DE1614146A1 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen

Info

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
Application number
DE19671614146
Other languages
English (en)
Other versions
DE1614146B2 (de
Inventor
Tomisabura Okumura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Publication of DE1614146A1 publication Critical patent/DE1614146A1/de
Publication of DE1614146B2 publication Critical patent/DE1614146B2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

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
Lw/XIII/C 8 MUndien 2, Rosental7, 2.Aufg. HCi/ΐ/Λ (Küstermann-Passsge)
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.
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.
Beispiel.1
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·
Beispiel 2
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»
BAD
1098Q970456
Lee r s e i t e
DE19671614146 1966-03-28 1967-03-28 Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht Pending DE1614146B2 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
DE1614146B2 (de) 1971-12-16
GB1107699A (en) 1968-03-27
NL6704305A (de) 1967-09-29
FR1515678A (fr) 1968-03-01
US3422528A (en) 1969-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2600337C2 (de) Halbleiterspeicheranordnung
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
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
DE102018216855A1 (de) Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung
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
DE4417154C2 (de) Dünnfilmtransistor und Verfahren zu deren Herstellung
DE112006001280B4 (de) Halbleitervorrichtung 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
DE102020123254A1 (de) Halbleitervorrichtung