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Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Einrichtung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter-Einrichtung, die. hervorragend
stabile elektrische Eigenschaften aufweist und insbesondere mit einem zusammengesetzten
Passivierungsfilm versehen ist, der einen ausgezeichneten Schutz gegen Feuchtigkeit
bietet.
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Da sich die elektrischen Parameter von Halbleiter-Einrichtungen wegen
der Aktivität ihrer PN-Trennflächen unter atmosphärischen Einflüssen notwendigerweise
nicht-reversibel ändern, müssen die Trennflachen gegen solche atmosphärischen Einflüsse,
etwa Feuchtigkeit, durch Aufbringen eines geeigneten Passivierungsfilms isoliert
werden Zur Erzeugung
derartiger Passivierungsfilme sind zahnreiche
Methoden und Verfahren entwickelt worden.
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Im Falle eines Siliziumdioxid-Films, der ein typischer Passivierungsfilm
ist und im allgemeinen durch thenaische Oxidatinn der Oberfläche der Silizium-Halbleitereinrichtung
gebildet wird, neigt der Gradient der Konzentrationsverteilung an den PN-Übergangsstellen
dazu, sich durch unerwünschtes Eindiffundieren von Verunreinigungen zu verandern,
wodurch die elektrischen Eigenschaften der Einrichtung verschlechtert oder unzulässig
verändert werden.
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Um die unerwünschten thermischen Einflüsse während der thermischen
Oxidation zu vermeiden, sind bereits einige Verfahren zur Bildung des Passivierungsfilms
geschaffen worden, die bei relativ geringeren Temperaturen ausgeführt werden kannen.
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Bei einem der Verfahren wird das Halbleiter-Plättchen zur leichteren
Bildung von Siliziumdioxid auf der Plättchenoberfläche mit einem Dampf in Berührung
gebracht der Fluorwasserstoff und Salpetersäure enthält. Bei diesem Verfahren ist
es jedoch schwierig, den Oxidfilm als Passivierungsfilm genügend dick zu machen;
vielmehr verbleibt in dem Film eine beträchtliche Anzahl von winzigen Löchern.
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Bei einem anderen Verfahren wird der Siliziumdioxidfilm auf der Oberfläche
des Plättchens dadurch gebildet, dass Silizium als Siliziumdioxid niedergeschlagen
wird, das durch Zerlegung einer geeigneten flüchtigen organischen Siliziumverbindung
erzeugt wird. Da sich Monosilan (SiH4) oder Disilan beides flüchtige organische
Siliziumverbindungen, bei Temperaturen unter etwa 7000 C zerlegen lassen, kann die
Bildung des Passivierungsfilms bei relativ niedrigeren Temperaturen erfolgen. Der
durch die chemische Zerlegung der Siliziumverbindung gebildete Siliziumdioxidfilm
ist jedoch wegen seiner schlechten Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit bezüglich
seiner Passivierungseingenschaften unzulänglich, so dass an den Übergangsflächen
der Einrichtung ein beträchtlich hoher Leckstrom auftritt.
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Ein Ziel der Erfindung besteht also darin, ein neues Verfahren zur
Herstellung einer Halbleitereinrichtung zu schaffen, die einen Passivierungsfilm
mit verbesserter Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist. Der Passivierungsfilm soll
dabei unter Bedigungen gebildet werden, die keine unerwünschten thermischen Einflüsse
haben. Insbesondere soll ein zusammengesetzter Passivierungsfilm vorgesehen werden,
der kleine Lackstrom-Eigenschaften besitzt.
