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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-29
(45)【発行日】2024-11-07
(54)【発明の名称】半導体部品を製造するための方法および装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20241030BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 H
H01L21/66 N
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023540713
(86)(22)【出願日】2021-12-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-17
(86)【国際出願番号】 EP2021085397
(87)【国際公開番号】W WO2022144163
(87)【国際公開日】2022-07-07
【審査請求日】2023-08-10
(31)【優先権主張番号】102021200001.0
(32)【優先日】2021-01-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】591245473
【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(72)【発明者】
【氏名】モンテイロ・ディニツ・ライス，ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】シャッツ，フランク
(72)【発明者】
【氏名】ミューズ，マティアス
(72)【発明者】
【氏名】シャリー，ティモ
【審査官】堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－３４２９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２２７８５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４４２８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
Ｇ０１Ｒ ３１／２６
Ｇ０１Ｒ ３１／２８
Ｈ１０Ｎ ３０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体部品（１００）を製造するための方法において、前記半導体部品（１００）の第１の電極（１０２）と第２の電極（１０４）の間に誘電層（１０６）を配置するステップ（３０２，９０２）であって、前記誘電層（１０６）内に第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が存在するステップ（３０２，９０２）と、
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）を前記誘電層（１０６）内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ（３０４，９０４）と、
前記誘電層（１０６）内で前記欠陥（Ｄ１）を移動させるための第１の電圧を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の電圧を印加するステップ（３０８，９０８）と、を含み
前記第１の電圧または前記期間が、前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）の出発位置を特徴づける前記誘電層（１０６）の特性および前記誘電層（１０６）内での前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）の移動の速度を特徴づける特性に依存して決定され、前記第１の電圧または前記期間が、前記出発位置と前記目標位置の間の距離に依存して決定されることを特徴とする方法。
【請求項2】
半導体部品（１００）を製造するための方法において、
前記半導体部品（１００）の第１の電極（１０２）と第２の電極（１０４）の間に誘電層（１０６）を配置するステップ（３０２，９０２）であって、前記誘電層（１０６）内に第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が存在するステップ（３０２，９０２）と、
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）を前記誘電層（１０６）内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ（３０４，９０４）と、
前記誘電層（１０６）内で前記欠陥（Ｄ１）を移動させるための第１の電圧を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の電圧を印加するステップ（３０８，９０８）と、を含み、
前記温度が決定され、前記温度が、前記誘電層内での前記第１の欠陥種の欠陥の移動の速度を一緒に決定し、前記第１の電圧が、前記速度に依存して、前記期間で前記第１の電圧を印加する場合に前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が前記期間内にもしくは前記期間の最後に前記目標位置に到達するように決定され、かつ／または前記期間が、前記速度に依存して、前記期間で前記第１の電圧を印加する場合に前記第１の欠陥種の欠陥が前記期間内にもしくは前記期間の最後に前記目標位置に到達するように決定されることを特徴とする方法。
【請求項3】
半導体部品（１００）を製造するための方法において、
前記半導体部品（１００）の第１の電極（１０２）と第２の電極（１０４）の間に誘電層（１０６）を配置するステップ（３０２，９０２）であって、前記誘電層（１０６）内に第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が存在するステップ（３０２，９０２）と、
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）を前記誘電層（１０６）内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ（３０４，９０４）と、
前記誘電層（１０６）内で前記欠陥（Ｄ１）を移動させるための第１の電圧を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の電圧を印加するステップ（３０８，９０８）と、を含み
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に第１の極性をもつ前記第１の電圧を印加すると、第１の方向に前記第１の電極（１０２）に向かって移動可能であり、前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の極性とは反対の第２の極性をもつ第２の電圧を印加すると、第２の方向に前記第２の電極（１０４）に向かって移動可能であって、
前記方法は、
前記第２の電圧を印加するステップと、
前記第１および前記第２の電極を通って流れる電流の変化を、ならびに／または前記第１の電極（１０２）の表面性質の変化および／もしくは前記第１の電極（１０２）と前記誘電層（１０６）の間の境界層の性質の変化を検出するステップと、
前記検出までの前記第２の電圧の印加の継続期間を測定するステップと、
前記継続期間に依存して前記目標位置または前記期間を決定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項4】
半導体部品（１００）を製造するための方法において、
前記半導体部品（１００）の第１の電極（１０２）と第２の電極（１０４）の間に誘電層（１０６）を配置するステップ（３０２，９０２）であって、前記誘電層（１０６）内に第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が存在するステップ（３０２，９０２）と、
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）を前記誘電層（１０６）内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ（３０４，９０４）と、
前記誘電層（１０６）内で前記欠陥（Ｄ１）を移動させるための第１の電圧を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の電圧を印加するステップ（３０８，９０８）と、を含み
前記誘電層（１０６）が、前記第１の電圧を印加すると前記第２の電極（１０４）に向かう方向に移動可能な第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）を含み、
前記方法は、
前記第１の電圧を印加する場合に前記第１もしくは前記第２の電極を通って流れる電流の変化を、ならびに／または前記第１の電圧を印加する場合に発生する、前記第２の電極の表面性質の変化および／もしくは前記第２の電極と前記誘電層の間の境界層の性質の変化を検出するステップ（９００－Ｂ）と、
前記検出までの前記第１の電圧の印加の継続期間を測定するステップ（９００－Ｃ）と、
前記継続期間に依存して前記目標位置または前記期間を決定するステップ（９００－Ｄ）と、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項5】
半導体部品（１００）を製造するための方法において、
前記半導体部品（１００）の第１の電極（１０２）と第２の電極（１０４）の間に誘電層（１０６）を配置するステップ（３０２，９０２）であって、前記誘電層（１０６）内に第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）が存在するステップ（３０２，９０２）と、
前記第１の欠陥種の欠陥（Ｄ１）を前記誘電層（１０６）内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ（３０４，９０４）と、
前記誘電層（１０６）内で前記欠陥（Ｄ１）を移動させるための第１の電圧を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ（３０６，９０６）と、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記第１の電圧を印加するステップ（３０８，９０８）と、を含み
前記誘電層（１０６）内にさらなる欠陥種の欠陥（Ｄ２）が存在し、
前記方法は、
前記誘電層（１０６）に負荷をかけるための、前記第１の電圧とは反対の極性をもつさらなる電圧を決定するステップと、
前記負荷のための期間および温度を決定するステップと、
前記温度で、前記期間で、前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に前記さらなる電圧を印加するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）の出発位置を特徴づける前記誘電層（１０６）の特性が決定され、前記第１の電圧または前記期間が、前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）の前記出発位置と前記第２の電極との距離に依存して決定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項7】
