JP2013135056A - Mis型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体層10上に、ECRスパッタ法によってZrOx Ny からなるゲート絶縁膜11を形成する(図2(b))。スパッタは、アルゴンガスに窒素と酸素を混合した混合ガス中で、Zrの金属ターゲットを用いて行い、アルゴンガスの流量は15〜30sccm、酸素ガスの流量は0.1〜3.0sccm、窒素ガスの流量は4.3〜17sccmとする。また、窒素ガス流量に対する酸素ガス流量の比は0.012〜0.36とする。これにより、
【選択図】図1
Description
ZrOx Ny からなり、xが0.79、yが1.2のアモルファス状のゲート絶縁膜11を有した実施例1のMIS型半導体装置を作製し、しきい値電圧の安定性を検証した。図3は、実施例1のMIS型半導体装置のC−V特性を示したグラフである。印加電圧は、−2Vから5V、5Vから−2V、−2Vから10V、10Vから−2V、−2Vから15V、15Vから−2V、−2Vから5Vと連続的に掃引して変化させた。電圧の掃引速度は0.1V/sとした。図3のように、印加電圧を上記のように掃引してもしきい値電圧はほとんど変化していないことがわかる。特に、印加電圧を−2Vから15V、15Vから−2Vと大きく変化させた場合であっても、しきい値電圧はほとんど変動していない。
実施例1のMIS型半導体装置におけるゲート絶縁膜11の形成において、アルゴンガス流量を20sccm、窒素ガス流量を8.5sccmで一定とし、酸素ガス流量を0.1、0.3、0.5、1、3sccmと替えて5つの試料を作製した。ゲート絶縁膜11は、5つの試料のいずれでもアモルファス状に形成されていた。そのゲート絶縁膜11のO組成比x、N組成比yは、図5のグラフに示す通りであった。すなわち、酸素ガス流量が0.1sccm(酸素ガス流量/窒素ガス流量が0.0118)のときにxがおよそ0.2、yがおよそ1.55(図5中のプロット5)、酸素ガス流量が0.3sccm(酸素ガス流量/窒素ガス流量が0.0353)のときにxがおよそ0.24、yがおよそ1.4(図5中のプロット4)、酸素ガス流量が0.5sccm(酸素ガス流量/窒素ガス流量が0.0588)のときにxがおよそ0.45、yがおよそ1.45(図5中のプロット3)、酸素ガス流量が1sccm(酸素ガス流量/窒素ガス流量が0.1176)のときにxがおよそ0.76、yがおよそ1.24(図5中のプロット2)、酸素ガス流量が3sccm(酸素ガス流量/窒素ガス流量が0.3529)のときにxがおよそ1.85、yがおよそ0.55(図5中のプロット1)、であった。
11:ゲート絶縁膜
12:ゲート電極
100:HFET
101:基板
102:バッファ層
103:第1キャリア走行層
104:第2キャリア走行層
105:キャリア供給層
106:ソース電極
107:ドレイン電極
108:絶縁膜
109:ゲート電極
Claims (7)
- 半導体層上にZrOx Ny からなるゲート絶縁膜をスパッタ法により形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、を有したMIS型半導体装置の製造方法において、
前記スパッタ法では、金属Zrをターゲットとし、窒素ガスおよび酸素ガスを含むガスを流しながら、室温により前記ゲート絶縁膜を形成し、
前記窒素ガス流量に対する前記酸素ガス流量の比は0.012〜0.36である、
ことを特徴とするMIS型半導体装置の製造方法。 - 前記窒素ガス流量に対する前記酸素ガス流量の比は0.036〜0.36である、ことを特徴とする請求項1に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
- 前記窒素ガス流量は、4.3〜17sccm、前記酸素ガス流量は、0.1〜3.0sccmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
- 前記スパッタ法は、ECRスパッタ法であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜は、前記半導体層上に直接接して形成する、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
- 半導体装置は、定格電圧が5V以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置は、定格電圧が10V以上であることを特徴とする請求項6に記載のMIS型半導体装置の製造方法。
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