JPH0311635A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH0311635A JPH0311635A JP14407089A JP14407089A JPH0311635A JP H0311635 A JPH0311635 A JP H0311635A JP 14407089 A JP14407089 A JP 14407089A JP 14407089 A JP14407089 A JP 14407089A JP H0311635 A JPH0311635 A JP H0311635A
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Landscapes
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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】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、例えばI nSb等の化合物半導体の基板上
に絶縁膜を有するM I S (Metal −I n
5ulator−3em1conduC’tor)構造
等の化合物半導体装置の製造方法に関するものである。
に絶縁膜を有するM I S (Metal −I n
5ulator−3em1conduC’tor)構造
等の化合物半導体装置の製造方法に関するものである。
(従来の技術)
従来のI nSb基板を用いたMIS型素子の絶縁膜構
造としては、例えば第7図に示すようなものがある(特
開昭53−114674号公報)。
造としては、例えば第7図に示すようなものがある(特
開昭53−114674号公報)。
I nSb基板11上に、まず陽極酸化法を用いてIn
Sbを室温において直接酸化することにより陽極酸化膜
12が形成され、次いでその上にCVD法により5i0
2の絶縁膜13が堆積されて2層絶縁膜構造となってい
る。しかし、陽極酸化法では電解液から酸化膜12に不
純物が混入するおそれがあり、また2層絶縁膜の形成に
陽極酸化法とCVD法の2つの異なる工程が入るため、
陽極酸化膜/5i02等の界面に、さらに不純物の混入
や膜の欠陥が入り易い。このため、このような2層絶縁
膜で構成したMIS型素子は、C−■特性にヒステリシ
スが大きく生じたり、界面準位密度が〜10” cm−
2eV−1と比較的高くナリ、MIS型素子のゲート印
加電圧が高く、また電気的に不安定で経時変化が生じる
。
Sbを室温において直接酸化することにより陽極酸化膜
12が形成され、次いでその上にCVD法により5i0
2の絶縁膜13が堆積されて2層絶縁膜構造となってい
る。しかし、陽極酸化法では電解液から酸化膜12に不
純物が混入するおそれがあり、また2層絶縁膜の形成に
陽極酸化法とCVD法の2つの異なる工程が入るため、
陽極酸化膜/5i02等の界面に、さらに不純物の混入
や膜の欠陥が入り易い。このため、このような2層絶縁
膜で構成したMIS型素子は、C−■特性にヒステリシ
スが大きく生じたり、界面準位密度が〜10” cm−
2eV−1と比較的高くナリ、MIS型素子のゲート印
加電圧が高く、また電気的に不安定で経時変化が生じる
。
一方、陽極酸化法を用いずに、I nSb基板上にCV
D法により5i02等を直接堆積しようとすると、通常
のCVD法による絶縁膜形成温度(約200℃)では、
化合物半導体表面のごく薄い自然酸化膜が絶縁膜堆積時
に変質し絶縁膜/半導体界面に欠陥や乱れが生じる。ま
た、絶縁膜がポーラスとなり、充分な絶縁抵抗が得られ
なかったり、さらには電気的に不安定で経時変化が生じ
る。
D法により5i02等を直接堆積しようとすると、通常
のCVD法による絶縁膜形成温度(約200℃)では、
化合物半導体表面のごく薄い自然酸化膜が絶縁膜堆積時
に変質し絶縁膜/半導体界面に欠陥や乱れが生じる。ま
た、絶縁膜がポーラスとなり、充分な絶縁抵抗が得られ
なかったり、さらには電気的に不安定で経時変化が生じ
る。
(発明が解決しようとする課題)
