JP2844963B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

Info

Publication number
JP2844963B2
JP2844963B2 JP13530691A JP13530691A JP2844963B2 JP 2844963 B2 JP2844963 B2 JP 2844963B2 JP 13530691 A JP13530691 A JP 13530691A JP 13530691 A JP13530691 A JP 13530691A JP 2844963 B2 JP2844963 B2 JP 2844963B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
calixarene
gaas
semiconductor
film
insulating film
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP13530691A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04336433A (ja
Inventor
良成 松本
良武 大西
直子 三田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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 Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP13530691A priority Critical patent/JP2844963B2/ja
Publication of JPH04336433A publication Critical patent/JPH04336433A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2844963B2 publication Critical patent/JP2844963B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はSiやGeあるいは化合
物半導体などを用いて作られる半導体装置とその製造方
に関するもので、特にMIS(Metal/Insu
lator/Semiconductor:金属/絶縁
体/半導体)構造素子や素子間分離あるいは半導体表面
安定化といった絶縁体と接した半導体界面の性質を制御
するに有効な構造を与えるものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子構造をながめると半導体と絶
縁体、半導体と金属といったさまざまな界面が存在す
る。半導体素子の動作はp−n接合に代表される半導体
/半導体界面を含めて多くのこうした界面の物性を巧み
に用いることで行われる。Si超集積回路(LSI)の
基本素子がMOS(Metal/Oxide/Semi
conductor:一般的にはMetal/Insu
lator/Semiconductorすなわち金属
−絶縁体−半導体)トランジスタであることは良く知ら
れたことであるが、OxideすなわちInsulat
or/Semiconductor界面での電子輸送現
象の利用であり、この界面が良好な物性を有することが
LSI実現の大きなキーであったと言っても過言ではな
かろう。さて、Si以外の材料においてもInsula
tor/Semiconductor界面の物性を制御
し、この利用を図りたいとする希望があるのは必然的な
ことである。しかし、Si以外の材料でこのInsul
ator/semiconductor界面物性を積極
的に利用した半導体素子はほとんど見当たらない。未だ
に、GaAsでMISトランジスタが実現されていない
こと、かつ表面安定化技術が確立されていないことは良
く知られたことであり、Siでは当然のこととされてい
るInsulator/Semiconductor界
面の利用が他の半導体材料ではほとんど実現されていな
い。Siの場合には酸化するだけで容易に良質なSiO
2 膜が得られるが、他の半導体材料ではこうした方法が
使えないことが、最大の理由であろう。
【0003】このInsulator/Semicon
ductor界面が長い間の努力にもかかわらず制御で
きないものの代表は、 III−V化合物半導体の代表でも
あるGaAsであり、大気中に存在する酸素や水分がG
aAs表面を酸化し、このGaAs酸化層が後に付着す
る絶縁膜との界面に挿入され易く、この界面層等がGa
Asと絶縁膜との界面準位密度を増大させる原因となっ
ているらしいことが分かっている。
【0004】Si以外の半導体材料で適切な絶縁膜との
界面を実現できないことを述べてきたが、Siとて熱酸
化SiO2 以外の絶縁膜が切望されることに言うまでも
無い。
【0005】本発明の目的は、上述のような種々の課題
を解決した半導体装置とその製造方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子は、