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Erfindungsgemäss wird dazu auf einer freien Oberfläche des Halbleiterplättchens
ein Siliziumdioxidfilm gebildet, indem durch chemische Zerlegung einer flüchtigen
organischen Siliziumverbindung Siliziumdioxid abgelagert wird; auf dem Siliziumdioxidfilm
wird durch Kathodenzerstäubung von Tantal in Sauerstoffatmosphäre ein Tantalpentoxidfilm
gebildet; sodann wird das Plättchen einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Beständigkeit
des zusammengesetzten Films gegen Feuchtigteilt zu verbessern. Bei einer anderen
Ausführungsform wird der durch- chemische Zerlegung der organischen Siliziumverbindung
gebildete Siliziumdioxidfilm einer Vorerwärmungs-Behandlung unterzogen, die vor
der Bildung des Tantalpentoxidfilms vorgenommen wird, Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den Zeichnungen, in denen Fig. 1 ein Diagramm zeigt, das die Beziehung zwischen
der Durchbruchsspannung einer erfindungsgemässen Halbleitereino richtung und den
Temperaturen der Wärmebehandlung wiedergibt; Fig. 2 eine graphische Darstellung
der Oberflächen-Ladungsdichten der mit verschiedenen Passivierungsfilmen versehenen
Einrichtungen zeigt; und
Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Oberflächen-Ladungsdichten
von mit verschiedenen Passivierungsfilmen versehenen Einrichtungen in Abhängigkeit
von Behandlungstemperaturen zeigt.
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Wie bereits erwähnt, muss die erfindungsgemäss verwendete flüchtige
organische Siliziumverbindung eine Zerlegungstemperatur unterhalb etwa 7000 C aufweise.
Hat die Verbildung mehr als 700°C, so kann es sein, dass elektrische Parameter der
Einrichtungen durch thermische Einflüsse während der Bildung des Siliziumdioxidfilms
unzulässig verändert werden. Deshalb ist es erforderlich, eine Siliziumverbindung
zu verwenden, die bei niedrigen Temperaturen zerlegbar ist.
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Das Siliziumdioxid wird aus einem Dampf abgelagert, der die Siliziumverbindung
sowie ein inertes Gas als Trägergas enthält. Wird Monosilan als Siliziumverbindung
verwendet, so umfassen die Wachstumsbedingungen für den Film eine Plättchentemperatur
von etwa 300 bis 4000 C, eine Dampf-Strömungsgeschwindigkeit von 5 1 pro Minute
und eine Sauersteff-Strömungsgeschwindigkeit von 0,15 1 pro Minute, wobei der Film
mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 bis 1 µ pro Minute wächst.
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Bei der Bildung eines Tantalpentoxidfilms wird vorzugsweise folegendermassen
gearbeitet: ein Tantalstab wird mit einer Kathode verbunden, und ein mit dem Siliziumdioxidfilm
versehenes Halbleiterplättchen wird in elektrische Verbindung mit einer Anode gebracht.
Um das restliche Gas oder Wasser aus einem Vakkumgefäss zu entfernen, wird dieses
auf einen Druck von etwa 10-5 bis 10-6 mm Hg evakuiert; sodann wird ein satub- und
wassefreies Sauerstoff-Argon-Gasgemisch in das Gefäss geleitet, um einen geeigneten
Sauerstoff-Partialdruck zu erzeugen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Kathode
und Anode werden von dem mit der Kathode verbundenen Tantalstab durch Auftreffen
von energiegeladenen Ionen Tantalatome auf das auf Anodenpotential liegende Plättchen
gesprüht, sodass auf dem Silizium ein Tantalpentoxidfilm gebildet wird.
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Der zur Erzeugung des gewünschten Tantalpentoxidfilms bevorzugte Partialdruck
des Sauerstoffs liegt bei etwa 5 x 10-3 bis 5 x 10-2 Torr. Ist der Partialdruck
kleiner als 5 x 10-3 Torr, so kann es sein, dass der Film wegen Sauerstoffmangels
keine vollständige Isoliersubstanz wird. Ist andererseits der Partialdruck höher
als 5 x 10-2 Torr, so kann kein gleichmässiger Film erzeugt werden, da die Glimmentladung
zwischen den Elektroden bei einem derart hohen Partialdruck instabil ist.
