DE2137519A1 - - Google Patents

Info

Publication number
DE2137519A1
DE2137519A1 DE19712137519 DE2137519A DE2137519A1 DE 2137519 A1 DE2137519 A1 DE 2137519A1 DE 19712137519 DE19712137519 DE 19712137519 DE 2137519 A DE2137519 A DE 2137519A DE 2137519 A1 DE2137519 A1 DE 2137519A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum oxide
temperature
control electrode
layer
aluminum
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
DE19712137519
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Thomas Priceton Junction NJ. Duffy (V.St.A.). HOIl 13-00
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.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA 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 RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE2137519A1 publication Critical patent/DE2137519A1/de
Priority to FR7224829A priority Critical patent/FR2147041B1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31604—Deposition from a gas or vapour
    • H01L21/31616—Deposition of Al2O3
    • H01L21/3162—Deposition of Al2O3 on a silicon body
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • 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
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Feldeffekt-Halbleiterbauelement mit einem Aluminiurnoxid-Dielektrikum, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Ilalbleiterbauelements.
Feldeffekt-Halbleiterbauelenente, wie sie als MOS-Transistoren oder ünipolar-Transistoren bekannt sind, enthalten ein Halbleiterplättchen, in das eine Quellenzone und eine Abflußzone im Abstand voneinander bei einer Oberfläche des Halbleiterplättchens eindiffundiert sind. Ferner enthält ein solches Halbleiterbauelement eine Steuerelektrode in Form einer Metallschicht, die gegenüber der Oberfläche des Halbleiterkörpers durch eine Oxidschicht isoliert ist. Die Metallelektrode, die Oxidschicht und der Halbleiterkörper bilden einen Kondensator. Bei einem Transistor vom Stromerhöhungstyp v/erden durch eine an diesen Kondensator angelegte Spannung Ladungen eines Vorzeichens, das dem der Ladungen auf der Metallelektrode entgegengesetzt sind, zu der Oxid-Halbleiter-Grenzschicht gezogen und sie erhöhen wegen des vorgegebenen Leitunstyps des Körpers die Leitfähigkeit einer dünnen Schicht bei der Oberfläche des Körpers. Durch die Erhöhung der Leitfähigkeit nimmt die Stromführungs-
2098 19/0911
ORIGINAL INSPECTED
fähigkeit der dünnen Oberflächenschicht zu. Der Strom zv/ischen Quelle und Abfluß kann also durch eine an die Steuerelektrode angelegte veränderliche Spannung gesteuert werden. Bei Halbleiterbauelementen des Strondrosselungstyps werden dagegen die Ladungen aus der Oberflächenschicht durch Ladungen gleichen Vorzeichens auf der Steuerelektrode abgestoßen, um den Strom zu modulieren.
Bei den meisten JIOS-Bauelementen besteht der Isolator für die Steuerelektrode aus Siliciumdioxid. Siliciumdioxid hat sich zwar bei vielen .anwendungen solcher Bauelemente als zufriedenstellend erwiesen, es hat jedoch gewisse Nachteile und man hat daher versucht andere, bessere Materialien zu finden. Ein Material,, das sich als aussichtsreich erwiesen hat, ist Al2O-. Al3O3-Schichten haben gegenüber SiO2-Schichten den Vorteil einer größeren Stxahiungsbeständigkeit, sie lassen eindiffundierte Verunreinigungen nicht so leicht durch und sie haben eine höhere Dielektrizitätskonstante.
Bisher nabea sich jedoch bei Verwendung von Al2O-, als Steuerelektrodenisolation unerwünscht hohe SchveTlwertspannungen ergeben. Als Scfowellwertspannuing bezeichnet man die Steuere lektrodenspaniramg, bei der zwischen Quelle und Abfluß ein Strom zu fließen bsginat, Diese Schwellwertspannung kann bei Verwendung von Ä^Ou als Steuerelektrodenisolation 6 Volt und mehr betragen. Siia weiterer Nachteil von Äl2O-,-Schichtan, die nach bekannten-Verfahren aufgebracht wurden, besteht darin, daß ihr Gleichstromleitwert relativ groß ist. Unbehandelte AI9O-,-Schichten neigen außerdem unerwünschte hysterese-£f fekte.
