JP2001291714A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】欠陥のないIII族窒化物薄膜／絶縁膜を形成す
る。 【解決手段】III族窒化物薄膜５２を成長させた後、ド
ーパントの分子線を停止させ、代わりに雰囲気中に炭化
水素ガスを導入し、炭素が添加されたIII族窒化物薄膜
から成る絶縁膜５３を形成する。更に、炭化水素ガスの
導入を停止し、III族元素を含む分子線と共にドーパン
トとなる分子線を発生し、絶縁膜５３表面にIII族窒化
物薄膜５４を形成する。絶縁膜５３がIII族窒化物薄膜
の構造であるので、絶縁膜５３とIII族窒化物薄膜５
２、５４の界面が乱れず、欠陥が生じない。
る。 【解決手段】III族窒化物薄膜５２を成長させた後、ド
ーパントの分子線を停止させ、代わりに雰囲気中に炭化
水素ガスを導入し、炭素が添加されたIII族窒化物薄膜
から成る絶縁膜５３を形成する。更に、炭化水素ガスの
導入を停止し、III族元素を含む分子線と共にドーパン
トとなる分子線を発生し、絶縁膜５３表面にIII族窒化
物薄膜５４を形成する。絶縁膜５３がIII族窒化物薄膜
の構造であるので、絶縁膜５３とIII族窒化物薄膜５
２、５４の界面が乱れず、欠陥が生じない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高周波デバイ
ス、ハイパワーデバイスあるいはスピントンネル効果デ
バイス等のIII族窒化物を含むデバイスを作製する際
に、高品質な絶縁膜を形成する技術に関するものであ
る。
ス、ハイパワーデバイスあるいはスピントンネル効果デ
バイス等のIII族窒化物を含むデバイスを作製する際
に、高品質な絶縁膜を形成する技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属−絶縁物−半導体(MIS)構造
など、半導体と絶縁物の積層構造が用いられているデバ
イスの絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法、あるい
は反応性スパッタ法等によって形成されたSiOx膜やSiNx
膜などが用いられている。
など、半導体と絶縁物の積層構造が用いられているデバ
イスの絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法、熱酸化法、あるい
は反応性スパッタ法等によって形成されたSiOx膜やSiNx
膜などが用いられている。
【０００３】しかし、これらの方法で絶縁膜を半導体上
に成長させる場合には、半導体の結晶方位と絶縁膜の結
晶方位との差によって、平滑な絶縁膜を得ることが困難
である。
に成長させる場合には、半導体の結晶方位と絶縁膜の結
晶方位との差によって、平滑な絶縁膜を得ることが困難
である。
【０００４】また、熱酸化法で形成する場合には、半導
体と絶縁膜の界面で十分に酸化が起こらなかったり、逆
に半導体中まで酸化が進行し、いずれの場合でも半導体
−絶縁膜の急峻な界面が得られないという問題がある。
体と絶縁膜の界面で十分に酸化が起こらなかったり、逆
に半導体中まで酸化が進行し、いずれの場合でも半導体
−絶縁膜の急峻な界面が得られないという問題がある。
【０００５】更に、半導体の熱膨張率と絶縁膜の熱膨張
率の違いにより、半導体−絶縁膜界面にストレスがかか
り、半導体基板中や絶縁膜中に結晶欠陥やクラックが生
じてしまう。このような結晶欠陥やクラックは、素子の
電気的特性を悪化させてしまう。
率の違いにより、半導体−絶縁膜界面にストレスがかか
り、半導体基板中や絶縁膜中に結晶欠陥やクラックが生
じてしまう。このような結晶欠陥やクラックは、素子の
電気的特性を悪化させてしまう。
【０００６】また、上記のような熱膨張率の違いによ
り、基板全体が反った場合には、素子の作製工程中のエ
ッチングや電極形成などの微細加工工程の精度を低下さ
せ、素子特性を悪くしたり、素子の劣化を引き起こした
りする。
り、基板全体が反った場合には、素子の作製工程中のエ
ッチングや電極形成などの微細加工工程の精度を低下さ
せ、素子特性を悪くしたり、素子の劣化を引き起こした
りする。
【０００７】これらの問題は、高速、高周波、高耐圧、
耐環境デバイスとして注目されているIII族窒化物半導
体を構成要素とするIII族窒化物半導体デバイスにおい
ても同様に生じうるものである。
耐環境デバイスとして注目されているIII族窒化物半導
