JPH0436456B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体装置の製造技術に係り、特
には、低温で非電離性照射を用い選定された半導
体の表面上に自生（native）酸化物層を形成する
ための方法に関する。
には、低温で非電離性照射を用い選定された半導
体の表面上に自生（native）酸化物層を形成する
ための方法に関する。
半導体装置の製造に当り、相隣る層もしくは構
造間に電気的絶縁を提供するために半導体基板の
表面に絶縁層を形成することがしばしば必要であ
る。ある場合には、後に形成される装置における
半導体と絶縁体との界面特性を向上させるため
に、絶縁層の形成に先立つて自生酸化物層を半導
体基板表面に形成することが望ましいことがわか
つている。より詳しく述べると、半導体／絶縁体
界面における表面状態（準位）密度およびこの界
面における固定電荷の混入は、いずれも、絶縁層
の形成に先立つて、選定された半導体基板例えば
インジウムリン、水銀カドミウムテルルまたはイ
ンジウムアンチモンの表面上に自生酸化物層を形
成することによつて減少できる。「自生酸化物」
という語は、半導体基板の頂表面（約10ないし
100A）を相応する酸化物に転化させることによ
つて生じた酸化物を意味する。「固定電荷」とい
う語は、この自生酸化物の生成中に生じた欠陥ダ
ングリングボンドあるいは不純物のために当該自
生酸化物中に局在した正および負の満足されてい
ない電荷を意味する。
造間に電気的絶縁を提供するために半導体基板の
表面に絶縁層を形成することがしばしば必要であ
る。ある場合には、後に形成される装置における
半導体と絶縁体との界面特性を向上させるため
に、絶縁層の形成に先立つて自生酸化物層を半導
体基板表面に形成することが望ましいことがわか
つている。より詳しく述べると、半導体／絶縁体
界面における表面状態（準位）密度およびこの界
面における固定電荷の混入は、いずれも、絶縁層
の形成に先立つて、選定された半導体基板例えば
インジウムリン、水銀カドミウムテルルまたはイ
ンジウムアンチモンの表面上に自生酸化物層を形
成することによつて減少できる。「自生酸化物」
という語は、半導体基板の頂表面（約10ないし
100A）を相応する酸化物に転化させることによ
つて生じた酸化物を意味する。「固定電荷」とい
う語は、この自生酸化物の生成中に生じた欠陥ダ
ングリングボンドあるいは不純物のために当該自
生酸化物中に局在した正および負の満足されてい
ない電荷を意味する。
自生酸化物を成長させる一つの方法は湿式化学
陽極酸化法であつて、電解セル中に、自生酸化物
で被覆されるべき半導体基板をアノードとして置
き、選定された電解液中に電流を通じて自生酸化
物を半導体基板上に生成させる方法である。例え
ば、水銀カドミウムテルル（HgCdTe）の自生酸
化物の生成においては、好適な電解液は過酸化水
素および臭素溶液または過酸化水素およびアセト
ン溶液である。ガリウムヒ素基板上に自生酸化物
を形成するための陽極酸化法は、例えばアプライ
ド・フイジツクス・レターズ第33巻No.８（1978年
10月15日）747−748頁のL.マイネルによる「サー
フエス・ポテンシヤル・オブ・アノダイズドｐ−
GaAsMOSキヤパシターズ」に記載されている。
しかしながら、陽極酸化で成長した自生酸化物
は、多くの場合、その中に固定および移動性電荷
が取り込まれるため素子パツシベーシヨンの目的
には許容できない。「移動性電荷」という語は絶
縁体中で比較的高い易動度を有する、ナトリウム
イオン、カリウムイオンのような雰囲気的に発生
した汚染質を意味する。さらに、陽極酸化で成長
した自生酸化物層中には電解浴からのナトリウム
イオンや他の不純物イオンが、形成された自生酸
化物層内に取り込まれるようになる。これら固定
電荷は後に形成される装置における半導体と自生
酸化物／絶縁体複合体との界面において高い表面
状態密度（Nss）を発生させる。（「自生酸化物／
絶縁体複合体」という語は自生酸化物層とその上
に形成された絶縁層とからなる複合体を意味す
る。）この後者の界面における高い表面状態密度
は、装置に電圧が印加されると電荷をトラツプ
し、それによつて装置の最適な性能を妨害する。
陽極酸化法であつて、電解セル中に、自生酸化物
で被覆されるべき半導体基板をアノードとして置
き、選定された電解液中に電流を通じて自生酸化
物を半導体基板上に生成させる方法である。例え
ば、水銀カドミウムテルル（HgCdTe）の自生酸
化物の生成においては、好適な電解液は過酸化水
素および臭素溶液または過酸化水素およびアセト
ン溶液である。ガリウムヒ素基板上に自生酸化物
を形成するための陽極酸化法は、例えばアプライ
ド・フイジツクス・レターズ第33巻No.８（1978年
10月15日）747−748頁のL.マイネルによる「サー
フエス・ポテンシヤル・オブ・アノダイズドｐ−
GaAsMOSキヤパシターズ」に記載されている。
しかしながら、陽極酸化で成長した自生酸化物
は、多くの場合、その中に固定および移動性電荷
が取り込まれるため素子パツシベーシヨンの目的
には許容できない。「移動性電荷」という語は絶
縁体中で比較的高い易動度を有する、ナトリウム
イオン、カリウムイオンのような雰囲気的に発生
した汚染質を意味する。さらに、陽極酸化で成長
した自生酸化物層中には電解浴からのナトリウム
イオンや他の不純物イオンが、形成された自生酸
化物層内に取り込まれるようになる。これら固定
電荷は後に形成される装置における半導体と自生
酸化物／絶縁体複合体との界面において高い表面
状態密度（Nss）を発生させる。（「自生酸化物／
絶縁体複合体」という語は自生酸化物層とその上
に形成された絶縁層とからなる複合体を意味す
る。）この後者の界面における高い表面状態密度
は、装置に電圧が印加されると電荷をトラツプ
し、それによつて装置の最適な性能を妨害する。
自生酸化物層を形成するもう一つの方法は低温
プラズマ法であつて、電場によつて例えば反応性
酸素イオンを生成させ、この酸素イオンが半導体
表面上に衝突しその酸化を生じさせる方法であ
り、例えば米国特許第3650929号やアプライド・
フイジツクス・レターズ第32巻No.１（1978年１月
１日）58〜60頁のヨコヤマらによる「ロー・テン
ペラチヤー・プラズマ・オキシデーシヨン・オ
ブ・GaAs」に記載されている。場合に応じて、
プラズマ陽極酸化法を用いて、酸素イオンのプラ
ズマにさらして基板上に自生酸化物を生成させる
間に基板にバイアス電圧を印加するようにしても
よい。このような方法は、例えば、ジヤーナル・
オブ・バキユアム・サイエンス・アンド・テクノ
ロジー第15巻No.４（1978年７月18日）1525〜1529
頁のチエスラーおよびロビンソンによる「プラズ