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In der vorstehenden Beschriebung wurde zwar gesagt, dass die Filme
aus Siliziumdioxid und Tantalpentoxid bestehen;
es ist jedoch festzustellen,
dass sie chemische Zusammensetzung dieser Filme nicht notwendigerweise der stöchiometrischon
Formel SiO2 bzw. Ta2O5 entspricht.
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Durch zahlreiche Versuche ist gefunden worden, dass die Bildung des
Films auf der Trennfläche der Halbleitereinrichtung notwendigerweise eine Steigerung
der Oberflächen-Ladungsdichte zur Folge hat. Wenn auch der Siliziumdioxidfilm die
Ladungsdichte erhöht, ist diese Tendenz bei den praktisch verwendbaren Filmen ag
geringsten. Da die Zunahme der Dichte der Leckströme verursachenden Oberflächenladungen
gering ist, wird vorzugsweise der Siliziumdioxidfilm auf der PLättchenoberfläche
gebildet. Obwohl dieser Film geringe Oberflächen-Landunsdichte hat, besteht ein
grosser Nachteil darin, dass er eine schlechte Festigkeit gegen Feuchtigkeit aufweist.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird deshalb der Film itt dem Tantalpentoxidfilm
bedeckt, der ein ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigekit aufweist.
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Dennoch hat sich gezeigt, dass die Stabilität der Einrichtungen,
die mit einem aus Siliziumdioxid- und Tantal pentoxidfilmen zusammengesetzten Passivierungsfilm
versehen sind, bezüglich der Passivierungseingenschaften unzulänglich sir d. Vor
allem ist die Oberflächen-Ladungsdichte erheblich, wodurch der Leckstrom erhöht
und die Durchbruchspannung der Einrichtungen herabgesetzt wird.
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I)urch Versuche wurde gefunden, dass sich die obigen Nachteile beseitigen
oder vermindern lassen, indem nach der Bildung des zusammengesetzten Films eine
geeignete Wärmebehandlung vorgenommen wird. Dadurch, dass die Einrichtung eine Wärmebehandlung
bei Temperaturen von etwa 200 bis 4000 C in nicht-reduzierender Atmosphäre unterworfen
wird, kann die Oberflächen-Ladungsdichte so klein gemacht werden, dass sich der
Leckstrom bei Vorwärtsstrom-Sperrbereitrieb der Einrichtung hinreichend vermindern
lässt. Die Gründe für die Auswiekungen des Films und der Wärmebehandlung sind zwar
nicht analysiert worden; ian nimmt jedoch an, dass durch die Wärmebehandlung die
in dem Siliziumoxidfilm verbliebenen Sauerstoff-Fehlstellen mit Sauerstoff aufgefüllt
werden, wodurch Gitterfehler in dem Siliziumdioxidfilm beseitigt oder vermindert
werden und der Anstieg in der Oberflächen-Ladungsdichte verursacht wird.
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Wie den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, werden die zu
passivierenden Einrichtungen keinen hohen Temperaturon ausgesetzt, die die elektrischen
Eigenschaften der Einrichtungen während der Bildung des Films und der Wärmebehandlung
verschlechtern. Dies ist ein sehr wichtiger Vorteil der Erfindung
Geeignete
Filmstärke sind experimentell gefunden worden. Für den Siliziumdioxidfilm ist eine
Dicke von etwa 0,4 bis 1)1 zweckmässig. Ist die Dicke kleiner als 0,4 µ, so bleiben
in dem Film winzige Löcher übrigen, und die Berührung zwischen der Plättschenoberfläche
und dem Tantalpentoxidfilm bewirkt einen Anstig der Oberflächen-Ladungsdichte. Ist
andererseits die Filmstärke grösser als 1 µ, so treten bei der Bildung des Films,
der Wärmebehandlung und beim Betrieb der Einrichtung infolge der unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten von Plättchen und Film Risse in dem Film auf.