体を構成要素とするIII族窒化物半導体デバイスにおい
ても同様に生じうるものである。
【０００８】特に、ＧａＮは、Ｍｎ、Ｆｅなどの磁性金
属不純物を添加することによって、希薄磁性半導体とな
ることが最近の研究で明らかとなり、ＭＲＡＭなど、ス
ピントンネル効果素子材料として注目を集めているが、
このスピントンネル効果素子においても、磁性体薄膜と
絶縁層の間に上記のような問題が起こっている。
属不純物を添加することによって、希薄磁性半導体とな
ることが最近の研究で明らかとなり、ＭＲＡＭなど、ス
ピントンネル効果素子材料として注目を集めているが、
このスピントンネル効果素子においても、磁性体薄膜と
絶縁層の間に上記のような問題が起こっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、窒化物半導
体デバイス、スピントンネル効果素子などにおける、窒
化物半導体薄膜と絶縁層の接合部の欠陥などが起こすこ
れらの問題を解決するもので、しかも、非常に容易に絶
縁層の形成を行うことを目的としている。
体デバイス、スピントンネル効果素子などにおける、窒
化物半導体薄膜と絶縁層の接合部の欠陥などが起こすこ
れらの問題を解決するもので、しかも、非常に容易に絶
縁層の形成を行うことを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
III族窒化物薄膜のエピタキシャル成長中の雰囲気に炭
化水素ガスを導入し、炭素が添加されたIII族窒化物薄
膜から成る絶縁膜を形成する絶縁膜の形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の絶縁膜の形成方
法であって、前記絶縁膜は、分子線エピタキシャル法に
よって成長させる絶縁膜の形成方法である。請求項３記
載の発明は、請求項１又は請求項２記載の絶縁膜の形成
方法であって、前記絶縁膜は、III族窒化物薄膜をエピ
タキシャル形成した後、前記エピタキシャル形成の雰囲
気中に前記炭化水素ガスを導入し、前記III族窒化物薄
膜上に成長させる絶縁膜の形成方法である。請求項４記
載の発明は、III族窒化物薄膜と、該III族窒化物薄膜表
面に、前記III族窒化物薄膜を構成するのと同じIII族元
素と窒素とを主成分とし、炭素が添加されて成る絶縁膜
が形成された二層構造の積層膜である。請求項５記載の
発明は、請求項４記載の絶縁膜表面に、前記絶縁膜を構
成するのと同じIII族元素と窒素とを主成分とするIII族
窒化物薄膜が形成された三層構造の積層膜である。請求
項６記載の発明は、請求項４又は請求項５のいずれか１
項記載の積層膜であって、前記III族元素はＧａである
積層膜である。請求項７記載の発明は、請求項４又は請
求項５のいずれか１項記載の積層膜であって、前記III
族元素はＧａとＡｌである積層膜である。
III族窒化物薄膜のエピタキシャル成長中の雰囲気に炭
化水素ガスを導入し、炭素が添加されたIII族窒化物薄
膜から成る絶縁膜を形成する絶縁膜の形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の絶縁膜の形成方
法であって、前記絶縁膜は、分子線エピタキシャル法に
よって成長させる絶縁膜の形成方法である。請求項３記
載の発明は、請求項１又は請求項２記載の絶縁膜の形成
方法であって、前記絶縁膜は、III族窒化物薄膜をエピ
タキシャル形成した後、前記エピタキシャル形成の雰囲
気中に前記炭化水素ガスを導入し、前記III族窒化物薄
膜上に成長させる絶縁膜の形成方法である。請求項４記
載の発明は、III族窒化物薄膜と、該III族窒化物薄膜表
面に、前記III族窒化物薄膜を構成するのと同じIII族元
素と窒素とを主成分とし、炭素が添加されて成る絶縁膜
が形成された二層構造の積層膜である。請求項５記載の
発明は、請求項４記載の絶縁膜表面に、前記絶縁膜を構
成するのと同じIII族元素と窒素とを主成分とするIII族
窒化物薄膜が形成された三層構造の積層膜である。請求
項６記載の発明は、請求項４又は請求項５のいずれか１
項記載の積層膜であって、前記III族元素はＧａである
積層膜である。請求項７記載の発明は、請求項４又は請
求項５のいずれか１項記載の積層膜であって、前記III
族元素はＧａとＡｌである積層膜である。
【００１１】本発明は上記のように構成されており、絶
縁膜が、炭素が添加されたIII族窒化物薄膜で構成され