マ・アノダイゼーシヨン・オブ・GaAs・イン・
ア・dcデイスチヤージ」に記載されている。し
かしながら、これら両方のプラズマ法は基板に対
して電荷的および照射損傷を与え、そして高い表
面状態密度や固定電荷の取り込み等劣化した半導
体／絶縁体界面特性を生じさせる。より詳しく述
べると、上に述べた酸素イオンのプラズマを用い
た自生酸化物の形成方法においては、生成する酸
素イオンに加えて、数多くの異質のイオン化粒子
および中性粒子さらには500Aと低く、時には軟
Ｘ線領域にまで及ぶ波長の高エネルギー放射が生
じ、これらが、自生酸化物が形成されつつある基
板の表面を打撃する。基板が電荷結合素子やある
種の化合物半導体（例えばHgCdTe、InSbまた
はGaAs）で形成された素子のような感応素子を
含む場合、上記の荷電粒子および不所望の放射が
しばしばこれら感応素子に損傷を与える。さら
に、プラズマは絶縁体中の固定電荷の混入を招
き、この固定電荷が半導体と自生酸化物／絶縁体
複合体との界面に高い表面状態密度を誘起し、素
子性能を低下させる。そして、プラズマ処理中に
おける基板による放射の選択的吸収およびその結
果としての基板の加熱による熱的損傷は化合物半
導体基板の構成元素例えば水銀カドミウムテルル
中の水銀の外方拡散を招く。
プラズマ法であつて、電場によつて例えば反応性
酸素イオンを生成させ、この酸素イオンが半導体
表面上に衝突しその酸化を生じさせる方法であ
り、例えば米国特許第3650929号やアプライド・
フイジツクス・レターズ第32巻No.１（1978年１月
１日）58〜60頁のヨコヤマらによる「ロー・テン
ペラチヤー・プラズマ・オキシデーシヨン・オ
ブ・GaAs」に記載されている。場合に応じて、
プラズマ陽極酸化法を用いて、酸素イオンのプラ
ズマにさらして基板上に自生酸化物を生成させる
間に基板にバイアス電圧を印加するようにしても
よい。このような方法は、例えば、ジヤーナル・
オブ・バキユアム・サイエンス・アンド・テクノ
ロジー第15巻No.４（1978年７月18日）1525〜1529
頁のチエスラーおよびロビンソンによる「プラズ
マ・アノダイゼーシヨン・オブ・GaAs・イン・
ア・dcデイスチヤージ」に記載されている。し
かしながら、これら両方のプラズマ法は基板に対
して電荷的および照射損傷を与え、そして高い表
面状態密度や固定電荷の取り込み等劣化した半導
体／絶縁体界面特性を生じさせる。より詳しく述
べると、上に述べた酸素イオンのプラズマを用い
た自生酸化物の形成方法においては、生成する酸
素イオンに加えて、数多くの異質のイオン化粒子
および中性粒子さらには500Aと低く、時には軟
Ｘ線領域にまで及ぶ波長の高エネルギー放射が生
じ、これらが、自生酸化物が形成されつつある基
板の表面を打撃する。基板が電荷結合素子やある
種の化合物半導体（例えばHgCdTe、InSbまた
はGaAs）で形成された素子のような感応素子を
含む場合、上記の荷電粒子および不所望の放射が
しばしばこれら感応素子に損傷を与える。さら
に、プラズマは絶縁体中の固定電荷の混入を招
き、この固定電荷が半導体と自生酸化物／絶縁体
複合体との界面に高い表面状態密度を誘起し、素
子性能を低下させる。そして、プラズマ処理中に
おける基板による放射の選択的吸収およびその結
果としての基板の加熱による熱的損傷は化合物半
導体基板の構成元素例えば水銀カドミウムテルル
中の水銀の外方拡散を招く。
すなわち、自生酸化物層を形成するための陽極
酸化法およびプラズマ法は、それらによつて形成
された自生酸化物中への固定または移動性電荷の
取り込みを引き起こすという望ましくない効果を
有する。この電荷は、半導体と自生酸化物／絶縁
体複合体との界面における高い表面状態密度をも
たらし素子性能を低下させるのである。生成した
自生酸化物層内への固定または移動性電荷の取り
込みという従来技術の問題は、荷電粒子もしくは
種（例えば、イオンまたは電子）または高エネル
ギー放射に対してさらすことに基因し、酸化性種
が生成する態様および自生酸化物層が成長する態
様によつて生じる。この発明が目指していること
は、自生酸化物中への電荷の取り込みという従来
技術の問題を緩和することである。
酸化法およびプラズマ法は、それらによつて形成
された自生酸化物中への固定または移動性電荷の
取り込みを引き起こすという望ましくない効果を
有する。この電荷は、半導体と自生酸化物／絶縁
体複合体との界面における高い表面状態密度をも
たらし素子性能を低下させるのである。生成した
自生酸化物層内への固定または移動性電荷の取り
込みという従来技術の問題は、荷電粒子もしくは
種（例えば、イオンまたは電子）または高エネル
ギー放射に対してさらすことに基因し、酸化性種
が生成する態様および自生酸化物層が成長する態
様によつて生じる。この発明が目指していること
は、自生酸化物中への電荷の取り込みという従来
技術の問題を緩和することである。
本発明者は、選定された基板上に酸化物層を形
成する際の電荷による打撃または放射による打撃
による基板損傷にまつわる同様の従来技術の問題
に対する解決策を見い出し、これを米国特許出願
第247571号に記載した。その方法は、基板を中性
（非イオン化）酸素原子の存在下に選定された気
相反応体にさらす低温化学気相被着法からなる。
この酸素原子は気相反応体と反応して所望の酸化
物を生成し、これが基板上に層として堆積する。
この方法では中性酸素原子を用いているので、電
荷打撃および放射打撃による基板の損傷が避けら
れる。この方法の一態様では、中性酸素原子が光
化学反応によつて生成している。
成する際の電荷による打撃または放射による打撃
による基板損傷にまつわる同様の従来技術の問題
に対する解決策を見い出し、これを米国特許出願
第247571号に記載した。その方法は、基板を中性
（非イオン化）酸素原子の存在下に選定された気
相反応体にさらす低温化学気相被着法からなる。
この酸素原子は気相反応体と反応して所望の酸化
物を生成し、これが基板上に層として堆積する。
この方法では中性酸素原子を用いているので、電
荷打撃および放射打撃による基板の損傷が避けら
れる。この方法の一態様では、中性酸素原子が光
化学反応によつて生成している。
この発明の一般的な目的は選定された半導体材
料の自生酸化物の層を低温無電荷法によつて該材
料からなる基板表面上に形成するための方法を提
供することである。この方法は前記従来技術の重
大な不利点を克服するとともにその利点の全て、
でなければほとんどを有するものである。
料の自生酸化物の層を低温無電荷法によつて該材
料からなる基板表面上に形成するための方法を提
供することである。この方法は前記従来技術の重
大な不利点を克服するとともにその利点の全て、
でなければほとんどを有するものである。
この発明の上記一般的な目的は、選定された半
