DE1614146A1 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von HalbleiterbauelementenInfo
- Publication number
- DE1614146A1 DE1614146A1 DE19671614146 DE1614146A DE1614146A1 DE 1614146 A1 DE1614146 A1 DE 1614146A1 DE 19671614146 DE19671614146 DE 19671614146 DE 1614146 A DE1614146 A DE 1614146A DE 1614146 A1 DE1614146 A1 DE 1614146A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- silicon oxide
- ions
- silicon
- layer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 55
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 42
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 239000002585 base Substances 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- BYJADUSHMADYRW-UHFFFAOYSA-L cadmium(2+);sulfite Chemical compound [Cd+2].[O-]S([O-])=O BYJADUSHMADYRW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N sodium peroxide Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][O-] PFUVRDFDKPNGAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture 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
- H01L21/18—Manufacture 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment 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
- H01L21/3105—After-treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/017—Clean surfaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/045—Electric field
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/053—Field effect transistors fets
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/06—Gettering
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/118—Oxide films
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/91—Controlling charging state at semiconductor-insulator interface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
dipl-ing. !!,'LEINtyJvbun uu^,.. ERMANN
Postscheck-Konto: Bank-Konto: Telefon Tel.-Adr.
München 22045 Dresdner Bank AS. München (0811} 261t 89 Ulnpat München
München 2, Marlenplatz. Kto.-Nr. 92790
10(4146· .
28. März 1967
.MATSUSHITA EIEGrROIiIGS CORPORATION, Osaka /Japan
Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
Die Erfindung betrifft ein=jj[ei£ahren zum Herstellen von
Halbleiterbauelementen, bei denen sich isolierende Schienten auf einem Teil oder auf der gesamten Oberfläche der Halbleiter
befinden. tV
Aufgabe der Erfindung ist es, Alkaliionen oder andere
Ionen aus diesen isolierenden Schichten au entfernenn
Es ist eine der neueren Entwicklungen bei ■Halbleiterbauelementen,
dünne Isolierschichten auf der "Oberfläche der Halbleiter aufzubringen, im diese vor der umgebenden Atmosphäre zu
schützen und den Halbleitervorrichtungen eine Verstärkungsfähigkeit zu verleihen, indem man die Leitfähigkeit der Oberfläche
des Halbleiters verändert, indem man eine Spannung durch die Isolierschicht anlegtt wie es bei den Feld-Effekttransistoren mit
109Ö09/OÄ5S
isoliertem Gatter der Fall ist·
Das Material der isolierenden Schicht schwankt je nach der Art des Halbleiters, mit der diese Schicht kombiniert
:wird· Falls man beispielsweise Germanium als Halbleiter verwendet, so besteht die hierauf gebildete isolierende Schicht
gewöhnlich aus einem Siliciumoxid oder tetragonalem Germa-•
niumdioxid; falls Silicium als Halbleiter verweniet wird, wird
oft Siliciumoxid als Material für die isolierende Schient verwendet·
Falls Cadmiumsulfit als Halbleiter verwendet wird, verwendet
man häufig Siliciumoxid und ein ;,:agnesiumfluorid als
die
Material für/nicht leitende Schicht· Von diesen Kombinationen wird am häufigsten die kombination einer Siliciumoxidsehicht und eines Siliciumhalbleiters und insbesondere die Kombination von Siliciumdioxid (SIO2) und einem Siliciumhalhleiter angewendet» Daher wird in den Beispielen für Halbleiterbauelemente gemäß der Erfindung hauptsächlich eine Kombination zwischen einem Silieiumhalbleiter und einem Siliciumdioxidfilm beschrieben.
Material für/nicht leitende Schicht· Von diesen Kombinationen wird am häufigsten die kombination einer Siliciumoxidsehicht und eines Siliciumhalbleiters und insbesondere die Kombination von Siliciumdioxid (SIO2) und einem Siliciumhalhleiter angewendet» Daher wird in den Beispielen für Halbleiterbauelemente gemäß der Erfindung hauptsächlich eine Kombination zwischen einem Silieiumhalbleiter und einem Siliciumdioxidfilm beschrieben.
