JPH012318A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH012318A JPH012318A JP62-158098A JP15809887A JPH012318A JP H012318 A JPH012318 A JP H012318A JP 15809887 A JP15809887 A JP 15809887A JP H012318 A JPH012318 A JP H012318A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は特にｍ−ｖ化合物半導体へのイオン注入後の熱
処理工程等の熱処理時に表面保護用の表面被覆などや、
■−ｖ化合物半導体デバイスの表面安定化に適用した場
合に有効な薄膜の形成方法に関する。
処理工程等の熱処理時に表面保護用の表面被覆などや、
■−ｖ化合物半導体デバイスの表面安定化に適用した場
合に有効な薄膜の形成方法に関する。
ＩＩＩ −Ｖ化合物に代表される化合物半導体へ不純物
を導入する技術の再現性と制御性には問題があることは
良く知られている。この原因としてはＳｉに較べてＧａ
Ａｓ結晶等の化合物半導体の機械的性質か弱いためにイ
オン注入等により結晶中に損傷が発生しやすいといった
本質的な問題もあるが、活性化過程である熱処理時にお
ける保護膜として適切なものがないためである。半導体
デバイス・プロセスでの熱処理はイオン注入後の熱処理
に限ったものではない、化合物半導体ではこうした熱処
理過程で表面の化学量論比が変動し、多くの問題が発生
する。このため適切な熱処理保護膜が待望されるもので
ある。また、適切な保護膜はデバイスの表面安定化にと
ってもぜひ必要なものであるが、化合物半導体では適切
なものがなく、これがデバイスの性能や歩留りを低下さ
せる大きな原因となっているのが現状である。
を導入する技術の再現性と制御性には問題があることは
良く知られている。この原因としてはＳｉに較べてＧａ
Ａｓ結晶等の化合物半導体の機械的性質か弱いためにイ
オン注入等により結晶中に損傷が発生しやすいといった
本質的な問題もあるが、活性化過程である熱処理時にお
ける保護膜として適切なものがないためである。半導体
デバイス・プロセスでの熱処理はイオン注入後の熱処理
に限ったものではない、化合物半導体ではこうした熱処
理過程で表面の化学量論比が変動し、多くの問題が発生
する。このため適切な熱処理保護膜が待望されるもので
ある。また、適切な保護膜はデバイスの表面安定化にと
ってもぜひ必要なものであるが、化合物半導体では適切
なものがなく、これがデバイスの性能や歩留りを低下さ
せる大きな原因となっているのが現状である。
ＧａＡｓへのイオン注入後の熱処理保護膜としては通常
、Ｓｉ、 Ｎ４や５ｉｎ２膜が用いられてきたが、これ
らの膜では活性化率等に再現性が得られないことは良く
知られた事実である。これに対してプラズマ堆積法によ
るＡ Ｉ Ｎ暎はイオン注入後の活性化率が高く、イオ
ン注入層先端部における不純物の拡散による裾がきわめ
て少ないことが報告されている。ＡＩＮ膜が活性化プロ
セスにとって適したものであることはＳｉ、 Ｎ４やＳ
ｉＯ□膜とは違い、ＡＩＮ自身が■−■化合物であるこ
とからも容易に類推できよう。例えばＡＩＮはＧａＡｓ
などの■−Ｖ化合物半導体と、熱膨張係数が近いといっ
た物性が熱処理保護膜としての良好な特性を与えている
と思われる。
、Ｓｉ、 Ｎ４や５ｉｎ２膜が用いられてきたが、これ
らの膜では活性化率等に再現性が得られないことは良く
知られた事実である。これに対してプラズマ堆積法によ
るＡ Ｉ Ｎ暎はイオン注入後の活性化率が高く、イオ
ン注入層先端部における不純物の拡散による裾がきわめ
て少ないことが報告されている。ＡＩＮ膜が活性化プロ
セスにとって適したものであることはＳｉ、 Ｎ４やＳ
ｉＯ□膜とは違い、ＡＩＮ自身が■−■化合物であるこ
とからも容易に類推できよう。例えばＡＩＮはＧａＡｓ
などの■−Ｖ化合物半導体と、熱膨張係数が近いといっ
た物性が熱処理保護膜としての良好な特性を与えている
と思われる。
さらにＡＩＮはデバイスの表面安定化膜としても良好な
特性を与えるもので製造歩留りの向上をももたらす。
特性を与えるもので製造歩留りの向上をももたらす。
しかし、このＡＩＮは吸湿性を有するためであると考え
られるが、ＡＩＮ堆積後の保管状況が悪かったりすると
、必ずしも活性化率やキャリア分布の形状に安定したも
のが得られず、この優れた再現性を維持するためにはＡ
ＩＮ堆積後、速やかに熱処理活性化プロセスに移行する
必要がある。
られるが、ＡＩＮ堆積後の保管状況が悪かったりすると
、必ずしも活性化率やキャリア分布の形状に安定したも
のが得られず、この優れた再現性を維持するためにはＡ
ＩＮ堆積後、速やかに熱処理活性化プロセスに移行する
必要がある。
この解決手段としてＡＩＮの表面を酸化する方法がある
