenn die Heizungsanordnung auf die identischen Feldeffekt-Transistoren Tl, Γ 3 und Tl
gewählte Temperatur, d.h. auf eine Temperatur im gemäß Fig. 3A eine Einschaltspannung von etwa
Bereich zwischen 290 und 400° C erhitzt wird, so — 8V aufweisen, und daß Tl eine Einschaltspanerfolgt
auf Grund der orthogonalen elektrischen FeI- nung von +4 V, Tl eine Einschaltspannung von
der in den Isolierschichten 7 eine Abwanderung der S etwa —4 V und TI eine Einschaltspannung von OV
Oxidionen-Leerstellen von den Grenzschichten 19 bekommen soll. Gemäß Fig. 4A kann dies dadurch
mit dem Ergebnis, daß die in der Isolierschicht 7 erreicht werden, daß die Platte 1 auf einer Umgevorhandene
positive Ladung ebenso wie die Raum- bungstemperarur von 300° C gehalten wird und bei
ladungseffekte in der benachbarten Oberflächenzone geschlossenen Schaltern 45 die Spannungsquellen 49
der Platte 1 reduziert werden. Gleichzeitig wandern io auf 50, 30 und 40 V für die Transistoren Tl, Tl
in geringerem Umfange die negativ geladenen Stör- bzw. 73 eingestellt werden, während die Platte 1 auf
elemente in Richtung auf die Grenzfläche 19. Das Erdpotential gehalten wird. Nach einer lstündigen
Ausmaß der Kompensation der in der Isolier- derartigen Behandlung läßt man die Platte 1 unter
schicht 7 induzierten positiven Ladung ist dabei von Beibehaltung der an die Steuerelektroden 13 angefolgenden
Einflüssen abhängig: 15 legten Vorspannungen abkühlen. Wie Fig. 4B zeigt,
1. der Anzahl der in die Isolierschicht 7 eingeführ- ™rd die ?°™ der Kennlinien der einzelnen FeIdten
Störelemente· effekttransistoren nicht wesentlich geändert; es er-
2. der Stärke der angelegten elektrischen Felder; folgt lediglich eine Verschiebung dieser Kennlinie
3. der Umgebungstemperatur; ™d damit eine Änderung der Einschaltspannung.
4. der Dauer der thermischen Vorspannung*- 2° Wfn die Einschaltspannung eines Feldeffekt- Tran-
hphz Hi sistors nicht geändert zu werden braucht, so bleibt
oenan g. der entsprechende Schalter 45 ausgeschaltet, so daß
Beispielsweise bewirkt in einer Umgebungstempera- der Transistor lediglich einer thermischen Behand-
tur von etwa 300° C eine an die Steuerelektrode 13 lurng unterworfen wird, die für sich allein keine
angelegte negative Spannung zwischen 20 und 60 V 25 Änderung des Betriebsmodus des Feldeffekt-Tran-
(relativ zur Platte 1) für eine zwischen 15 Minuten sistors herbeiführen kann.