Es ist bekannt,, daß die Hysterese-Effekte dadurch beseitigt werden können g daß man die zur Steuerelektrodenisolation dienenden Jkl^O^-Schichten mit trockenem Sauerstoff behandelt. Die anderen oben angegebenen Mangel v/erden dadurch jedoch nicht beseitigt-
209819/0911
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement mit einer Isolierschicht aus Λΐ-Ο- sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das eine niedrigere Schwellwertspannung hat und bei dem außerdem der Gleichstromwiderstand der Al?0_-Schicht sehr hoch ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Halbleiterbauelement, das einen Kalbleiterkörper aus Silicium, in dem sich eine Quellenzone μηα eine Abflußzone befindet, sowie eine aus Metallbestehende Steuerelektrode enthält, die auf einer Steuerelektrodenisolierschicht aus Al^O- angeordnet ist, dadurch gelöst, daß die Steuerelektrodenisolierschicht durch Niederschlagen des Aluminiumoxids aus der Dampfphase und Erhitzen der niedergeschlagenen Schicht auf eine Temperatur von etwa 700 °C bis 1200 0C in einer feuthten Gasatmosphäre für etwa 5 bis 60 Minuten hergestellt worden ist.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines solchen Halbleiterbauelements besteht darin, daß man auf einen SiIiciumkörper eine Aluminiumoxidschicht durch Niederschlagen aus der Dampfphase aufbringt und daß man die niedergeschlagene Aluminiumschicht in einer solchen Gasatmosphäre bei einer Temperatur von etwa 700 bis 1200 0C solange erhitzt, bis die Schwellwert- oder Einsatzspannung einen gewünschten niedrigen Wert hat.
Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen MOS-Transistor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt in einer Ebene 2-2 der Fig. 1;
209819/0911
Fig. 3 eine Schaar von Abflußstrom/Abflußspannung-Kennlinien für verschiedene Steuerelektrodenspannungen des Transistors gemäß Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des längs der Ordinate aufgetragenen Abflußstromes I^ von der längs der Abszisse aufgetragenen Steuerelektrodenspannung Vr für den Transistor gemäß Fig. 1 und 2.
Be_is£iel_
Das vorliegende Verfahren kann zur H erstellung von Halbleiterbauelementen mit besseren Eigenschaften als die bisherigen Halbleiterbauelemente verwendet werden, z.B. zum Herstellen von MOS-Transistoren beliebiger Konfiguration, die .eine isolierte Steuerelektrode zur Steuerung des Stromes zwischen einer Quelle und einem Abfluß enthalten. Ein solcher Transistor ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Er enthält einen pleitenden Siliciumkörper 2, eine diffundierte η -leitende, ringförmige Quellenzone 4 und eine punkt- oder fleckförmige diffundierte η -leitende Abflußzone 6, die sich inerhalb der kreisförmigen Quellenzone befindet. Zwischen der Quellenzone 4 und der Abflußzone 6 befindet sich eine ringförmige Zone steuerbarer Leitfähigkeit, der sogenannte "Kanal 8".
Der Transistor ist ferner mit einer isolierenden Schutzschicht 10 versehen, die Fenster für die Anschlüsse der Quellen- und Abflußzone aufweist. In einem dieser Fenster befindet sich eine Aluminiumelektrode 12, die die Form eines Kreises hat, von dem ein Segment fehlt. Die Abflußzone ist durch ein anderes Fenster mit einer Aluminiumelektrode 14 kontaktiert.
Ein Teil 16 der Isolierschicht 10, die sich über den Kanal 8 erstreckt, stellt die Isolation der den Stromfluß
209819/0911
-δι
5.
