DE1614146B2 - Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht - Google Patents

Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht

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DE1614146B2 DE19671614146 DE1614146A DE1614146B2 DE 1614146 B2 DE1614146 B2 DE 1614146B2 DE 19671614146 DE19671614146 DE 19671614146 DE 1614146 A DE1614146 A DE 1614146A DE 1614146 B2 DE1614146 B2 DE 1614146B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Alkaliionen oder anderen Ionen aus einer isolierenden Schicht, die sich auf der gesamten Oberfläche oder auf Teilen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers befindet.
Eine neuere Technik bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen besteht darin, dünne Isolierschichten auf der Oberfläche der Halbleiterkörper aufzubringen, um diese vor der umgebenden Atmosphäre zu schützen und den Halbleiteranordnungen eine Verstärkungsfähigkeit zu verleihen, indem man die Leitfähigkeit der Oberfläche des Halbleiters verändert. Zu diesem Zweck wird eine Spannung an die Isolierschicht angelegt, wie es bei den Feldeffekttransistoren · mit isoliertem Gatter der Fall ist.
Das Material der isolierenden Schicht schwankt je nach der Art des Halbleitermaterials, mit dem diese Schicht kombiniert wird. Falls man beispielsweise Germanium als Halbleitermaterial verwendet, so besteht die hierauf gebildete isolierende Schicht gewöhnlich aus einem Siliciumoxid oder tetragonalem Germaniumdioxid; falls Silicium als Halbleitermateral verwendet wird, wird oft Siliciumoxid als Material für die isolierende Schicht verwendet. Falls Cadmiumsulfit als Halbleitermaterial verwendet wird, verwendet man häufig Siliciumoxid und ein Magnesiumfluorid als Material für die nicht leitende Schicht. Von diesen Kombinationen wird am häufigsten die Kombination einer Siliciumoxidschicht und eines Siliciumhalbleiters und insbesondere die Kombination von Siliciumdioxid (SiO2) und einem Siliciumhalbleiter angewendet. Daher wird in den Beispielen für Halbleiterbauelemente gemäß der Erfindung hauptsächlich eine Kombination zwischen einem Siliciumhalbleiter und einem Siliciumdioxidfilm beschrieben.
Typische Beispiele für den Stand der Technik, bsi dem eine aus Siliciumdioxid bestehende nicht leitende Schicht (im folgenden lediglich als Siliciumoxidschicht bezeichnet) zum Schutz der Sperrschicht einer Halbleiteranordnung verwendet wird, sind Planartransistoren und ein typisches Beispiel, bei dem ein Film in einem Feldeffekttransistor verwendet wird, sind MOS-Transistoren.
In der deutschen Auslegeschrift 1186 950 ist ein Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Metallen bzw. Störstellen aus einem Halbleiterkörper beschrieben. Bei diesem Verfahren wird auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine mit den unerwünschten Metallatomen reagierende Oxidschicht erzeugt und der Halbleiterkörper auf eine zur Diffusion der Metallatome ausreichende Temperatur erhitzt. Durch die Bildung der Reaktionsprodukte auf der mit dem Überzug versehenen Oberfläche des Halbleiterkörpers wird die Metallkonzentration an der Oberfläche des Halbleiters reduziert.
Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber, unerwünschte Ionen aus einer isolierenden Schicht, welche auf einem Halbleiterkörper aufgebracht ist, zu entfernen, nicht aber aus dem Halbleiterkörper als solchen. Nach dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich alle Arten von Ionen verwenden, welche in den isolierenden Film zu wandern vermögen, da die Wanderung der Ionen unter dem Einfluß des angelegten elektrischen Feldes erfolgt.
Bei dem Verfahren nach der deutschen Auslegeschrift 1186 950 können dagegen nur solche Metalle und Verunreinigungen entfernt werden, welche mit der aufgebrachten Oxidschicht zu reagieren vermögen.
In der Zeitschrift »Journal of the Electrochemical Society«, Bd. 112 (1965), Nr. 9, S. 899 bis 902 ist beschrieben, daß Alkaliionen unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes in einer Siliciumdioxid-Schicht zu wandern vermögen. Aufgabe dieser Elektrolyse ist jedoch nicht die Entfernung von Alkaliionen, son-
xo dem das Eindiffundieren an die Grenzfläche zwischen der Siliciumdioxid-Oberflächenschicht und der SiIicium-Schicht eines Halbleiterkörpers.