und 2 Stunden variierende Zeitdauer eine Umkeh- Ein Transistor kann auch dadurch von dem Verrung
eines NPN-Feldeffekt-Transistors von einem armungsmodus in den Anreicherungsmodus über-Verarmungsmodus
in einen Anreicherungsmodus; führt werden, daß gemäß Fig. 2 die Steuerelekdieser
Vorgang ist reversibel, wobei die dafür be- 30 trade 13 in bezug auf die Quellen- und Senkennötigte
Zeit beträchtlich herabgesetzt ist. Fig. 3B zonen 3 und 5 und die Platte 1 negativ vorgespannt
zeigt die Kennlinien eines Transistors nach Vor- wird, wozu jeder der Schalter 45, 51 und 53 genahme
einer thermischen Vorspannungsbehandlung; schlossen wird. Bei dieser Verfahrensweise werden
man sieht, daß die Einschaltspannung nunmehr 4 V die elektrischen Felder an die von den Quellen- und
beträgt. 35 Senkenzonen 3 und 5 bzw. von der Platte 1 einerseits
Fi g. 4 A veranschaulicht, in welcher Weise die ther- sowie von der Isolierschicht 7 andererseits definierten
mische Vorspannungsbehandlung vorgenommen wer- Flächen gelegt. Wenn an die Platte 1 und an die
den muß, um bestimmte Einschaltspannungen zu er- Quellen- und Senkenzonen 3 und 5 eine gleich große
zielen. Man sieht, daß die erhaltenen Einschaltspan- Spannung angelegt wird, ergibt sich gegenüber der
nungen sowohl von der Dauer der thermischen Vor- 4° vorher erwähnten Arbeitsweise eine Verbesserung
Spannungsbehandlung als auch von der Größe der um 20% hinsichtlich der benötigten Zeit, wobei die
Vorspannung, die dabei zwischen der Platte 1 und Betriebskennlinien in gleicher Weise wie oben be-
der Steuerelektrode 13 liegt, abhängen. Ferner be- schrieben verschoben werden. Wenn man jedoch
steht eine Abhängigkeit von der Umgebungstempe- dabei die Spannungsquellen 59 und 61 so einstellt,
ratur. 45 daß die Senkenzone 5 gegenüber der Quellenzone 3
Fig. 4B veranschaulicht, daß durch entsprechende positiv vorgespannt wird, so daß sich die resultieren-
Einstellung der Parameter bei der thermischen Vor- den elektrischen Felder entlang der Oberflächenzone
Spannungsbehandlung die Kennlinien, welche den 17 ändern, so wirkt sich das derart aus, daß sich der
Quellen-Senken-Strom in Abhängigkeit von der in der Oberflächenzone 17 erzeugte Kanal verjüngt
Steuerspannung bei bestimmten Quellen-Senken- 50 und die Kennlinien des Feldeffekttransistors asymme-
Spannungen zeigen, kontinuierlich verschoben wer- trisch werden.
den können, wobei die Einschaltspannung von —8 V Im Fall von PNP-Feldeffekt-Transistoren werden
bis auf +4V ansteigt. Dieses bedeutet eine Über- bei der thermischen Vorspannungsbehandlung Vorführung
aus dem Verarmungsmodus in den An- spannungen derselben Polarität an die Quellen- und
reicherungsmodus. 55 Senkenzonen 3 und 5 und an die Steuerelektrode 13
Jeder der auf der Platte 1 angeordneten NPN- angelegt. In analoger Weise wie bei den NPN-FeId^
Feldeffekt-Transistoren Tl, Tl, Ί'3 kann individuell effekt- Transistoren kann dann der PNP-Feldeffekt-
den besonderen Bedürfnissen der Schaltung, in der er Transistor durch die thermische Vorspannungs-
zur Verwendung kommen soll, angepaßt werden. Es behandlung kontinuierlich von dem Anreicherungs-
sei beispielsweise angenommen, daß die zunächst 60 modus in den Verarmungsmodus überführt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekt-Transistors mit isolierter Steuerelektrode, bei dem
in einer Halbleiterplatte des einen Leitungstyps die die Quellen- und Senkenzonen bildenden
räumlichen Diffusionszonen vom zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyp erzeugt werden, dann eine Isolierschicht zumindest
auf einem Teil der Halbleiterplatte zwischen den genannten Diffusionszonen gebildet
wird, wobei die schmale Oberflächenzone in der Platte zwischen den räumlichen Diffusionszonen
den Kanal definiert, und bei dem schließlich eine metallische Steuerelektrode auf der Isolierschicht
aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß elektrisch geladene Störelemente in die Isolierschicht (7) eindiffundiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch geladene Störelemente