が、 ＡｌとＮとの結合が強いために表面酸化は必ずし
もうまく行かず、再現性に問題があった。
が、 ＡｌとＮとの結合が強いために表面酸化は必ずし
もうまく行かず、再現性に問題があった。
本発明の目的はＧａＡｓ結晶等の化合物半導体の、イオ
ン注入後の熱処理時等において、その再現性を向上する
こと、しかも表面安定化にとっても有効な薄膜の製造方
法を提供するものである。
ン注入後の熱処理時等において、その再現性を向上する
こと、しかも表面安定化にとっても有効な薄膜の製造方
法を提供するものである。
即ち、ＡＩＮｔｌ！Ｊが堆積直後ではきわめて優れた性
質を有するにもかかわらず、長期の安定性に欠けること
は上述のとおりであるが１本発明においてはこの長期の
安定性にも優れた薄膜の形成方法を提供するものである
。
質を有するにもかかわらず、長期の安定性に欠けること
は上述のとおりであるが１本発明においてはこの長期の
安定性にも優れた薄膜の形成方法を提供するものである
。
本発明はｍ−ｖ化合物半導体表面にＡＩＮを堆積したウ
ェーハを、加湿したガス雰囲気で熱処理を行ってＡＩＮ
膜表面を酸化する工程、後に加湿のされてない雰囲気で
再度熱処理を加えて表面酸化層を焼締めする工程を行う
■−■化合物半導体表面上のＡＩＮ膜の形成方法である
。
ェーハを、加湿したガス雰囲気で熱処理を行ってＡＩＮ
膜表面を酸化する工程、後に加湿のされてない雰囲気で
再度熱処理を加えて表面酸化層を焼締めする工程を行う
■−■化合物半導体表面上のＡＩＮ膜の形成方法である
。
ＡＩＮ膜表面を酸化することでＡＩＮ表面の酸化は確実
に進み、イオン注入後の熱処理保護膜としても、また表
面保護膜としてもきわめて優れた特性を有するものが再
現性良く得られる。
に進み、イオン注入後の熱処理保護膜としても、また表
面保護膜としてもきわめて優れた特性を有するものが再
現性良く得られる。
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の薄膜形成を適用したウェーハ構造の断
面図を示したもので、以下にその作成方法を示す。まず
、半絶縁性’ＧａＡｓ基板１１にイオン注入層１２を設
ける。イオン注入は１００ｋｅＶで行い、ドース量は１
×１０″″ａｍ−”で行ったものである。次にイオン注
入層１２の表面にＡＩＮ薄膜１３を形成する。 ＡＩＮ
薄膜１３は減圧系での有機金属熱分解法を用い、すなわ
ちトリメチルアルミニウムとヒドラジンを原料として堆
積温度４５０℃で約１０００オングストロームを堆積し
たものである。次に〜６０℃に加熱した水中でバブルさ
せることで加湿した酸素あるいは窒素ガスの雰囲気中、
２００℃の下で上記ウェーハを加熱処理し、ＡＩＮ表面
を〜５分間酸化する。加湿雰囲気での熱処理により表面
には確実な酸化層１３１が生じる。この酸化層１３１は
このままでは不安りである。すなわち、膜は傷つきやす
い。その原因としてはゲル状の水酸化アルミニウムがで
きているためと考えられる。そこで水分を除くために再
び、加湿していない酸素あるいは窒素ガス中で３００℃
、５分間の熱処理を加える。以上の工程を経て酸化層１
３１は強固な酸化層に変質する。このときのＡＩＮ膜表
面酸化層の厚さ１００オングストローム足らずである。
面図を示したもので、以下にその作成方法を示す。まず
、半絶縁性’ＧａＡｓ基板１１にイオン注入層１２を設
ける。イオン注入は１００ｋｅＶで行い、ドース量は１
×１０″″ａｍ−”で行ったものである。次にイオン注
入層１２の表面にＡＩＮ薄膜１３を形成する。 ＡＩＮ
薄膜１３は減圧系での有機金属熱分解法を用い、すなわ
ちトリメチルアルミニウムとヒドラジンを原料として堆
積温度４５０℃で約１０００オングストロームを堆積し
たものである。次に〜６０℃に加熱した水中でバブルさ
せることで加湿した酸素あるいは窒素ガスの雰囲気中、
２００℃の下で上記ウェーハを加熱処理し、ＡＩＮ表面
を〜５分間酸化する。加湿雰囲気での熱処理により表面
には確実な酸化層１３１が生じる。この酸化層１３１は
このままでは不安りである。すなわち、膜は傷つきやす
い。その原因としてはゲル状の水酸化アルミニウムがで
きているためと考えられる。そこで水分を除くために再
び、加湿していない酸素あるいは窒素ガス中で３００℃
、５分間の熱処理を加える。以上の工程を経て酸化層１
３１は強固な酸化層に変質する。このときのＡＩＮ膜表
面酸化層の厚さ１００オングストローム足らずである。
こうしてＡＩＮ表面を酸化した後、イオン注入層１２の
活性化を行うために８００℃から９５０℃の間で５０度
毎の各温度で２０分間の熱処理を施し、活性化率および
キャリア分布を測定した。その結果、８００℃から９５
０℃に至るまで活性化率は〜７０％を示し、イオン注入
層先端部における不純物の拡散によるキャリア分布の裾
はきわめて少ないものが得られた。
活性化を行うために８００℃から９５０℃の間で５０度