導体材料からなる基板を、荷電粒子または高エネ
ルギー放射を発生させることなく生成された中性
の無荷電酸素原子を主要酸化性種としてこれにさ
らすことによつて達成される。この酸素原子は該
基板の表面と反応しその自生酸化物を生成させ
る。中性酸素原子を用いることによつて、荷電粒
子や高エネルギー放射にさらすことによつて生じ
る基板の損傷が避けられる。この発明の好ましい
態様において、中性酸素原子は選定された酸素含
有前駆体を選定された波長の放射にさらして該前
駆体を直接解離させ原子の形態にのみある酸素を
発生させることからなる光化学反応によつて生成
される。
導体材料からなる基板を、荷電粒子または高エネ
ルギー放射を発生させることなく生成された中性
の無荷電酸素原子を主要酸化性種としてこれにさ
らすことによつて達成される。この酸素原子は該
基板の表面と反応しその自生酸化物を生成させ
る。中性酸素原子を用いることによつて、荷電粒
子や高エネルギー放射にさらすことによつて生じ
る基板の損傷が避けられる。この発明の好ましい
態様において、中性酸素原子は選定された酸素含
有前駆体を選定された波長の放射にさらして該前
駆体を直接解離させ原子の形態にのみある酸素を
発生させることからなる光化学反応によつて生成
される。
したがつて、この発明の目的は、選定された半
導体材料の自生酸化物の層を、自生酸化物の生成
中に基板に損傷を与える荷電粒子および高エネル
ギー放射を発生させることのない低温無荷電法に
よつて形成するための方法を提供することにあ
る。
導体材料の自生酸化物の層を、自生酸化物の生成
中に基板に損傷を与える荷電粒子および高エネル
ギー放射を発生させることのない低温無荷電法に
よつて形成するための方法を提供することにあ
る。
この発明の他の目的は、上記したタイプの方法
であつて、生成した自生酸化物中への固定または
移動性電荷の取り込みを抑制し、かつ半導体と自
生酸化物／絶縁体複合体との界面における表面状
態密度の値を最小限に抑えるものを提供すること
にある。
であつて、生成した自生酸化物中への固定または
移動性電荷の取り込みを抑制し、かつ半導体と自
生酸化物／絶縁体複合体との界面における表面状
態密度の値を最小限に抑えるものを提供すること
にある。
また、この発明の目的は上記したタイプの方法
であつて、室温（例えば、30℃）といつた低い温
度でおこなうことができ、したがつて高温で生じ
るところのある種の化合物半導体材料の成分元素
の外方拡散という問題を排除できるものを提供す
ることにある。
であつて、室温（例えば、30℃）といつた低い温
度でおこなうことができ、したがつて高温で生じ
るところのある種の化合物半導体材料の成分元素
の外方拡散という問題を排除できるものを提供す
ることにある。
さらにこの発明の目的は、上記した方法によつ
て、選定された基板上に自生酸化物の層を生長さ
せ、ついでその自生酸化物層上に選定された誘電
性パシベーシヨン材料を被着することによつて形
成された、最適化された電気的界面特性を有する
半導体装置を提供することにある。
て、選定された基板上に自生酸化物の層を生長さ
せ、ついでその自生酸化物層上に選定された誘電
性パシベーシヨン材料を被着することによつて形
成された、最適化された電気的界面特性を有する
半導体装置を提供することにある。
この発明の一つの特徴は、中性（非イオン化）
酸素原子が光化学反応によつて唯一の酸化性種と
して生成し、これが自生酸化物の生成を達成する
ために用いられるということにある。
酸素原子が光化学反応によつて唯一の酸化性種と
して生成し、これが自生酸化物の生成を達成する
ために用いられるということにある。
この発明の他の特徴は、基板の損傷が、酸化性
種が生成される過程において並びに自生酸化物生
長を達成するために用いられる酸化性種のタイプ
において、排除されるということにある。
種が生成される過程において並びに自生酸化物生
長を達成するために用いられる酸化性種のタイプ
において、排除されるということにある。
以下、図面を参照しながらこの発明を説明す
る。
る。
添付の図は、この発明の一態様を実施するため
に好適な装置を簡略化した形で示している。この
装置内で、中性酸素原子が選定された酸素含有前
駆体例えば酸化二窒素、分子酸素または二酸化窒
素の直接的光化学的解離によつて生成される。光
化学反応が生じるところの反応室１０は石英窓１
２を備え、この窓は反応室１０の頂面と一体とな
つている。石英窓１２は以後述べる所望の光化学
反応を開始させるために用いられる選定された波
長の放射に対して透過性である。この選定された
波長の放射１４は例えば配列された低圧水銀蒸気
アークランプからなる放射発生手段１６によつて
発生される。反応室１０内には、基板ホルダー１
８が配置され、このホルダーによつて、所望の自
生酸化物を形成すべき選定された半導体材料例え
ば水銀カドミウムテルルで形成された基板２０が
支持されている。
に好適な装置を簡略化した形で示している。この
装置内で、中性酸素原子が選定された酸素含有前
駆体例えば酸化二窒素、分子酸素または二酸化窒
素の直接的光化学的解離によつて生成される。光
化学反応が生じるところの反応室１０は石英窓１
２を備え、この窓は反応室１０の頂面と一体とな
つている。石英窓１２は以後述べる所望の光化学
反応を開始させるために用いられる選定された波
長の放射に対して透過性である。この選定された
波長の放射１４は例えば配列された低圧水銀蒸気
アークランプからなる放射発生手段１６によつて
発生される。反応室１０内には、基板ホルダー１
８が配置され、このホルダーによつて、所望の自
生酸化物を形成すべき選定された半導体材料例え
ば水銀カドミウムテルルで形成された基板２０が
支持されている。
反応室１０の外部であつてその底面に隣接し
て、例えばニクロム線からなり制御された電圧を
印加することによつて動作する加熱素子２１が設
置されている。この加熱素子２１は、場合に応じ
て、基板２０を、生長した自生酸化物層の適切な
性質例えば密度を得るために要求される温度に熱
するために用いられる。反応室１０内の温度は室
温（30℃）のように低い温度に、あるいは必要に
より高い温度（例えば、300℃）に維持してもよ
いが基板材料と適合する温度にする。しかしなが
ら、例えば水銀蒸気アークランプは温度が高いと
効果が悪くなるので、これらランプを冷却し、あ
る昇温下における基板２０および基板ホルダー１
８によつて生じる放射熱を除去するために外部水
冷却または外部空気もしくは窒素冷却源を設置す
る必要がある。このために、放射発生手段１６は
外囲器２３（例えばアルミニウムで形成される）
内に完全に収容されており、そして外部冷却手段
２５（例えば、水が流れているパイプ（図示）ま
たは窒素ガス流）が外囲器２３を冷却するために
動作される。外囲器２３は石英窓１２に隣接した