enthaltende Isolierschicht (7) der Einwirkung elektrischer Felder ausgesetzt und der
Transistor während des Einwirkens dieser Felder auf eine höhere Umgebungstemperatur gebracht
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor auf eine Temperatur
gebracht wird, die oberhalb 290° C liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch geladene Störelemente
Oxide von Elementen aus der GruppelHB des Periodischen Systems der Elemente
verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störelemente durch Boroxid
dargestellt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störelemente durch Aluminiumoxid
dargestellt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eindiffundierten elektrisch
geladenen Störelemente eine geringere Beweglichkeit haben als die Anionen-Leerstellen im
Kristallgitter der Isolierschicht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der in die Isolierschicht eindiffundierten elektrisch geladenen Störelemente
so bemessen wird, daß eine vollständige Neutralisation der durch die Anionen-Leerstellen
hervorgerufenen Raumladungseffekte zustande kommt, wenn die Isolierschicht bei erhöhter Umgebungstemperatur
dem Einfluß elektrischer Felder ausgesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Isolierschicht eindiffundierten
elektrisch geladenen Störelemente mengenmäßig so bemessen sind, daß eine Überkompensation
der durch die Anionen-Leerstellen hervorgerufenen Raumladungseffekte bewirkt wird, wenn die Isolierschicht bei erhöhter Umgebungstemperatur
dem Einfluß elektrischer Felder ausgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (1) aus
Silizium besteht, die Isolierschicht (7) aus einem Siliziumoxid gebildet wird und die elektrisch ge-
ladenen Störelemente durch ein glasbildendes dreiwertiges Oxid dargestellt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (7) durch
Oxydation der Oberfläche der Halbleiterplatte (1) gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (1) und
die Isolierschicht (7) von der erhöhten Temperatur bei fortdauernder Einwirkung der elektrischen
Felder abgekühlt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindiffundieren der elektrisch
geladenen Störelemente in die Isolierschicht (7) noch vor dem Anbringen der Steuerelektrode
(13) vorgenommen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare elektrische Felder
angelegt werden zwischen der Steuerelektrode (13) und der Halbleiterplatte (1) und zwischen
der Steuerelektrode (13) und den Quellen- und Senkenzonen (3, 5).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuerelektrode
(13) und der Quellenzone (3) eine Spannung angelegt wird, deren Größe verschieden ist von der
Spannung zwischen der Steuerelektrode (13) und der Senkenzone (5).
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (1) in eine
Sauerstoffatmosphäre gebracht wird, daß elementares Bor in gasförmiger Form über die Isolierschicht
hinübergeleitet wird bei einer Umgebungstemperatur oberhalb 950° C und daß von dem so
entstandenen, auf der Isolierschicht (7) abgelagerten Boroxid aus die Eindiffusion der Störelemente
in die Isolierschicht (7) erfolgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US392144A US3386163A (en) | 1964-08-26 | 1964-08-26 | Method for fabricating insulated-gate field effect transistor |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1514038A1 DE1514038A1 (de) | 1969-06-26 |
DE1514038B2 true DE1514038B2 (de) | 1972-09-07 |
DE1514038C3 DE1514038C3 (de) | 1974-03-14 |
Family
ID=23549423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1514038A Expired DE1514038C3 (de) | 1964-08-26 | 1965-08-19 | Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekt-Transistors mit isolierter Steuerelektrode |
Country Status (4)
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---|---|
US (1) | US3386163A (de) |
CH (1) | CH434487A (de) |
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GB (1) | GB1095412A (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3465209A (en) * | 1966-07-07 | 1969-09-02 | Rca Corp | Semiconductor devices and methods of manufacture thereof |