ている。この絶縁膜は、下層のIII族窒化物薄膜と同じ
結晶構造であるから界面における結晶の乱れがなく、絶
縁膜中に欠陥が生じることがない。
縁膜が、炭素が添加されたIII族窒化物薄膜で構成され
ている。この絶縁膜は、下層のIII族窒化物薄膜と同じ
結晶構造であるから界面における結晶の乱れがなく、絶
縁膜中に欠陥が生じることがない。
【００１２】更に、その絶縁膜上にIII族窒化物薄膜を
成長させる場合でも、そのIII族窒化物薄膜と絶縁膜の
界面にも乱れがないから、III族窒化物薄膜中に欠陥が
生じることがない。
成長させる場合でも、そのIII族窒化物薄膜と絶縁膜の
界面にも乱れがないから、III族窒化物薄膜中に欠陥が
生じることがない。
【００１３】下層のIII族窒化物薄膜を分子線エピタキ
シャル成長法で形成した後、ドーパントの分子線の照射
を停止し、代わりにエピタキシャル成長の雰囲気中に炭
化水素ガスを導入すると、III族窒化物薄膜中に炭素を
含有させることができる。導入した炭化水素ガスはプラ
ズマ化する場合も本発明に含まれる。
シャル成長法で形成した後、ドーパントの分子線の照射
を停止し、代わりにエピタキシャル成長の雰囲気中に炭
化水素ガスを導入すると、III族窒化物薄膜中に炭素を
含有させることができる。導入した炭化水素ガスはプラ
ズマ化する場合も本発明に含まれる。
【００１４】更に、絶縁膜表面にIII族窒化物薄膜を成
長させる場合、炭化水素ガスの導入を停止すると共に、
必要に応じてドーパントとなる分子線を照射すればよ
い。
長させる場合、炭化水素ガスの導入を停止すると共に、
必要に応じてドーパントとなる分子線を照射すればよ
い。
【００１５】なお、本発明のIII族窒化物薄膜を構成さ
せるIII族元素は、長周期型元素周期表のIIIｂ属に属す
る元素、即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれかの元素であ
る。
せるIII族元素は、長周期型元素周期表のIIIｂ属に属す
る元素、即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれかの元素であ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、エピタキシャル法で成
長させた窒化物半導体薄膜上に絶縁膜を形成する場合
に、絶縁層として炭化水素ガスを炭素源とし、プラズマ
を用いたＭＢＥ法により成長させた炭素添加III族窒化
物エピタキシャル膜を用いる。
長させた窒化物半導体薄膜上に絶縁膜を形成する場合
に、絶縁層として炭化水素ガスを炭素源とし、プラズマ
を用いたＭＢＥ法により成長させた炭素添加III族窒化
物エピタキシャル膜を用いる。
【００１７】III族窒化物、すなわちＡｌＮ、ＧａＮ、
ＩｎＮあるいはこれらの混晶であるIII属窒化物薄膜
は、エピタキシャル法により、サファイア基板や炭化珪
素等の基板上に成長させている。この場合、たとえばＭ
ｇを添加しながらエピタキシャル成長をさせると、得ら
れるIII族窒化物薄膜はＰ型の半導体薄膜になり、Ｓｉ
を添加するとＮ型の半導体薄膜になる。
ＩｎＮあるいはこれらの混晶であるIII属窒化物薄膜
は、エピタキシャル法により、サファイア基板や炭化珪
素等の基板上に成長させている。この場合、たとえばＭ
ｇを添加しながらエピタキシャル成長をさせると、得ら
れるIII族窒化物薄膜はＰ型の半導体薄膜になり、Ｓｉ
を添加するとＮ型の半導体薄膜になる。
【００１８】これらの半導体薄膜を所望の厚さまで成長
させた後、半導体薄膜の材料ガスにメタンを添加し、エ
ピタキシャル成長を行うと、炭素添加III族窒化物薄膜
から成る絶縁膜が形成される。炭素添加III族窒化物薄
膜は比抵抗１０5(Ω・cm)以上の高抵抗膜であり、Ｇａ
Ｎ系エピタキシャル膜から成る絶縁体／半導体積層構造
を形成することができる。
させた後、半導体薄膜の材料ガスにメタンを添加し、エ
ピタキシャル成長を行うと、炭素添加III族窒化物薄膜
から成る絶縁膜が形成される。炭素添加III族窒化物薄
膜は比抵抗１０5(Ω・cm)以上の高抵抗膜であり、Ｇａ
Ｎ系エピタキシャル膜から成る絶縁体／半導体積層構造
を形成することができる。
【００１９】以上のようにして形成された絶縁体／半導
体積層構造においては、絶縁膜と半導体薄膜が同じ結晶
構造をもち、かつ格子定数が近いため、従来のＳｉ
Ｎx、あるいはＳｉＯxを用いた場合と比較して接合界面
は非常に良好なものとなる。