zwischen der Quellenζone und der Abflußzone 6 steuernden Steuerelektrode dar. Auf der Steuerelektrodenisolationsschicht 16 befindet sich eine Steuerelektrode 18 aus Aluminium,
Bei einem Versuchstransistör betrugen der Außendurchmesser der Quellenzone 4 etwa 900 pm. Der Durchmesser der Abflußzone 6 war 400 ym. Die Breite der den Kanal 8 bildenden Zone betrug 10 ym. Die Diffusionstiefe von Quellen- und Abflußzone betrug etwa lym. Die Dicke der Aluminiummetallisation war 5000 S. und die Dicke der Isolierschicht 10 betrug 1000 8.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Transistor dieses Typs wie folgt hergestellt werden; Man geht von dem p-leitenden Siliciaumkörper 2 aus, der eindiffundierte η -leitende Quellen- und Abflußzonen 4 und 6 enthält und schlägt durch ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren eine amorphe Al3O3 Schicht auf der ganzen Oberseite des Körpers 2 nieder. Hierzu läßt man ein erhitztes Inertgas, wie Stickstoff oder Helium, durch flüssiges Aluminiumisopropoxid Al (OCoH7) -, perlen, das auf einer Temperatur von 120 bis 140° gehalten wird. Helium wird bevorzugt, da es in der erforderlichen Reinheit leichter erhältlich ist. Geeignete Apparaturen zum Niederschlagen von Aluminiumoxid sind z.B. in der Zeitschrift J. Electrochem. Soc«, 116 (1969), 234 beschrieben. Die Apparatur kann ein senkrechtes Reaktionsgefäß enthalten, in dem sich das Aluminiumisopropoxid in einem Behälter am oberen Ende der Säule oder Kolonne befindet. Das den Äluminiumisopropoxiddarnpf enthaltende Helium sinkt durch die Kolonne ab. Beim Absinken wird es mit einem Trägergas,. wie Stickstoff, oder einer Mischung von Stickstoff und Sauerstoff gemischt, das mit einem ausreichenden Durchsatz zugeführt wird, um den Dampf so rasch über den Suszeptor oder das Substrat zuführen, das sich keine störenden Konvexionsströme bei der Oberfläche des Siliciumsubstrats bilden.
Das Siliciumsubstrat wird vorzugsweise durch Hochfrequenz auf eine Temperatur von 450 0C erhitzt. Die Temperatur' ·
2098 19/0911
kann zwischen 400 bis 500 C und darüber schwanken. Wenn der Aluminiumisopropoxiddampf in !Berührung mit dem heißen Substrat kommt, wird er pyrolytisch zersetzt und es schlägt sich Al3O3 niefier. Da kommerzielles Aluminiumisopropoxid etwas Kohlenstoff enthält, wird dem Trägergas vorzugsweise Sauerstoff zugesetzt, um den Kohlenstoff zu Kohlendioxid zu verbrennen. Wenn man dies nicht tut, besteht die Gefahr, daß sich etwas Kohlenstoff auf dem Siliciumsubstrat niederschlägt. XVie erwähnt, wird die Aluminiumoxidschicht üblicherweise mit einer Dicke von etwa 1000 Ä niedergeschlagen.
Nachdem das überzogene Siliciumsuhstrat von der Beschichtung skammer entfernt worden ist„ wird auf der Al3O3-Schicht mit Photolack in üblicher Weise eine Ätzmaske aufgebracht, die dort Öffnungen enthält, wo die Metallkontakte für die Quellenzone 4 und die Afaflußsone 6 angebracht v/erden sollen.
Anschließend wird die Äl^O,-Schicht an den nicht von der Photolackmaske bedeckten Stellen durch etwa 6 Minutenjäauerndes Ätzen mit 85 gewichtsprozentiger Phosphorsäure bei 65 C entfernt» Die Anordnung wird dann ein paar Sekunden in Fluorwasserstoffsäure getaucht, um die letzten Oxidspuren von den Kontaktflächen zu entfernen. Anschließend wird der Rest der Ätzmaske entfernt.
<li® Anordnung wird dann wieder in die Beschichtungskam-132r aiii den Suszeptor gebrach«: UBd durch Hochfrequenz auf etwa 800 0C erhitzt. Inzwischen läßt man Sauerstoff (oder ein anderes, vorsugsweise nicht-reduzierendes Gas) durch destilliertes Wasser perlen und leitet den Wasserdampf etwa 30 Minuten lang über die erhitzte Aluminiismoxidschicht. Durch diese Behandlung werden die Eigenschaften der Aluminiumoxidschicht so verändert, daß sich wesentlich bessere Eigenschaften des diese Schicht als Steuerelektrodenisolation enthaltenden MOS-Transistors ergeben, wie noch erläutert werden wird. :
209819/0911
2Ί37b19
-τ-
Mach der beschriebenen Hitzebehandlung in der feuchten Gasatmosphäre, wird die Anordnung wieder in verdünnte Flußsäure getaucht, um die sehr dünne SiO^-Schicht zu entfernen, die sich durch die Wärmebehandlung auf den freigelegten Kontaktflächen des Siliciumkörpers gebildet hatte.