CH454279A (de) * | 1966-12-02 | 1968-04-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Halbleiterventil |
USRE28402E (en) * | 1967-01-13 | 1975-04-29 | Method for controlling semiconductor surface potential | |
US3767463A (en) * | 1967-01-13 | 1973-10-23 | Ibm | Method for controlling semiconductor surface potential |
US3502950A (en) * | 1967-06-20 | 1970-03-24 | Bell Telephone Labor Inc | Gate structure for insulated gate field effect transistor |
US3470610A (en) * | 1967-08-18 | 1969-10-07 | Conductron Corp | Method of producing a control system |
US3967310A (en) * | 1968-10-09 | 1976-06-29 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having controlled surface charges by passivation films formed thereon |
US3663870A (en) * | 1968-11-13 | 1972-05-16 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor device passivated with rare earth oxide layer |
US3590477A (en) * | 1968-12-19 | 1971-07-06 | Ibm | Method for fabricating insulated-gate field effect transistors having controlled operating characeristics |
JPS5126035B1 (de) * | 1970-06-11 | 1976-08-04 | ||
JPS5126036B1 (de) * | 1970-06-19 | 1976-08-04 | ||
US3706918A (en) * | 1970-10-05 | 1972-12-19 | Frank J Barone | Silicon-silicon dioxide interface of predetermined space charge polarity |
US3856587A (en) * | 1971-03-26 | 1974-12-24 | Co Yamazaki Kogyo Kk | Method of fabricating semiconductor memory device gate |
US4003071A (en) * | 1971-09-18 | 1977-01-11 | Fujitsu Ltd. | Method of manufacturing an insulated gate field effect transistor |
US3882530A (en) * | 1971-12-09 | 1975-05-06 | Us Government | Radiation hardening of mos devices by boron |
US3787251A (en) * | 1972-04-24 | 1974-01-22 | Signetics Corp | Mos semiconductor structure with increased field threshold and method for making the same |
US3849204A (en) * | 1973-06-29 | 1974-11-19 | Ibm | Process for the elimination of interface states in mios structures |
DE2452289A1 (de) * | 1974-11-04 | 1976-05-06 | Siemens Ag | Halbleiterbauelement |
US4161814A (en) * | 1975-12-08 | 1979-07-24 | Cornell Research Foundation, Inc. | Tunnel injection of minority carriers in semi-conductors |
US4116721A (en) * | 1977-11-25 | 1978-09-26 | International Business Machines Corporation | Gate charge neutralization for insulated gate field-effect transistors |
JP5460375B2 (ja) * | 2010-02-22 | 2014-04-02 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
US9761620B1 (en) * | 2016-09-19 | 2017-09-12 | Peter C. Salmon, Llc | Method and system for manufacturing using a programmable patterning structure |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL158460B (nl) * | 1950-01-31 | George Frederick Smith | Vorkhefvoertuig met kantelbaar laadvlak. | |
US2787564A (en) * | 1954-10-28 | 1957-04-02 | Bell Telephone Labor Inc | Forming semiconductive devices by ionic bombardment |
US2981646A (en) * | 1958-02-11 | 1961-04-25 | Sprague Electric Co | Process of forming barrier layers |
US3040218A (en) * | 1959-03-10 | 1962-06-19 | Hoffman Electronics Corp | Constant current devices |
NL267831A (de) * | 1960-08-17 | |||
NL293292A (de) * | 1962-06-11 | |||
US3183128A (en) * | 1962-06-11 | 1965-05-11 | Fairchild Camera Instr Co | Method of making field-effect transistors |
NL297002A (de) * | 1962-08-23 | 1900-01-01 | ||
US3177100A (en) * | 1963-09-09 | 1965-04-06 | Rca Corp | Depositing epitaxial layer of silicon from a vapor mixture of sih4 and h3 |
-
0
- GB GB1095412D patent/GB1095412A/en active Active
-
1964
- 1964-08-26 US US392144A patent/US3386163A/en not_active Expired - Lifetime
-
1965
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- 1965-08-25 CH CH1195065A patent/CH434487A/de unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3386163A (en) | 1968-06-04 |
GB1095412A (de) | |
DE1514038C3 (de) | 1974-03-14 |
DE1514038A1 (de) | 1969-06-26 |
CH434487A (de) | 1967-04-30 |
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