毎の各温度で２０分間の熱処理を施し、活性化率および
キャリア分布を測定した。その結果、８００℃から９５
０℃に至るまで活性化率は〜７０％を示し、イオン注入
層先端部における不純物の拡散によるキャリア分布の裾
はきわめて少ないものが得られた。
ところが、堆積後、数日たったものを熱処理した場合に
は活性化率が低下し、かつ不純物の拡散によるキャリア
分布の裾が明瞭に見られるようになった。
は活性化率が低下し、かつ不純物の拡散によるキャリア
分布の裾が明瞭に見られるようになった。
また１本発明の表面酸化を行ったＡＩＮ薄膜をＧａＡｓ
＠界効果トランジスタ（通称ＭＥＳＦＥＴ）のゲートと
ソースおよびゲートとドレイン間のＧａＡＳｔｌｊ４出
表面に形成したところ、ソースとドレイン間の電流値は
いかなるバイアス電圧条件下にあっても数ケ月以ヒの長
期にわたり変動がないものが得られた。
＠界効果トランジスタ（通称ＭＥＳＦＥＴ）のゲートと
ソースおよびゲートとドレイン間のＧａＡＳｔｌｊ４出
表面に形成したところ、ソースとドレイン間の電流値は
いかなるバイアス電圧条件下にあっても数ケ月以ヒの長
期にわたり変動がないものが得られた。
一方、酸化層１３１を有しない場合は長期的なソースと
ドレイン間の電流変動が観測された。
ドレイン間の電流変動が観測された。
表面酸化層１３１を設けた構造が有利であることはプラ
ズマ法やスパッタ法によるＡＩＮ膜に対しても観測でき
る。この場合１表面安定化膜としての特性は良いとはい
えない。この原因はプラズマ法やスパッタ法ではＧａＡ
ｓ表面に物理的損傷を与えるためであろう。しかし、イ
オン注入における熱処理保護膜としての特性は良いもの
であり、堆積後の時間経過に伴う活性化率の低下は酸化
することで起こらなくなる。従って、この表面酸化層の
効果は堆積法に依存するものではなく、吸湿性を有する
ＡＩＮ膜の表面を酸化層で覆うことで、このＡＩＮの吸
湿を防いだことで生まれる効果であると考えられる。酸
化層１３１の厚さとしては数十オングストローム程度以
下でも効果があるもので要は酸化層１３１があることで
本発明の効果が得られる。
ズマ法やスパッタ法によるＡＩＮ膜に対しても観測でき
る。この場合１表面安定化膜としての特性は良いとはい
えない。この原因はプラズマ法やスパッタ法ではＧａＡ
ｓ表面に物理的損傷を与えるためであろう。しかし、イ
オン注入における熱処理保護膜としての特性は良いもの
であり、堆積後の時間経過に伴う活性化率の低下は酸化
することで起こらなくなる。従って、この表面酸化層の
効果は堆積法に依存するものではなく、吸湿性を有する
ＡＩＮ膜の表面を酸化層で覆うことで、このＡＩＮの吸
湿を防いだことで生まれる効果であると考えられる。酸
化層１３１の厚さとしては数十オングストローム程度以
下でも効果があるもので要は酸化層１３１があることで
本発明の効果が得られる。
以上のように本発明の方法を用いてＡＩＮ堆積後の表面
酸化層１３１は再現性よく形成され、この表面酸化層１
３１を設けた構造を有するＡＩＮ膜では吸湿性が防止さ
れ、膜の性質の経時変化がない安定なもの−どなる。こ
の結果として本発明による表面酸化したＡＩＮ薄膜を■
−■化合物半導体表面に形成し、イオン注入後の熱処理
保護膜等に適用すると活性化率がきわめて高く、不純物
の拡散によるキャリア分布の裾も生じないものが、きわ
めて再現性よくえられる。また１本発明による表面酸化
したＡｌＮ１１Ｉ２をＧａＡｓＭ）ミ５ＦＥＴのゲート
とソースおよびゲートとドレイン間のｃａＡｓ露出表面
に形成したものではソースとドレイン間の電流値の電流
変動のないものが再現性よくえられる。すなわち、プロ
セス途中での熱処理保護膜としてもデバイス動作時の表
面安定化膜としてもきわめて信頼性の高いＡＩＮ膜とな
る。本発明の表面酸化したＡＩＮ膜を用いれば懸案であ
ったＩＩＩ −Ｖ化合物半導体のプロセス途中での保護
膜問題とデバイスの信頼性を左右する表面安定化の問題
は大幅に改善され、■−Ｖ化合物半導体デバイスの真の
実用化への道を開くものと行える。
酸化層１３１は再現性よく形成され、この表面酸化層１
３１を設けた構造を有するＡＩＮ膜では吸湿性が防止さ
れ、膜の性質の経時変化がない安定なもの−どなる。こ
の結果として本発明による表面酸化したＡＩＮ薄膜を■
−■化合物半導体表面に形成し、イオン注入後の熱処理
保護膜等に適用すると活性化率がきわめて高く、不純物
の拡散によるキャリア分布の裾も生じないものが、きわ
めて再現性よくえられる。また１本発明による表面酸化
したＡｌＮ１１Ｉ２をＧａＡｓＭ）ミ５ＦＥＴのゲート
とソースおよびゲートとドレイン間のｃａＡｓ露出表面
に形成したものではソースとドレイン間の電流値の電流
変動のないものが再現性よくえられる。すなわち、プロ
セス途中での熱処理保護膜としてもデバイス動作時の表
面安定化膜としてもきわめて信頼性の高いＡＩＮ膜とな
る。本発明の表面酸化したＡＩＮ膜を用いれば懸案であ