Als nächstes wird die Anordnung in eine Vakuumaufdampfapparatur gebracht und die gesamte Oberfläche der Anordnung, die die Aluminiumoxid-Schicht trägt, wird mit einer Aluniniumachicht bedampft. Die Aluminiumschicht v/ird dann mit Ausnahme der die Quellen- und Abflußelektrodenkontakte 12 bzw. 14 und die Steuerelektrode 18 bildenden Teile durch übliche photolithographische Verfahren wieder entfernt. Anschließend wird der Rest des dabei benutzten Photolackes beseitigt und man erhält dabei die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung.
Diese Anordnung wird nun in einer Inertgasatmosphäre bei etwa 5oO °C erhitzt, um das Aluminium mit dem Silicium zu legieren und den Ohmschen Charakter der Quellen- und Abflußkontakte zu verbessern.
Die Eigenschaften des in der oben beschriebenen Weise hergestellten Transistors sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Aus diesen Figuren ist einer der Vorzüge des vorliegenden Transistors im Vergleich zu den bekannten Transistoren mit Al2O3-Steuerelektrodenisolation ersichtlich. Fig. 3 zeigt eine Schaar von Abflußstrom (I)/Abflußspannung (V )-Kennlinien für verschiedene, sich jeweils um 1 Volt unterscheidende Steuerelektrodenspannungan. Das Diagramm zeigt, daß der Abflußstrom mit zunehmender Steuerelektrodenspannung steil und regelmäßig ansteigt.
Durch das vorliegende Verfahren konnten Transistoren hergestellt werden, die eine Steilheit von etwa 10 000 Mikrosiemens bei einem Quellen-Abfluß-Strom von 25 mA und einer Steu-
2 0 9819/0911
erelektrodenspannung von 6,5 Volt hatten. Die Dicke der Schicht betrug 1000 Sa Die Feldef fekt-r- .ägerbeweglichkeit er-
rechnet sich bei diesen Transistoren zu etwa 220 cm /Vs.
In Fig. 4 ist der Abflußstrom In in Abhängigkeit von der Steuerelektrodenspannung V für verschiedene Werte der Abflußgannung V aufgetragen. Aus diesem Diagramm ist die außergewöhnlich niedrige Schwellwert- oder Einsatzspannung der vorliegenden Transistoren ersichtlich. Fig. 4 zeigt, daß schon bei der Steuerelektrodenspannung von nur einem Volt ein meßbarer Abflußstrom fließt. Bei den bekannten Transistoren, bei denen die Al2Oo-Schicht durch Pyrolyse von Aluminiumisopropoxid niedergeschlagen wurde, eine anschließende Erhitzung in einer feuchten Gasatmosphäre jedoch nicht stattfand, betrug die Einsat zspannung etwa 4 bis 6 Volt.
Ein weiterer Vorteil der nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Transistoren besteht darin, daß die Hystereseeffekte in der Isolierschicht klein sind. Al2O3-Schichten, die chemisch niedergeschlagen und in trockenem Sauerstoff nachbehandelt worden waren, zeigen zwar nicht immer Hysterese-Effekte, wo sie jedoch noch vorhanden sind, werden sie durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung in der feuchten Gasatmosphäre stark herabgesetzt, wenn nicht sogar ganz beseitigt.
Ein v/eiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß der Gleichstromwiderstand der Al203-lsolierschicht wesentlich erhöht wird.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde bei der Wärmebehandlung der Al2O,-Isolierschicht Sauerstoff als Träger für den Wasserdampf verwendet, man kann jedoch auch andere Gase benutzen, die nicht in unerwünschter Weise mit dem Al3O3 reagieren, z.B. Inertgase, wie Stickstoff.
Bei dem beschriebenen Beispiel wurde das Aluminiumoxid 209819/0911
als passivierende Schutzschicht auf der ganzen Oberfläche des Bauelements verwendet. Für andere Teile als die Steuerelektrodenisolation könnte man selbstverständlich auch noch andere Isoliermaterialien verwenden, wie Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid. Die Isolierschicht kann auch am Ort von Anschlußflecken dicker gemacht werden, um zu verhindern, daß beim Anbringen von Anschlußgeräten ein Kurzschluß mit dem Substrat auftritt.