従来の陽極酸化法とCVD法の2つの異なる工程を用い
るようにしたものでは、2層絶縁膜の界面に不純物の混
入や膜の欠陥が入り易い。このため界面準位密度が比較
的高くなり、この2層絶縁膜を用いて構成したMIS型
素子は電気的に不安定で経時変化が生じるという問題が
あった。
るようにしたものでは、2層絶縁膜の界面に不純物の混
入や膜の欠陥が入り易い。このため界面準位密度が比較
的高くなり、この2層絶縁膜を用いて構成したMIS型
素子は電気的に不安定で経時変化が生じるという問題が
あった。
また、陽極酸化法を用いずに、絶縁膜形成温度が約20
0℃程度の通常のCVD法のみを用0るようにしたもの
では、絶縁膜と半導体の界面に欠陥や乱れが生じて膜の
特性が劣化し、この絶縁膜を用いて構成したMIS型素
子には、上記と同様の問題があった。
0℃程度の通常のCVD法のみを用0るようにしたもの
では、絶縁膜と半導体の界面に欠陥や乱れが生じて膜の
特性が劣化し、この絶縁膜を用いて構成したMIS型素
子には、上記と同様の問題があった。
本発明は、上記の欠点を解決するようにしたもので、本
発明の目的は、同一組成の2層絶縁膜を用いて、界面特
性を劣化させず、電気的特性か良好で、かつ経時変化の
ない、安定なMIS型素子等を製造することのできる化
合物半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
。
発明の目的は、同一組成の2層絶縁膜を用いて、界面特
性を劣化させず、電気的特性か良好で、かつ経時変化の
ない、安定なMIS型素子等を製造することのできる化
合物半導体装置の製造方法を提供することを目的とする
。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明は、上記課題を解決するために、化合物半導体基
板の表面に1. O0℃未満の基板温度で第1の絶縁膜
を形成し、次いでこれを100℃以上の温度で熱処理し
た後、前記第1の絶縁膜」二に当該第1の絶縁膜と同一
組成の第2の絶縁膜を100℃以上の基板温度で形成す
ることを要旨とする。
板の表面に1. O0℃未満の基板温度で第1の絶縁膜
を形成し、次いでこれを100℃以上の温度で熱処理し
た後、前記第1の絶縁膜」二に当該第1の絶縁膜と同一
組成の第2の絶縁膜を100℃以上の基板温度で形成す
ることを要旨とする。
(作用)
化合物半導体基板を清浄化した後、化合物半導体基板表
面のごく薄い自然酸化膜を乱すことなく100℃未満の
低温で第1の絶縁膜を形成する。
面のごく薄い自然酸化膜を乱すことなく100℃未満の
低温で第1の絶縁膜を形成する。
100℃未満の低温での絶縁膜形成法としては、マイク
ロ波プラズマCVD法等を用いる。次に、100℃未満
の低温で第1の絶縁膜を形成しても、避は得ない自然酸
化膜に発生ずる欠陥を100℃以上の温度で熱処理する
ことにより回復さ艮る。
ロ波プラズマCVD法等を用いる。次に、100℃未満
の低温で第1の絶縁膜を形成しても、避は得ない自然酸
化膜に発生ずる欠陥を100℃以上の温度で熱処理する
ことにより回復さ艮る。
熱処理は、第]の絶縁膜形成時の容器内で外気にさらさ
ずに引続いて行うことが望ましい。また、この熱処理で
、同時に第1の絶縁膜を低温で形成したために発生する
絶縁膜の不完全性を改善する。
ずに引続いて行うことが望ましい。また、この熱処理で
、同時に第1の絶縁膜を低温で形成したために発生する
絶縁膜の不完全性を改善する。
次いで、第1の絶縁膜上に、この第1の絶縁膜と同一組
成の第2の絶縁膜を成膜時の温度を100℃以上に上げ
て緻密に形成する。この緻密な第2の絶縁膜により、半
導体界面への外部からの影響が阻止される。絶縁膜は、
2層膜構造であるが、同一組成であり、外気にさらすこ
となく連続して成膜することかできるため、この点でも
絶縁膜同士の界面に汚染が生じることがない。これによ
り界面特性が良好な絶縁膜が形成され、電気的特性が良
好で、かつ経時変化のない安定なMIS型素子等を製造
することが可能となる。
成の第2の絶縁膜を成膜時の温度を100℃以上に上げ
て緻密に形成する。この緻密な第2の絶縁膜により、半
導体界面への外部からの影響が阻止される。絶縁膜は、
