DE1764756A1 - Duennschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement - Google Patents

Duennschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement

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Description

RCA 59,343
U.S.Serial No. 658,51H
Filed: August 4, 1967
Radio Corporation of America New York," N.Y. (V.St.A.)
Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement
Die Erfindung betrifft ein Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement mit einem schichtförmigen Halbleiterkörper , auf dessen einer Seite eine Aluminiumelektrode isoliert angeordnet ist.
Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelemente sind in dem Buch von J. Torkel Wallmark und Harwick Johnson "Field-Effect Transistors", Verlag Prentice-Hall Inc., I966 beschrieben. Bauelemente dieser Art enthalten im allgemeinen einen dünnen, schichtförmigen Halbleiterkörper, dessen Oberfläche mindestens zum Teil mit einer dünnen Isolierschicht überzogen ist, auf der mindestens eine durch die
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Isolierschicht vom Halbleiterkörper isolierte Metallelektrode angeordnet ist. Die verschiedenen Schichten und Elektroden werden im allgemeinen durch Aufdampfen und Züchten auf einem isolierenden Träger erzeugt.
Bei Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelementen, z.B. Feldeffekttransistoren, besteht eine der hauptsächlichen Schwierigkeiten darin, eine Änderung der elektrischen Eigenschaften im Betrieb des Bauelementes zu verhindern.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelemente anzugeben, deren elektrische Eigenschaften stabiler sind als die der bekannten Bauelemente dieses Typs.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement mit einem schichtförmigen Halbleiterkörper, auf dessen einer Seite eine Aluminiumelektrode isoliert angeordnet ist, dadurch gelöst, daß zwischen den Körper und der Aluminiumelektrode eine den Körper und die Aluminiumelektrode berührende und sie voneinander isolierende Schicht aus durch ein Plasma anodisch oxidiertem Aluminiumoxid angeordnet ist.
Die Dicke der Aluminiumoxidschicht liegt vorzugsweise zwischen 200 und 2000 8.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, es zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Dünnschicht-Feldeffekt· Transistor gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 einen Shhnitt in einer Ebene 2-2 der Fig. 1.
Der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Dünnschicht-Transistor 10 besteht aus einem Träger 12 aus Isoliermaterial, z.B. Keramik, Glas, Quarz oder dgl., einer auf dem Träger 12 angeordneten Aluminiumschicht 14, einer anodisch oxidierten Schicht 16 aus Aluminiumoxid auf einem Teil der Aluminiumschicht 14, einer Schicht 18 aus Halbleitermaterial, z.B. Cadmiumselenid, die mindestens einen Teil der Schichten 14 und 16 bedeckt, und zwei in Abstand voneinander angeordneten Elektroden 20 und 22, die aus einem elektrisch leitenden Material, wie Indium, bestehen und zum Anschluß der Halbleiterschicht 13 dienen.
Die Aluminiumschicht 14 bildet die Steuerelektrode des Transistors 10. Ein Teil 24 der Schicht 14 liegt frei, so daß er nicht dargestellter Weise kontaktiert werden kann. Die Elektroden 20 und 22 bilden im Betrieb die Quellenunu Abflußelektroden des Transistors, sie können in nicht dargestellter Weise direkt kontaktiert werden.
Bei der Herstellung des Transistors 10 wird auf dem Tr.:i er 12 zuerst die Aluminiumschicht 14 niedergeschlagen, ι Jicko bei .--.pioisvieise in der GrüiJjenordnunCJ von 1500
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bis 2000 8 liegen kann. Das Niederschlagen kann durch ein bekanntes Verfahren, z.B. durch Aufdampfen im Vakuum, erfolgen.
Ein Teil der Oberfläche der Aluminiumschicht 14 wird dann mittels eines Plasmas anodisch oxidiert, um die Aluminiumoxidschicht 16 zu bilden. Verfahren zur anodischen Oxidation von Aluminium mit einem Plasma sind bekannt. Man kann den Träger mit der Aluminiumschicht 14 beispielsweise in einen Rezipienten einbringen, in den trockener Sauerstoff mit einem Partialdruck in ddr Größenordnung von 0,2 Torr eingeleitet wird. Der Rezipient enthält eine Anode und eine Kathode, die etwa 8 cm von einander entfernt sind. Zwischen der Anode und der Kathode wird mittels einer Zündspannung von etwa 1000 Volt eine Glimmentladung im Sauerstoff erzeugt. Die Aluminiumschicht 14, die am Teil 24 mit einem Anschluß versehen worden ist, wird bezüglich der Anode im Rezipienten etwa 20 Volt positiv vorgespannt.