体積層構造においては、絶縁膜と半導体薄膜が同じ結晶
構造をもち、かつ格子定数が近いため、従来のＳｉ
Ｎx、あるいはＳｉＯxを用いた場合と比較して接合界面
は非常に良好なものとなる。
【００２０】また、以上のような絶縁体／半導体積層構
造の絶縁体薄膜上に、更にIII族窒化物薄膜をエピタキ
シャル成長させると、半導体／絶縁体／半導体積層構造
が得られる。
造の絶縁体薄膜上に、更にIII族窒化物薄膜をエピタキ
シャル成長させると、半導体／絶縁体／半導体積層構造
が得られる。
【００２１】例えばスピントンネル効果素子を作製する
場合においては、ＧａＮ薄膜をエピタキシャル成長させ
る際に、Ｍｎ、Ｆｅ又はＮｉを導入し、強磁性のIII族
窒化物薄膜(半導体薄膜)を形成した後、このIII族窒化
物薄膜上に炭素添加AｌxGa1-xN(X<0.1)エピタキシャル
膜を約３ｎｍ成長させて絶縁膜とし、さらにその絶縁膜
上に、強磁性半導体エピタキシャル膜から成るIII族窒
化物薄膜を成長させれば良い。この場合も、ＧａＮ系エ
ピタキシャル膜から成る半導体／絶縁体／半導体積層構
造であるため、良好な接合界面が得られ、約３ｎｍ程度
の高品質・極薄絶縁層を得ることができる。
場合においては、ＧａＮ薄膜をエピタキシャル成長させ
る際に、Ｍｎ、Ｆｅ又はＮｉを導入し、強磁性のIII族
窒化物薄膜(半導体薄膜)を形成した後、このIII族窒化
物薄膜上に炭素添加AｌxGa1-xN(X<0.1)エピタキシャル
膜を約３ｎｍ成長させて絶縁膜とし、さらにその絶縁膜
上に、強磁性半導体エピタキシャル膜から成るIII族窒
化物薄膜を成長させれば良い。この場合も、ＧａＮ系エ
ピタキシャル膜から成る半導体／絶縁体／半導体積層構
造であるため、良好な接合界面が得られ、約３ｎｍ程度
の高品質・極薄絶縁層を得ることができる。
【００２２】
【実施例】＜ＭＩＳＦＥＴ＞図１により、ＭＩＳＦＥＴ
をＭＢＥ法により作製する際の実施例を示す。図３の符
号６は、本発明に用いることができる分子線エピタキシ
ャル装置を示している。
をＭＢＥ法により作製する際の実施例を示す。図３の符
号６は、本発明に用いることができる分子線エピタキシ
ャル装置を示している。
【００２３】この分子線エピタキシャル装置６は、成長
室６０を有している。成長室６０の壁面には、第１〜第
３の分子線蒸発源６１〜６３と、プラズマ源６５とが設
けられている。
室６０を有している。成長室６０の壁面には、第１〜第
３の分子線蒸発源６１〜６３と、プラズマ源６５とが設
けられている。
【００２４】第１〜第３の分子線蒸発源６１〜６３内に
は、それぞれ第１〜第３の半導体材料７１〜７３が配置
されている。また、プラズマ源６５には、ガス導入系６
６が接続されており、所望のガスをプラズマ源６５内に
導入できるように構成されている。
は、それぞれ第１〜第３の半導体材料７１〜７３が配置
されている。また、プラズマ源６５には、ガス導入系６
６が接続されており、所望のガスをプラズマ源６５内に
導入できるように構成されている。
【００２５】図１(ａ)の符号１０は、サファイア(００
０１)から成る絶縁基板であり、この絶縁基板１０を分
子線エピタキシャル装置６内に搬入し、真空雰囲気中で
ヒータ６９によって加熱する。
０１)から成る絶縁基板であり、この絶縁基板１０を分
子線エピタキシャル装置６内に搬入し、真空雰囲気中で
ヒータ６９によって加熱する。
【００２６】先ず、第１の分子線蒸発源６１内からＧａ
分子線を発生させると共に、アンモニアガスあるいはプ
ラズマ源６５内からの窒素プラズマを用いて、６５０℃
〜８００℃の成長温度で、絶縁基板１０表面にＧａＮ
(０００１)バッファ層を約２μｍエピタキシャル成長さ
せ、第１のIII族窒化物薄膜１１を形成する(図１
(ｂ))。
分子線を発生させると共に、アンモニアガスあるいはプ
ラズマ源６５内からの窒素プラズマを用いて、６５０℃
〜８００℃の成長温度で、絶縁基板１０表面にＧａＮ
(０００１)バッファ層を約２μｍエピタキシャル成長さ
せ、第１のIII族窒化物薄膜１１を形成する(図１
(ｂ))。
【００２７】さらにノンドープＧａＮ層約３０ｎｍ成長
させ、第１のIII族窒化物薄膜１１上に第２のIII族窒化
物薄膜１２を形成する。この第２のIII族窒化物薄膜１
２はチャンネル層として機能する(図１(ｃ))。
させ、第１のIII族窒化物薄膜１１上に第２のIII族窒化
物薄膜１２を形成する。この第２のIII族窒化物薄膜１
２はチャンネル層として機能する(図１(ｃ))。