2層膜構造であるが、同一組成であり、外気にさらすこ
となく連続して成膜することかできるため、この点でも
絶縁膜同士の界面に汚染が生じることがない。これによ
り界面特性が良好な絶縁膜が形成され、電気的特性が良
好で、かつ経時変化のない安定なMIS型素子等を製造
することが可能となる。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
この実施例はInSb基板上に電子サイクロトロン共鳴
(ECR)イオン源を有するマイクロ波プラズマCVD
法(μ−PCVD)によりSiO2、’5iO)(から
なる第1、第2の絶縁膜を堆積する場合について説明し
である。
(ECR)イオン源を有するマイクロ波プラズマCVD
法(μ−PCVD)によりSiO2、’5iO)(から
なる第1、第2の絶縁膜を堆積する場合について説明し
である。
まず第1図に示すようなInSb基板1の表面を鏡面研
磨し、その表面の加工変質層を例えば乳酸:硝酸=5:
1のエツチング液を用いて30℃で3分間エツチングし
て取除き、純水で充分に洗浄する。このあと乾燥N2で
乾燥させる。このような前処理後、InSb基板1をマ
イクロ波プラズマCVD装置のチャンバーに入れ、プラ
ズマの発生出力を1−00 W程度の低い状態に保ち、
基板温度50℃以下の低温で第1−の絶縁膜2としてS
i 02 膜を500人堆積させる。第1の絶縁膜2
堆積時の基板温度が100℃を越えると、自然酸化膜の
変質により界面に欠陥や乱れが生じて後述するようにM
IS型素子としたときのC−■特性にヒステリシスが生
じるので、実際の堆積時基板温度としては、このように
100℃未満の50℃程度とする。
磨し、その表面の加工変質層を例えば乳酸:硝酸=5:
1のエツチング液を用いて30℃で3分間エツチングし
て取除き、純水で充分に洗浄する。このあと乾燥N2で
乾燥させる。このような前処理後、InSb基板1をマ
イクロ波プラズマCVD装置のチャンバーに入れ、プラ
ズマの発生出力を1−00 W程度の低い状態に保ち、
基板温度50℃以下の低温で第1−の絶縁膜2としてS
i 02 膜を500人堆積させる。第1の絶縁膜2
堆積時の基板温度が100℃を越えると、自然酸化膜の
変質により界面に欠陥や乱れが生じて後述するようにM
IS型素子としたときのC−■特性にヒステリシスが生
じるので、実際の堆積時基板温度としては、このように
100℃未満の50℃程度とする。
次に、同一チャンバー内でオイルフリーの高真空中(5
X10−8torr以下)、100−180°Cの温度
て12時間熱処理を行う。この熱処理により、100℃
未満の低温で第1の絶縁膜2を形成しても避は得ない自
然酸化膜に発生する欠陥が回復され、またこれと同時に
、第1の絶縁膜2を低温で形成したために発生する絶縁
膜の不完全性が改善される。
X10−8torr以下)、100−180°Cの温度
て12時間熱処理を行う。この熱処理により、100℃
未満の低温で第1の絶縁膜2を形成しても避は得ない自
然酸化膜に発生する欠陥が回復され、またこれと同時に
、第1の絶縁膜2を低温で形成したために発生する絶縁
膜の不完全性が改善される。
その後、プラズマ発生出力を300Wに上げ、180℃
の基板温度で第2の絶縁膜3として第1の絶縁膜2と同
相質のS i 02膜を500A堆積する。第2の絶縁
膜3堆積時の基板温度が100℃以下では、後述するよ
うに膜の緻密性が失われるので、第2の絶縁膜3堆積時
の実際の基板温度としては、このように]00°C以上
200°C未満とする。
の基板温度で第2の絶縁膜3として第1の絶縁膜2と同
相質のS i 02膜を500A堆積する。第2の絶縁
膜3堆積時の基板温度が100℃以下では、後述するよ
うに膜の緻密性が失われるので、第2の絶縁膜3堆積時
の実際の基板温度としては、このように]00°C以上
200°C未満とする。
さらに、MIS型素子とするため、第2の絶縁膜3上に
Ti/Auを真空蒸着して0.1mm2のゲー1− ?
[極4とし、基板裏面にはオーミック電極5としてIn
−Te合金を真空蒸着する。
Ti/Auを真空蒸着して0.1mm2のゲー1− ?