温度が決定され、前記温度が、前記誘電層内での前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）の移動の速度を一緒に決定し、前記第１の電圧が、前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）の移動の前記速度に依存して、前記温度で、前記期間で、前記第１の電圧を印加する場合に前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）が前記期間内にもしくは前記期間の最後に前記第２の電極（１０４）に到達するように決定され、かつ／または前記期間が、前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）の移動の前記速度に依存して、前記温度で、前記期間で、前記第１の電圧を印加する場合に前記第２の欠陥種の欠陥（Ｄ２）が前記期間内にもしくは前記期間の最後に前記第２の電極（１０４）に到達するように決定されることを特徴とする請求項４または６に記載の方法。
【請求項8】
メモリまたはアクチュエータ、とりわけＭＥＭＳ、マイクロミラー、印刷ヘッド、もしくはスピーカ内に前記半導体部品を配置するステップを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
半導体部品またはアクチュエータまたはメモリを製造するための装置（２００）において、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法におけるステップを実行するよう形成されている調節および／または制御機構（２０２）を含むことを特徴とする装置（２００）。
【請求項10】
前記装置（２００）が、ウエハのための接触機構（２０４，２０６）を含み、
前記ウエハが、第１の電極（１０２）、第２の電極（１０４）、および前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に配置された誘電層（１０６）を含み、
前記接触機構（２０４，２０６）が、前記調節および／または制御機構（２０２）の設定に基づいて、前記ウエハの前記第１の電極（１０２）と前記第２の電極（１０４）の間に電圧を印加するよう形成されている、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体部品を製造するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
このような半導体部品は、欠陥を有する誘電層を内包し得る。欠陥は、半導体部品の規定通りの動作中に、半導体部品の電極の間の誘電層内を動き得る。欠陥は、これらの電極の一方の傍に蓄積し得る。これにより、この電極の傍で、半導体部品の寿命を短くする誘電破壊が発生し得る。
【0003】
誘電破壊の後、半導体部品の機能は特定の条件下で再び実現可能である。これは例えば、Ｊ．Ｗａｎｇ、Ｃ．Ｓａｌｍ，Ｅ．Ｈｏｕｗｍａｎ，Ｍ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｊ．Ｓｃｈｍｉｔｚ，「Ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ＭＩＭ ＰＺＴ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ（ＭＩＭ ＰＺＴコンデンサの劣化と破壊に対する湿度と極性の影響）」２０１６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（ＩＩＲＷ），Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅ Ｔａｈｏｅ，ＣＡ，２０１６，６５～６８頁，ｄｏｉ：１０．１１０９／ＩＩＲＷ．２０１６．７９０４９０３で説明されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【文献】Ｊ．Ｗａｎｇ、Ｃ．Ｓａｌｍ，Ｅ．Ｈｏｕｗｍａｎ，Ｍ．Ｎｇｕｙｅｎ，Ｊ．Ｓｃｈｍｉｔｚ，“Ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ＭＩＭ ＰＺＴ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ”，２０１６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（ＩＩＲＷ），Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅ Ｔａｈｏｅ，ＣＡ，２０１６，６５～６８頁，ｄｏｉ：１０．１１０９／ＩＩＲＷ．２０１６．７９０４９０３
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
独立形式請求項に基づく方法および装置は、寿命の延びた半導体部品を製造するために、欠陥の移動を可能にする。
誘電層内での欠陥の移動によって発生する物理的な劣化メカニズムに狙い通りの影響を及ぼすことで、電気的な前処理によって寿命を延ばす。
誘電層内での欠陥の移動によって発生する物理的な劣化メカニズムに狙い通りの影響を及ぼすことで、電気的な前処理によって寿命を延ばす。
【0006】
これは、顧客に引き渡す前の、狙い通りの電気的な事前負荷によって可能になる。この狙い通りの電気的な事前負荷により、半導体部品の誘電層内の欠陥の初期位置および／または欠陥分布を操作する。これにより、半導体部品の寿命を調整できる。
【0007】
１つの態様では、半導体部品の規定通りの動作に関連する劣化していくインターフェイスでの欠陥の蓄積を遅延させる。
この半導体部品を製造するための方法は、半導体部品の第１の電極と第２の電極の間に誘電層を配置し、この誘電層内に第１の欠陥種の欠陥が存在するステップ、第１の欠陥種の欠陥を誘電層内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ、誘電層内でこれらの欠陥を移動させるための第１の電圧を決定するステップ、第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ、その温度で、その期間で、第１の電極と第２の電極の間に第１の電圧を印加するステップを含む。
この半導体部品を製造するための方法は、半導体部品の第１の電極と第２の電極の間に誘電層を配置し、この誘電層内に第１の欠陥種の欠陥が存在するステップ、第１の欠陥種の欠陥を誘電層内の目標位置に移動させるための期間を決定するステップ、誘電層内でこれらの欠陥を移動させるための第１の電圧を決定するステップ、第１の電圧で負荷をかけるための温度を決定するステップ、その温度で、その期間で、第１の電極と第２の電極の間に第１の電圧を印加するステップを含む。
【0008】
第１の電圧または期間が、第１の欠陥種の欠陥の出発位置を特徴づける誘電層の特性および誘電層内での第１の欠陥種の欠陥の移動の速度を特徴づける特性に依存して決定され、第１の電圧または期間が、出発位置と目標位置の間の距離に依存して決定されるのが好ましい。
【0009】
温度が決定され、この温度が、誘電層内での第１の欠陥種の欠陥の移動の速度を一緒に決定し、第１の電圧が、速度に依存して、その期間で第１の電圧を印加する場合に第１の欠陥種の欠陥がその期間内にもしくはその期間の最後に目標位置に到達するように決定され、かつ／または期間が、速度に依存して、その期間で第１の電圧を印加する場合に第１の欠陥種の欠陥がその期間内にもしくはその期間の最後に目標位置に到達するように決定されるのが好ましい。
【0010】
第１の欠陥種の欠陥は、第１の電極と第２の電極の間に第１の極性をもつ第１の電圧を印加すると、第１の方向に第１の電極に向かって移動可能であり、第１の欠陥種の欠陥は、第１の電極と第２の電極の間に第１の極性とは反対の第２の極性をもつ第２の電圧を印加すると、第２の方向に第２の電極に向かって移動可能であり、本方法は、以下のステップ、すなわち第２の電圧を印加するステップ、第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を、ならびに／または第１の電極の表面性質の変化および／もしくは第１の電極と誘電層の間の境界層の性質の変化を検出するステップ、この検出までの第１の電圧の印加の継続期間を測定するステップ、この継続期間に依存して目標位置または期間を決定するステップを含むことが企図されていてもよい。
【0011】
１つの態様では欠陥が準備され、この欠陥は、この欠陥がなければ規定通りの動作中にインターフェイスを劣化させる別の欠陥を相殺する。
第２の欠陥種の欠陥の出発位置を特徴づける誘電層の特性が決定され、第１の電圧または期間が、第２の欠陥種の欠陥の出発位置と第２の電極との距離に依存して決定されるのが好ましい。これにより、誘電層内の第２の欠陥種の欠陥の位置を調整できる。
第２の欠陥種の欠陥の出発位置を特徴づける誘電層の特性が決定され、第１の電圧または期間が、第２の欠陥種の欠陥の出発位置と第２の電極との距離に依存して決定されるのが好ましい。これにより、誘電層内の第２の欠陥種の欠陥の位置を調整できる。
【0012】
温度が決定され、この温度が、誘電層内での第２の欠陥種の欠陥の移動の速度を一緒に決定し、第１の電圧が、第２の欠陥種の欠陥の移動の速度に依存して、その温度で、その期間で、第１の電圧を印加する場合に第２の欠陥種の欠陥がその期間内にもしくはその期間の最後に第２の電極に到達するように決定され、かつ／または期間が、第２の欠陥種の欠陥の移動の速度に依存して、その温度で、その期間で、第１の電圧を印加する場合に第２の欠陥種の欠陥がその期間内にもしくはその期間の最後に第２の電極に到達するように決定されるのが好ましい。
【0013】
１つの態様では、誘電層内に第２の欠陥種の欠陥が存在し、本方法は加えて、誘電層に負荷をかけるための、第１の電圧とは反対の極性をもつ第２の電圧を決定するステップ、この負荷のための期間および温度を決定するステップ、その温度で、その期間で、第１の電極と第２の電極の間に第２の電圧を印加するステップを含む。第１の欠陥種の欠陥が、第２の欠陥種の欠陥とは違う速度で移動する場合には、第２の欠陥が、第１の欠陥に対して相対的に変位可能になる。これにより、誘電層内の欠陥の所望の分布が調整され得る。第２の欠陥種の欠陥は、第１の電圧での負荷下で第１の欠陥種の欠陥と同じ方向に移動し得る。さらに、第２の欠陥種の欠陥は、第１の電圧での負荷下で第１の欠陥種の欠陥が移動する方向とは反対の方向に移動し得る。
【0014】
本方法は、アクチュエータ、とりわけＭＥＭＳ、マイクロミラー、印刷ヘッド、またはスピーカ内にこの半導体部品を配置することを企図し得る。
半導体部品またはアクチュエータを製造するための装置は、本方法におけるステップを実行するよう形成されている調節および／または制御機構を含む。
半導体部品またはアクチュエータを製造するための装置は、本方法におけるステップを実行するよう形成されている調節および／または制御機構を含む。
【0015】
この装置は、ウエハのための接触機構を含むことが好ましく、ウエハは、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極の間に配置された誘電層を含み、接触機構は、調節および／または制御機構の設定に基づいて、ウエハの第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加するよう形成されている。
【0016】
さらなる有利な実施形態は以下の説明および図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】半導体部品の第１の実施形態の概略図である。
【図2】半導体部品を製造するための装置の概略図である。
【図4】出発位置での欠陥の分布の密度を示すグラフである。
【図5】最終位置での欠陥の分布の密度を示すグラフである。