【００２８】次に、第１の分子線蒸発源６１からの分子
線を供給したまま、第２及び第３の分子線蒸発源６２、
６３からそれぞれＡｌ分子線、Ｓｉ分子線を発生させ、
第２のIII族窒化物薄膜１２表面に、成長温度約８００
℃で２×１０18／ｃｍ3の濃度でＳｉドープされたAｌxG
a1-xN(X<0.1)層を約３ｎｍの膜厚に成長させる。このA
ｌxGa1-xN(X<0.1)から成る第３のIII族窒化物薄膜１３
は電子供給層として機能する(図１(ｄ))。
線を供給したまま、第２及び第３の分子線蒸発源６２、
６３からそれぞれＡｌ分子線、Ｓｉ分子線を発生させ、
第２のIII族窒化物薄膜１２表面に、成長温度約８００
℃で２×１０18／ｃｍ3の濃度でＳｉドープされたAｌxG
a1-xN(X<0.1)層を約３ｎｍの膜厚に成長させる。このA
ｌxGa1-xN(X<0.1)から成る第３のIII族窒化物薄膜１３
は電子供給層として機能する(図１(ｄ))。
【００２９】次に、第２、第３の分子線蒸発源６２、６
３からのＡｌおよびＳｉの分子線を停止すると共に、プ
ラズマ源６５内に、窒素ガス共にメタンガス等の炭化水
素ガスを導入し、窒素ガスプラズマと炭化水素ガスプラ
ズマが混合されたプラズマを生成すると、第３のIII族
窒化物薄膜１３表面に、炭素がドープされたＧａＮから
成る絶縁膜１５が形成される(図１(ｅ))。この絶縁膜１
５は約３ｎｍの厚みに成長させる。
３からのＡｌおよびＳｉの分子線を停止すると共に、プ
ラズマ源６５内に、窒素ガス共にメタンガス等の炭化水
素ガスを導入し、窒素ガスプラズマと炭化水素ガスプラ
ズマが混合されたプラズマを生成すると、第３のIII族
窒化物薄膜１３表面に、炭素がドープされたＧａＮから
成る絶縁膜１５が形成される(図１(ｅ))。この絶縁膜１
５は約３ｎｍの厚みに成長させる。
【００３０】この場合のプラズマの生成法としてはＥＣ
Ｒ、或いはＲＦのどちらを用いても良い。また、プラズ
マ源６５内に導入するのではなく、成長室６０に直結さ
れたガス導入系６７から、成長室６０内に直接炭化水素
ガスを導入し、炭素がドープされたＧａＮから成る絶縁
膜を形成してもよい。この場合、導入した炭化水素ガス
は、成長室６０内でプラズマ化し、炭素ガスプラズマを
発生させてもよい。
Ｒ、或いはＲＦのどちらを用いても良い。また、プラズ
マ源６５内に導入するのではなく、成長室６０に直結さ
れたガス導入系６７から、成長室６０内に直接炭化水素
ガスを導入し、炭素がドープされたＧａＮから成る絶縁
膜を形成してもよい。この場合、導入した炭化水素ガス
は、成長室６０内でプラズマ化し、炭素ガスプラズマを
発生させてもよい。
【００３１】次に、第３のIII族窒化物薄膜１３表面を
部分的に露出させ、その表面にソース、ドレイン電極２
１、２２を形成すると共に、絶縁膜１５表面にドレイン
電極２３を形成すると、ＭＩＳＦＥＴ構造の半導体素子
１９ができあがる。
部分的に露出させ、その表面にソース、ドレイン電極２
１、２２を形成すると共に、絶縁膜１５表面にドレイン
電極２３を形成すると、ＭＩＳＦＥＴ構造の半導体素子
１９ができあがる。
【００３２】
【実施例】＜ＭＲＡＭセル構造＞ＭＲＡＭ(Magnelic Ra
ndam Access Memory)は磁気効果素子を用いた不揮発性
固体磁気メモリであり、二層の強磁性体間に、絶縁体層
を挟み込んだ構造である。強磁性体間に電圧を印加し、
絶縁体層にトンネル電流を流すと、トンネル電流の大き
さが上下の強磁性層の磁化の向きによって変化する現
象、即ち、トンネル磁気抵抗(ＴＭＲ)効果を利用する。
ndam Access Memory)は磁気効果素子を用いた不揮発性
固体磁気メモリであり、二層の強磁性体間に、絶縁体層
を挟み込んだ構造である。強磁性体間に電圧を印加し、
絶縁体層にトンネル電流を流すと、トンネル電流の大き
さが上下の強磁性層の磁化の向きによって変化する現
象、即ち、トンネル磁気抵抗(ＴＭＲ)効果を利用する。
【００３３】図２(ａ)の符号５０は、サファイア(００
０１)から成る絶縁基板であり、その上に、図３に示し
たような分子線エピタキシャル装置を用い、ＭＢＥ法に
よってＧａＮから成る第１のIII族窒化物薄膜(ＧａＮバ
ッファ層)５１を成長させる(図２(ｂ))。このときＧａ
は固体蒸発源から供給し、窒素源としては窒素プラズ
マ、あるいはアンモニアを用いる。窒素プラズマ源はＥ
ＣＲでもＲＦでも良い。
０１)から成る絶縁基板であり、その上に、図３に示し