[極4とし、基板裏面にはオーミック電極5としてIn
−Te合金を真空蒸着する。
次に、この実施例の作用、効果を順に説明する。
まず第2図には、上述のようにして形成されたMIS型
素子のC−■特性を比較例とともに示す。
素子のC−■特性を比較例とともに示す。
同図(A)は、この実施例の方法で形成されたMIS型
素子のC−■特性を示しており、電圧掃引方向によるヒ
ステリシスが約0.3Vと小さく安定で、界面準位密度
NSSは約5 X 101cm’eV−’と低く界面特
性の良好な絶縁膜が得られた。また、第2層目に緻密な
絶縁膜か形成されているため、後述する第6図に示すよ
うに空気中に放置しておいても経時劣化が生じない。
素子のC−■特性を示しており、電圧掃引方向によるヒ
ステリシスが約0.3Vと小さく安定で、界面準位密度
NSSは約5 X 101cm’eV−’と低く界面特
性の良好な絶縁膜が得られた。また、第2層目に緻密な
絶縁膜か形成されているため、後述する第6図に示すよ
うに空気中に放置しておいても経時劣化が生じない。
これに対し、InSb基板上に、直接節2の絶縁膜の成
膜条件(基板温度180℃)で1000人厚さの単層の
5i02膜のみを設けたものでは、自然酸化膜に欠陥が
入るため、同図(B)に示すようにC−■特性は反転し
ない。したがってMIS型素子としては実際には利用で
きない。
膜条件(基板温度180℃)で1000人厚さの単層の
5i02膜のみを設けたものでは、自然酸化膜に欠陥が
入るため、同図(B)に示すようにC−■特性は反転し
ない。したがってMIS型素子としては実際には利用で
きない。
第3図及び第4図には、第1の絶縁膜堆積時の基板温度
による特性への影響を示す。第3図の(A)、(B)、
(C)は、プラズマの発生出力100W、SiH4:8
secm、02 :1105CCの成膜条件で基板温
度をそれぞれ100℃、150℃、200℃と変えて第
1の絶縁膜堆積を行った各MIS型素子のC−■特性を
示し、第4図はその基板温度に対する反転電圧及びヒス
テリシス電圧の変化を示している。これらの特性図から
第1の絶縁膜堆積時の基板温度が100℃を越えると反
転電圧及びヒステリシスが大きくなり、界面準位密度か
高くなって界面特性が劣化することを示している。
による特性への影響を示す。第3図の(A)、(B)、
(C)は、プラズマの発生出力100W、SiH4:8
secm、02 :1105CCの成膜条件で基板温
度をそれぞれ100℃、150℃、200℃と変えて第
1の絶縁膜堆積を行った各MIS型素子のC−■特性を
示し、第4図はその基板温度に対する反転電圧及びヒス
テリシス電圧の変化を示している。これらの特性図から
第1の絶縁膜堆積時の基板温度が100℃を越えると反
転電圧及びヒステリシスが大きくなり、界面準位密度か
高くなって界面特性が劣化することを示している。
第5図には、第2の絶縁膜堆積時の基板温度とその絶縁
膜のエツチングレート、即ちその膜質の緻密度との関係
を示す。なお、工・ソチンダ液は、HF :NH4F=
1 :15のものを用い、25℃で行ったものである。
膜のエツチングレート、即ちその膜質の緻密度との関係
を示す。なお、工・ソチンダ液は、HF :NH4F=
1 :15のものを用い、25℃で行ったものである。
同特性から、第2の絶縁膜堆積時の基板温度が100℃
以下では工・ソチングレートが大きく、緻密さか劣るこ
とを示している。
以下では工・ソチングレートが大きく、緻密さか劣るこ
とを示している。
次いで第6図には、空気中に放置したときの界面準位密
度の変化、即ち、第1の絶縁膜上に、上述のような緻密
な第2の絶縁膜を形成して2層絶縁膜構造とした効果を
示す。同図中、a特性線は2層絶縁膜構造としたこの実
施例のものの特性、b特性線は熱処理は施しであるが単
層5i02膜のみの比較例の特性である。同特性から、
2層絶縁膜構造としたこの実施例のものは、空気中に放
置しても界面準位密度に経時変化がなく、安定した特性
のMIS型素子を構成できることを示している。
度の変化、即ち、第1の絶縁膜上に、上述のような緻密
な第2の絶縁膜を形成して2層絶縁膜構造とした効果を
示す。同図中、a特性線は2層絶縁膜構造としたこの実
施例のものの特性、b特性線は熱処理は施しであるが単
層5i02膜のみの比較例の特性である。同特性から、
2層絶縁膜構造としたこの実施例のものは、空気中に放
置しても界面準位密度に経時変化がなく、安定した特性
のMIS型素子を構成できることを示している。
なお、上述の実施例では、化合物半導体基板としてI
nSbを用いたが、InP、S InAs等のその他の
化合物半導体を用いることもてきる。
nSbを用いたが、InP、S InAs等のその他の
化合物半導体を用いることもてきる。
[発明の効果コ
以上説明したように、本発明によれば、化合物半導体基