【図6】規定通りの動作中の分布の密度を示すグラフである。
【図7】電流推移を示すグラフである。
【図8】半導体部品の第２の実施形態の概略図である。
【図9】第２の実施形態を製造するための方法におけるステップを示す図である。
【図10】欠陥の分布を示すグラフである。
【図11】分布の移動を示すグラフである。
【図12】移動の最後での欠陥の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１は、第１の実施形態に基づく半導体部品１００の概略図を示している。半導体部品１００は、第１の電極１０２、第２の電極１０４、および誘電層１０６を含む。
誘電層１０６は、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に配置されている。この例では、第１の電極１０２および第２の電極１０４は、誘電層１０６の互いに反対の側に配置されている。
誘電層１０６は、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に配置されている。この例では、第１の電極１０２および第２の電極１０４は、誘電層１０６の互いに反対の側に配置されている。
【0019】
誘電層内には第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が存在している。これらの欠陥Ｄ１は、この例では出発位置に配置されている。出発位置は、この例では誘電層の製造プロセスによって定義されている。欠陥Ｄ１は、とりわけ第１の電極１０２より第２の電極１０４の近くに配置されている。
【0020】
第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に電位が印加されると、その電荷に応じて、誘電層１０６と第１の電極１０２または第２の電極１０４との間のそれぞれの境界層へと移動する荷電欠陥である。この境界層を以下に「インターフェイス」と言う。荷電欠陥のこの輸送は、欠陥特性および「ホッピングメカニズム」によって決定される。
【0021】
ホッピングメカニズムはこの関連では、それぞれの印加された電圧Ｕによって厚さｄの誘電層１０６内で作用している電界Ｅ内で、欠陥の移転、つまりホッピングが起こることを意味する。欠陥種ｉの欠陥は、平均実効間隔ａｉで局在した欠陥状態に沿って移動する。これは、欠陥種ｉの欠陥の移動の速度ｖｉをもたらす。速度ｖｉは、可変領域ホッピングの既知のアプローチを介して説明される。
【0022】
【数1】
【0023】
式中、Ｃ０，ｉ（ａｉ）は、場所に関する欠陥分布が、誘電層１０６内での欠陥ｉの特徴的な速度ｖｉに及ぼす影響を示す関数を表している。この欠陥分布は誘電層１０６の特性を表している。この特性が、誘電層１０６内での欠陥種ｉの欠陥の移動を一緒に決定する。欠陥種ｉの欠陥のパラメータである減衰長さα、平均実効間隔ａｉ、活性化エネルギーＥＡ，０，ｉ、電荷Ｎｑ，ｉは物理的特性である。ｋＢでボルツマン定数を表している。Ｔにより、考察される欠陥の周囲の温度、とりわけ誘電層１０６内の温度を表している。
【0024】
誘電破壊までのリーク電流密度ＪＴＥＤの経時的推移は、ＣｒｏｗｅｌｌおよびＳｚｅによる熱電子放出拡散理論の方程式によって決定され得る。
【0025】
【数2】
【0026】
式中、ｑは単位電荷、ＮＣは伝導帯内の実効状態密度、ｖＲは実効再結合速度、ｖＤは実効拡散速度、
【0027】
【数3】
【0028】
は実効ショットキー障壁、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは周囲の温度、およびＵは誘電層１０６にかかる電圧を表している。
正電荷をもつ欠陥ｉは負電位をもつ電極へと動いていってインターフェイスに蓄積する。負電荷をもつ欠陥ｉは正電位をもつ電極へと移動してインターフェイスに蓄積する。これにより、実効ショットキー障壁
正電荷をもつ欠陥ｉは負電位をもつ電極へと動いていってインターフェイスに蓄積する。負電荷をもつ欠陥ｉは正電位をもつ電極へと移動してインターフェイスに蓄積する。これにより、実効ショットキー障壁
【0029】
【数4】
【0030】
が変化する。
欠陥ｉによって生成される障壁高さ変化ΔФｉは、その最大高さδФｉおよび特徴的な時定数τｉを特徴とする。特徴的な時定数τｉは、障壁高さ変化ΔФｉが時間ｔに沿って最も強く変化するまでの継続期間を定義する。
欠陥ｉによって生成される障壁高さ変化ΔФｉは、その最大高さδФｉおよび特徴的な時定数τｉを特徴とする。特徴的な時定数τｉは、障壁高さ変化ΔФｉが時間ｔに沿って最も強く変化するまでの継続期間を定義する。
【0031】
【数5】
【0032】
最大高さδФｉは、欠陥ｉの数Ｚｉの関数であり、インターフェイスの種類に依存する。項
【0033】
【数6】
【0034】
により、材料中の欠陥ｉの統計的分布の時間依存の蓄積が説明され、とりわけそれぞれの出発位置の蓄積の時点が説明される。出発位置は、この例では分布の重心である。欠陥種ｉの欠陥の複数の山がある場合には、重心の代わりに、これらの山のうち出発位置を定義する１つが選択され得る。寿命の延長に最大の影響を有する山が選択されることが好ましい。
【0035】
誘電層１０６内には様々な欠陥種の欠陥が存在し得る。その電荷に基づいて、実効ショットキー障壁
【0036】
【数7】
【0037】
を上昇させる障壁高さ変化ΔФｉを引き起こす欠陥が存在し得る。これによりリーク電流レベルは低下する。この文脈では、欠陥は例示的に「修復する」欠陥と呼ばれる。その電荷に基づいて、実効ショットキー障壁
【0038】
【数8】
【0039】
を低下させる障壁高さ変化ΔФｉを引き起こす欠陥が存在し得る。これによりリーク電流レベルは上昇する。この文脈では、欠陥は例示的に「劣化させる」欠陥と呼ばれる。
以下では、場合によっては移り変わる温度および電圧の下での、狙い通りの電気的負荷により、「修復する」および「劣化させる」欠陥の欠陥重心の場所を操作するための手法を詳述する。
以下では、場合によっては移り変わる温度および電圧の下での、狙い通りの電気的負荷により、「修復する」および「劣化させる」欠陥の欠陥重心の場所を操作するための手法を詳述する。
【0040】
活性化エネルギーＥＡ，０，ｉおよび電荷Ｎｑ，ｉの違いにより、温度および／または電圧を変えることで、関与する欠陥の輸送速度を互いに対して非常に明確に変化させることができ、それにより欠陥分布の相対位置を変えることができる。層厚Ｄの誘電層１０６内の欠陥分布の開始位置を狙い通りに操作することができる。
【0041】
電圧を印加すると欠陥が移動する。活性化エネルギーおよび電荷により、特定の欠陥が圧倒的に速くなり得る。電圧、電圧極性、および温度の変化によって欠陥をあっちに移動させたりこっちに移動させたりすることで、欠陥の分布の狙い通りの操作が可能である。
【0042】
欠陥ｉの開始位置は、この例では、欠陥ｉの分布の重心と、半導体部品１００の規定通りの動作中に欠陥ｉが目指すインターフェイスとの間隔ｄｉによって定義されている。
したがって、
ａ）欠陥構成、つまり欠陥ｉの蓄積のタイムシーケンスまたは出発位置の配置を変化させ得る。
ｂ）寿命またはリーク電流レベルを最適化するため、劣化と結びついた欠陥ｉの欠陥中心を、半導体部品１００の規定通りの動作中に目指すインターフェイスから遠ざけ得る。
ｃ）リーク電流レベルを最適化するため、またはインターフェイスの安定化を達成するため、修復と結びついた欠陥ｉの欠陥中心を、既にインターフェイスに蓄積させ得る。
したがって、
ａ）欠陥構成、つまり欠陥ｉの蓄積のタイムシーケンスまたは出発位置の配置を変化させ得る。
ｂ）寿命またはリーク電流レベルを最適化するため、劣化と結びついた欠陥ｉの欠陥中心を、半導体部品１００の規定通りの動作中に目指すインターフェイスから遠ざけ得る。
ｃ）リーク電流レベルを最適化するため、またはインターフェイスの安定化を達成するため、修復と結びついた欠陥ｉの欠陥中心を、既にインターフェイスに蓄積させ得る。
【0043】
狙い通りの負荷が実施される電圧、電界強度、および／または温度の選択は、それぞれの欠陥構成に対して最適化され得る。上昇した電界強度下では、および上昇した温度下では、プロセスが決定的に加速され得る。ただし一般的には比較的低い電圧下でより多くの欠陥が蓄積され得る。なぜなら比較的高い電圧の場合より、誘電破壊に対しての、インターフェイスでの欠陥密度の電圧依存の閾値が高いからである。時間および作用の最適状態を得るため、存在している欠陥種の、温度および電圧下での異なる速度／集合も考慮され得る。
【0044】
製造プロセスを実現する効果的な手法は、ウエハレベルで負荷を実施することである。つまり、例えば少なくとも２つの電極およびその間の誘電層を含んでおり、全面で堆積している積層体には、各々の製造された部品の層要素に個々に負荷をかける代わりに、ウエハ全体に事前負荷をかけ得る。
【0045】
第１の電圧Ｕ１の影響下での移動に関する時定数τｉは、第２の電圧Ｕ２の影響下での移動に関する時定数τｉとは違い得る。時定数τｉは、誘電層１０６内での電界Ｅの影響下での欠陥ｉの可動性と、誘電層１０６内でそれぞれのインターフェイスに到達するまでに進む経路とによって定義され得る。誘電層１０６の内部で移転する際、欠陥種ｉはその分布の重心とインターフェイスとの間隔ｄｉを進まなければならない。速度ｖｉと一緒に、欠陥ｉの蓄積プロセスに関する特徴的な時定数τｉが、
【0046】
【数9】
【0047】
でもたらされる。
時間に沿ったリーク電流の測定と、ＣｒｏｗｅｌｌおよびＳｚｅによる熱電子放出拡散理論の方程式を使った時間依存の推移の評価と、障壁高さ変化の時間依存の挙動とから、時定数τｉが決定され得る。様々な温度Ｔおよび電圧Ｕの下でのτｉの複数の測定により、欠陥種ｉの欠陥の活性化エネルギーＥＡ，０，ｉおよび電荷Ｎｑ，ｉが決定され得る。
時間に沿ったリーク電流の測定と、ＣｒｏｗｅｌｌおよびＳｚｅによる熱電子放出拡散理論の方程式を使った時間依存の推移の評価と、障壁高さ変化の時間依存の挙動とから、時定数τｉが決定され得る。様々な温度Ｔおよび電圧Ｕの下でのτｉの複数の測定により、欠陥種ｉの欠陥の活性化エネルギーＥＡ，０，ｉおよび電荷Ｎｑ，ｉが決定され得る。
【0048】
第１の極性をもつ第１の電圧Ｕ１を印加すると、第１の欠陥種の荷電欠陥Ｄ１は第１の方向に第１の電極１０２に向かって移動する。第１の電圧Ｕ１とは反対の極性をもつ第２の電圧Ｕ２を印加すると、この第１の欠陥種の荷電欠陥Ｄ１が第２の方向に第２の電極１０２に向かって移動する。
【0049】
第１の電極１０２または第２の電極１０４でのインターフェイスに到達する第１の欠陥種の荷電欠陥Ｄ１は、インターフェイスに蓄積する。
第１の実施形態に基づく半導体部品１００は、２つより多い電極を有し得る。この半導体部品１００は、それぞれ２つの電極の間にある１つより多い誘電層を有し得る。
第１の実施形態に基づく半導体部品１００は、２つより多い電極を有し得る。この半導体部品１００は、それぞれ２つの電極の間にある１つより多い誘電層を有し得る。
【0050】
このような半導体部品では、電圧を印加して動作させる場合に誘電破壊の可能性がある。誘電破壊が発生すると、インターフェイスが部分的にまたは全体的に破壊される。誘電破壊が発生すると、半導体部品１００の寿命が短くなる。誘電破壊は、例えば、インターフェイスに蓄積される荷電欠陥の数が、電圧依存の閾値を上回る場合に発生する。
【0051】
誘電層１０６を製造する際のプロセス条件および／またはプロセス管理を最適化することで、物理的特性に、およびこの物理的特性への製造上の影響に、影響を及ぼすことができる。これにより寿命を延ばすことができる。
【0052】
プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、成長、成長条件、材料組成が影響を及ぼされる。プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、成長プロセス中にまたは後続プロセスにおいて、意図したまたは意図しないドーピングおよび／または汚染が生じる。
【0053】
半導体部品１００の寿命は、以下に説明するように、上記の物理的特性をもつ誘電層１０６の製造後に、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を狙い通りに変化させることで長くなる。
【0054】
図２では、第１の実施形態に基づく半導体部品１００を製造するための装置２００を概略的に示している。
装置２００は、第１の実施形態に基づく半導体部品１００を製造するための以下に説明する方法におけるステップを実行するよう形成された調節および／または制御機構２０２を含む。装置２００は、第１の導体２０４を介し、半導体部品１００の第１の電極１０２と少なくとも一時的に接続可能である。装置２００は、第２の導体２０６を介し、半導体部品１００の第２の電極１０４と少なくとも一時的に接続可能である。
装置２００は、第１の実施形態に基づく半導体部品１００を製造するための以下に説明する方法におけるステップを実行するよう形成された調節および／または制御機構２０２を含む。装置２００は、第１の導体２０４を介し、半導体部品１００の第１の電極１０２と少なくとも一時的に接続可能である。装置２００は、第２の導体２０６を介し、半導体部品１００の第２の電極１０４と少なくとも一時的に接続可能である。
【0055】
調節および／または制御機構２０２は、この例では、第１の極性をもつ第１の電圧Ｕ１を出力するよう形成されている。この例では、第１の電極１０２および第２の電極１０４がそれぞれの導体によって装置２００と接続されており、かつ調節および／または制御機構２０２が第１の電圧Ｕ１を出力する場合に、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に第１の電圧Ｕ１が印加される。
【0056】
調節および／または制御機構２０２は、この例では、第１の極性とは反対の極性をもつ第２の電圧Ｕ２を出力するよう形成されている。この例では、第１の電極１０２および第２の電極１０４がそれぞれの導体によって装置２００と接続されており、かつ調節および／または制御機構２０２が第２の電圧Ｕ２を出力する場合に、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に第２の電圧Ｕ２が印加される。
【0057】
制御機構は、第１の電圧Ｕ１および／または第２の電圧Ｕ２の実質的に一定の値を出力するよう形成され得る。この値は、例えば１ボルト～８０ボルトの範囲内にあり、好ましくは１ボルト、２ボルトまたは５ボルトまたは１０ボルトまたは２０ボルトまたは４０または８０ボルトである。
【0058】
誘電層１０６は、多結晶酸化物であるｈｉｇｈ－κ絶縁体として形成されることが好ましい。
誘電層１０６は、とりわけＰＺＴ層として形成されている。ＰＺＴはこの場合、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３を意味する。
誘電層１０６は、とりわけＰＺＴ層として形成されている。ＰＺＴはこの場合、Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３を意味する。
【0059】
誘電層１０６は、とりわけＫＮＮ層として形成されている。ＫＮＮはこの場合、（ＫｘＮａ１－ｘ）ＮｂＯ３を意味する。
誘電層１０６は、とりわけＨｆＯ２層、ＨｆＺｒＯ２層、ＺｒＯ２層、ＢａＴｉＯ３層、ＳｒＴｉＯ３層、または（ＢａｘＳｒ１－ｘ）ＴｉＯ３層として形成され得る。
誘電層１０６は、とりわけＨｆＯ２層、ＨｆＺｒＯ２層、ＺｒＯ２層、ＢａＴｉＯ３層、ＳｒＴｉＯ３層、または（ＢａｘＳｒ１－ｘ）ＴｉＯ３層として形成され得る。
【0060】
誘電層１０６がドーピングされることが好ましい。誘電層１０６は、例えばニッケルでドーピングされたＰＺＴ層である。
Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３Ｎｉｙ
ＰＺＴ層もＫＮＮ層も、ニッケルとは違うドーピング、例えばＮｂ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｍｇを有し得る。
Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３Ｎｉｙ
ＰＺＴ層もＫＮＮ層も、ニッケルとは違うドーピング、例えばＮｂ、Ｌａ、Ｍｎ、Ｍｇを有し得る。
【0061】
誘電層は、スパッタリングされたＰＺＴ層として形成されることが好ましい。この場合、いわゆるターゲット材料が、プラズマ中で基板上に堆積される。ターゲット材料としては例えばＰＺＴが使用される。スパッタリングされたＰＺＴ層は、この関連では５００℃未満の堆積温度を有することが好ましい。
【0062】
誘電層の厚さは５００ｎｍ～４μｍの範囲内であることが好ましい。これは、アクチュエータ機器にとって有意義な範囲である。層厚は１μｍまたは４μｍであることが好ましい。より大きな層厚も可能である。前述の手順は、すべての層厚のために実行可能である。
【0063】
より小さな層厚も可能である。例えばアクチュエータ機器から離れた用途には、誘電層の厚さが５００ｎｍ未満の範囲内であることが好ましい。これに関する一例は、ｈｉｇｈ－κ絶縁体の、例えばメモリとしての用途である。メモリは、抵抗変化型メモリＲｅＲＡＭまたは強誘電体メモリＦｅＲＡＭであり得る。これらの別の用途には、用途に応じて１５ｎｍ～２００ｎｍの厚さが有意義である。
【0064】
これに加え、例えばゲート酸化物としての層を有する非常に薄いｈｉｇｈ－κ絶縁体が、非常に多くの用途で使用可能である。誘電層１０６として、例えば層厚が５０ｎｍ以下のＨｆＯ２またはＳｉＯ２が企図され得る。
【0065】
調節機構は、第１の電圧Ｕ１の目標値に調節するよう形成され得る。この目標値は、例えば１ボルト～８０ボルトの範囲内にあり、好ましくは１ボルト、２ボルトまたは５ボルトまたは１０ボルトまたは２０ボルトまたは４０または８０ボルトである。
【0066】
調節機構は、第２の電圧Ｕ２の目標値に調節するよう形成され得る。この目標値は、例えば１ボルト～８０ボルトの範囲内にあり、好ましくは１ボルト、２ボルトまたは５ボルトまたは１０ボルトまたは２０ボルトまたは４０または８０ボルトである。
【0067】
この場合、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間の電圧を捕捉するよう形成された電圧測定機構が企図されていてもよい。調節機構はこの場合、この捕捉された電圧と目標値との差に依存して決定されるコントロール偏差を減らすよう形成されている。
【0068】
例えば、誘電層１０６が第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に配置されたウエハが製造される。
装置２００は、この例では任意選択で加熱機構２０８を含む。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６を加熱するよう形成されている。
装置２００は、この例では任意選択で加熱機構２０８を含む。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６を加熱するよう形成されている。
【0069】
加熱機構２０８は加熱炉であることができ、その場合、ウエハが加熱炉内で温度調節される。
加熱機構２０８は加熱コイルとして実施され得る。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６に配置されている。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６から電気的および／または電磁的に絶縁されて配置されている。一方の電極の誘電層１０６に面していない側に相応に配置してもよい。加熱機構２０８は、取り外し可能に第１の電極１０２に配置され得る。加熱機構２０８は、取り外し可能に第２の電極１０４に配置され得る。加熱機構２０８は、取り外し可能に誘電層１０６に配置され得る。
加熱機構２０８は加熱コイルとして実施され得る。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６に配置されている。加熱機構２０８は、この例では誘電層１０６から電気的および／または電磁的に絶縁されて配置されている。一方の電極の誘電層１０６に面していない側に相応に配置してもよい。加熱機構２０８は、取り外し可能に第１の電極１０２に配置され得る。加熱機構２０８は、取り外し可能に第２の電極１０４に配置され得る。加熱機構２０８は、取り外し可能に誘電層１０６に配置され得る。
【0070】
加熱機構２０８は、外側で、半導体部品１００の周りのハウジングに配置されていてもよい。このハウジング内には、誘電層１０６および第１の電極１０２および第２の電極１０４が配置され得る。加熱機構２０８は、取り外し可能にハウジングに配置され得る。
【0071】
この例では、加熱機構２０８は、第１の接点２１０および第２の接点２１２を介して電気的に加熱可能である。
調節および／または制御機構２０２は、この例では、第３の導体２１４を介して第１の接点２１０と、第４の導体２１６を介して第２の接点２１２と少なくとも一時的に接続可能である。調節および／または制御機構２０２は、この例では、加熱機構２０８を通る電流Ｉ１をもたらすために電流Ｉ１を出力するよう形成されている。
調節および／または制御機構２０２は、この例では、第３の導体２１４を介して第１の接点２１０と、第４の導体２１６を介して第２の接点２１２と少なくとも一時的に接続可能である。調節および／または制御機構２０２は、この例では、加熱機構２０８を通る電流Ｉ１をもたらすために電流Ｉ１を出力するよう形成されている。
【0072】
装置２００は、この例では、任意選択で電圧および／または電流源２１８を含む。装置２００は、この例では、以下に説明する方法を実行するよう形成された計算機構２２０、とりわけマイクロプロセッサを含む。
【0073】
制御機構は、電流Ｉ１の実質的に一定の値を出力するよう形成され得る。この値は、例えば加熱機構２０８が誘電層を１００℃～２００℃の間の温度に加熱する範囲内にある。
調節機構は、電流Ｉ１の目標値に調節するよう形成され得る。この目標値は、例えば加熱機構２０８が誘電層を１００℃～２００℃の間の温度に加熱する範囲内にある。この場合、誘電層１０６の温度を捕捉するよう形成された温度測定機構が設けられ得る。調節機構はこの場合、この捕捉された温度と目標値との差に依存して決定されるコントロール偏差を減らすよう形成されている。温度は、別の箇所で、例えばハウジング、加熱機構２０８で、または誘電層１０６の周囲の箇所で捕捉されてもよい。
調節機構は、電流Ｉ１の目標値に調節するよう形成され得る。この目標値は、例えば加熱機構２０８が誘電層を１００℃～２００℃の間の温度に加熱する範囲内にある。この場合、誘電層１０６の温度を捕捉するよう形成された温度測定機構が設けられ得る。調節機構はこの場合、この捕捉された温度と目標値との差に依存して決定されるコントロール偏差を減らすよう形成されている。温度は、別の箇所で、例えばハウジング、加熱機構２０８で、または誘電層１０６の周囲の箇所で捕捉されてもよい。
【0074】
第１の実施形態に基づく半導体部品１００を製造するための方法を、以下に図３ａに基づいて説明する。
本方法により、製造プロセスにおけるステップとして狙い通りに電気的負荷をかけることで、欠陥重心の場所が調整される。インターフェイスの劣化と結びついた欠陥は、動作条件下で目指すインターフェイスから、つまりこれらの欠陥がその電荷により、半導体部品１００の規定通りの動作中に使用される極性に依存して蓄積するインターフェイスから、さらに遠ざけられ得る。これは寿命を延長する。これに関し、動作中に目指すインターフェイスに対する最大間隔は、向かい側のインターフェイスでの実質的にすべての欠陥の完全な蓄積である。