Siliciumoxidschichten werden 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 Durchschlagsspannung, 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. Es wurde angenommen, daß das Auftreten dieser Nachteile hauptsächlich auf der leichten Beweglichkeit der in den Siliciumoxidschichten befindlichen Ionen beruht und es wurde festgestellt, daß diese Ionen aus Alkaliionen, wie Li+ und Na+, bestehen.
Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens zum Entfernen von unerwünschten Alkaliionen oder anderen Ionen aus einer isolierenden Schicht, die sich auf der gesamten Oberfläche oder auf Teilen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers befindet. Die Besonderheit des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß der Halbleiterkörper auf etwa 100° C erhitzt und gleichzeitig ein elektrisches Gleichspannungsfeld an die isolierende Schicht angelegt wird, derart, daß die Oberfläche der isolierenden Schicht negativ gepolt ist und daß nach der Abkühlung des Halbleiterkörpers unter Feldeinwirkung die an die Oberfläche der Isolierschicht gewanderten Ionen durch Ablösen einer dünnen Oberflächenzone der isolierenden Schicht entfernt werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Wirkung der Basis-Kollektorübergangsschicht in einem herkömmlichen Planartransistor,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer ähnlichen Wirkung in einem bekannten Feldeffekttransistor und
F i g. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
In F i g. 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 Siliciumschicht 3 in der Nähe der Zwischenfläche dieser Schicht und der aus p-Silicium bestehenden Basis 1, wodurch sich die negativen Elektronen infolge der elektrostatischen Influenz in die-
3 4
sem Teil der Basis 1 in der Nähe dieser Zwischen- näher erläutert. Diese Ausführungsform der Erfinfläche ansammeln und gegebenenfalls diesen Teil der dung zeigt ein Bauelement, bei dem der Halbleiter-Basis 1 vom p-Typ in den η-Typ umwandeln. Da die körper 21 aus Silicium besteht und eine Silicium-Basis 1 und der Kollektor 2 in diesem Zustand in den oxidschicht 22 auf diesem Halbleitersubstrat aufdurchgeschalteten Zustand überführt werden, ist der 5 gebracht ist. 23 und 24 bedeuten Elektroden, die mit Planartransistor nicht betriebsfähig. Falls die Menge einer Spannungsquelle 25 verbunden sind. Das SiIider Alkaliionen sehr gering ist, kommt es nicht vor, ciumsubstrat 21, das die obige Siliciumoxidschicht 22 daß der Transistor betriebsunfähig wird. Trotzdem trägt, wird zwischen die Elektroden 23 und 24 getreten gewisse Nachteile, wie eine Zunahme des bracht. Es sei darauf hingewiesen, daß der Abstand Stroms bei in Sperrichtung anliegender Vorspannung io zwischen dem mit einer Schicht überzogenen Haibund eine Abnahme der Durchschlagsspannung auf. leitersubstrat und den Elektroden 23 und 24 ledigln F i g. 2 ist ein η-Kanal MOS-Transistor be- lieh zu Zwecken der einfacheren Beschreibung vorschriebeiC bei dem die Bezugsziffer 11 die Quellen- handen ist. Beim praktischen Gebrauch müssen diese zone; Ziffer 12 die Senkenzone; Ziffer 13 eine SiIi- Elemente einen engen Kontakt miteinander aufweiciumoxidschicht; Ziffer 14 den leitenden Kanal; Zif- 15 sen. Beispielsweise kann man die Elektroden fest mit fer 15 das Gatter; Ziffer 16 ein Siliciumplättchen; dem Halbleitersubstrat und der Siliciumoxidschicht Ziffer 17 und 18 Spannungsquellen darstellen. Falls verbinden, indem man sie beispielsweise in an sich an die Quellenzone 11, die Senkenzone 12 und das bekannter Weise