Typische Beispiele für' den Stand der Technik, bei- dem
eine aus Siliciumdioxid bestehende nicht leitende Schicht (im folgenden lediglich als Siliciumoxidschicht bezeichnet)
zum Schutz der Sperrschicht einer Halbleitervorrichtung verwendet
wird, sind Planartransistoren und ein typisches Beispiel, bei dem ein Film in einem Feldeffekttransistor verwendet
wird, sind MOS-Transistoren·
— 3 _.
109809/04 5 8 βΑΟ OfHeHNAL
16 H HB
SiliciUffloxidscLichten wurden wirksam in der Festkörperelektronik verwendet« Es wurden jedoch oft unbefriedigende
Ergebnisse im Hinblick auf die Stabilität dieser Schichten erhalten» Bei Planartransistoren trat beispielsweise oft
eine unerwünschte Stromerhöhung beim Anlegen einer Sperrspannung
auf, oder ein Abfall der Burchschlagsspannung, oder
eine Schwankung des Stroms oder der Spannung während des
Betriebs. Bei MOS-Transistoren trat dagegen eine Veränderung in dem Abflußstrom und des Übergangsleitwerts während des
Betriebs der Bauelemente oder während ihrer Lagerung bei
hoher Temperatur auf« Bis jetzt wurde angenommen, daß das
Auftreten dieser Nachteile hauptsächlich auf der leichten Beweglichkeit der in den Siliciumoxidschichten befindlichen
Ionen beruht und es wurde nach und nach festgestellt, daß
diese Ionen aus Alkaliionen, wie Li+ und Ka+, bestehen·
Die irfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung
und der iieichnung näher erläuterte
_^_ In der ^eichaung bedeuten:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wirkung der
,Basis-Kollektorübsrgsngsschicht in einem herkömmlichen
Planartransistor;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ähnlichen
Wirkung in einem bekannten Feldeffekttransistorj
, f09809/045S
- 4 BAD
16HU6
Fig* 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
In Fig* 1 ist eine Sperrschicht zwischen der Basis
1 und dem Kollektor 2 eines npn-Planartransistors dargestellt. In der Siliciumoxidschicht 3 sind Alkaliionen vorhanden.
Im folgenden wird angenommen, daß der Basis 1 und dem Kollektor 2 durch die Spannung der Kraftquelle 4 in
Sperrichtung eine Vorspannung erteilt wird. Dann wandern die in der Siliciumoxidschicht 3 vorhandenen, positiv geladenen
Alkaliionen gegen die Basis 1 und konzentrieren sich in diesem Teil der Silieiumschicht 3 in der Nähe der Zwischenfläche
dieser Schicht und der aus p-Silicium bestehenden Basis
1, wodurch sich die negativen Elektronen infolge der elektrostatischen
Induktanz in diesem Teil der Basis 1 in der Nähe dieser Zwischenfläche ansammeln und gegebenenfalls diesen
Teil der Basis 1 vom p-Typ in den η-Typ umwandeln« Da die
Basis 1 und der Kollektor 2 in diesem Zustand in den durehgeschalteten Zustand überführt werden, ist der Planartransistor
nicht betriebsfähig« Falls die Menge der Alkaliionen sehr gering ist, koant es nicht vor, daß der Transistor betriebsunfähig
wird. Trotzdem treten gewisse liacnteile, wie
eine Zunahme des Stroms bei in Sperrichtung anliegender Vorspannung
und eine Abnahme der Durchschlagsspannung auf»
- 5 -10 9 8 0 9/0456 BAD OWWNAL
16Uf46
In Fig. 2 ist ein η-Kanal MOS-Transistor beschrieben,
bei dem die Bezugsziffer 11 eine Quelle; Ziffer 12 eines
Abfluß; Ziffer 13 eine Siliciumoxidschichti Ziffer 14 einen
leitenden Kanal; Ziffer 15 ein Gatter; Ziffer 16 ein SiIiciumplättonen.·
Ziffer 17 und 18 S^annungsquellen darstellen·
Falls an die Quelle 11, den Abfluß 12 und das Gatter 15»
eine Vorspannung,* wie in der Zeichnung dargestellte angelegt