本方法により、製造プロセスにおけるステップとして狙い通りに電気的負荷をかけることで、欠陥重心の場所が調整される。インターフェイスの劣化と結びついた欠陥は、動作条件下で目指すインターフェイスから、つまりこれらの欠陥がその電荷により、半導体部品１００の規定通りの動作中に使用される極性に依存して蓄積するインターフェイスから、さらに遠ざけられ得る。これは寿命を延長する。これに関し、動作中に目指すインターフェイスに対する最大間隔は、向かい側のインターフェイスでの実質的にすべての欠陥の完全な蓄積である。
【0075】
本方法は、この例では以下のステップを規定する。
ステップ３０２ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に誘電層１０６を配置する。
ステップ３０２ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に誘電層１０６を配置する。
【0076】
誘電層１０６内には第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が存在している。
図４では、第１の電圧Ｕ１の印加の開始時の分布４００の出発位置４０２、つまり重心のときの、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、出発位置４０２で最も大きく、出発位置４０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第１の電極１０２の場所４０８および第２の電極１０４の場所４０６では密度ρがゼロに向かっている。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、第１の電圧Ｕ１の印加中は第２の電極１０４の場所４０６から離れて第１の電極１０２の場所４０８に向かう方向４０４に移動する。
図４では、第１の電圧Ｕ１の印加の開始時の分布４００の出発位置４０２、つまり重心のときの、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、出発位置４０２で最も大きく、出発位置４０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第１の電極１０２の場所４０８および第２の電極１０４の場所４０６では密度ρがゼロに向かっている。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、第１の電圧Ｕ１の印加中は第２の電極１０４の場所４０６から離れて第１の電極１０２の場所４０８に向かう方向４０４に移動する。
【0077】
ステップ３０４ 誘電層内の目標位置に第１の欠陥種の欠陥Ｄ１を移動させるための期間を決定する。
期間は、不変の温度または次第に高くなる温度の場合、第１の電圧Ｕ１が増大するにつれてより短く選択され得る。期間は、不変の第１の電圧Ｕ１または次第に増大する第１の電圧Ｕ１の場合、温度が高くなるにつれてより短く選択され得る。期間は、１分～６０分の範囲内、１時間～２４時間の範囲内、または１日超で定められ得る。期間は、例えば３時間、１日、２日、または３日の長さであり得る。
期間は、不変の温度または次第に高くなる温度の場合、第１の電圧Ｕ１が増大するにつれてより短く選択され得る。期間は、不変の第１の電圧Ｕ１または次第に増大する第１の電圧Ｕ１の場合、温度が高くなるにつれてより短く選択され得る。期間は、１分～６０分の範囲内、１時間～２４時間の範囲内、または１日超で定められ得る。期間は、例えば３時間、１日、２日、または３日の長さであり得る。
【0078】
期間は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置４０２を根拠として、最大限可能な寿命のために決定され得る。期間は、本方法が用いられる製造プロセスでの時間制限に基づき、または半導体部品１００の寿命へのより低い要求に基づき、または第１の電極１０２におけるインターフェイスの、そこに第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が変位した後の安定性に関する考慮に基づき、最大の寿命を達成するための期間より短く選択され得る。
【0079】
温度は、規定通りの動作の条件に基づいて設定することが企図されていてもよい。それより高い温度またはそれより低い温度で動作するための温度を設定することが企図されていてもよい。
【0080】
試験では、欠陥の出発位置、その条件下での速度、ならびに活性化エネルギーおよび電荷を決定することが企図されていてもよい。例えば、使用する第１の電圧Ｕ１および温度を変更しながら、適切な条件が見つかるまで試験が実施される。
【0081】
例えば、第１の電圧Ｕ１の事前印加なしでの半導体部品１００の規定通りの動作において、最初の誘電破壊までの第１の時間が決定される。第１の時間は、誘電破壊に至るほど多くの第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が出発位置から、劣化していくインターフェイスに蓄積されるまで移動する時間を提示する。試験では、例えば、様々な第１の電圧Ｕ１が、様々な継続期間で、様々な温度で、様々な半導体部品１００に印加される。例えば、これらの処理された半導体部品１００に関し、規定通りの動作中の最初の誘電破壊までの第２の時間がそれぞれ決定される。例えば、製造プロセスのための試験から、第２の時間が第１の時間の３倍である第１の電圧Ｕ１、温度、および継続期間が定められる。
【0082】
こうして見つかった継続期間が経済的に実現するには長すぎる場合には、とりわけ第２の時間が短くならずに継続期間がそれより短い条件を見つけることが企図されていてもよい。例えば温度を上げることが企図されていてもよい。例えば第１の電圧Ｕ１を上げることが企図されていてもよい。
【0083】
第２の時間に対する継続期間の比率が特に大きくなる第１の電圧Ｕ１を探すことが企図されていてもよい。
試験では、例えば１Ｖの第１の電圧Ｕ１および例えば２００℃の温度で開始して、その後の試験で第１の電圧Ｕ１および／または温度を上げていくことが好ましい。
試験では、例えば１Ｖの第１の電圧Ｕ１および例えば２００℃の温度で開始して、その後の試験で第１の電圧Ｕ１および／または温度を上げていくことが好ましい。
【0084】
第１の欠陥種のすべての欠陥Ｄ１の出発位置または第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のために選択された１つの出発点と、規定通りの動作中に劣化していくインターフェイスとの間隔が最大である、ゴールとなる欠陥構造が選択されることが企図されていてもよい。これは、向かい側のインターフェイスで蓄積される第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の割合が臨界閾値より小さいという基本条件下で行われ得る。第１の電圧Ｕ１の印加の継続期間として、とりわけ経済的に実施可能な負荷時間が定められることが企図されていてもよい。試験では、その温度で、その継続期間で、電圧Ｕ１が印加される際に、向かい側のインターフェイスに蓄積する第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の数が臨界閾値より少なくなる温度と第１の電圧Ｕ１の組合せを探すことが企図されていてもよい。
【0085】
複数の様々な劣化させる欠陥種に関し、とりわけ、数を定義する重み付き和が決定され得る。例えば、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１に加えて、第１の電圧Ｕ１下で第１の欠陥種の欠陥Ｄ１と同じ方向に移動するさらなる別の欠陥が半導体部品１００に内包されている。とりわけ重み付き和においてこれらの効果の数を考慮することにより、第１の電圧Ｕ１の継続期間中に、これらの欠陥の多すぎる数がインターフェイスに蓄積することが回避される。
【0086】
期間は、以下に説明するように、半導体部品１００を作製するためのウエハの一部を用いた試験によって決定され得る。
ステップ３０６ 誘電層１０６内でこれらの欠陥を移動させるための、第１の電圧Ｕ１および第１の電圧Ｕ１で負荷をかけるための温度を決定する。
ステップ３０６ 誘電層１０６内でこれらの欠陥を移動させるための、第１の電圧Ｕ１および第１の電圧Ｕ１で負荷をかけるための温度を決定する。
【0087】
ステップ３０２，３０４，３０６は、この順番でまたはその他の順番の１つで実行され得る。
ステップ３０８ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にその期間で第１の電圧を印加する。
ステップ３０８ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にその期間で第１の電圧を印加する。
【0088】
これにより、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が方向４０４に移動する。
図５では、最終位置での、つまり期間の最後での、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、位置５０２、つまり分布４００の重心で最も大きく、位置５０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第１の電極１０２の場所４０６および第２の電極１０４の場所４０６では密度ρがゼロに向かっている。
図５では、最終位置での、つまり期間の最後での、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、位置５０２、つまり分布４００の重心で最も大きく、位置５０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第１の電極１０２の場所４０６および第２の電極１０４の場所４０６では密度ρがゼロに向かっている。
【0089】
第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、規定通りの動作中に第２の電圧Ｕ２が印加されている間、第１の電極１０２の場所４０８から離れて第２の電極１０４の場所４０６に向かう方向５０４に移動し得る。第１の欠陥種のたいていの欠陥Ｄ１は、第２の電極１０４の場所４０６に到達するまでに、位置５０２と第２の電極１０４の場所４０６との間の距離５０６を進まなければならない。
【0090】
第１の電圧Ｕ１または期間は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を特徴づける誘電層１０６の特性および誘電層内での第１の欠陥種の欠陥の移動の速度を特徴づける特性に依存して決定され得る。
【0091】
第１の電圧Ｕ１または期間は、出発位置と目標位置の間の距離に依存して決定され得る。
この例では、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のための期間は、この期間が、第１の電極１０２に向かう第１の方向での移動に関してこれらの欠陥のために決定された時定数ｔ１より小さいように選択される。
この例では、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のための期間は、この期間が、第１の電極１０２に向かう第１の方向での移動に関してこれらの欠陥のために決定された時定数ｔ１より小さいように選択される。
【0092】