反応室１０の外表面に固定されているが、そこか
ら離してもよい。こうして、操作温度は、水銀ラ
ンプがその性能を効率よく果すために充分に冷却
されるようなレベルに維持される。さらに、外囲
気２３は、放射１４が開放雰囲気中で分子酸素と
接して原子酸素を生成しこれが別の分子酸素と反
応して生じるオゾンの生成を防止する。外囲器２
３は、また、放射１４から操作者の目を保護す
る。
て、例えばニクロム線からなり制御された電圧を
印加することによつて動作する加熱素子２１が設
置されている。この加熱素子２１は、場合に応じ
て、基板２０を、生長した自生酸化物層の適切な
性質例えば密度を得るために要求される温度に熱
するために用いられる。反応室１０内の温度は室
温（30℃）のように低い温度に、あるいは必要に
より高い温度（例えば、300℃）に維持してもよ
いが基板材料と適合する温度にする。しかしなが
ら、例えば水銀蒸気アークランプは温度が高いと
効果が悪くなるので、これらランプを冷却し、あ
る昇温下における基板２０および基板ホルダー１
８によつて生じる放射熱を除去するために外部水
冷却または外部空気もしくは窒素冷却源を設置す
る必要がある。このために、放射発生手段１６は
外囲器２３（例えばアルミニウムで形成される）
内に完全に収容されており、そして外部冷却手段
２５（例えば、水が流れているパイプ（図示）ま
たは窒素ガス流）が外囲器２３を冷却するために
動作される。外囲器２３は石英窓１２に隣接した
反応室１０の外表面に固定されているが、そこか
ら離してもよい。こうして、操作温度は、水銀ラ
ンプがその性能を効率よく果すために充分に冷却
されるようなレベルに維持される。さらに、外囲
気２３は、放射１４が開放雰囲気中で分子酸素と
接して原子酸素を生成しこれが別の分子酸素と反
応して生じるオゾンの生成を防止する。外囲器２
３は、また、放射１４から操作者の目を保護す
る。
反応室１０から導出して、チユーブ２２がバル
ブ２４を介して真空発生手段例えばポンプ（図示
せず）に至つている。真空発生手段は所望の光化
学反応を生起させるに充分に低い圧力まで反応室
１０を排気するために用いられる。
ブ２４を介して真空発生手段例えばポンプ（図示
せず）に至つている。真空発生手段は所望の光化
学反応を生起させるに充分に低い圧力まで反応室
１０を排気するために用いられる。
反応室１０の外部には、選定された酸素含有前
駆体分子例えば酸化第二窒素（N2O）、二酸化窒
素（NO2）または分子酸素（O2）を収容する室
２６が配置されている。この室２６はチユーブ３
０に導入される前駆体の量を制御する制御弁もし
くは流量計２８に接続している。前駆体はチユー
ブ３０を通つて、光化学反応がおこなわれる反応
室１０内に流入する。図示した装置の構成要素
は、特に他の指示がない限り、ステンレス鋼また
はアルミニウムで形成することができる。
駆体分子例えば酸化第二窒素（N2O）、二酸化窒
素（NO2）または分子酸素（O2）を収容する室
２６が配置されている。この室２６はチユーブ３
０に導入される前駆体の量を制御する制御弁もし
くは流量計２８に接続している。前駆体はチユー
ブ３０を通つて、光化学反応がおこなわれる反応
室１０内に流入する。図示した装置の構成要素
は、特に他の指示がない限り、ステンレス鋼また
はアルミニウムで形成することができる。
この発明の一態様を実施するに当り、米国特許
出願第247571号に一般的に記載され、かつJ.G.カ
ルバートおよびJ.N.ピツツ・ジユニア共者「フオ
トケミストリー」（1966年）にさらに論じられて
いる光化学反応が生起される。選定された基板２
０を収容している反応室１０は図示しない真空発
生手段によつて所定の圧力例えば１ないし4torr
まで排気される。選定された酸素含有前駆体分子
は室２６内に収容されており、バルブ２８をセツ
トして前駆体を室２６からチユーブ３０を通して
反応室１０に流す。反応室１０はほぼ室温（例え
ば、30℃）に、あるいはより高温（例えば、200
℃）に維持できる。放射発生手段が動作されて所
望の光化学反応を生起させるための所定波長（例
えば、酸化二窒素では1849Å）の放射１４を発生
する。放射１４は反応室１０内に入り、そこで酸
素含有前駆体例えばN2Oの原子酸素への直接解
離を生じさせ、この原子酸素が選定された半導体
材料からなる基板２０の表面と反応して自生酸化
物を生成する。
出願第247571号に一般的に記載され、かつJ.G.カ
ルバートおよびJ.N.ピツツ・ジユニア共者「フオ
トケミストリー」（1966年）にさらに論じられて
いる光化学反応が生起される。選定された基板２
０を収容している反応室１０は図示しない真空発
生手段によつて所定の圧力例えば１ないし4torr
まで排気される。選定された酸素含有前駆体分子
は室２６内に収容されており、バルブ２８をセツ
トして前駆体を室２６からチユーブ３０を通して
反応室１０に流す。反応室１０はほぼ室温（例え
ば、30℃）に、あるいはより高温（例えば、200
℃）に維持できる。放射発生手段が動作されて所
望の光化学反応を生起させるための所定波長（例
えば、酸化二窒素では1849Å）の放射１４を発生
する。放射１４は反応室１０内に入り、そこで酸
素含有前駆体例えばN2Oの原子酸素への直接解
離を生じさせ、この原子酸素が選定された半導体
材料からなる基板２０の表面と反応して自生酸化
物を生成する。
この発明方法に要する原子酸素は、酸化二窒
素、分子酸素および二酸化窒素についてそれぞれ
説明する以下の式(1)〜(3)に示されるように、光エ
ネルギーの別々の吸収によつて酸素含有前駆体か
ら生成し得る。下記式中におけるＯ（1D）という
表示は基底状態よりも１電子ボルトのエネルギー
を過剰に有し、かつ適当な第三者ガスまたは反応
室の壁と衝突して基底状態であるＯ（3P）と表示
された三重項状態となる付勢された一重項Ｄ状態
の酸素原子を意味する。式(3)に示されている二酸
化窒素の場合には酸素原子は基底状態すなわち三
重項Ｐ状態で直接生成する。
素、分子酸素および二酸化窒素についてそれぞれ
説明する以下の式(1)〜(3)に示されるように、光エ
ネルギーの別々の吸収によつて酸素含有前駆体か
ら生成し得る。下記式中におけるＯ（1D）という
表示は基底状態よりも１電子ボルトのエネルギー
を過剰に有し、かつ適当な第三者ガスまたは反応
室の壁と衝突して基底状態であるＯ（3P）と表示
された三重項状態となる付勢された一重項Ｄ状態
の酸素原子を意味する。式(3)に示されている二酸
化窒素の場合には酸素原子は基底状態すなわち三
重項Ｐ状態で直接生成する。
(1) N2O＋hν（1849Å）→Ｏ（1D）＋N2
(2) O2＋hν（1849Å）→2O（3P）
(3) NO2＋hν（3500〜6000Å）→Ｏ（3P）＋NO
（ただし、ｈはプランクの定数、νは吸収され