半導体材料表面にカリックスアレーンからなる膜が接し
た構造を有することを特徴とする。
【0007】
【作用】易溶性を持ったカリックスアレーンに着目し、
このカリックスアレーンを絶縁膜として半導体表面に形
成する方法を以下に説明する。以下の実験で用いたカリ
ックスアレーンは、5,11,17,23,29,35
ヘキサメチル、37,38,39,40,41,42ヘ
キサアセトキシンカリックス[6]アレーンであるが、
種々のカリックスアレーンが本発明に有効である。この
メチル−カリックスアレーンのアセチル化物は、キシレ
ン,トルエン,モノクロロベンゼンなど多くの有機溶媒
に可溶である。そこで上記した有機溶媒にカリックスア
レーンを溶解し、スピナーで半導体ウエーハ表面に塗布
することで本発明の半導体素子構造が得られる。こうし
て形成されたカリックスアレーン薄膜は、400℃付近
までの熱処理によっても安定であり、しかもカリックス
アレーンが持つ不純物の包接性のためと考えられるが、
イオンドリフトなどが極めて小さい絶縁体としての性質
をもった薄膜が得られた。半導体表面に形成される絶縁
膜としての基本的要件を満たしたカリックスアレーン薄
膜は、SiやGaAsなどの表面安定化膜や、あるいは
MIS構造をもったトランジスタ用の絶縁膜としてもき
わめて有望である。以下にGaAsおよびSiに適用し
た実施例について示そう。
【0008】
【実施例】
(実施例1)GaAsのMIS構造に本発明の半導体素
子構造を適用した例をまず示そう。図1で示すが、電子
濃度1×1015cm-3のGaAs基板11をまず通常の
2 SO4 :H2 2 :H2 O=3:1:1(容量比)
などによりエッチングを行い、その後HClにてエッチ
ング後にウエーハ表面に存在する酸化物を除去する。処
理後のウエーハを純水にて洗浄後、窒素ガスをウエーハ
表面に吹きつけることで水を除去し、ただちにカリック
スアレーンのスピナーでの塗布工程にはいる。メチル−
カリックス[6]アレーンのアセチル化物を10%濃度
となるようにキシレンに溶解したものを回転数3000
回転/分でスピンコートすることで、1000オングス
トローム厚のカリックスアレーン12をGaAsウエー
ハ表面に塗布した。この後、溶剤の残存を恐れ、135
℃で30分の窒素ガス雰囲気中でのベーキングを行う。
次に、このカリックスアレーンを塗布したウエーハを蒸
着装置に入れて金属マスクを用いて500μmの直径を
もつ金電極13を蒸着した。ウエーハ裏面にはIn電極
を200℃程度で塗布した。こうして出来上がったGa
As MISダイオードの電圧(V)−容量(C)特性
を評価したところ、いわゆるヒステリシスは示さず、界
面準位密度も1011cm-2-1代の低い値が再現性よく
得られる。
【0009】また、表面安定化膜として図2にその断面
構造の模式図を示すGaAs電界効果トランジスタ(F
ield−Effect−Transistor:いわ
ゆるMESFET)のソース22とゲート21、および
ドレイン23とゲート21の間のGaAs表面の露出部
分24に本発明の骨子であるカリックスアレーン25膜
で被覆することで、GaAs MESFETで問題視さ
れている動作時の電流の短期的、長期的変化、すなわち
ドリフトはほとんどなくなる。この場合にはカリックス
アレーン25の厚さに関する制限は実質的にないことは
もちろんである。なお前記MISダイオードの場合につ
いて、スピンコート後のベーキング温度として400℃
にして同様のC−V特性評価を行ったが変わらない結果
が得られた。
【0010】(実施例2)次に本発明の半導体素子構造
をSiに適用した実施例について述べよう。まず、図3
(a)に断面を示すようにごく一般的な方法でn形Si
ウエーハ31表面を熱酸化して3000オングストロー
ムのSiO232を形成する。次にリソグラフィ技術を
用いて図3(b)に示すように窓33を明けた。この段
階でメチル−カリックス[6]アレーンのアセチル化物
を1%濃度となるようにキシレンに溶解したものを回転
数3000回転/分でスピンコートすることで80オン
グストローム厚のカリックスアレーン34を表面に塗布
し、図3(c)の断面とする。この後、Bをイオン注入
して先に塗布したカリックスアレーン34をキシレンに
て除去後、活性化熱処理を行って図3(d)で示すよう
にp形領域35を形成した。カリックスアレーン34の
役割はイオン注入時における露出したSi表面の汚染を
防ぐものであり、注入後に容易にキシレン等の有機溶剤
で除去できる性質を利用できる点で大きな利点がある。
このカリックスアレーン34の代りにCVDSiO2
どを用いると、この除去時にSiO2 32までエッチン
グしないようにあらかじめ図3(a)の段階でSiO2
32の上にSi3 4 膜などを形成しておく必要がある
ことは良く知られたことである。イオン注入時の表面汚
染を防ぐ目的でカリックスアレーンを用いたこの段階で
の工数の削減は多大である。図3(d)の工程の後、ア
ルミニュウム36を蒸着し、再びリソグラフィ技術を用
いて図4(e)の断面を作れば、pチャンネルMOSF