たような分子線エピタキシャル装置を用い、ＭＢＥ法に
よってＧａＮから成る第１のIII族窒化物薄膜(ＧａＮバ
ッファ層)５１を成長させる(図２(ｂ))。このときＧａ
は固体蒸発源から供給し、窒素源としては窒素プラズ
マ、あるいはアンモニアを用いる。窒素プラズマ源はＥ
ＣＲでもＲＦでも良い。
【００３４】第１のIII族窒化物薄膜５１が約５００ｎ
ｍ程度まで成長し、充分平滑な表面になったところで、
ＭｎがドープされたＧａＮから成る第２のIII族窒化物
薄膜５２(下部強磁性体膜ＧａＮ：Ｍｎ)を成長させる
(同図(ｃ))。このとき、ＧａとＭｎは固体蒸発源から供
給し、窒素源としては窒素プラズマを用いる。
ｍ程度まで成長し、充分平滑な表面になったところで、
ＭｎがドープされたＧａＮから成る第２のIII族窒化物
薄膜５２(下部強磁性体膜ＧａＮ：Ｍｎ)を成長させる
(同図(ｃ))。このとき、ＧａとＭｎは固体蒸発源から供
給し、窒素源としては窒素プラズマを用いる。
【００３５】第２のIII族窒化物薄膜５２が１０ｎｍ成
長したところで、その表面へのＭｎの供給を停止すると
ともにメタンの供給を開始すると、炭素がドープされた
ＧａＮ膜から成る絶縁膜５３が成長する(同図(ｄ))。メ
タンは、プラズマで励起して供給しても、た直接成長膜
上へ供給しても良い。
長したところで、その表面へのＭｎの供給を停止すると
ともにメタンの供給を開始すると、炭素がドープされた
ＧａＮ膜から成る絶縁膜５３が成長する(同図(ｄ))。メ
タンは、プラズマで励起して供給しても、た直接成長膜
上へ供給しても良い。
【００３６】この絶縁膜５３を１ｎｍ〜３ｎｍの厚みに
成長させた後、メタンの供給を停止し、再びＭｎの供給
を開始すると、ＭｎがドープされたＧａＮから成る第３
のIII族窒化物薄膜５４(上部強磁性体膜ＧａＮ：Ｍｎ)
が成長する(同図(ｅ))。
成長させた後、メタンの供給を停止し、再びＭｎの供給
を開始すると、ＭｎがドープされたＧａＮから成る第３
のIII族窒化物薄膜５４(上部強磁性体膜ＧａＮ：Ｍｎ)
が成長する(同図(ｅ))。
【００３７】第３のIII族窒化物薄膜５４が約１０ｎｍ
成長したところで成長を終了させ、次に、第２のIII族
窒化物薄膜５２を部分的に露出させ、この表面に下部電
極６１を形成すると共に、第３のIII族窒化物薄膜５４
表面に上部電極６２を形成すると、ＭＲＡＭ素子５９が
得られる(同図(ｆ))。
成長したところで成長を終了させ、次に、第２のIII族
窒化物薄膜５２を部分的に露出させ、この表面に下部電
極６１を形成すると共に、第３のIII族窒化物薄膜５４
表面に上部電極６２を形成すると、ＭＲＡＭ素子５９が
得られる(同図(ｆ))。
【００３８】なお、以上説明したＭＩＳＦＥＴ構造の半
導体素子１９とＭＲＡＭ素子５９の製造は、１台の分子
線エピタキシャル装置６内で行ったが、製造途中の基板
を移動させ、各III族窒化物薄膜や絶縁膜は、異なる分
子線エピタキシャル装置内で形成してもよい。
導体素子１９とＭＲＡＭ素子５９の製造は、１台の分子
線エピタキシャル装置６内で行ったが、製造途中の基板
を移動させ、各III族窒化物薄膜や絶縁膜は、異なる分
子線エピタキシャル装置内で形成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】この発明は、絶縁体−半導体積層構造
を、同じ結晶構造をもち、かつ格子定数の近いＧａＮ系
エピタキシャル膜で作製するため、従来のＳｉＮx、Ｓ
ｉＯxを用いた場合よりも界面順位密度の低い良好な接
合界面を持つ高品質・極薄絶縁膜を形成することを可能
とする。
を、同じ結晶構造をもち、かつ格子定数の近いＧａＮ系
エピタキシャル膜で作製するため、従来のＳｉＮx、Ｓ
ｉＯxを用いた場合よりも界面順位密度の低い良好な接
合界面を持つ高品質・極薄絶縁膜を形成することを可能
とする。
【図１】(ａ)〜(ｆ)：ＭＩＳＦＥＴ構造の半導体素子の
製造工程を説明するための図
製造工程を説明するための図
【図２】(ａ)〜(ｆ)：ＭＲＡＭ素子の製造工程を説明す
るための図
るための図
【図３】本発明に用いることができる分子線エピタキシ
ャル装置の一例を説明するための図
ャル装置の一例を説明するための図