Die Temperatur bei der Wärmebehandlung in der feuchten Gasatmosphäre kann zwischen etwa 700 C und etwa 1200 °C liegen. Auch die Dauer der Wärmebehandlung kann schwanken, ζ.B= zwischen " etwa 5 und 60 Minuten. Durch Änderung der Behandlungstemperatur und/oder der Behandlungszeit kann der Einfluß auf die Schwellwert- oder Einsatzspannung des Transistors gesteuert werden. Man kann dementsprechend praktisch jede gewünschte Schwellwertspannung zwischen etwa 1 Volt und etwa 6 Volt erhalten.
Die Aluminiumoxidschicht kann durch irgend ein geeignetes chemisches Dampfniederschlagungsverfahren erzeugt werden. Man kann hierfür auch andere Aluminiumverbindungen als Aluminiumisopropoxid pyrolytisch zersetzen, um die Aluminiumoxidschicht niederzuschlagen. Beispielsweise eignet sich AlGl3, das bei einer Temperatur von etwa 130 0C sublimiert.Der Dampf wird in | einem Wasserstoffstrom in die Reaktionskammer eingeleitet und mit Kohlendioxid gemischt. Bei einer Temperatur von etwa 850 0C oder darüber reagieren der Sauerstoff und das Kohlendioxid unter Bildung von Wasser und Kohlenmonoxid, und das Wasser ragiert mit dem AlCl3 unter Bildung von Al3O3 und gasförmigem HCl.
Es sind auch noch andere organische Aluminiumverbindungen geeignet, z.B. Trimethylaluminium. Wenn Sauerstoff nicht schon in der Verbindung zur Verfügung steht, muß diese mit Sauerstoff aus irgend einer Quelle zur Reaktion gebracht werden, um das Al3O3 zu erzeugen.
209819/0911
Die Al^CU-Schicht wird zwar vorzugsweise durch ein chemisches Verfahren aus der Dampfphase niedergeshlagen, das Oxid kann jedoch auch durch ein physikalisches Verfahren aufgedampft warden, z.B. durch Zerstäubung, insbesondere Kathodenzerstäubung von Aluminiumoxid oder durch Zerstäubung von Aluminium in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre oder durch Beschießen eines Körpers aus Al0O.. mit einem Elektronenstrahl und Niederschlagen des auf diese Weise verdampften Oxids auf einem Siiiciumsubstrat. Die Haftung des Oxids wird durch Erhitzen des Substrats verbessert.
Es ist nicht ganz klar, wie die Steuerelektrodenisolierschicht durch die Behandlung mit dem erhitzten Wasserdampf verändert wird. Vermutlich diffundieren der Wasserdampf oder seine Bestandteile durch die Aluminiumoxidschicht und verändern die Silicium-Aluminiumoxid-Grenzschicht in irgend einer Weise.
2 09819/0911.

Claims (9)

  1. P atentan sprüche
    Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper aus Silicium, in dein sich eine Quellenzone und eine Abflußzone befinden, und mit einer Steuerelektrode aus Metall,, die auf einer aus Aluminiumoxid bestehenden Steuerelekfcrodenisolierschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrodenisolierschicht (16) durch Niederschlagen des Aluminiumoxids aus der Dampfphase gebildet und dann etwa 5 bis 6O Minuten bei einer Temperatur von etw, in einer feutchten Gasatmosphäre erhitzt ist»
    5 bis 6O Minuten bei einer Temperatur von etwa 700 0C bis 1200 0C
  2. 2. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements,, das einen Siliciumkörper und eine Aluminiumoxidschicht enthält, insbesondere gemäß Anspruch !,dadurch gekenn — zeichnet, daß zur Bildung der Aluminiumoxidschicht (10, 16) Aluminiumoxid aus der Dampfphase auf dem Siliciumkörper (2) niedergeschlagen wird und daß die niedergeschlagene Aluminiumoxidschicht bei einer Temperatur von etwa 700 bis 1200 0C in einer feuchten Gasatmosphäre solange erhitzt wird, bis die Einsatz- oder Schwellwertspannung des Bauelements auf einen vorgegebenen Wert herabgesetzt ist. λ
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch g e kennzei chnet, daß das Aluminiumoxid durch Pyrolyse einer organischen Siliciumverbindung niedergeschlagen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumoxid durch Pyrolyse von Aluminiumisopropoxid niedergeschlagen wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch A, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Inertgas durch das in einer
    209819/0911
    Blasenvorlage befindliche und auf einer Temperatur von etwa 120 bis 140 0C gehaltene Aluminiumisopropoxid geleitet wird und daß der auf diese Weise gebildete Aluminiumisopropoxiddampf zur Pyrolyse über die Oberfläche des auf einer Temperatur von etwa 400 bis 500 0C gehaltenen Siliciumkörpers geleitet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchte oxidierende Atmosphäre Sauerstoff und Wasserdampf enthält.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchte oxidierende Atmosphäre ein Inertgas und Wasserdampf enthält.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß die Erhitzung 5 bis 60 Minuten dauert.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch, gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht in dem feuchten Gas bei einer Temperatur von etwa 800 0C erhitzt wird.