ETが得られることは周知の事実である。ここでは図3
(d)の段階の後で熱酸化膜32を表面より取り除き、
実施例1に示したと同様のプロセスをへて1000オン
グストローム厚のカリックスアレーン37をSiウエー
ハ表面に塗布し、この上にアルミニュウム38を蒸着
し、再びリソグラフィ技術を用いて図4(f)の断面と
なす。再び、アルミニュウム39を蒸着し、再度リソグ
ラフィ技術を用いて図4(g)の断面となすことで、S
io2 膜32に代ってカリックスアレーン37をゲート
絶縁膜としたpチャンネルMOSFET構造が完成す
る。カリックスアレーン37を塗布しただけで作ったp
チャンネルMOSFETでは、動作させると初期段階で
は電流ドリフトなどが生じるが、カリックスアレーン3
7を塗布後に300℃での熱処理を行うか、図4(g)
に示す完成後に300℃での熱処理を加えることでこう
した不都合は除去できる。こうして改善されたMOSF
ETの諸特性は、SiO2 膜をゲート絶縁膜としたMO
SFETとほぼ同様で、カリックスアレーンがSiに対
してのゲート絶縁膜として機能するもので、カリックス
アレーンがSiに対しても良好な絶縁膜として作用する
ことが解る。
【0011】
【発明の効果】カリックスアレーンが半導体素子を構成
するSiO2 に代表される無機絶縁膜に代替可能である
ことを示した。化合物半導体に対してはGaAs MI
S C−V特性の良好なものが再現性良く得られるこ
と、ならびにGaAs MESFETの表面安定化膜と
してスピンコートするだけで特性が大幅に安定すること
などである。さらにSiに対してもゲート絶縁膜として
SiO2 を代替できる素材であることを示した。
【0012】この発明は半導体に接する絶縁膜として包
接性を持ち、熱安定性が高く、かつキシレンなどの有機
溶媒に容易に溶けることでスピンコートというきわめて
低工数で形成できるカリックスアレーンを採用すること
で得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】カリックスアレーンを絶縁膜としたGaAs
MISダイオードの断面図である。
【図2】GaAs MESFETのソースとゲートおよ
びドレインとゲートの間のGaAs表面の露出部分に本
発明のカリックスアレーン膜を塗布した構造の断面図で
ある。
【図3】カリックスアレーンをゲート絶縁膜としたpチ
ャンネルSi MISFETの製造工程を示すための断
面図である。
【図4】カリックスアレーンをゲート絶縁膜としたpチ
ャンネルSi MISFETの製造工程を示すための断
面図である。
【符号の説明】
11 GaAs基板 12 カリックスアレーン 13 金電極 21 ゲート 22 ソース 23 ドレイン 25 カリックスアレーン 31 n形Siウエーハ 33 熱酸化SiO2 34 イオン注入用カリックスアレーン 35 p形領域 36,38,39 アルミニュウム電極 37 カリックスアレーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−155342(JP,A) 特開 平4−293238(JP,A) 特開 平4−355913(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/31 - 21/32 H01L 21/47 - 21/4757 H01L 21/26 - 21/268 H01L 21/42 - 21/428 H01L 21/334 - 21/338 H01L 29/772 - 29/78 H01L 29/80 - 29/812

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体材料表面にカリックスアレーンから
    なる膜が接した構造を有することを特徴とする半導体素
    子。
  2. 【請求項2】カリックスアレーンからなる膜をゲート絶
    縁膜として使用することを特徴とするGaAs MIS
    電界効果トランジスタ。
  3. 【請求項3】ソース/ゲート間、ドレイン/ゲート間に
    おいて、カリックスアレーンからなる膜とGaAsが接
    する構造を有することを特徴とするGaAs電界効果ト
    ランジスタ。
  4. 【請求項4】カリックスアレーンからなる膜をゲート絶
    縁膜として使用することを特徴とするシリコンMIS型
    電界効果トランジスタ。
  5. 【請求項5】GaAs上にカリックスアレーンからなる
    膜をスピナーにより塗布する工程を有することを特徴と
    する請求項2記載のMIS型電界効果トランジスタの製
    造方法。
  6. 【請求項6】GaAs上にカリックスアレーンからなる
    膜をスピナーにより塗布する工程を有することを特徴と
    する請求項3記載のGaAs電界効果トランジスタの製
    造方法。
  7. 【請求項7】シリコン上にカリックスアレーンからなる
    膜をスピナーにより塗布する工程を有することを特徴と
    する請求項4記載のMIS型電界効果トランジスタの製
    造方法。
  8. 【請求項8】シリコン上にカリックスアレーンからなる