im Vakuum aufdampft. F i g. 3 ist Gatter 15, eine Vorspannung, wie in der Zeichnung ein Beispiel, bei dem die Siliciumoxidschicht 22 auf dargestellt, angelegt wird, so bewegen sich die Al- 20 der gesamten Oberfläche des Siliciumsubstrats 21 kalüonen in der Siliciumoxidschicht 13 infolge der aufgebracht ist. Selbstverständlich kann man die Erdurch die Spannungsquelle 17 erteilten Vorspannung findung auch wirksam für den Fall anwenden, daß und das von der Sparmunssquelle 18 zwischen der die Siliciumoxidschicht 22 nur lokal auf einem be-Quellenzone und der Senkenzone angelegte Poten- stimmten Teil der Oberfläche des Siliciumsubstrats 21 tial segen den Teil der Schicht in der Nähe des Gat- 25 gebildet wird. Es ist lediglich notwendig, daß die ters 15 an der Seite der Quellenzone 11. Infolge des Siliciumoxidschicht so gebildet wird, daß man ein Unterschieds der Potentiale der Spannungsquellen 17 gewünschtes elektrisches Feld anlegen kann,
und 18 konzentrieren sich die Alkaliionen an ver- Während man sowohl das Siliciumsubstrat 21 als schiedenen Stellen. Auch bei einer Veränderung in auch die Siliciumoxidschicht 22 auf 100° C oder der Arbeitsweise des Bauelements vom Anfangszu- 30 darüber erhitzt, wird eine Spannung an die Siliciumstand auf Grund der durch den Stromfluß zwischen oxidschicht 22 in solcher Richtung angelegt, daß sich der Quellenzone und der Senkenzone bis zum Ab- die Oberfläche der Siliciumoxidschicht 22 auf der schalten der Spannungsquellen 17 und 18 und dem Seite der negativen Elektrode befindet. Dann konaußer Betrieb setzen auftretenden Wärme diffundie- zentrieren sich die bei der erhöhten Temperatur ren die Alkaliionen bei der vorher durch den Strom 35 leicht beweglich gewordenen Alkaliionen auf Grund erzeugten Wärme und verteilen sich einheitlich über ihrer positiven Ladung nach einer bestimmten Zeit der gesamten Siliciumschicht, so daß eine Verände- an der Oberfläche der Siliciumoxidschicht. Während rung in der Ionenverteilung auftritt. Wenn das Bau- das elektrische Feld aufrechterhalten wird, um die element ferner bei hoher Temperatur gehalten wird, so angereicherten Ionen in diesem Zustand zu halten, so tritt ebenfalls eine Veränderung in der Verteilung 40 werden das Siliciumsubstrat 21 und die Siliciumoxidder Alkaliionen auf. Da Alkaliionen positiv geladen schicht 22 auf Zimmertemperatur oder eine nahe sind, bewirkt eine seitliche oder senkrechte Verschie- Zimmertemperatur liegende Temperatur abgekühlt, bung eine Veränderung in der Anzahl der Elektro- d. h. auf eine Temperatur, bei der die Alkaliionen nen, die elektrostatisch in dem Kanal 14 influenziert praktisch schwer beweglich sind. Auf diese Weise werden, wodurch eine Veränderung der Leitfähigkeit 45 werden die Alkaliionen in einem Zustand gehalten, zwischen der Quellenzone und der Senkenzone und in dem sie an der Oberfläche der Siliciumoxidschicht hierdurch wiederum eine Veränderung in dem Ab- 22 festgehalten werden. Dann wird das elektrische flußstrom und dem Übergangsleitwert eintritt. Falls Feld aufgehoben und die Oberfläche der Silicium-Alkaliionen in der Siliciumoxidschicht eines MOS- oxidschicht 22 wird in sehr geringer Dicke weggelöst, Transistors vorhanden sind, so tritt, je nach der Be- 5° wodurch die Alkaliionen vollkommen aus der SiIitriebsart, eine Veränderung in den charakteristischen ciumoxidschicht 22 entfernt werden und die Charak-Eigenschaften des Bauelements infolge der leichten teristik des Halbleiterbauelements nicht mehr beein-Beweglichkeit dieser Alkaliionen auf. flüssen.