た放射の周波数） 式(2)に示されている、原子酸素を生成するため
に分子酸素を前駆体として用いた場合、オゾンの
生成を避けるべく操作圧および分子酸素の流量を
注意深く制御することが必要である。原子酸素が
発生するときに過剰の分子酸素が存在すると、こ
れら両者は反応して、基板表面を酸化するオゾン
を生成する。このオゾンの酸化によつて生成した
酸化物は粒度、および表面形態が悪いというよう
な望ましくない品質を持つ。したがつて、この発
明の方法中にオゾンが存在することを避けること
が有利である。
た放射の周波数） 式(2)に示されている、原子酸素を生成するため
に分子酸素を前駆体として用いた場合、オゾンの
生成を避けるべく操作圧および分子酸素の流量を
注意深く制御することが必要である。原子酸素が
発生するときに過剰の分子酸素が存在すると、こ
れら両者は反応して、基板表面を酸化するオゾン
を生成する。このオゾンの酸化によつて生成した
酸化物は粒度、および表面形態が悪いというよう
な望ましくない品質を持つ。したがつて、この発
明の方法中にオゾンが存在することを避けること
が有利である。
この発明に従つて生成した原子酸素は基板例え
ばHgCdTeと反応して以下の式(4)に示すようにそ
の自生酸化物を生成する。
ばHgCdTeと反応して以下の式(4)に示すようにそ
の自生酸化物を生成する。
(4) HgCdTe＋3O→HgO＋CdO＋TeO
式(1)〜(3)に示される反応に従つて酸素は原子の
形態でのみ発生する。式(1)に示されるように酸化
二窒素の場合、原子酸素が、この光化学反応によ
つて発生しかつ後に基板表面と反応して所望の自
生酸化物を形成する唯一の酸化性種である。しか
しながら、式(2)で示されかつ上に論じたように、
分子酸素の場合には、原子酸素が、光化学的に発
生する唯一の酸化性種であるが、ある程度のオゾ
ンが原子酸素と分子酸素の反応によつて後に生成
され得る。いずれにしろ、後者の場合であつて
も、原子酸素がこの発明に従つて自生酸化物を形
成するための主な酸化性種である。
形態でのみ発生する。式(1)に示されるように酸化
二窒素の場合、原子酸素が、この光化学反応によ
つて発生しかつ後に基板表面と反応して所望の自
生酸化物を形成する唯一の酸化性種である。しか
しながら、式(2)で示されかつ上に論じたように、
分子酸素の場合には、原子酸素が、光化学的に発
生する唯一の酸化性種であるが、ある程度のオゾ
ンが原子酸素と分子酸素の反応によつて後に生成
され得る。いずれにしろ、後者の場合であつて
も、原子酸素がこの発明に従つて自生酸化物を形
成するための主な酸化性種である。
あるいはまた、この発明の方法に必要な原子酸
素は米国特許出願第247571号に記載されているよ
うな圧力および流量条件下で選定された酸素含有
前駆体例えば酸化二窒素、二酸化窒素または分子
酸素の水銀増感光化学的解離によつて発生させる
ことができる。この場合、水銀を収容する室をチ
ユーブ３０の途中であつて反応室１０に入る前に
接続すれば添付の図に示しかつ上に説明した装置
を用いることができる。こうして、酸素含有前駆
体は水銀蒸気と混合され、しかる後反応室内に導
入される。放射発生手段１６が動作され、所望の
光化学反応を生起させるために必要な選定された
波長（例えば励起状態の水銀を生じさせるための
2537Å）の放射１４を発生させる。放射１４は石
英窓１２を通つて反応室１０に入り、そこで反応
体ガス混合物中の水銀（Hg）原子を励起して励
起状態の水銀原子（Hg*）を生成させる。この励
起水銀原子は通常の基底状態よりも約５電子ボル
ト高いがイオン化されていない。このHg*はN2O
のような酸素含有前駆体と衝突し前駆体を解離さ
せて原子酸素を発生させる。こうして生成した原
子酸素は基板の表面と反応して、既述のように、
その自生酸化物を生成する。しかしながら、この
方法では、自生酸化物の生成中に酸化水銀
（HgO）が生成するであろうことが予測され、こ
れが自生酸化物を汚染させるかもしれない。場合
に応じて、水銀以外の光増感剤を、それが、自生
酸化物を明らかに汚染させる副生成物を生成しな
いならば、用いてもよい。
素は米国特許出願第247571号に記載されているよ
うな圧力および流量条件下で選定された酸素含有
前駆体例えば酸化二窒素、二酸化窒素または分子
酸素の水銀増感光化学的解離によつて発生させる
ことができる。この場合、水銀を収容する室をチ
ユーブ３０の途中であつて反応室１０に入る前に
接続すれば添付の図に示しかつ上に説明した装置
を用いることができる。こうして、酸素含有前駆
体は水銀蒸気と混合され、しかる後反応室内に導
入される。放射発生手段１６が動作され、所望の
光化学反応を生起させるために必要な選定された
波長（例えば励起状態の水銀を生じさせるための
2537Å）の放射１４を発生させる。放射１４は石
英窓１２を通つて反応室１０に入り、そこで反応
体ガス混合物中の水銀（Hg）原子を励起して励
起状態の水銀原子（Hg*）を生成させる。この励
起水銀原子は通常の基底状態よりも約５電子ボル
ト高いがイオン化されていない。このHg*はN2O
のような酸素含有前駆体と衝突し前駆体を解離さ
せて原子酸素を発生させる。こうして生成した原
子酸素は基板の表面と反応して、既述のように、
その自生酸化物を生成する。しかしながら、この
方法では、自生酸化物の生成中に酸化水銀
（HgO）が生成するであろうことが予測され、こ
れが自生酸化物を汚染させるかもしれない。場合
に応じて、水銀以外の光増感剤を、それが、自生
酸化物を明らかに汚染させる副生成物を生成しな
いならば、用いてもよい。
上記したこの発明に従つて、酸素原子が、中性
粒子のみを発生させる光化学法によつて生成す
る。したがつて、既述のように基板を損傷させる
荷電粒子や高エネルギー放射の発生にまつわる従
来技術の問題は排除される。この発明の方法によ
つて、自生酸化物層中への固定または移動性電荷
の取り込みが抑制され、また半導体基板と自生酸
化物／絶縁体複合体との界面における表面状態密
度の値も最小限に抑制される。さらに、発生／再
結合中心（すなわち、ダングリングボンドやトラ
ツプ）の密度が低く、したがつてこの発明の方法
を用いて形成された装置における少数キヤリヤの
寿命も良好である。この今述べた理由によつて、
この発明の方法を「無電荷」方法ということがで
きる。こうしてこの発明によれば、酸化性種が形
成される方法およびこの酸化性種が基板と反応し
て所望の自生酸化物を生成する方法の双方におい
て基板の損傷が防止される。
粒子のみを発生させる光化学法によつて生成す
る。したがつて、既述のように基板を損傷させる
荷電粒子や高エネルギー放射の発生にまつわる従
来技術の問題は排除される。この発明の方法によ
つて、自生酸化物層中への固定または移動性電荷
の取り込みが抑制され、また半導体基板と自生酸