本方法は、この時定数ｔ１を決定するために、例えば以下の、図３ｂに示したステップを企図し得る。
３００２ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第１の電圧Ｕ１を印加する。第１の電圧Ｕ１は、設定された温度で印加されることが好ましい。
３００２ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第１の電圧Ｕ１を印加する。第１の電圧Ｕ１は、設定された温度で印加されることが好ましい。
【0093】
３００４ この別の半導体部品の第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を検出する。
図６では、関する、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、位置６０２で最も大きく、位置６０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第２の電極１０４の場所４０６では密度ρが増えている。そこでは、第２の電圧Ｕ２での半導体部品１００の動作中に溜まった第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が蓄積している。インターフェイスに蓄積した第１の欠陥種の欠陥Ｄ１はリーク電流の原因となる。この例では、第１の電極１０２の場所４０８では密度ρがゼロに向かっている。
図６では、関する、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、位置６０２で最も大きく、位置６０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第２の電極１０４の場所４０６では密度ρが増えている。そこでは、第２の電圧Ｕ２での半導体部品１００の動作中に溜まった第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が蓄積している。インターフェイスに蓄積した第１の欠陥種の欠陥Ｄ１はリーク電流の原因となる。この例では、第１の電極１０２の場所４０８では密度ρがゼロに向かっている。
【0094】
３００６ 誘電破壊が検出されるまでの第１の電圧Ｕ１の印加の継続期間を測定する。この継続期間が時定数ｔ１を定義する。
３００８ 継続期間に依存して目標位置または期間を決定する。
３００８ 継続期間に依存して目標位置または期間を決定する。
【0095】
ステップ３００２，３００４，３００６，３００８は任意選択である。これらのステップは、ステップ３０２の前に実行されることが企図されていてもよい。
時定数ｔ１をこのように決定する代わりに、図３ｃに示したように、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を以下のステップで決定することが企図されていてもよい。
時定数ｔ１をこのように決定する代わりに、図３ｃに示したように、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を以下のステップで決定することが企図されていてもよい。
【0096】
３１０２ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第１の電圧Ｕ１を印加する。時間に沿った電流推移から、インターフェイス（１０２）に欠陥種１の欠陥が蓄積するための特徴的な時間τ１が導出され得るまでの第１の継続期間を決定する。
【0097】
第１の電圧Ｕ１は、設定された温度で印加されることが好ましい。
３１０４ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第２の電圧Ｕ２を印加する。時間に沿った電流推移から、インターフェイス（１０４）に欠陥種１の欠陥が蓄積するための特徴的な時間τ２が導出され得るまでの第２の継続期間を決定する。第２の電圧Ｕ２は、この例では、第１の電圧Ｕ１と同じ電圧強度で、第１の電圧Ｕ１とは反対の極性で印加される。よって誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の予想速度は同じである。
３１０４ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第２の電圧Ｕ２を印加する。時間に沿った電流推移から、インターフェイス（１０４）に欠陥種１の欠陥が蓄積するための特徴的な時間τ２が導出され得るまでの第２の継続期間を決定する。第２の電圧Ｕ２は、この例では、第１の電圧Ｕ１と同じ電圧強度で、第１の電圧Ｕ１とは反対の極性で印加される。よって誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の予想速度は同じである。
【0098】
３１０６ 第１の継続期間と第２の継続期間の比率から、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を決定する。第１の継続期間と第２の継続期間の比率は、出発位置から第１の電極１０２へと出発位置から第２の電極１０４への両方の部分距離の比率に比例している。この例では、誘電層の既知の層厚を根拠として、この比率から第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置が決定される。
【0099】
３１０８ 部分距離の少なくとも一方の長さを決定する。これらの部分距離に関する長さおよび継続期間に依存して、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の速度を決定する。層厚および速度に依存して時定数ｔ１を決定する。
【0100】
さらなる代替策として、以下の、図３ｄに示した手順が企図されていてもよい。
３２０２ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第２の電圧Ｕ２を印加する。
３２０２ とりわけ半導体部品１００と同じ製造プロセスでまたは半導体部品１００と同じ電荷で製造された別の半導体部品に第２の電圧Ｕ２を印加する。
【0101】
第１の電圧Ｕ２は、設定された温度で印加されることが好ましい。
３２０４ この別の半導体部品の第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を検出する。
３２０４ この別の半導体部品の第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を検出する。
【0102】
図６では、関する、誘電層１０６の延びｘに沿った第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布４００の密度ρを概略的に示している。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の密度ρは、位置６０２で最も大きく、位置６０２からの間隔が増すにつれて急落する。この例では、第２の電極１０４の場所４０６では密度ρが増えている。そこでは、第２の電圧Ｕ２での半導体部品１００の動作中に溜まった第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が蓄積している。インターフェイスに蓄積した第１の欠陥種の欠陥Ｄ１はリーク電流の原因となる。この例では、第１の電極１０２の場所４０８では密度ρがゼロに向かっている。
【0103】
３２０６ 誘電破壊が検出されるまでの第２の電圧Ｕ２の印加の継続期間を測定する。この継続期間が時定数ｔ２を定義する。
３２０８ 継続期間に依存して目標位置または期間を決定する。
３２０８ 継続期間に依存して目標位置または期間を決定する。
【0104】
図７は、この場合に関する、時間ｔに沿った第１の電流推移７０２を示している。第１の電流推移７０２が測定されるウエハの部分は、第１の電圧Ｕ１＝＋５で１日間動作させていた。第１の電流推移７０２は、１５０℃の温度および第２の電圧Ｕ２に対するものであり、第２の電圧Ｕ２は、第１の電極１０２の負極でＥ＝５０ｋＶ／ｃｍの電界強度を生成する。この例では、２．２×１０５秒で誘電破壊が生じている。この例では、１×１０－６アンペアへの電流の急上昇が発生する場合に誘電破壊が発生している。
【0105】
図７は、同じ第２の電圧Ｕ２および同じ温度で動作されるウエハの別の部分の動作に関する第２の電流推移７０４を示している。第２の電流推移７０４は、ウエハのこの部分を、２日間、その他の点ではパラメータを変えずに第１の電圧Ｕ１＝＋５で動作させた場合に生じる。この例では、２．９×１０５秒で誘電破壊が生じている。この例では、１×１０－６アンペアへの電流の急上昇が発生する場合に誘電破壊が発生している。
【0106】
図７は、同じ第２の電圧Ｕ２および同じ温度で動作されるウエハの別の部分の動作に関する第３の電流推移７０６を示している。第３の電流推移７０６は、ウエハのこの部分を、３日間、その他の点ではパラメータを変えずに第１の電圧Ｕ１＝＋５で動作させた場合に生じる。この例では、３．５×１０５秒で誘電破壊が生じている。この例では、１×１０－６アンペアへの電流の急上昇が発生する場合に誘電破壊が発生している。
【0107】
図７は、作製後に処理されずに、同じ第２の電圧Ｕ２および同じ温度で動作されるウエハの動作に関する電流推移７０８を示している。処理されずにとは、この文脈ではウエハが第１の電圧Ｕ１で動作されなかったことを意味する。この例では、１．５×１０５秒で誘電破壊が生じている。この例では、１×１０－６アンペアへの電流の急上昇が発生する場合に誘電破壊が発生している。第２の電圧Ｕ２の印加から誘電破壊までに過ぎる時間が、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置に関する尺度である。出発位置は、時間、温度、および第２の電圧Ｕ２が分かっていれば、誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の速度に依存して決定可能である。半導体部品１００の最大の寿命のために、目標位置として、第１の電極１０２におけるインターフェイスを選択することが企図され得る。この出発位置からそこへの第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の変位が起こる継続期間は、この温度および第２の電圧Ｕ２に対してはすぐに分かる。別の第２の電圧Ｕ２または別の温度の場合、継続期間は、出発位置と第１の電極１０２におけるインターフェイスとの間隔に依存して、速度を使って決定され得る。同じ電圧および同じ温度の場合、任意の所望の目標位置が選択され得る。出発位置が分かっていれば、速度を使って、出発位置と目標位置の間の距離、つまり第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が目標位置に到達するまでに進まなければならない距離から、継続期間が決定され得る。
【0108】
続いて、電流が変化するまでの継続期間が突き止められるかどうか、１日であるかどうかが検査され得る。
期間は、不変の温度または次第に高くなる温度の場合、第２の電圧Ｕ２が増大するにつれてより短く選択され得る。期間は、不変の第２の電圧Ｕ２または次第に増大する第２の電圧Ｕ２の場合、温度が高くなるにつれてより短く選択され得る。期間は、１分～６０分の範囲内、１時間～２４時間の範囲内、または１日超で定められ得る。このプロセスは、様々な継続期間、例えば３時間または２日または３日に対して実行され得る。
期間は、不変の温度または次第に高くなる温度の場合、第２の電圧Ｕ２が増大するにつれてより短く選択され得る。期間は、不変の第２の電圧Ｕ２または次第に増大する第２の電圧Ｕ２の場合、温度が高くなるにつれてより短く選択され得る。期間は、１分～６０分の範囲内、１時間～２４時間の範囲内、または１日超で定められ得る。このプロセスは、様々な継続期間、例えば３時間または２日または３日に対して実行され得る。