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Solange es möglich ist, einen Film ohen Löcher zu erzeugen, ist der
dünnste Film am geeignetsten, da die Oberflächen-Ladungsdichte um so kleiner wird,
je geringer die Stärke des Siliziumdioxidfilms ist.
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Die Wärmebehandklung erfolgt in nicht-reduzierender Atmosphäre, etwa
aus Sauerstoff, Sauerstoff-Stickstoff, einem inerten Gas od.r einem Gemisch aus
einem inerten Gas und Stickstoff. Eine sauerstoffhaltige Atmosphäre eignet sich
am besten, da der Sauerstoff dazu beiträgt, Gitterfehler oder Sauerstoff Fehlstellen
in dem Film zu vermindern oder zu beseitigen. Eine beispielsweise Wasserstoff enthaltende
reduzierende Atmösphäre ist dagegen nicht verwendbar, da Wasserstoff die Sauerstoff-Fehlstellen
in dem Film vermehrt. Der Druck fflr di. bei der Wärmebehandlung verwendete Atmosphäre
ist nicht begrenzt.
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Die Ergebnisse der vom Erfinder ausgeführten Versuche haben erwiesen,
dass sich durch Bildung einer Phosphatglas-Schicht unter dem Tantalpentoxidfilm
eine Halbleitereinrichtung erzielen lösst, die sehr kleine Oberflächen-Ladungsdichte-und
Leckstrom-Eigenschaften aufweist. Die Phosphatglas-Schicht kann dadurch gebildet
werden, dass auf den Siliziumdioxidfilm Phosphorpentoxid aus einer Atmosphäre abgelagert
wird, die Dampf einer Phosphorverbindung, etwa Phosphin (PH3) oder Phosphoroxichlorid
(POCl3) enthält,oder inden auf der freien Plättchenfläche eine Mischung aus Phosporpentoxid
und Siliziumdioxid aus einer Atmosphäre abgelagert wird, die die flüchtige organische
Siliziumverbindung und die Phosphorverbindung enthält.
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Da das Phosphorpentoxid als Oxidationsmittel zur Oxidation der Sauerstoff-Fehstellen
in den Siliziumdioxid wirkt, wird der Film gegenüber Feuchtigkeit stabil, sodass
damit die ganse Einrichtung stabil wird. Da das Phosphatglas ein hohes Wasser-Absorptionsvermögen
aufweist, muss auf der Phosphatglasschicht der tantalpentoxidfilm gebildet werden,
um die Einrichtung gegen Feuchtigkeit zu schützen.
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Die nachstehenden Beispiele dienen dem basseren Verständnis der Erfindung.
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Beispiel I Hinschtlich der Wirkungen der Dicke des Siliziumdioxidfilms
wurden die nachstehenden Ergebnisse bei Tests auf winzige oder Nadellöcher erhalten.
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Tabelle 1 Test Nr. Dicke (µ) Leckstellen in Film (%) 1 0.2 90 2 0.3
40 3 0.4 16 4 0.6 15 5 1.0 15 6 0.6 - 0.7 10 Bei diesem Versch wurden die Leckstellen
durch Ströme vermittelt, die zwischen auf dem Siliziumdioxidfilm und dem Plättchen
gebildeten Metallfilmen angelegt wurden; der Prozentsatz der Leckstellen ergibt
sich aus dem Verhältnis derjenigen Punkte, an denen Strom floss, zur Gesamtzahl
der Testpunkte. Aus den in Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnissen ist zu entnehmen,
dass die Zahl der Nadellöcher in dem Film hinreichend klein ist, wenn die Filzadicke
grasser als 0,4µ ist.
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Um eine ausreichend kleine Zahl von Nadellöchern zu erzielen, muss
also die Stärk grösser als 0,4µ gemacht werden.