Wie bereits im Zusammenhang mit einem Planar- Falls jedoch eine große Anzahl Alkaliionen in der
transistor und einem MOS-Transistor erwähnt, hat 55 Siliciumoxidschicht 22 vorhanden ist, kann man in-
die Anwesenheit von Alkaliionen in der Silicium- folge der Polarisation der Ionen kein so großes elek-
oxidschicht verschiedene nachteilige Wirkungen auf trisches Feld anlegen, daß alle Ionen an die Ober-
die Charakteristiken von Halbleiterbauelementen. Es fläche der Siliciumoxidschicht wandern. Daher genügt
ist daher wichtig, daß Alkaliionen aus den Silicium- in einem derartigen Fall eine einzige Behandlung auf
oxidschichten und auch aus anderen isolierenden 60 oben beschriebene Weise nicht, um die Alkaliionen
Schichten während der Herstellung von Halbleiter- vollständig aus der Schicht zu entfernen. Man muß
bauelementen entfernt werden. Es ist jedoch in der daher die Behandlung, je nach Erfordernis, mehrmals
Praxis recht schwierig, Alkaliionen vollständig von wiederholen.
Halbleiterbauelementen während der Herstellung Es ist zu beachten, daß das Material der Elektrode
fernzuhalten, da Alkaliionen nicht nur im mensch- 65 23 so ausgesucht werden muß, daß diese Elektrode
liehen Körper, sondern auch im Wasser und den ver- in ohmschen Kontakt mit dem Siliciumsubstrat 21
wendeten Chemikalien vorhanden sind. bei der Aufbringung auf das Siliciumsubstrat 21 ge-
Die Erfindung wird nun an Hand von Fig. 3 bracht wird; dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die
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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 Siliciumoxidschicht vorhandenen Alkaliionen am deutlichsten feststellen kann.
Beispiel 1
IO
Es wurde ein p-leitendes Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von 1,0 Qcm und einer Gatter-Isolierschicht aus einer Siliciumoxidschicht mit einer Stärke von lOOÖÄ auf der Oberfläche hergestellt. Im Vakuum wurde eine Aluminiumelektrode auf die Rückseite des Substrats aufgedampft, auf der sich eine p-leitende Oberfläche befand und eine weitere Elektrode wurde auf gleiche Weise auf der Seite der Siliciumoxidschicht aufgebracht. Eine Spannung im Bereich von 1 bis 30 Volt wurde an das Bauelement auf die in Fig. 3 gezeigte Weise angelegt. In diesem Zustand wurde das Siliciumsubstrat 30 Minuten auf 200° C bei einer elektrischen Feldstärke von 2X107 V/m erhitzt. Das Bauelement wurde dann unter Beibehaltung des elektrischen Felds auf Zimmertemperatur abgekühlt. Nach der Entfernung der Aluminiumelektrode wurde die Oberfläche der Siliciumoxidschicht in einer Stärke von jeweils 50 Ä, 100 A und 200 A entfernt. Die Wirkung der Entfernung von Alkaliionen von der Siliciumoxidschicht des so behandelten SiIiciumsubstrats wurde untersucht. Es wurde gefunden, daß als aufgeprägte Spannung bereits eine Spannung von 1 Volt ausreichte, was einer Spannung von 30VoIt in einem bekannten Bauelement entsprach. Es wurde auch gefunden, daß eine Tiefe von 5OA für den zu entfernenden Anteil der Siliciumoxidschicht ausreichte und eine tiefergehende Entfernung nicht erforderlich war. Die Siliciumoxidschicht wurde auch untersucht, nachdem die darüberliegende Aluminiumelektrode entfernt, jedoch die Oberfläche der Schicht noch nicht weggelöst worden war. In diesem Fall wurden keine Alkaliionen festgestellt. Im Hinblick auf die Tatsache, daß Salzsäure zur Entfernung der Aluminiumelektrode verwendet wurde, wobei die Oberfläche der Siliciumoxidschicht beinahe unangegriffen blieb, ist dieses Ergebnis vermutlich auf die Entfernung der Aluminiumelektrode zurückzuführen.