【0109】
電流の変化を検出する代わりに、第１の電極１０２の表面性質の変化および／または第１の電極１０２と誘電層１０６の間の境界層の性質の変化が検出され得る。
誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の移動の速度ｖ１を特徴づける温度Ｔが決定されることが企図されていてもよい。
誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の移動の速度ｖ１を特徴づける温度Ｔが決定されることが企図されていてもよい。
【0110】
この場合には第１の電圧は、速度ｖ１に依存して、その期間で第１の電圧を印加する場合に第１の欠陥種の欠陥Ｄ１がその期間内にもしくはその期間の最後に目標位置に到達するように決定されることが企図されていてもよい。
【0111】
この場合には期間は、速度ｖ１に依存して、その期間で第１の電圧を印加する場合に第１の欠陥種の欠陥Ｄ１がその期間内にもしくはその期間の最後に目標位置に到達するように決定されることが企図されていてもよい。
【0112】
第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、第１の電圧Ｕ１を印加すると、そのために決定された期間で、第１の方向に目標位置に移動する。その後、半導体部品１００の規定通りの動作では、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１は、第２の電圧Ｕ２を印加すると第２の方向に、目標位置から第２の電極に向かって移動する。目標位置は、達成されるべく設定されたゴールによって定義されている。ゴールは例えば、半導体部品が、事前処理なしでの寿命より長い、２日超の寿命を有することである。
【0113】
図８は、第２の実施形態に基づく半導体部品１００の概略図である。第２の実施形態に基づく半導体部品１００は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１に関し、第１の実施形態に基づく半導体部品１００のように実施されている。第１の実施形態とは違い第２の実施形態では、誘電層内に追加的に第２の欠陥種の欠陥Ｄ２が存在している。欠陥Ｄ２は、この例では、誘電層１０６の製造プロセスに基づいて、欠陥Ｄ１とは別の出発位置に配置されている。欠陥Ｄ２は、とりわけ、第１の電極１０４より第２の電極１０４の近くに配置されている。
【0114】
第２の実施形態に基づく半導体部品１００は、第１の電圧Ｕ１および第２の電圧Ｕ２の印加に関し、ならびに誘電層１０６内での第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の移動に関し、第１の実施形態に基づく半導体部品１００のように形成されている。これに加え第２の欠陥種の荷電欠陥Ｄ２が、第１の電圧Ｕ１により、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１と同じ方向にまたはそれとは反対の方向に移動可能であり得る。
【0115】
第２の実施形態に基づく半導体部品１００は、２つより多い電極を有し得る。この半導体部品１００は、それぞれ２つの電極の間にある１つより多い誘電層を有し得る。
プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および／または第２の欠陥種の欠陥Ｄ２に関する成長、成長条件、材料組成が影響を及ぼされる。プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、成長プロセス中にまたは後続プロセスにおいて、意図したまたは意図しないドーピングおよび／または汚染が生じる。
プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および／または第２の欠陥種の欠陥Ｄ２に関する成長、成長条件、材料組成が影響を及ぼされる。プロセス条件および／またはプロセス管理により、例えば、成長プロセス中にまたは後続プロセスにおいて、意図したまたは意図しないドーピングおよび／または汚染が生じる。
【0116】
半導体部品１００の寿命は、以下に説明するように、上記の物理的特性をもつ誘電層１０６の製造後に、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の出発位置を狙い通りに変化させることおよび／または第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の出発位置を狙い通りに変化させることで長くなる。
【0117】
第２の実施形態に基づく半導体部品１００を製造するための方法を、以下に図９に基づいて説明する。
本方法により、製造プロセスにおけるステップとして狙い通りに電気的負荷をかけることで、「修復する」第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の欠陥重心の場所が、全体的に、半導体部品１００の規定通りの動作中に「劣化していく」インターフェイスに蓄積され得る。本方法により、「修復する」第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の欠陥重心の場所は、以下に説明する措置によって、半導体部品１００の規定通りの動作中、このインターフェイスにおいて維持され得る。加えてリーク電流レベルが下がり得る。これは、信号対雑音比を改善でき、かつ／またはリーク電流によるエネルギー損失を減少させるので、多くの用途のためにも有利である。
本方法により、製造プロセスにおけるステップとして狙い通りに電気的負荷をかけることで、「修復する」第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の欠陥重心の場所が、全体的に、半導体部品１００の規定通りの動作中に「劣化していく」インターフェイスに蓄積され得る。本方法により、「修復する」第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の欠陥重心の場所は、以下に説明する措置によって、半導体部品１００の規定通りの動作中、このインターフェイスにおいて維持され得る。加えてリーク電流レベルが下がり得る。これは、信号対雑音比を改善でき、かつ／またはリーク電流によるエネルギー損失を減少させるので、多くの用途のためにも有利である。
【0118】
本方法は、この例では以下のステップを含む。
９０２ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に誘電層１０６を配置する。
誘電層１０６内には第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および第２の欠陥種の欠陥Ｄ２が存在している。
９０２ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に誘電層１０６を配置する。
誘電層１０６内には第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および第２の欠陥種の欠陥Ｄ２が存在している。
【0119】
９０４ 誘電層１０６内の目標位置に第１の欠陥種の欠陥Ｄ１を移動させるための期間を決定する。
期間は、最大限可能な寿命のために決定され得る。期間は、本方法が用いられる製造プロセスでの時間制限に基づき、または半導体部品１００の寿命へのより低い要求に基づき、または第１の電極１０２におけるインターフェイスの、そこに第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が変位した後の安定性に関する考慮に基づき、最大の寿命を達成するための期間より短く選択され得る。
期間は、最大限可能な寿命のために決定され得る。期間は、本方法が用いられる製造プロセスでの時間制限に基づき、または半導体部品１００の寿命へのより低い要求に基づき、または第１の電極１０２におけるインターフェイスの、そこに第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が変位した後の安定性に関する考慮に基づき、最大の寿命を達成するための期間より短く選択され得る。
【0120】
９０６ 誘電層１０６内でこれらの欠陥を移動させるための、第１の電圧Ｕ１および第１の電圧Ｕ１で負荷をかけるための温度を決定する。
第１の電圧Ｕ１および温度は、規定通りの動作の条件に基づいて設定することが企図されていてもよい。それより高い温度またはそれより高い電圧またはそれより低い温度またはそれより低い電圧で動作するための第１の電圧Ｕ１および温度を設定することが企図されていてもよい。
第１の電圧Ｕ１および温度は、規定通りの動作の条件に基づいて設定することが企図されていてもよい。それより高い温度またはそれより高い電圧またはそれより低い温度またはそれより低い電圧で動作するための第１の電圧Ｕ１および温度を設定することが企図されていてもよい。
【0121】
第１の電圧Ｕ１または期間は、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の出発位置と第２の電極１０２との距離に依存して決定され得る。
とりわけ第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の周囲の温度Ｔが決定され、この温度Ｔが、誘電層１０６内での第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の移動の速度ｖ２を一緒に決定することが企図されていてもよい。
とりわけ第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の周囲の温度Ｔが決定され、この温度Ｔが、誘電層１０６内での第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の移動の速度ｖ２を一緒に決定することが企図されていてもよい。
【0122】
第１の電圧Ｕ１は、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の移動の速度ｖ２に依存して、その期間で第１の電圧Ｕ１を印加する場合に第２の欠陥種の欠陥Ｄ２がその期間内にまたはその期間１０４の最後に第２の電極１０４に到達するように決定され得る。
【0123】
期間は、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の移動の速度ｖ２に依存して、その期間で第１の電圧Ｕ１を印加する場合に第２の欠陥種の欠陥Ｄ２がその期間内にまたはその期間の最後に第２の電極１０４に到達するように決定され得る。
【0124】
こうして見つかった期間が経済的に実現するには長すぎる場合には、期間がそれより短い条件を見つけることが企図されていてもよい。例えば温度を上げることが企図されていてもよい。例えば第１の電圧Ｕ１を上げることが企図されていてもよい。
【0125】
第１の欠陥種のすべての欠陥Ｄ１の出発位置または第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のために選択された１つの出発点と、規定通りの動作中に劣化していくインターフェイスとの間隔が最大である、ゴールとなる欠陥構造が選択されることが企図されていてもよい。これは、向かい側のインターフェイスで蓄積される第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の割合が臨界閾値より小さいという基本条件下で行われ得る。第１の電圧Ｕ１の印加の継続期間として、とりわけ経済的に実施可能な負荷時間が定められ得る。その温度で、その継続期間で、電圧Ｕ１が印加される際に、向かい側のインターフェイスに蓄積する第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の数が臨界閾値より少なくなる温度と第１の電圧Ｕ１の組合せを探すことが企図されていてもよい。