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Das in Verbindung mit dem Test Nr. 6 erhaltene Ergebnis, bei dem
der Siliziumdioxidfilm durch thermische Oxidation des Plättchens bei einer Temperatur
oberhalb von 1100° C gebildet wurde, ist zum Vergleich mit dem durch chemische Ablagerung
der organischen Siliziumverbindung gebildeten Silizium doioxidfilm gezeigt.
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Versuch II Die Ergebnisse von Wärmeriss-Tests an Siliziumdioxidfilmen,
die durch chemische Ablagerung der organischen Siliziumverbindung gebildet wurden,
sind in Tabelle 2 wiedergegeben, Tabelle 2 Nach Nach W ä r m e b e h a n d l u n
g Dicke (µ) Film- Photo- bei bei bei bei bei bildg. ätzg. 300°C 400°C 600°C 800°C
1000°C 0.65 - 0.80 0 ° 0 0 0 0 0 0.80 - 0.95 0- 0 0 0 0 0 0 1.0 - 1.2 0 0 0 0 0x
x 1.2 - 1.5 0 x - - - ->1.5 x - - - - -In Tabelle 2 ist das Auftreten eines Risses
in dem Film durch x wiedergegeben. Aus den Ergebnissen gemäss Tabelle 2 ist ersichtlich,
dass die Dicke des Siliziumdioxidfilms im Hinblick auf die Wärmebehandlung zur Verbesserung
der Eigenschaften des Films kleiner als etwa 1µ sein muß. Insbesondere ist eine
Dicke von weniger als 0.95 µ bevorzugt.
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Versuch III Es wurden Nadelloch-Tests bezüglich des Tantalpentoxidfilms
durchgeführt. Bei diesem Versuch wttzde die Anzahl von Nadellachern pro Flächeneinheit
durch Umwandlung der Gesamtzahl von Nadellöchern in dem Film berechnet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Tabelle 3 Dicke (µ) Zahl der Nadellöcher pro cm² 0.1 300 0.2 140
0.3 100 0.4 96 0.5 95 Im allgemeinen ist es erforderlich, dass die Anzahl von Nadellöchern
pro Flächeneinheit (cm²) vom Standpunkt der praktischen Verwendung her kleiner als
etwa 150 ist. Aus Tabelle 3 ist zu entnehmen, dass dazu die Dicke des Tantalpentoxidfilms
stärker als etwa 0.2 µ sein muss. Da beim Aufsprühen die Wachstumerate des Tantalpentoxidfilms
nur 0.1 bis 0.3 µ pro Stunde beträgt, mag eine praktikable Dicke bei etwa 0.2 bis
0.7 µ liegen Versuch IV Bezüglich der Auswirkungen der Wärmebehandlung wurde ein
Versuch an einem Thyristor des Planartyps ausgeführt, der
eine
N-Emitterschicht mit einer Dicke von 15 µ eine P-Basisschicht mit einer Dicke von
20 µ, eine N-Basisschicht mit einer Dicke von 80 bis 100µ und einem Widerstand von
20 ##cm, eine P-Emitterschicht mit einer Dicke von 40 bis 50 µ sowie einen zusammengesetzten
Passivierungsfilm aufweis, der aus einem Siliziumdioxidfilm von 0.8 bis 0.9 µ Dicke
und einem Tantalpentoxidfilm bestand. Die Proben wurden 1 bis 5 Stunden lang bei
300 bis 600°C wärmebehandelt.
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In Fig. 1 zeigt die Kurve A die Rückwärts-Durchbruchspannungen und
die Kurve B die Vorwärts-Durchbruchspannungen des besagten Thyristors. Obwohl nach
den Ergebnissen aus Fig.
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1 eine Wärmebehandlung über 300°C zu einer Verbesserung der Durchbruchspannung
beiträgt, dürfte es ungünstig sein, den Thyristor bei Temperaturen über etwa 400°C
wärmezubehandeln.