１３、５２、５４……III族窒化物薄膜 １５、５３……絶縁膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/12 Ｈ０１Ｌ 27/12 Ｓ ５Ｆ１０３ Ｄ ５Ｆ１１０ 29/78 43/08 Ｚ 29/786 29/78 ３０１Ｂ 29/80 ３０１Ｇ 43/08 ６１５ ６１７Ｔ ６１８Ｂ 29/80 Ｚ Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 BE15 DA09 DA15 EB01 ED06 EF03 HA06 SC02 SC12 5F040 DA01 DA21 EB11 EB12 ED03 5F058 BA20 BB01 BC08 BC10 BE10 BF20 BH20 BJ10 5F083 FZ10 HA10 PR22 5F102 GD10 GJ10 GK04 GL04 GM04 GQ01 HC01 HC07 5F103 AA04 BB08 DD01 DD02 GG01 HH04 JJ01 JJ03 KK01 KK10 LL20 PP14 PP18 RR06 5F110 AA12 AA26 CC01 DD04 FF01 FF27 GG04 GG12 GG42
Claims (7)
- 【請求項１】III族窒化物薄膜のエピタキシャル成長中
の雰囲気に炭化水素ガスを導入し、炭素が添加されたII
I族窒化物薄膜から成る絶縁膜を形成する絶縁膜の形成
方法。 - 【請求項２】前記絶縁膜は、分子線エピタキシャル法に
よって成長させる請求項１記載の絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２記載の絶縁膜の形成
方法であって、前記絶縁膜は、III族窒化物薄膜をエピ
タキシャル形成した後、前記エピタキシャル形成の雰囲
気中に前記炭化水素ガスを導入し、前記III族窒化物薄
膜上に成長させる絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】III族窒化物薄膜と、該III族窒化物薄膜表
面に、前記III族窒化物薄膜を構成するのと同じIII族元
素と窒素とを主成分とし、炭素が添加されて成る絶縁膜
が形成された二層構造の積層膜。 - 【請求項５】請求項４記載の絶縁膜表面に、前記絶縁膜
を構成するのと同じIII族元素と窒素とを主成分とするI
II族窒化物薄膜が形成された三層構造の積層膜。 - 【請求項６】前記III族元素はＧａである請求項４又は
請求項５のいずれか１項記載の積層膜。 - 【請求項７】前記III族元素は、ＧａとＡｌである請求
項４又は請求項５のいずれか１項記載の積層膜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106282A JP4421065B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | トンネル磁気抵抗素子の製造方法、トンネル磁気抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106282A JP4421065B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | トンネル磁気抵抗素子の製造方法、トンネル磁気抵抗素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001291714A true JP2001291714A (ja) | 2001-10-19 |
| JP4421065B2 JP4421065B2 (ja) | 2010-02-24 |
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|---|---|---|---|
| JP2000106282A Expired - Fee Related JP4421065B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | トンネル磁気抵抗素子の製造方法、トンネル磁気抵抗素子 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4421065B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070793A1 (fr) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Japan Science And Technology Corporation | Compose ferromagnetique monocristallin sur la base du groupe ii-vi ou du groupe iii-v et procede pour adapter ses caracteristiques ferromagnetiques |