化物／絶縁体複合体との界面における表面状態密
度の値も最小限に抑制される。さらに、発生／再
結合中心（すなわち、ダングリングボンドやトラ
ツプ）の密度が低く、したがつてこの発明の方法
を用いて形成された装置における少数キヤリヤの
寿命も良好である。この今述べた理由によつて、
この発明の方法を「無電荷」方法ということがで
きる。こうしてこの発明によれば、酸化性種が形
成される方法およびこの酸化性種が基板と反応し
て所望の自生酸化物を生成する方法の双方におい
て基板の損傷が防止される。
さらに、この発明の方法では、基板による放射
の選択的吸収は生じないので、プラズマ誘起加熱
という従来技術の問題も生じない。さらに外方拡
散によるある種化合物半導体の熱的損傷という問
題もこの発明の方法によつて抑制される。この発
明の方法では、室温もの低い温度が用いられ得る
からである。これに加えて、この発明の方法は比
較的低温で実施できるので境界の移動
（boundary migration）の問題も生ぜず、また高
密度装置例えば超大規模集積回路および超高速集
積回路の高温における作製において生じる低収率
の問題も避けられる。
の選択的吸収は生じないので、プラズマ誘起加熱
という従来技術の問題も生じない。さらに外方拡
散によるある種化合物半導体の熱的損傷という問
題もこの発明の方法によつて抑制される。この発
明の方法では、室温もの低い温度が用いられ得る
からである。これに加えて、この発明の方法は比
較的低温で実施できるので境界の移動
（boundary migration）の問題も生ぜず、また高
密度装置例えば超大規模集積回路および超高速集
積回路の高温における作製において生じる低収率
の問題も避けられる。
さらに、この発明の方法は、自生酸化の生成中
のダングリングボンドおよびトラツプの発生を最
小限に抑えることによつて、放射（例えばコバル
ト６０源からの）による装置損傷に対する保護を
増大させる。上記トラツプおよびダングリングボ
ンドは放射損傷に対する装置の敏感性を増加させ
る。したがつて、それを抑制することは放射損傷
を減少させる。
のダングリングボンドおよびトラツプの発生を最
小限に抑えることによつて、放射（例えばコバル
ト６０源からの）による装置損傷に対する保護を
増大させる。上記トラツプおよびダングリングボ
ンドは放射損傷に対する装置の敏感性を増加させ
る。したがつて、それを抑制することは放射損傷
を減少させる。
この発明の方法は、本発明者の知るところで
は、選定された基板上に自生酸化物層を形成する
ために光化学反応を用いた最初のものである。
は、選定された基板上に自生酸化物層を形成する
ために光化学反応を用いた最初のものである。
この発明の方法を用いることによつて、水銀カ
ドミウムテルル（HgCdTe）、ガリウムアルミニ
ウムヒ素（GaAlAs）、インジウムガリウムヒ素
（InGaAs）、インジウムガリウムリン（InGaP）、
インジウムリン（InP）、インジウムアンチモン
（InSb）、ガリウムヒ素（GaAs）、ガリウムアン
チモン（GaSb）、ガリウムリン（GaP）、シリコ
ン（Si）およびゲルマニウム（Ge）のような半
導体材料の自生酸化物を生成することができる。
ドミウムテルル（HgCdTe）、ガリウムアルミニ
ウムヒ素（GaAlAs）、インジウムガリウムヒ素
（InGaAs）、インジウムガリウムリン（InGaP）、
インジウムリン（InP）、インジウムアンチモン
（InSb）、ガリウムヒ素（GaAs）、ガリウムアン
チモン（GaSb）、ガリウムリン（GaP）、シリコ
ン（Si）およびゲルマニウム（Ge）のような半
導体材料の自生酸化物を生成することができる。
さらに、この発明の方法に従つて自生酸化物を
形成する前に、基板表面を清浄にするために、当
該分野で知られている湿式化学エツチング法のよ
うな清浄方法を用いることが有利であることがわ
かつている。
形成する前に、基板表面を清浄にするために、当
該分野で知られている湿式化学エツチング法のよ
うな清浄方法を用いることが有利であることがわ
かつている。
この発明の方法によつて自生酸化物層を形成し
た後、その上に選定された誘電体パシベーシヨン
層を形成して、低下した表面状態密度並びに固定
および移動性電荷の減少した取り込みに基く増大
した半導体／絶縁体界面特性を有する装置を提供
してもよい。場合に応じて、基板は所定導電型の
領域を持つていてもよい。この発明の方法はその
後に米国特許出願第247571号の方法をおこなうと
特に有利である。後者の方法によつて、所望の誘
電体酸化物層がこの発明の方法によつて形成され
た自生酸化物層の表面に光化学反応によつて被着
される。これら自生酸化物生長と誘電体層被着を
連続的に組合せることによつて、反応室中の真空
度は保持され、基板は両方法間で外気にさらされ
ることがなく、したがつて雰囲気に敏感な化合物
半導体表面の再汚染が防止できる。さらに、誘電
体酸化物層を形成するために中性酸素原子を用い
ることによつて、自生酸化物の表面はそのまま維
持され、それに対する電荷または放射打撃による
損傷も避けられる。こうして得られた装置は基板
と自生酸化物／絶縁体複合体との界面において最
適化された電気特性を持つ。特に、これら自生酸
化物層および誘電体パシベーシヨン層を有する構
造はHgCdTe光導電および光起電素子、発光ダイ
オードおよびヘテロ接合レーザ、InSb赤外検出
素子並びInP高周波電界効果トランジスターの作
製に用いることができる。
た後、その上に選定された誘電体パシベーシヨン
層を形成して、低下した表面状態密度並びに固定
および移動性電荷の減少した取り込みに基く増大
した半導体／絶縁体界面特性を有する装置を提供
してもよい。場合に応じて、基板は所定導電型の
領域を持つていてもよい。この発明の方法はその
後に米国特許出願第247571号の方法をおこなうと
特に有利である。後者の方法によつて、所望の誘
電体酸化物層がこの発明の方法によつて形成され
た自生酸化物層の表面に光化学反応によつて被着
される。これら自生酸化物生長と誘電体層被着を
連続的に組合せることによつて、反応室中の真空
度は保持され、基板は両方法間で外気にさらされ
ることがなく、したがつて雰囲気に敏感な化合物
半導体表面の再汚染が防止できる。さらに、誘電
体酸化物層を形成するために中性酸素原子を用い
ることによつて、自生酸化物の表面はそのまま維
持され、それに対する電荷または放射打撃による
損傷も避けられる。こうして得られた装置は基板
と自生酸化物／絶縁体複合体との界面において最
適化された電気特性を持つ。特に、これら自生酸
化物層および誘電体パシベーシヨン層を有する構
造はHgCdTe光導電および光起電素子、発光ダイ
オードおよびヘテロ接合レーザ、InSb赤外検出
素子並びInP高周波電界効果トランジスターの作
製に用いることができる。