    209819/091 1
DE19712137519 1970-10-28 1971-07-28 Pending DE2137519A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7224829A FR2147041B1 (de) 1971-07-28 1972-06-30

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8462870A 1970-10-28 1970-10-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2137519A1 true DE2137519A1 (de) 1972-05-04

Family

ID=22186201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712137519 Pending DE2137519A1 (de) 1970-10-28 1971-07-28

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3702786A (de)
BE (1) BE769355A (de)
CA (1) CA930479A (de)
DE (1) DE2137519A1 (de)
FR (1) FR2112348B1 (de)
GB (1) GB1348024A (de)
NL (1) NL7108196A (de)
SE (1) SE374623B (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2134172B1 (de) * 1971-04-23 1977-03-18 Radiotechnique Compelec
DE102008035235B4 (de) * 2008-07-29 2014-05-22 Ivoclar Vivadent Ag Vorrichtung zur Erwärmung von Formteilen, insbesondere dentalkeramischen Formteilen

Also Published As

Publication number Publication date
GB1348024A (en) 1974-03-13
US3702786A (en) 1972-11-14
NL7108196A (de) 1972-05-03
CA930479A (en) 1973-07-17
SE374623B (de) 1975-03-10
FR2112348A1 (de) 1972-06-16
FR2112348B1 (de) 1976-09-03
BE769355A (fr) 1971-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1589810C3 (de) Passiviertes Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3541587C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines dünnen Halbleiterfilms
DE2623009C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung
DE1952626B2 (de) Verfahren zur herstellung von isolationsschichten auf halbleitersubstraten durch hochfrequenz-kathodenzerstaeubung
DE2314260A1 (de) Ladungsgekoppelte halbleiteranordnung und verfahren zu ihrer herstellung
WO2002013275A1 (de) Elektronisches bauelement und herstellungsverfahren für ein elektronisches bauelement
EP0075874A2 (de) Verfahren zur Erzeugung elektrisch leitender Schichten
DE2655341A1 (de) Halbleiteranordnung mit passivierter oberflaeche und verfahren zur herstellung dieser anordnung
DE1956964A1 (de) Halbleiter und deren Herstellungsmethode
DE2655998A1 (de) Isolierschicht-feldeffekttransistor mit zusammengesetztem kanal und verfahren zu seiner herstellung
EP0066730B1 (de) Gateisolations-Schichtstruktur, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE2911484C2 (de) Metall-Isolator-Halbleiterbauelement
DE1640486C3 (de) Verfahren zum reaktiven Zerstäuben von elementarem Silicium
DE1803028A1 (de) Feldeffekttransistor und Verfahren zum Herstellen des Transistors
DE2541651A1 (de) Ladungsuebertragungsvorrichtung
DE3032364C2 (de) Elektrisch programmierbarer Halbleiter-Festwertspeicher und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1589890A1 (de) Halbleiterelement mit Isolierueberzuegen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2059116A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes
DE2137519A1 (de)
DE2216658A1 (de) Halbleiterschaltelement mit Dielektrikum
DE4312527C2 (de) Verfahren zur Bildung einer Bor-dotierten halbleitenden Diamantschicht
DE1901645A1 (de) Halbleiterbauelement mit Aluminiumueberzuegen
DE1564528A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kanals in einem kristallinen Halbleiterkoerper
DE1589866A1 (de) Halbleiterbauelement mit einem Schutzueberzug und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2142050A1 (de) Halbleiteranordnung, vorzugsweise Feldeffekttransistor