    膜を形成する工程と、前記カリックスアレーンからなる
    膜を介してイオン注入を行う工程を有することを特徴と
    する半導体素子の製造方法。
JP13530691A 1991-05-13 1991-05-13 半導体装置とその製造方法 Expired - Lifetime JP2844963B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13530691A JP2844963B2 (ja) 1991-05-13 1991-05-13 半導体装置とその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13530691A JP2844963B2 (ja) 1991-05-13 1991-05-13 半導体装置とその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04336433A JPH04336433A (ja) 1992-11-24
JP2844963B2 true JP2844963B2 (ja) 1999-01-13

Family

ID=15148638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13530691A Expired - Lifetime JP2844963B2 (ja) 1991-05-13 1991-05-13 半導体装置とその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2844963B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2312178A (en) * 1996-04-16 1997-10-22 Univ Sheffield New calixarenes and their use in waterproofing
JP4507658B2 (ja) * 2004-03-24 2010-07-21 住友ベークライト株式会社 環状アミノフェノール化合物、環状熱硬化性樹脂、その製造法、絶縁膜用材料、絶縁膜用コーティングワニス、及び、これらを用いた絶縁膜並びに半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04336433A (ja) 1992-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3251889B2 (ja) 中間ギャップ作業関数タングステン・ゲートの製造方法
US3475234A (en) Method for making mis structures
JPS5950567A (ja) 電界効果トランジスタの製造方法
US6261973B1 (en) Remote plasma nitridation to allow selectively etching of oxide
US3502950A (en) Gate structure for insulated gate field effect transistor
JP2924763B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR100238564B1 (ko) 반도체 소자 제조 방법
JP3415496B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2844963B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
US7498271B1 (en) Nitrogen based plasma process for metal gate MOS device
JPH0361346B2 (ja)
JPH03270174A (ja) 不揮発性半導体記憶装置の製造方法
US6153538A (en) Method of making MOSFET with ultra-thin gate oxide
US3706918A (en) Silicon-silicon dioxide interface of predetermined space charge polarity
JPS58220431A (ja) 多結晶シリコン層中の開孔の端部角度を設定する方法
JPS6161544B2 (ja)
JPS60165764A (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JP3156246B2 (ja) 電界効果型半導体装置並びに作製方法
JPH0196960A (ja) 半導体装置
JPH058571B2 (ja)
JP2692428B2 (ja) 半導体素子の製造方法
JPH05129335A (ja) 縦型トランジスタの製造方法
KR940010561B1 (ko) Mesfet 반도체 장치 제조방법
JPS6331097B2 (ja)
JPS6190470A (ja) 化合物半導体装置の製造方法