wird, so bewegen sich die Alkaliionen in der Siliciumoxidschicht
13 infolge der durch die Spanaungsquelle 17 erteilten
Vorspannung und das von der Spannungsquelle 18 zwischen
der Quelle und dem Abfluß angelegte Potential gegen den Teil
der Schicht in der Nähe des Gatters 15 an der Seite der
Quelle ti. Infolge des Unterschieds der Potentiale der Spannungsquellen
17 und 18 konzentrieren sich die Alkaliionen
i verschiedenen Stellen· Auch bei einer Veränderung la der
Arbeitsweise des Bauelements vom Anfangszustand aufgrund der
durch den Stromfluß zwischen, der Quelle und dem Abfluf bis
zum Abschalten der Spannungsquellen 1? und 18 und dem außer
Betrieb setzen auftretenden Wärmediffundieren die Alkaliionen
bei der vorher durch den Strom erzeugten Wärme uad
Terteilen sich einheitlich über der gesamten Siliciuaischicht,
so daß eine Veränderung in der Ionenverteilung auftritt*
Wenn das Bauelement ferner bei hoher Temperatur gehalten wird, so tritt ebenfalls eine Veränderung*in der .'Verteilung
■6 -
109809/04SS
Ib U 146
der Alkaliionen auf· Da Alkaliionen positiv geladen sind,
bewirkt eine seitliche oder senkrechte Verschiebung eine Veränderung in der Anzahl der Elektronen, die elektrostatisch
in dem Kanal 14 induziert werden, wodurch eine Veränderung der Leitfähigkeit zwischen der Quelle und dem Abfluß und
hierdurch wiederum eine Veränderung in dem Abflußstrom und dem Übergangsleitwert eintritt. Falls Alkaliionen in
der Siliciumoxidschlcht eines LIOS-Transistors vorhanden
sind, so tritt, je nach der Betriebsart, eine Veränderung in den charakteristischen Eigenschaften des Bauelements infolge
der leichten Beweglichkeit dieser ALialiionen auf»
Wie bereits im Zusammenhang mit einem Planartransistor und einem MOS-Transistor erwähnt, hat die Anwesenheit
von Alkaliionen in der Siliciumoxidschicht verschiedene nachteilige Wirkungen auf die Charakteristiken von Halbleiterbauelementen*
Es isi daher wichtig, daß Alkaliionen aus den Siliciumoxidschichten and auch aus anderen isolierenden
Schichten während der Herstellung von Halbleiterbauelementen entfernt werden* Es ist jedoch in der Praxis
recht schwierig, Alkaliionen vollständig von Halbleiterbauelementen während der Herstellung fernzuhalten, da Alkaliionen
nicht nur im menschlichen Körper, sondern auch im Wasser und den verwendeten Chemikalien vorhanden sind·
109809/0458
— 7 — BAD GFt!®!NAL
IbIAI46
.Die Erfindung schafft ein Verfahren zum einfachen
und völligen Entfernen von Alkaliionen, welche" die- oben
bescariobt-aea verschiedenen liachteile bei Siliciumoxidschichten
bevdrken; bei diesem Verfahren wird ein GleichspannungL'feld
viährend der Herstellung der Halbleiter an die Siliciumoxidschichten angelegt* Wie im folgenden noch
näher erläutert werden wird, läßt sich die Erfindung nicht
nur bei Siliciusioxidschichten, sondern auch.bei vielen
anderen ähnlichen isolierenden Schichten, die bei Halbleiterbauelementen vorkommen, anwenden· Ferner eignet sich
die Erfindung-nicht nur zur Entfernung von Alkaliionen,
sondern auch von positiv und negativ geladenen Ionen.
Die Erfindung wird nun anhand von Fig· 3 näher
erläutert» Biese Ausführungsform der Erfindung zeigt ein
Bauelement, bei dem der Halbleiter aus Silicium besteht
und eine SilieiuiMxidschicht auf dieses Halbleitersubstrat
aufgebracht ist, 21 bedeutet in Fig. 3 ein Siliciuinsubstrat·
22 bedeutet eine auf diesem Substrat befindliche ""Siliciumoxidschicht.