実施例 １
添付図面に関して述べた装置および方法を用い
て、インジウムリン基板上に自生酸化物層を形成
した。酸素含有前駆体として分子酸素を用い約30
℃で流量100標準cm3／分としてその直接解離をお
こなつた。系の総圧は1.5torrであつた。この光
化学反応は約１時間おこなつて厚さ約20ÅのInP
自生酸化物層を形成した。電子分光化学分析
（ESCA）の該自生酸化物層についてのデータは
In−ＯおよびＰ−Ｏ結合の存在を示していた。
て、インジウムリン基板上に自生酸化物層を形成
した。酸素含有前駆体として分子酸素を用い約30
℃で流量100標準cm3／分としてその直接解離をお
こなつた。系の総圧は1.5torrであつた。この光
化学反応は約１時間おこなつて厚さ約20ÅのInP
自生酸化物層を形成した。電子分光化学分析
（ESCA）の該自生酸化物層についてのデータは
In−ＯおよびＰ−Ｏ結合の存在を示していた。
次に、電気特性を試験すべく金属−絶縁体−半
導体（MIS）構造を得るために上記自生酸化物の
層上に誘電体酸化物層を形成した。この誘電体酸
化物層は厚さ1000Åの二酸化シリコン（SiO2）
であり、200℃における2537Åの放射による酸化
二窒素の水銀増感光解離を用いた米国特許出願第
247571号の方法によつて形成した。ゲート電極と
してアルミニウムを用い、裏面コンタクトはイン
ジウムハンダでおこなつた。半導体装置試験の既
知の方法を用い、容量−電圧（Ｃ−Ｖ）測定をお
こなつた。測定されたフラツトバンド電圧は−
4.0ないし０ボルトの範囲にあり、測定されたヒ
ステリシスは約0.5ボルトであつた。
導体（MIS）構造を得るために上記自生酸化物の
層上に誘電体酸化物層を形成した。この誘電体酸
化物層は厚さ1000Åの二酸化シリコン（SiO2）
であり、200℃における2537Åの放射による酸化
二窒素の水銀増感光解離を用いた米国特許出願第
247571号の方法によつて形成した。ゲート電極と
してアルミニウムを用い、裏面コンタクトはイン
ジウムハンダでおこなつた。半導体装置試験の既
知の方法を用い、容量−電圧（Ｃ−Ｖ）測定をお
こなつた。測定されたフラツトバンド電圧は−
4.0ないし０ボルトの範囲にあり、測定されたヒ
ステリシスは約0.5ボルトであつた。
比較として、自生酸化物を形成しなかつた以外
は同様の試験構造を作製した。このフラツトバン
ド電圧は−1.75ないし−2.0ボルトの範囲にあり、
ヒステリシスは約0.5ボルトであつた。すなわち、
０ボルトに近いフラツトバンド電圧が得られるの
でこの発明の自生酸化物を用いた構造は改善され
た性能を示すことがわかる。
は同様の試験構造を作製した。このフラツトバン
ド電圧は−1.75ないし−2.0ボルトの範囲にあり、
ヒステリシスは約0.5ボルトであつた。すなわち、
０ボルトに近いフラツトバンド電圧が得られるの
でこの発明の自生酸化物を用いた構造は改善され
た性能を示すことがわかる。
実施例 ２
添付図の装置および方法を用いて、酸素含有前
駆体としての流量100標準cm3の分子酸素の直接解
離によつてHgCdTe基板上に自生酸化物層を形成
した。総系圧は1.5torrであつた。この光化学反
応は30分間おこない厚さ30ÅのHgCdTe自生酸化
物層を形成した。この自生酸化物層の屈折率は
2.2であり、これは、最適化された界面特性およ
び電気特性を提供するための既知の自生酸化物生
長法から実験的に決定した。
駆体としての流量100標準cm3の分子酸素の直接解
離によつてHgCdTe基板上に自生酸化物層を形成
した。総系圧は1.5torrであつた。この光化学反
応は30分間おこない厚さ30ÅのHgCdTe自生酸化
物層を形成した。この自生酸化物層の屈折率は
2.2であり、これは、最適化された界面特性およ
び電気特性を提供するための既知の自生酸化物生
長法から実験的に決定した。
次に、自生酸化物層の表面に絶縁層を形成して
MIS構造を作製した。この絶縁層は既知の金属蒸
着法によつて被着した厚さ約1000Åの硫化亜鉛で
あつた。ゲート電極はクロム−金合金であつた。
Ｃ−Ｖ測定をおこなつたところ、ヒステリシスは
約０ボルトであり、Ｃ−Ｖ曲線の総体的な形状
は、低い表面形態密度を示していた。フラツトバ
ンド電圧は5.6ボルトであつた。
MIS構造を作製した。この絶縁層は既知の金属蒸
着法によつて被着した厚さ約1000Åの硫化亜鉛で
あつた。ゲート電極はクロム−金合金であつた。
Ｃ−Ｖ測定をおこなつたところ、ヒステリシスは
約０ボルトであり、Ｃ−Ｖ曲線の総体的な形状
は、低い表面形態密度を示していた。フラツトバ
ンド電圧は5.6ボルトであつた。
比較として、自生酸化物層を形成しなかつた以
外は同様にして試験構造を作製した。このヒステ
リシスは0.5ボルト以上であり、フラツトバンド
電圧は上記の値と類似であつた。したがつて、こ
の発明の自生酸化物を用いた構造は、フラツトバ
ンド電圧においては大きな改善はなされていない
が、ヒステリシスについては改善されている。前
者の効果は、非化学量論的自生酸化物を生成する
化合物半導体中における種々の元素の酸化速度が
異なるためであろうと考えられる。
外は同様にして試験構造を作製した。このヒステ
リシスは0.5ボルト以上であり、フラツトバンド
電圧は上記の値と類似であつた。したがつて、こ
の発明の自生酸化物を用いた構造は、フラツトバ
ンド電圧においては大きな改善はなされていない
が、ヒステリシスについては改善されている。前
者の効果は、非化学量論的自生酸化物を生成する
化合物半導体中における種々の元素の酸化速度が
異なるためであろうと考えられる。
以上、この発明を好ましい態様について特に記
載したが、この発明はそれに限定するものではな
い。特に、この発明は原子酸素の光化学的発生に
限定されるものではなく、中性無電荷酸素原子が
主要な酸化性種として生成し、かつ基板表面を損
傷する荷電粒子もしくは高エネルギー放射の発生
のないいかなる方法をも含むものである。
載したが、この発明はそれに限定するものではな
い。特に、この発明は原子酸素の光化学的発生に
限定されるものではなく、中性無電荷酸素原子が
主要な酸化性種として生成し、かつ基板表面を損
傷する荷電粒子もしくは高エネルギー放射の発生
のないいかなる方法をも含むものである。
さらに、この発明はインジウムリンや水銀カド
ミウムテルルの自生酸化物層の形成に限定される
ものでなく、HgCdTe、GaAlAs、InGaAs、
InGaP、InP、InSb、GaAs、GaSb、GaP等の二
元および三元化合物半導体材料並びにSiおよび
Ge等の元素半導体材料、さらには原子酸素によ
つて自生酸化物成長をおこなういずれの基板材料
の自生酸化物の形成をも含むものである。また、
この発明は上に述べた特定の目的のための自生酸
化物の形成に限定されるものではなく、いかなる