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Bei einem weiteren Versuch hat sich gezeigt, dass von einer unter
etwa 200°C durchgeführten Wärmebehandlung keine Wirkung zu erwarten ist, da die
in dem Film eingeschlossenen unerwünschten Substanzen wie etwa Wasser nur ungenügend
entfernt werden. Die Wärmehandlung sollte deshalb zwischen etwa 200 und 400°C durchgeführt
werden.
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Es soll noch gesegt werden, dass der Effekt der Wärmebehandlung durch
Entfernen der Rastspanung in den Film beispielsweise durch die Öhlhwirkung der Behandlung
zustandekommt.
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Verscuch V An Dioden mit einer Durchbruchspannung von 1500 Volt wurde
ein weiterer Versuch Durchgeführt, um die Wirkungen der Wärmebehandlung zu ermitteln.
Die bei diesem Versuch verwendeten Dioden hatten teils keinen Passivierungsfilm,
teils waren sei mit dem zusammengesetzten Passivierungsfilm versehen.
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Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in Tabelle 4 gezeigt.
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Tabelle 4 Proben Vorwärts-Leckstrom (µA) bei 500 V ohne Film 4.0
ohne Wärmebehandlung 6.5 nach 2-stündiger Wärmebehandlung bei 350°C in Stickstoffatmosphäre
9.1 nach 2-stündiger Wärmebehandlung bei 350°C in Sauerstoffatmosphäre 5.0 Da Doiden
ohne Film ihre elektrischen Parameter bei langen Betriebsperioden ändern kannen,
ist der Passivierungsfilm erforderlich, obwohl die Dioden ohna Film die geringsten
Leckstrom-Eigenschaften aufweisen.
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Nach den Ergebnissen aus Tabelle 4 eignet sich die Wärmebehandlung
in Sauerstoffatmosphäre am besten zur Reduzierung der Leckströme. Auch Sauerstoffatmösphäre
kann jedoch verwendet werden, da der Leckstrom noch kleiner ist als 10 >1A.
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Versuch VI In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen den Filmarten und
oder Oberflächen-Ladungsdichte NFB gezeigt. Bei diesem Verstich betrug die Dicke
des Siliziumdioxidfilms, der durch chQ-mische Ablagerung von Silan (SiH4) als organische
Siliziumverbindung gebildet wurde, 0,8 bis 0,9 µ, während die Dicke des Tantalpentoxidfilms
(Ta2O5) geändert wurde. Die Proben Nr. 1,2 und 3 hatten dabei Dicken von 0t2 p,
0,3 µ bzw. 0,45 µ.
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Die Wärmebehandlung nach der Bildung des Ta2O5-Films durch reaktives
Aufsprühen wurde 5 Stunden lang bei 300°C in Sauerstoffatmosphäre durchgeführt.
Bei der Vergleichsprobe Nr. 4 nach Fig. 2 handelt es sich um eine Einrichtung, die
nur einen Siliziumdioxidfilm von 0,8 bis 0,9)1 Dicke hatte.
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Aus Fig. 2 ergibt sich, dass die Oberflächen-Ladungsdichte durch
Verwendung des zusammengesetzten Passivierungsfilms und einer geeigneten Wärmebehandlung
reduziert werden kann.
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Im Falle eines durch thermische Oxidation gebildeten Siliziumdioxidfilms
ist die Oberflächen-Ladungsdichte beträchtlich grösser als bei der erfindungsgemässen
Einrichtung, und zwar trotz der Überlagerung des Tantalpentoxidfilms auf dem Siliziumdioxidfilm.
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Daher ist nur die erfindungsgemässe Kombination der Filme und Wärmebehandlung
vorteilhaft, Versuch VII Der Erfinder hat experimentell folgendes ermittelt: Obwohl
sich die elektrischen Eigenschaften von Einrichtungen mit einem Basiswiderstand
von weniger als etwa 10 ##cm, was zu der Durchbruchspannung der Einrichtung beiträgt,
nur durch die erwähnte Wärmebehandlung verbessern lassen, ist bei Einrichtungen
mit einem Basiswiderstand von mehr als etwa 10 #. cm eine Vorerwärmungs-Behandlung
in Verbindung mit dem Siliziumdioxidfilm zur Verbesserung der Eigenschaften sehr
günstig.