| JP2003248193A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ファラデー回転子、光アイソレータ、偏光子、およびダイヤモンドライクカーボン薄膜 |
| KR100492482B1 (ko) * | 2002-09-04 | 2005-06-03 | 한국과학기술연구원 | Ｐｅｍｂｅ로 제조된 상온 자성반도체 및 그 소자 |
| JP2010168226A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Ngk Insulators Ltd | 高抵抗材料 |
| JP2013142057A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Samsung Electronics Co Ltd | 窒化物半導体層の成長方法 |
| CN114497185A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 深圳大学 | 一种碳掺杂绝缘层的制备方法、hemt器件及其制备方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106282A patent/JP4421065B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070793A1 (fr) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Japan Science And Technology Corporation | Compose ferromagnetique monocristallin sur la base du groupe ii-vi ou du groupe iii-v et procede pour adapter ses caracteristiques ferromagnetiques |
| JP2003248193A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-09-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ファラデー回転子、光アイソレータ、偏光子、およびダイヤモンドライクカーボン薄膜 |
| US7218447B2 (en) | 2001-12-20 | 2007-05-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | Diamond-like carbon film and method for qualitatively transforming diamond-like carbon film |
| KR100492482B1 (ko) * | 2002-09-04 | 2005-06-03 | 한국과학기술연구원 | Ｐｅｍｂｅ로 제조된 상온 자성반도체 및 그 소자 |
| JP2010168226A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Ngk Insulators Ltd | 高抵抗材料 |
| JP2013142057A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Samsung Electronics Co Ltd | 窒化物半導体層の成長方法 |
| CN114497185A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-13 | 深圳大学 | 一种碳掺杂绝缘层的制备方法、hemt器件及其制备方法 |
| CN114497185B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-08-25 | 深圳市爱迪芯半导体有限公司 | 一种碳掺杂绝缘层的制备方法、hemt器件及其制备方法 |
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