【0126】
９０８ 第１の電極１０２と第２の電極１０４の間にその期間で第１の電圧Ｕ１を印加する。
加えて本方法は、以下のステップを、ステップ９０２の前またはステップ９０４の前に企図し得る。
加えて本方法は、以下のステップを、ステップ９０２の前またはステップ９０４の前に企図し得る。
【0127】
９００－Ａ 半導体部品１００に第１の電圧Ｕ１を印加する。
９００－Ｂ 第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を検出する。
９００－Ｃ 検出までの第１の電圧Ｕ１の印加の継続期間を測定する。
９００－Ｂ 第１および第２の電極を通って流れる電流の変化を検出する。
９００－Ｃ 検出までの第１の電圧Ｕ１の印加の継続期間を測定する。
【0128】
９００－Ｄ 継続期間に依存して目標位置または期間を決定する。
ステップ９００－Ｄにおいて、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の出発位置を提示する誘電層１０６の特性が決定されることが企図されていてもよい。この場合には、目標位置または期間は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が目標位置に到達するときに、第２の欠陥種のたいていの欠陥Ｄ２が誘電層１０６内の所望の位置にあるように決定される。
ステップ９００－Ｄにおいて、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の出発位置を提示する誘電層１０６の特性が決定されることが企図されていてもよい。この場合には、目標位置または期間は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が目標位置に到達するときに、第２の欠陥種のたいていの欠陥Ｄ２が誘電層１０６内の所望の位置にあるように決定される。
【0129】
第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および／または第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の所望の位置が、第１の電圧Ｕ１の１回の印加では調整できない場合、本方法は、第１の継続期間で第１の電圧Ｕ１を第１の温度で印加し、第２の継続期間で第２の電圧Ｕ２を第２の温度で印加し、続いて再び第１の電圧Ｕ１を第１の温度で印加することを企図し得る。これらのステップの実施は反復的に行われ得る。電圧および／または温度は、反復ごとに変えることができる。例えば、第１の電圧Ｕ１を温度Ｔ＝２００℃で印加し、その後、第２の電圧Ｕ２を温度Ｔ＝１００℃で印加することができる。これが複数回繰り返され得る。これにより、違う欠陥に生じる異なる電圧加速および温度加速が活用される。
【0130】
複数の負荷反復を考慮することが企図されていてもよい。温度および電圧を変えながらの負荷反復が考慮され得る。これらの電圧および温度は、これらの条件下で劣化していくインターフェイスでの蓄積では最初の誘電破壊が起こらないという基本条件がいつでも満たされているように決定されることが企図されていてもよい。例えば１７５℃の高い温度および例えば５Ｖの低い電圧での１回の負荷ステップおよび１回の反復で開始されることが好ましい。目標位置に到達するために必要な継続期間が負荷時間より長い場合、温度を上げることが好ましい。誘電破壊に至る場合は、第１の電圧Ｕ１を下げることが好ましい。
【0131】
電流の変化を検出する代わりに、第１の電極１０２の表面性質の変化および／または第１の電極１０２と誘電層１０６の間の境界層の性質の変化が検出され得る。
半導体部品１００に第１の電圧Ｕ１を印加する代わりに、この半導体部品１００と同じ特性をもつ別の半導体部品１００にステップ９００－Ａ～９００－Ｄを実施してもよい。
半導体部品１００に第１の電圧Ｕ１を印加する代わりに、この半導体部品１００と同じ特性をもつ別の半導体部品１００にステップ９００－Ａ～９００－Ｄを実施してもよい。
【0132】
欠陥の分布の変化を、以下に図１０、図１１、および図１２を参照しながら説明する。
図１０では、第２の電極１０４の場所４０６の近くにその重心がある第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布１００２および第１の電極１０２の場所４０８の近くにその重心がある第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の分布１００４を示している。第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、第１の電極１０２におけるインターフェイスのための欠陥バッファとなっている。
図１０では、第２の電極１０４の場所４０６の近くにその重心がある第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布１００２および第１の電極１０２の場所４０８の近くにその重心がある第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の分布１００４を示している。第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、第１の電極１０２におけるインターフェイスのための欠陥バッファとなっている。
【0133】
図１１では、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布１００２が、第２の電極１０４の場所４０６から離れて第１の電極１０２の場所４０８に向かって移動することを示している。
図１１では、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の分布１００４が、第１の電極１０２の場所４０８から離れて第２の電極１０４の場所４０６の方向に移動することを示している。
図１１では、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の分布１００４が、第１の電極１０２の場所４０８から離れて第２の電極１０４の場所４０６の方向に移動することを示している。
【0134】
温度Ｔで第２の電圧Ｕ２を印加する場合、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の移動の速度ｖ１は、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の移動の速度ｖ２より大きい。この例では、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、第２の欠陥種の欠陥Ｄ２が速度ｖ２でインターフェイスから移動し得るより前に、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が第１の電極１０２と第２の電極の間の距離を克服し得るために、速度ｖ１が十分であるように選択される。
【0135】
図１２では、第１の電極１０２の場所４０８の近くにその重心がある第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の分布１００２および第１の電極１０２の場所４０８の近くにその重心がある第２の欠陥種の欠陥Ｄ２の分布１００４を示している。第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、インターフェイスにおいて第１の欠陥種の欠陥Ｄ１を相殺する。これにより、誘電破壊が回避されるかもしくは遅らせられ、かつ／または第２の欠陥種の欠陥Ｄ２のこの配置がないより少ないリーク電流が発生する。これによって寿命が長くなる。
【0136】
前述の方法は、「所望の」欠陥の発生およびその発生位置に、つまりその出発位置に、例えばこの欠陥と所望のインターフェイスとの隔たりｄｉに、影響を及ぼすことによって補充され得る。
【0137】
これは例えば、所望のインターフェイスにおける電極の近くに、誘電層１０６に使用される材料から成っていて欠陥の多い追加的な層を付加することによって行われる。
変位可能な欠陥の挿入も、ドーピングによって、例えば拡散またはイオン注入によって可能である。
変位可能な欠陥の挿入も、ドーピングによって、例えば拡散またはイオン注入によって可能である。
【0138】
欠陥の発生に有利に働くプロセス条件の調整も企図されていてもよい。例えば、最低限の酸素空孔密度の層から、例えばスパッタリング堆積の際の酸素分圧の減少または例えば化学溶液堆積（ＣＳＤ）の際のゾル組成の変更および／または例えばＣＳＤの際の堆積の最後での温度変更および／または追加的なアニーリングにより、所望のインターフェイスにおける電極の近くに酸素空孔の多い層が発生し得る。この層の欠陥は、その後、狙い通りに多くがバッファとして使用され得る。
【0139】
第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、この例では、実効ショットキー障壁を低下させる第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の作用を相殺できるように選択される。第２の欠陥種の欠陥Ｄ２は、本方法により、誘電層１０６内のある特定の位置に移動して、そこで欠陥バッファになっている。このように製造された誘電層１０６内のまたは追加的な層内の欠陥バッファは、例えば１０＾１６／ｃｍ２～１０＾１８／ｃｍ２の密度の欠陥バッファである。修復する欠陥の密度がより低いまたはより高い欠陥バッファが実現可能である。
【0140】
第２の実施形態に基づく半導体部品１００の場合、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１を相殺できる第２の欠陥種の欠陥Ｄ２が考慮される。第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のように誘電破壊の原因となり得る第３の欠陥種の欠陥Ｄ３も考慮されることが企図されていてもよい。誘電破壊は、例えば、当該インターフェイスに蓄積する第３の欠陥種の荷電欠陥Ｄ３の数が閾値を上回る場合に発生する。この上回りによって誘電破壊が発生すると、当該インターフェイスも部分的にまたは全体的に破壊される。これにより、とりわけ第３の欠陥種の欠陥Ｄ３が第１の欠陥種の欠陥Ｄ１の前にインターフェイスに到達する場合、半導体部品１００の寿命が短くなり得る。
【0141】
第３の欠陥種の欠陥Ｄ３の出発位置の決定および出発位置の変位は、第１の欠陥種の欠陥Ｄ１のために説明したように行われる。第１の電圧Ｕ１が印加される期間は、この例では、規定通りの動作中に、保護されるべきインターフェイスに最初に到達する欠陥に依存して決定される。任意選択で、この期間は、第１の電圧Ｕ１によって第３の欠陥種の欠陥Ｄ３および第１の欠陥種の欠陥Ｄ１が移動できるが、ただし第１の欠陥種の欠陥Ｄ１および第３の欠陥種の欠陥Ｄ３がインターフェイスに蓄積できない最長期間である。
【0142】
前述の方法は、アクチュエータ、とりわけＭＥＭＳ、マイクロミラー、印刷ヘッド、またはスピーカ内に半導体部品１００が配置されることを企図し得る。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図3d】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】