23 und 24 bedeuten Elektroden, die mit einer Spannungs-uelIe 25 verbunden sind. Das Siliciussubstrat
22 das die obige Siliciumoxidschicht/trägt, wird zwischen die
Elektroden 23 und 24, gebracht. Es sei darauf hingewiesen,
dai der Abstand swischeu dem mit einer Schicht überzogenen
Halbleitersubstrat und den Elektroden 23 und 24 lediglich
- 8■"-
1G.9809/-OiS6 ' -.BAD
16UH6
zu Zwecken der einfacheren Beschreibung vorhanden ist»
Beim praktischen Gebrauch müssen diese Elemente einen
engen Kontakt miteinander aufweisen. Beispielsweise kann man die Elektroden fest mit dem Halbleitersubstrat und
der Siliciumoxidschicht verbinden, indem man sie beispielsweise in an sich bekannter Weise im Vakuum aufdampft*
Fig. 3 ist ein Beispiel, bei dem die Siliciumoxidschicht
22 auf der gesamten Oberfläche des Siliciumsubstrats 21
»aufgebracht ist· Selbstverständlich kann man die Erfindung
auch wirksam für den Fall anwenden, daß die Siliciumoxidschicht 22 nur lokal auf einem bestimuten Teil der Oberfläche
des Siliciumsubstrats 21 gebildet wirde Es ist lediglich notwendig, daß die Siliciumoxidschicht so gebildet
wird, daß man ein gewünschtes elektrisches Feld anlegen kann·
Während man sowohl das Siliciumsubstrat 21 als auch die Siliciumoxidschicht 22 auf 100°C oder darüber erhitzt,
wird eine Spannung an die Siliciumoxidschicht 22 in solcher w Richtung angelegt, daß sich die Oberfläche der Siliciumoxidschicht 22 auf der Seite der negativen Elektrode befindet.
Dann konzentrieren sich die bei der erhöhten Temperatur leicht beweglich gewordenen Alkaliionen aufgrund ihrer
positiven Ladung nach einer bestimmten Zeit an der Oberfläche der Siliciumoxidscaichte Während das elektrische Feld auf-
— Q — 1 O 9 8 09 / O A 5 6 RA0 Oftt«NAL
1ίΠ4Η6
rechterhalten wird, um die so angereicherten Ionen in diesem
Zustand zu halten, werden das Silieiumsubstrat21 und die
Silieiumoxidschicht 22 auf Zimmertemperatur oder eine nahe
Zimmertemperatur liegende Temperatur abgekühlt, d»h. auf;
eine Temperatur, bei der die Alkaliionen praktisch schwer
beweglich sind* Auf diese Weise werden die Alkaliionen iß
einem Zustand gehalten9 in dem sie an der Oberfläche der
Siliciuffioxidschicht 22 festgehalten werden· Dann wird das
elektrische Feld aufgehoben und die Oberfläche der Silieiumoxidschicht 22 wird in sehr geringer Dicke weggelöstg wodurch
die Alkaliionen vollkommen aus der Silieiumoxidschicht 22
entfernt werden und die Charakteristik desHalbleiterbauelements nicht mehr beeinflussen»
Falls jedoch eine große Anzahl Alkaliionen in der
Silieiumoxidschicht 22 vorhanden ist, kann man infoige der
Polarisation der Ionen kein so großes elektrisches Feld
anlegen, daß alle Ionen äh die Oberfläche der SiliciiMOxicL-schicht
wandern* Daher genügt in einem derartigen {"all eine
einzige Behandlung auf oben beschriebene Weise nicht* -im die
Alkaliionen vollständig,aus der Schicht zu entfernen« Man
muß daher die Behandlung, je nach Erfordernis, mehrmals
wiederholen·
Es ist zu beachten, daß das Material der Elektrode
so ausgesucht werden muß, daß diese Elektrode in ohmscheE
Kontakt mit dem Silieiumsubstrat 21 bei der Aufbringung auf
10^80 9/04
IbH 146 - 10 -
das Siliciumsubstrat 21 gebracht wird; dadurch ergibt sich
der Vorteil, daß die erforderliche Betriebsspannung der Spannungsquelle 25 beträchtlich vermindert werden kann.
Zur weiteren Erläuterung der "Erfindung wird im
folgenden ein MOS-Transistor beschrieben, bei dem man die Wirkung der in der Siliciumoxidsehicht vorhandenen Alkali-Ionen
am deutlichsten feststellen kann.