他の目的のために自生酸化物の形成をも含むもの
である。さらに、選定された酸素含有前駆体は酸
化二窒素、二酸化窒素または分子酸素に限定され
るものではなく、その圧力および流量も上記のも
のに限定されるものではなく、酸素を原子の形態
でのみ生成するように光化学的解離するいかなる
物質をも含むものである。
ミウムテルルの自生酸化物層の形成に限定される
ものでなく、HgCdTe、GaAlAs、InGaAs、
InGaP、InP、InSb、GaAs、GaSb、GaP等の二
元および三元化合物半導体材料並びにSiおよび
Ge等の元素半導体材料、さらには原子酸素によ
つて自生酸化物成長をおこなういずれの基板材料
の自生酸化物の形成をも含むものである。また、
この発明は上に述べた特定の目的のための自生酸
化物の形成に限定されるものではなく、いかなる
他の目的のために自生酸化物の形成をも含むもの
である。さらに、選定された酸素含有前駆体は酸
化二窒素、二酸化窒素または分子酸素に限定され
るものではなく、その圧力および流量も上記のも
のに限定されるものではなく、酸素を原子の形態
でのみ生成するように光化学的解離するいかなる
物質をも含むものである。
最後に、この発明は上記の装置に限定されるも
のではなく、上記したタイプの光化学反応をおこ
なうために適したいずれの装置をも含むものであ
る。上に述べた反応室は少なくともその一部が石
英または選定された波長の放射に対して透過性の
他の材料で形成されたいかなる形態であつてもよ
く、例えば中空石英管からなつていてもよい。さ
らに、この発明は基板から離れて原子酸素の生成
と、その後のこの原子酸素への基板の曝露を含む
ものである。
のではなく、上記したタイプの光化学反応をおこ
なうために適したいずれの装置をも含むものであ
る。上に述べた反応室は少なくともその一部が石
英または選定された波長の放射に対して透過性の
他の材料で形成されたいかなる形態であつてもよ
く、例えば中空石英管からなつていてもよい。さ
らに、この発明は基板から離れて原子酸素の生成
と、その後のこの原子酸素への基板の曝露を含む
ものである。
添付図はこの発明に従う自生酸化物層の形成方
法を実施するために好ましい一例の装置を概略的
に示す図。 １０…反応室、１２…石英窓、１４…放射、１
６…放射発生手段、２０…基板、２６…酸素含有
前駆体収容室。
法を実施するために好ましい一例の装置を概略的
に示す図。 １０…反応室、１２…石英窓、１４…放射、１
６…放射発生手段、２０…基板、２６…酸素含有
前駆体収容室。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 選定された材料の基板の固体表面に該選定さ
れた材料の自生酸化物の層を形成するための方法
であつて、 (a) 該選定された材料の基板を提供し、 (b) 中性無電荷酸素原子を主要酸化性種として含
み、オゾンを実質的に含まず、かつ荷電粒子ま
たは高エネルギー放射を発生させないようにし
て形成された雰囲気に、該基板の該表面を、約
30ないし300℃の範囲内の温度で、かつ大気圧
未満の圧力でさらして該酸素原子と該基板の該
固体表面との反応を生起させることによつて、
該荷電粒子または該高エネルギー放射によつて
引き起こされる該基板への損傷を最小限に抑制
し、該基板への熱損傷を最小限に抑制して、該
自生酸化物を生成させる ことを特徴とする自生酸化物層の形成方法。 ２ 酸素原子を、酸素を原子の形態でのみ生成さ
せる光化学反応によつて発生させることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 酸素含有前駆体を、選定された波長の放射に
さらして該前駆体の直接解離を生起させることに
よつて酸素原子を生成させることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 酸素含有前駆体を、水銀蒸気の存在下に、選
定された波長の放射にさらして該前駆体の水銀増
感解離を生起させることによつて中性酸素原子を
生成させることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の方法。 ５ 酸素含有前駆体が、選定された圧力および流
量の条件の下にある酸化二窒素（N2O）、二酸化
窒素（NO2）または分子酸素（O2）である特許
請求の範囲第３項または第４項記載の方法。 ６ 選定された材料が、水銀カドミウムテルル
（HgCdTe）、ガリウムアルミニウムヒ素
（GaAlAs）、インジウムガリウムヒ素
（InGaAs）、インジウムガリウムリン（InGaP）、
インジウムリン（InP）、インジウムアンチモン
（InSb）、ガリウムヒ素（GaAs）、ガリウムアン
チモン（GaSb）、ガリウムリン（GaP）、シリコ
ン（Si）およびゲルマニウム（Ge）よりなる群
の中から選ばれる特許請求の範囲第３項または第
４項記載の方法。 ７ (a)選定された材料がインジウムリンであり、
(b)酸素含有前駆体が選定された圧力および流量条
件の下にある分子酸素であり、(c)選定された波長
が1849Åである特許請求の範囲第３項記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US32378081A | 1981-11-23 | 1981-11-23 | |
| US323780 | 1981-11-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58155725A JPS58155725A (ja) | 1983-09-16 |
| JPH0436456B2 true JPH0436456B2 (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=23260697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205925A Granted JPS58155725A (ja) | 1981-11-23 | 1982-11-24 | 自生酸化物層の形成方法および半導体装置 |
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1982
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- 1982-11-24 JP JP57205925A patent/JPS58155725A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| GB2111037A (en) | 1983-06-29 |
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