Das Siliciumsubstrat mit der Siliciumoxidschicht, aus dem die Alkaliionen auf die oben beschriebene Weise entfernt worden war, wurde dann verschiedenen Verarbeitungsvorgängen unterworfen, wie Musterätzen zur Bildung von Fenstern für die Quelle und den Abfluß, Niederschlagen eines Elektrodenmetalls, wie Aluminium, durch Aufdampfen, Musterätzen, um das niedergeschlagene Metall in Elektroden der gewünschten Form zu bringen, Verbinden, Abdecken und Temperaturvorbehandlung, wobei ein MOS-Transistor erhalten wurde. Erhitzt man die auf obige Weise erhaltenen Transistoren unter Anlegen einer Spannung von ±4 Volt zwischen dem Gatter und der mit dem Abfluß kurzgeschlossenen Quelle 2 Stunden auf 180° C, so ergab sich bei mehreren 100 Teststücken kein einziges unbrauchbares Exemplar. Bei Vergleich mit den herkömmlichen Bauelementen, bei denen die Behandlung zum Entfernen der Alkaliionen nicht durchgeführt wurde und die nur 2 Stunden bei 100° C geprüft wurden, ergab sich, 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 Ωαη 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 η-leitende eindiffundierte Schicht befand. Dieses wurde zwischen 2 Elektrodenplatten gebracht, deren gegenseitiger Abstand 0,5 mm betrug. Eine nicht leitende Schicht mit einer Stärke von 0,1 mm wurde zwischen die eine dieser Plattenelektroden und die Rückseite des Siliciumsubstrats angebracht. An die beiden Elektroden wurde eine Spannung von 3000 Volt angelegt. Hieran wurde ein elektrisches Feld angelegt, wobei 2 Stunden bei 250° C in einer trockenen Mischgasatmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff erhitzt wurde. Dann wurde unter Beibehaltung des elektrischen Felds auf Zimmertemperatur abgekühlt. 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 160° C 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 ein unbrauchbares Exemplar gefunden.
Die Erfindung kann nicht nur zur vollständigen Entfernung von Alkaliionen in Siliciumoxidschichten verwendet werden, sondern auch bei anderen, nicht aus Siliciumoxid bestehenden Schichten und anderen positiv oder negativ geladenen Ionen außer Alkaliionen.
Zum Herabsetzen des Einflusses von Alkaliionen gibt es bekannte Verfahren zum Glasieren von SiIiciumoxiden mit Glas, wie Phosphoroxid-Siliciumoxid, Bleioxid-Siliciumoxid und Titanoxid-Siliciumoxid. Die gleiche Wirkung kann man bei der Erfindung erzielen, indem man die Oberfläche der Siliciumoxidschichten nach dem erfindungsgemäßen Entfernen von Alkaliionen glasiert.
Die Erfindung ist nicht auf Transistoren oder Dioden beschränkt und kann auch wirksam bei integrierten Schaltungen mit mehreren Transistoren oder Dioden auf einem einzigen Substrat angewandt werden. 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Entfernen von unerwünschten Alkaliionen oder anderen Ionen aus einer isolierenden Schicht, die sich auf der gesamten Oberfläche der auf Teilen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers befindet, dadurch gekenn-
    zeichnet, daß der Halbleiterkörper auf etwa 100° C erhitzt und gleichzeitig ein elektrisches Gleichspannungsfeld an die isolierende Schicht angelegt wird, derart, daß die Oberfläche der isolierenden Schicht negativ gepolt ist und daß
    nach der Abkühlung des Halbleiterkörpers unter Feldeinwirkung die an die Oberfläche der Isolierschicht gewanderten Ionen durch Ablösen einer dünnen Oberflächenzone der isolierenden Schicht entfernt werden.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    109 551/277
DE19671614146 1966-03-28 1967-03-28 Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht Pending DE1614146B2 (de)

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NL (1) NL6704305A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0002421A2 (de) * 1977-11-25 1979-06-13 International Business Machines Corporation Verfahren zum Neutralisieren der positiven Ladungen in der Torisolierschicht von mindestens einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Tor

Families Citing this family (4)

* 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
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0002421A2 (de) * 1977-11-25 1979-06-13 International Business Machines Corporation Verfahren zum Neutralisieren der positiven Ladungen in der Torisolierschicht von mindestens einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Tor
EP0002421A3 (en) * 1977-11-25 1979-08-22 International Business Machines Corporation Process of neutralizing the positive charges in the insulating gate of at least one field-effect transistor with insulated gate

Also Published As

Publication number Publication date
GB1107699A (en) 1968-03-27
NL6704305A (de) 1967-09-29
FR1515678A (fr) 1968-03-01
DE1614146A1 (de) 1971-02-25
US3422528A (en) 1969-01-21

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