Ss wurde ein p-leitendes Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von 1,0 Jl. cm und einer Gatter-Isolierschicht aus einer Siliciumoxidsehicht mit einer Stärke
von 1000 A auf der Oberfläche hergestellt· Im Vakuum wurde
eine Aluminiumelektrode auf die Hückseite des Substrats aufgedampft, auf der sich eine p-leitende Oberfläche befand
und eine weitere Elektrode wurde auf gleiche "/eise auf der Seite der Siliciumoxidsehicht aufgebracht. Eine Spannung
im Bereich von 1 bis 30 Volt wurde an das Bauelement auf die in Figo 3 gezeigte Weise angelegt. In diesem Zustand wurde
das Siliciumsubstrat 30 Minuten auf 2000C bei einer elektrischen
Feldstärke von 2x10' V/m erhitzt* Das Bauelement wurde dann unter Beibehaltung des elektrischen Felds auf
Zimmertemperatur abgekühlt, wodurch die Alkaliionen an der Oberfläche der Silieimnoxidschieht fixiert werden, lach der
Entfernung der Aluminiumelektrode wurde die Oberfläche der
- 11 109009/0456 BAD
Ib U146
Siliciumoxidschicht in einer Stärke von jeweils 50 A--*
100 Ap und 200 A eatferat« Die wirkung der Entfernung
von ÄlKaliionen von der Siliciumoxidscaiclit des so behandelten Siliciumsubstrats wurde untersucht· Es wurde gefunden,
daß als aufgeprägte Spannung bereits eine Spannung
τοπ 1 Volt ausreichte, was einer Spannung von 30 Volt in
einea bekannten Bauelement entspräche Es wurde auch ge~
fanden, daß eine Tiefe von 5Ö A für den zu entfernenden.
Anteil derSiliciumoxidschieht ausreichte und eine tieferi-tf.ieade
Entfernung -nicht erforderlich war. Die Siliciumoxidsciiicht
wurde auch untersucht, nachdem die darüber— liüUBnde Aluminiumelektrode entfernt, jedoch die Oberfläche
der Schicht noch nicht weggelöst worden war* Ib diesem Fall
wurden keine Alkaliionen festgestellt· Im Hinblick auf die
Tatsache, daß Salzsäure zur Ectfernung der Aluminiumelektrode
verwendet wurde, wobei die Oberfläche der Silicliiiaoxidscliiclit
beinahe unaii, egriffen blieb, ist dieses Ergebnis vermutlich auf die Entfernttüg der Aluminiumelektrode
siurückzuf uhren·
Das Siliciumsubstrat mit der Silicxumo3Cidschichtr
aus dem die Alkaliionen auf die oben beschriebene Weise
entfernt worden wart wurde dann verschiederren Terarbeitungsvorgängen
unterworfen, wie kusteratEen sui* Bildung voa
Fenstern für die Quelle und den Abfluß,■Niederschlagen.-
1Ö98Ö9/Ö456
itruue
eines Elektrodenmetalls, wie Al ami nium, durch Aufdampfen,
Kusterätzea, um das niedergeschlagene Metall in Elektroden
der gewünschten Form zu bringen, Verbinden, Abdecken und .