ったＩＩＩ −Ｖ化合物半導体のプロセス途中での保護
膜問題とデバイスの信頼性を左右する表面安定化の問題
は大幅に改善され、■−Ｖ化合物半導体デバイスの真の
実用化への道を開くものと行える。
【図面の簡単な説明】
第１図はＧａＡｓへのイオン注入後に熱処理用の本発明
の多層薄膜を配したウェーハの断面図である。 １１・・・ＧａＡｓｊ、ｌ；板 １２・・・イ
オン注入層１３・・・ＡＩＮＩＩり １３１
・・・ＡＩＮ膜の酸化層特許出願人 ［１本電気株式会
社 ゛・′−山１
の多層薄膜を配したウェーハの断面図である。 １１・・・ＧａＡｓｊ、ｌ；板 １２・・・イ
オン注入層１３・・・ＡＩＮＩＩり １３１
・・・ＡＩＮ膜の酸化層特許出願人 ［１本電気株式会
社 ゛・′−山１
Claims (1)
- （１）半導体表面にＡＩＮを堆積したウェーハを、加湿
したガス雰囲気中で熱処理する第１工程と、後に加湿さ
れてない雰囲気中で再度熱処理をする第２工程とを行う
ことを特徴とする薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15809887A JPH0797567B2 (ja) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15809887A JPH0797567B2 (ja) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | 薄膜の形成方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS642318A JPS642318A (en) | 1989-01-06 |
| JPH012318A true JPH012318A (ja) | 1989-01-06 |
| JPH0797567B2 JPH0797567B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=15664258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15809887A Expired - Lifetime JPH0797567B2 (ja) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797567B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU8438291A (en) * | 1990-12-31 | 1992-08-17 | Research Corporation Technologies, Inc. | Algaas native oxide |
| US5262360A (en) * | 1990-12-31 | 1993-11-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | AlGaAs native oxide |
| US5327448A (en) * | 1992-03-30 | 1994-07-05 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor devices and techniques for controlled optical confinement |
| US5353295A (en) * | 1992-08-10 | 1994-10-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor laser device with coupled cavities |
| US5550081A (en) * | 1994-04-08 | 1996-08-27 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method of fabricating a semiconductor device by oxidizing aluminum-bearing 1H-V semiconductor in water vapor environment |
| US6599564B1 (en) | 2000-08-09 | 2003-07-29 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Substrate independent distributed bragg reflector and formation method |
-
1987
- 1987-06-24 JP JP15809887A patent/JPH0797567B2/ja not_active Expired - Lifetime
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