Durch die Glimmentladung im Rezipienten wird der Sauerstoff ionisiert und die entstehenden Sauerstoffionen reagieren mit der Aluminiumschicht unter Bildung derAluminiumoxidschicht 16. Der Teil 2k der Aluminiumschicht 14 wird abgedeckt, z.B. durch den Anschlußkontakt, um eine Oxidation dieses Teiles zu verhindern. Die Dicke der entstehenden Oxidschicht ist proportional zu der Vorspannung der
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• Aluminiumschicht 14. Mit einer Vorspannung von 20 Volt wächst die Oxidschicht 16 bis zu einer Dicke in der Größenordnung von 500 S. Die Oxidation dauert etwa 90 Minuten, und die Dicke der entstehenden Oxidschicht wird durch den Mechanismus der Oxidation automatisch begrenzt.
Die Dicke der Oxidschicht 16 ist nicht kritisch, sie soll vorzugsweise jedoch größerjals 200 S sein, um Spannungsdurchschläge bei den für Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren üblichen Betriebsspannungen zu vermeiden. Um eine möglichst hohe Steilheit des Transistors zu gewährleisten, ist die Dicke der Oxidschicht vorzugsweise kleiner als 2000 Ä. Die im Plasma oxidierte Schicht 16 ist amorph und zeichnet sich durch eine geringe Porendichte aus.
Ein wichtiger Gesichtspunkt des mit einem Plasma arbeitenden anodischen Oxidationsverfahrens besteht darin, daß zur Erzeugung der Sauerstoffionen kein Wasser verwendet wird. De außergewöhnlich hohe Stabilität der Dünnschicht-Feüeffekt-Halbleiterbauelemente gemäß der Erfindung beruht vermutlich zu einem großen Teil hierauf.
Auf die Aluminiumoxidschicht 16 wird dann eine Schicht 18 aus Cadmiumselenid aufgebracht, deren Dicke in der Größenordnung von 2000 S liegt. Die Schicht 18 kann mit Hilfe
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eines bekannten Verfahrens, z.B. durch Aufdampfen, erzeugt werden. Als nächstes werden die Indiumelektroden 20 und 22 ; angebracht, was ebenfalls durch Aufdampfen geschehen kann.
Die Dünnschicht-Feldeffekt-Transistoren gemäß der Erfindung haben sich als wesentlich stabiler erwiesen als bekannte Transistoren desselben Typs. Bei einer gegebenen positiven Steuerelektrodenvorspannung kann z.B. bei Raumtemperatur die Schwellwertspannung der bekannten Transistoren kurzzeitig um 50 bis 100 % schwanken. Die hier beschriebenen Transistoren zeigen dagegen keine meßbaren Schwankungen der Schwellwertspannung. Die hohe Stabilität der vorliegenden Transistoren bleibt sogar erhalten, wenn sich die Feldstärke in der Isolierschicht 16 der Durchschlagsfeldstärke dieser Schicht nähert. Die Transistoren gemäß der Erfindung können daher auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen einwandfrei arbeiten.
Messungen haben gezeigt, daß die Dichte von Oberflächenzuständen an der Grenzfläche zwischen der isolierenden Schicht 16 und der Halbleiterschicht 18 in der Größenordnung von 2 χ 10 Zustanden/cm2-eV ist. Dieser Wert ist wesentlich geringer als bei den bekannten Bauelementen dieses Typs, bei denen die Isolierschicht aus Siliciummonoxid besteht und die Zustandsdichte an der Grenzfläche 10 /cm2-eV übersteigt. Eine niedrige Dichte solcher Zustände an der Grenzfläche ist bekanntlich im Hinblick auf eine hohe Steilheit des Transistors erwünscht.
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Dünnschicht-Feldeffekt-Halbleiterbauelement mit einem schichtförmigen Halbleiterkörper, auf dessen einer Seite eine Aluminiumelektrode isoliert angeordnet ist, d a · durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (18) und der Aluminiumelektrode (14) eine den Körper und die Aluminiumelektrode berührende und sie voneinander isolierende Schicht (16) aus durch ein Plasma anodisch oxidiertem Aluminiumoxid angeordnet ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aluminiumoxidschicht (16) zwischen 200 und 2000 8 liegt.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumelektrode auf einem isolierenden Träger (12) angeordnet ist und daß sich die Aluminiumoxidschicht (16) auf der dem Träger abgewandten Seite der Aluminiumelektrode befindet.
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DE2704312A1 (de) * 1976-08-20 1978-02-23 Westinghouse Electric Corp Duennschicht-transistoreinrichtung
US4115799A (en) * 1977-01-26 1978-09-19 Westinghouse Electric Corp. Thin film copper transition between aluminum and indium copper films
JPS58100461A (ja) * 1981-12-10 1983-06-15 Japan Electronic Ind Dev Assoc<Jeida> 薄膜トランジスタの製造方法

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