Temperaturvorbehandlungj wobei ein MOS-Transistor erhalten
wurde» Erhitzt man die auf obige Weise erhaltenen Transistoren
unter Anlegen einer Spanuung von - 4 Volt zwischen dem
Gatter und der mit dem Abfluß kurzgeschlossenen Quelle 2 Stunden auf 1800C, so ergab sich bei mehreren 100 Teststücken kein einziges unbrauchbares Exemplar, Bei Vergleich
mit den herkömnlichen Bauelementen, bei denen die Behandlung
zum Entfernen der Alkaliionen nicht durchgeführt wurde und
die nur 2 Stunden bei 10O0C geprüft wurden, ergab sich9 daß
das erfindungsgemäß erhaltene Bauelement eine weit
überlegene Stabilität gegenüber den bekannten Bauelementen aufwies·
Es wurde ein p-leitendes Siliciumsubstrat von 0,2
mm. Stärke und einem spezifischen Widerstand von 2./L cm
ο hergestellt, auf das eine Siliciumoxidschicht von 1000 A Stärke aufgebracht wurde,die Fenster für die Quelle und den
Abfluß aufwies und auf deren Rückseite sich eine n-leitende eindiffundierte Schicht befand» Dieses wurde zwischen 2
Elektrodenplatten gebracht, deren gegenseitiger Abstand 0,5 Hm betrug» Eine nicht leitende Sciiicht mit einer Stärke
von 0,1 mm wurde zwischen die eine dieser Plattenelektroden
- 13 -10.9809/0456 BAD OW«NAL
und die Rückseitecfcs Siliciumsubstrats angebracht· An die
beiden Elektroden wurde eine Spannung von 3000 Volt angelegt. Hieran wurde ein elektrisches Feld, angelegt, wobei
2 Stunden bei 2500C in einer trockenen Miachgasatmosphäre
aus Stickstoff und Wasserstoff erhitzt wurde» Dann wurde unter Beibehaltung des elektrischen Felds auf Zimmertemperatur abgekühlte Anschließend wurde die Oberfläche der
Siliciumoxidschicht in einer Stärke von 100 A entfernt»
Dann wurden eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen wie in Beispiel 1 ausgeführt und auf diese Weise ein MOS-Transistor
hergestellt. Die Stabilität dieses Bauelements wurde geprüft»
Bei zweistündigem Erhitzen des Bauelements auf 16O0G unter
Anlegung einer Spannung zwischen der Quelle und dem Abfluß
in der Richtung, in der das Gatter positiv geladen war, wurde
bei mehreren 100 Testexemplaren nicht eis. unbrauchbares
Exemplar gefunden«
Die Erfindung kann nicht nur zur vollständigen Entfernung
von Alkaliionen in Siliciurnoxidschichten verwendet werden, sondern auch bei anderen, nicht aus SiIiciumoxid
bestehenden Schichten und anderen Ionen außer Alkaliionen;
ferner besitzt die Erfindung eine ausgezeichnete Wirkung im Hinblick auf die Stabilisierung der Charakteristiken von
Halbleiterbauelementen mit nicht leitenden Schichten.
-14 -
IbU H6
ui Herabsetzen des obigen Einflusses von Alkaliionen
£;ibt es bekannte Verfahren zum Glasieren von Siliciumoxiden
mit Glas, wie Phosphoroxid-Siliciumoxid, Bleioxid-Silicium-• °oxid und Titanoxid -Siliciumoxid. Die gleiche Wirkung
kann man bei der Erfindung erzielen, indem man die Oberfläche der Siliciumoxidschichten nach dem erfindungsgemäiJen
Entfernen τοη Alkaliionen glasiert.
Die Erfindung ist nicht auf Transistoren oder Dioden ψ beschränkt und kann auch wirksam bei integrierten Schaltungen
mit mehreren Transistoren oder Dioden auf einem einzigen Substrat angewandt v^rden. Im letzteren Fall ist es oft
vorteilhaft, die Erfindung auf die gesamte Oberfläche der nicht leitenden Schicht und nicht nur auf die Fläche der
aktiven Elemente anzuwenden.