板の表面に100℃未満の基板温度で第1の絶縁膜を形
成し、次いてこれを100°C以上の温度で熱処理した
後、第1の絶縁膜上に当該第1の絶縁膜と同一組成の第
2の絶縁膜を100°C以上の基板温度で形成するよう
にしたため、自然酸化膜に起因する化合物半導体と第1
の絶縁膜の界面に生じる欠陥や乱れが顕著に少なくなる
とともに第1の絶縁膜を低温で形成したために発生する
その絶縁膜の不完全性が改善され、さらに第1の絶縁膜
上には緻密な第2の絶縁膜が形成されて化合物半導体基
板の表面に界面特性の良好な絶縁膜を形成することがで
きるという利点がある。したがって電気的特性が良好で
、かつ経時変化のない安定なMIS型素子等を製造する
ことができる。
板の表面に100℃未満の基板温度で第1の絶縁膜を形
成し、次いてこれを100°C以上の温度で熱処理した
後、第1の絶縁膜上に当該第1の絶縁膜と同一組成の第
2の絶縁膜を100°C以上の基板温度で形成するよう
にしたため、自然酸化膜に起因する化合物半導体と第1
の絶縁膜の界面に生じる欠陥や乱れが顕著に少なくなる
とともに第1の絶縁膜を低温で形成したために発生する
その絶縁膜の不完全性が改善され、さらに第1の絶縁膜
上には緻密な第2の絶縁膜が形成されて化合物半導体基
板の表面に界面特性の良好な絶縁膜を形成することがで
きるという利点がある。したがって電気的特性が良好で
、かつ経時変化のない安定なMIS型素子等を製造する
ことができる。
第1図ないし第6図は本発明に係る化合物半導体装置の
製造方法の実施例を説明するための図で、第1図は2層
絶縁膜を用いて形成したMIS型素子構造を示す側面図
、第2図は同上MIS型素子のC−■特性を比較例とと
もに示す特性図、第3図は第1の絶縁膜堆積時の基板温
度によるMIS型素子特性への影響を説明するためのC
−■特性図、第4図は第1の絶縁膜堆積時の基板温度に
対する反転電圧及びヒステリシス電圧の変化を示す特性
図、第5図は第2の絶縁膜堆積時の基板温度とその絶縁
膜のエツチングレート等の関係を示す特性図、第6図は
空気中に放置後の界面準位密度の変化を比較例とともに
示す特性図、第7図は従来のMIS型素子の絶縁膜構造
を示す側面図である。 ] : InSb基板(化合物半導体基板)、2:第1
の絶縁膜、 3:第2の絶縁膜。
製造方法の実施例を説明するための図で、第1図は2層
絶縁膜を用いて形成したMIS型素子構造を示す側面図
、第2図は同上MIS型素子のC−■特性を比較例とと
もに示す特性図、第3図は第1の絶縁膜堆積時の基板温
度によるMIS型素子特性への影響を説明するためのC
−■特性図、第4図は第1の絶縁膜堆積時の基板温度に
対する反転電圧及びヒステリシス電圧の変化を示す特性
図、第5図は第2の絶縁膜堆積時の基板温度とその絶縁
膜のエツチングレート等の関係を示す特性図、第6図は
空気中に放置後の界面準位密度の変化を比較例とともに
示す特性図、第7図は従来のMIS型素子の絶縁膜構造
を示す側面図である。 ] : InSb基板(化合物半導体基板)、2:第1
の絶縁膜、 3:第2の絶縁膜。
Claims (1)
- 化合物半導体基板の表面に100℃未満の基板温度で第
1の絶縁膜を形成し、次いでこれを100℃以上の温度
で熱処理した後、前記第1の絶縁膜上に当該第1の絶縁
膜と同一組成の第2の絶縁膜を100℃以上の基板温度
で形成することを特徴とする化合物半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14407089A JPH0311635A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14407089A JPH0311635A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0311635A true JPH0311635A (ja) | 1991-01-18 |
Family
ID=15353591
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP14407089A Pending JPH0311635A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 化合物半導体装置の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0311635A (ja) |
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- 1989-06-08 JP JP14407089A patent/JPH0311635A/ja active Pending
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