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Die Vorerwärmung wird vor Bildung des Tantalpentoxidfilms bei verhältnismässig
hohen Temperaturen von etwa 700 bis 900°C über eine kurze Zeitspanne ton l bis 30
Minuten durchgeführt.
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Während bei Einrichtungen mit kleinem Basiswiderstand der Einfluss
der Oberflächen-Ladungsdichte auf den Leckstrom nicht so merklich ist, sollte bei
Einrichtungen mit verhältnismässig hohem Basiswiderstand das Siliziumdioxid derart
wärmebehandelt werden, dass die Sauerstoff-Fehlstellen in den Film entfernt oder
vermindert werden. Diese Vorerwärmungs-Behandlung wird bei etwa 700 bis 900° C über
eine kurze Zeitspanne von beispielsweise 3 bis 5 Minuten ausgeführt, um die einer
wünschte Beeinflussung des Störstoff-Gradienten an der PN-
Übergangstelle
sowie das Auftreten von Rissen in dem Film zu vermeiden.
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Wie sich aus dem Versuch ergeben hat, sollte die Vorerwärmung in
einer Atmosphäre eines inerten Gases, etwa Argon oder Helium, durchgeführt werden.
Insbesondere eine Stickstoffatmösphäre erbrigt keinerlei Vorteile hinsichtlich einer
Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Einrichtung. Andererseits ist eine
Sauerstoffatmosphäre ungeeignet, da das Silizium unter Siliziumdioxidfilm oxidiert.
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Nach der Vorerwärmungs-Behandlung wird der tantalpentoxidfilm durch
das besagte reaktive Aufsprühen auf dem Siliziumdioxidfilm gebildet. Der so orzielte
zusammengesetzte Passivierungsfilm wird der Wärmebehandlung bei 200 bis 400°C unterworfen.
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Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen den Arten des Passivierungsfilms
und der Oberflächen-Ladungsdichte NFB, wobei die Ergebnisse von Einrichtungen mit
einem Siliziumdioxidfilm, der durch chemische Ablagerung aus einem Dampf der organischen
Siliziumverbindung gebildet worden ist, durch a dargestellt sind, während die Ergebnisse
von Geräten mit dem zusammengesetzten Passivierungsfilm darstellt, der durch das
Verfahren mit dem folgenden Schritten hergestellt worden
ist: Ausbildung
des Siliziumdioxidfilms durch chemischen Niederschlag auf dem Plättchen; 5 Minuten
langes Vorerwärmen des Plättchens bei den in Fig. 3 angegebenen Temperaturen in
Argonatmosphäre; Ausbilden des Tantalpentoxidfilms durch das besagte relative Aufsprühen
auf den Siliziumdioxidfilm; sowie Wärmebehandeln des Plättchens bei 300°C in Sauerstoffatmosphäre.
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Die Dicke des Siliziumdioxid- und des Tantalpentoxidfilms betragen
0,8 bis 0,9 µ bzw. 0,3 µ.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Vorerwärmungs-Behandlung zur
Reduzierung der Oberflächen-Ladungsdichte der Einrichtung dient, so dass sich die
Durchbruchspannung der Ein richtung erhöhen lässt. Durch das mit Vorerwärmung des
Siliziumdioxidfilms arbeitende Verfahren lassen sich Einrichtungen mit hohen Durchbruchspannungen
- verglichen mit dem Verfahren, das nur die Wärmebehandlung umfasst - mit Sicherheit
fabrizieren.
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Es 8all noch bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung auf Dioden,
Transistoren, Thyristoren und dergl.
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anwendbar ist.
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Patentansprüche