-15 -
109803/0450
Claims (1)
181 4 U6
Fate η ta η s ρ r u. e h :
!erfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen·,
bei tkmen sich eine isolierende Schickt lokal oder auf der
gesamten Oberfläche eines naTbleiterkÖrpers befindet, dadurch
rc kennzeichnet ,daß man ein Gleichspannungsfeld an
die isolierende Schicht anlegt und die in der isolierenden Schicht vorhandenen Ionen an die Cberflache überführt, und iie.se Ionen anschließend von der oberfläche der isolier^-rile Sccicht vor den Niederschlägen eines für das fertige Halb lei terbauelen:ent erforderlicnen Elektrodenmetalls auf dem
Halbleiter oder auf der isolierenden Scnicht entfernt»
die isolierende Schicht anlegt und die in der isolierenden Schicht vorhandenen Ionen an die Cberflache überführt, und iie.se Ionen anschließend von der oberfläche der isolier^-rile Sccicht vor den Niederschlägen eines für das fertige Halb lei terbauelen:ent erforderlicnen Elektrodenmetalls auf dem
Halbleiter oder auf der isolierenden Scnicht entfernt»
BAD
1098Q970456
Lee r s e i t e
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1950166 | 1966-03-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1614146A1 true DE1614146A1 (de) | 1971-02-25 |
DE1614146B2 DE1614146B2 (de) | 1971-12-16 |
Family
ID=12001106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671614146 Pending DE1614146B2 (de) | 1966-03-28 | 1967-03-28 | Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3422528A (de) |
DE (1) | DE1614146B2 (de) |
FR (1) | FR1515678A (de) |
GB (1) | GB1107699A (de) |
NL (1) | NL6704305A (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3783119A (en) * | 1969-06-18 | 1974-01-01 | Ibm | Method for passivating semiconductor material and field effect transistor formed thereby |
US3913218A (en) * | 1974-06-04 | 1975-10-21 | Us Army | Tunnel emitter photocathode |
DE2733147C2 (de) * | 1977-07-22 | 1984-07-05 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zum Beseitigen störender Streueffekte bei der Elektronenstrahlbelichtung |
US4116721A (en) * | 1977-11-25 | 1978-09-26 | International Business Machines Corporation | Gate charge neutralization for insulated gate field-effect transistors |
US5391502A (en) * | 1993-08-27 | 1995-02-21 | Vlsi Technology, Inc. | Per-wafer method for globally stressing gate oxide during device fabrication |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2791759A (en) * | 1955-02-18 | 1957-05-07 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductive device |
US3311756A (en) * | 1963-06-24 | 1967-03-28 | Hitachi Seisakusho Tokyoto Kk | Electronic circuit having a fieldeffect transistor therein |
US3328210A (en) * | 1964-10-26 | 1967-06-27 | North American Aviation Inc | Method of treating semiconductor device by ionic bombardment |
-
1967
- 1967-03-14 GB GB11889/67A patent/GB1107699A/en not_active Expired
- 1967-03-20 US US624478A patent/US3422528A/en not_active Expired - Lifetime
- 1967-03-23 NL NL6704305A patent/NL6704305A/xx unknown
- 1967-03-28 FR FR100439A patent/FR1515678A/fr not_active Expired
- 1967-03-28 DE DE19671614146 patent/DE1614146B2/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1107699A (en) | 1968-03-27 |
NL6704305A (de) | 1967-09-29 |
FR1515678A (fr) | 1968-03-01 |
DE1614146B2 (de) | 1971-12-16 |
US3422528A (en) | 1969-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69209678T2 (de) | Halbleiteranordnung für Hochspannungsverwendung und Verfahren zur Herstellung | |
DE68912482T2 (de) | Dünnfilm-Transistoren, ihre Verfahren zur Herstellung und Anzeigeeinrichtung, die mit solchen Transistoren hergestellt sind. | |
DE2553838B2 (de) | Verfahren zur herstellung von anreicherungs-feldeffektransistoren | |
DE2060333C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode | |
DE2253702A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung und durch dieses verfahren hergestellte halbleiteranordnung | |
DE4013643A1 (de) | Bipolartransistor mit isolierter steuerelektrode und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2903534A1 (de) | Feldeffekttransistor | |
DE1807857A1 (de) | Metall-Halbleitertransistor | |
DE102018216855A1 (de) | Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung | |
DE2726003A1 (de) | Verfahren zur herstellung von mis- bauelementen mit versetztem gate | |
DE102009051745A1 (de) | Hochvolt-Transistor mit Mehrfach-Dielektrikum und Herstellungsverfahren | |
DE1965799C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes | |
DE1614356A1 (de) | Integrierte Halbleiterbaugruppe mit komplementaeren Feldeffekttransistoren | |
DE1959895A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
DE112012005837T5 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung | |
DE2160462C2 (de) | Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE4041050A1 (de) | Integrierter schaltkreis | |
DE102020123254A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE4417154C2 (de) | Dünnfilmtransistor und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE2541651A1 (de) | Ladungsuebertragungsvorrichtung | |
DE1614146A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen | |
EP0133204B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines DMOS-Transistors | |
DE10203820A1 (de) | Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2136509A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE2216060A1 (de) | Ladungsgekoppelte Baueinheit mit tiefgelegtem Kanal |