JPH0666341B2 - 多層薄膜構造 - Google Patents
多層薄膜構造Info
- Publication number
- JPH0666341B2 JPH0666341B2 JP17448986A JP17448986A JPH0666341B2 JP H0666341 B2 JPH0666341 B2 JP H0666341B2 JP 17448986 A JP17448986 A JP 17448986A JP 17448986 A JP17448986 A JP 17448986A JP H0666341 B2 JPH0666341 B2 JP H0666341B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- thin film
- iii
- 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
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はIII−Ｖ族化合物半導体による絶縁膜とその界
面現象を利用したデバイスの実現、また、製造プロセス
の安定化あるいはデバイスの信頼性の向上に繋がる半導
体材料上に形成した多層薄膜の構造に関する。
面現象を利用したデバイスの実現、また、製造プロセス
の安定化あるいはデバイスの信頼性の向上に繋がる半導
体材料上に形成した多層薄膜の構造に関する。
［従来の技術とその問題］ 表面の安定化、金属−絶縁体−半導体（Metal-Insulato
r-Semiconductorの略称としてＭＩＳとするのが一般的
であり以後この略称を用いる）構造トランジスタの実現
等に重要な半導体と絶縁体の接触による界面物性を制御
する技術はIII−Ｖ族化合物半導体に対しては成功して
いない。
r-Semiconductorの略称としてＭＩＳとするのが一般的
であり以後この略称を用いる）構造トランジスタの実現
等に重要な半導体と絶縁体の接触による界面物性を制御
する技術はIII−Ｖ族化合物半導体に対しては成功して
いない。
たとえば、III−Ｖ族化合物半導体の代表であるガリウ
ムヒ素（ＧａＡｓ）を例にとれば大気中に存在する酸素
や水分がＧａＡｓ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ＧａＡｓと絶縁膜の界面準位密度を増大させる原
因となる場合がある。
ムヒ素（ＧａＡｓ）を例にとれば大気中に存在する酸素
や水分がＧａＡｓ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ＧａＡｓと絶縁膜の界面準位密度を増大させる原
因となる場合がある。
絶縁膜として通常用いられるＳｉＯ２膜はＳｉに対して
はＳｉ表面のダングリング・ボンド（不対結合子）を閉
じる効果を有し、このダングリング・ボンドによる表面
準位密度を1010cm-2台にできることが実験的にも示され
ており、理論的にも予想されている。しかし、ＧａＡｓ
等のIII−Ｖ族化合物半導体に対しては表面ダングリン
グ・ボンドを閉じるような絶縁膜として何があるのか、
現在模索段階にあるが、すでに絶縁膜として良く知られ
ているＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等に代って、
III−Ｖ族化合物絶縁膜を適用する以外、ＭＩＳトラン
ジスタや表面安定化を実現する道はないのではないかと
考えられている。例えばジボラン（Ｂ２Ｈ６）とアンモ
ニア（ＨＮ３）から気相堆積法（以後、ＣＶＤ法と略称
する）で作られるIII−Ｖ族化合物半導体である窒化ボ
ロン（ＢＮ）膜がインジウムリン（ＩｎＰ）の絶縁膜に
適用され、1010cm-2台の低い界面準位密度が得られてい
る。また窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミニウムガ
リウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）等がＭＩＳ構造用の絶縁膜
として分子線エピタキシャル成長法で形成されるなどII
I−Ｖ族化合物絶縁膜の検討が進んでいる。
はＳｉ表面のダングリング・ボンド（不対結合子）を閉
じる効果を有し、このダングリング・ボンドによる表面
準位密度を1010cm-2台にできることが実験的にも示され
ており、理論的にも予想されている。しかし、ＧａＡｓ
等のIII−Ｖ族化合物半導体に対しては表面ダングリン
グ・ボンドを閉じるような絶縁膜として何があるのか、
現在模索段階にあるが、すでに絶縁膜として良く知られ
ているＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等に代って、
III−Ｖ族化合物絶縁膜を適用する以外、ＭＩＳトラン
ジスタや表面安定化を実現する道はないのではないかと
考えられている。例えばジボラン（Ｂ２Ｈ６）とアンモ
ニア（ＨＮ３）から気相堆積法（以後、ＣＶＤ法と略称
する）で作られるIII−Ｖ族化合物半導体である窒化ボ
ロン（ＢＮ）膜がインジウムリン（ＩｎＰ）の絶縁膜に
適用され、1010cm-2台の低い界面準位密度が得られてい
る。また窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミニウムガ
リウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）等がＭＩＳ構造用の絶縁膜
として分子線エピタキシャル成長法で形成されるなどII
I−Ｖ族化合物絶縁膜の検討が進んでいる。
すなわち、III−Ｖ族化合物半導体上にその禁制帯幅よ
り広い禁制帯幅を持ったIII−Ｖ族化合物絶縁膜を形成
し、ＭＩＳトランジスタや表面安定化膜へ適用しようと
いう動きが強まっている。しかし、上記のような製造等
によるＢＮやＡｌＮ膜等では薄膜合成時に合成室内に残
留している酸素を膜中に取込みやすく、これが絶縁膜内
に深い準位や、また界面準位を形成する要因となってい
る様子であり、このためＭＩＳ特性や界面準位密度等を
必ずしも制御出来ていない。
り広い禁制帯幅を持ったIII−Ｖ族化合物絶縁膜を形成
し、ＭＩＳトランジスタや表面安定化膜へ適用しようと
いう動きが強まっている。しかし、上記のような製造等
によるＢＮやＡｌＮ膜等では薄膜合成時に合成室内に残
留している酸素を膜中に取込みやすく、これが絶縁膜内
に深い準位や、また界面準位を形成する要因となってい
る様子であり、このためＭＩＳ特性や界面準位密度等を
必ずしも制御出来ていない。
また、ＡｌＮやＧａＮはＧａＡｓ等と同じIII−Ｖ族化
合物半導体群ではあるが、安定な結晶構造はウルツ構造
であり、ＧａＡｓやＩｎＰ等のせん亜鉛鉱とは異なるた
め、厚さ100Å程度以上の薄膜をＧａＡｓ等の上に形成
すると均質な薄膜状には形成しにくいという問題があ
る。
合物半導体群ではあるが、安定な結晶構造はウルツ構造
であり、ＧａＡｓやＩｎＰ等のせん亜鉛鉱とは異なるた
め、厚さ100Å程度以上の薄膜をＧａＡｓ等の上に形成
すると均質な薄膜状には形成しにくいという問題があ
る。
本発明の目的はＧａＡｓ等のIII−Ｖ族化合物半導体上
に絶縁膜を形成した構造であって、界面準位低減および
界面物性を制御することのできる構造を与えることにあ
る。
に絶縁膜を形成した構造であって、界面準位低減および
界面物性を制御することのできる構造を与えることにあ
る。
［問題点を解決するための手段］ すなわち本発明はＧａＡｓの上にＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（ｘは０．１＜ｘ≦１を示す）層、さらにその上にＮを
Ｎを５×１０１９cm-3以上添加したＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓＮ（ｘは０．１＜ｘ≦１を示す）層を有することを特
徴とする多層薄膜構造である。
（ｘは０．１＜ｘ≦１を示す）層、さらにその上にＮを
Ｎを５×１０１９cm-3以上添加したＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓＮ（ｘは０．１＜ｘ≦１を示す）層を有することを特
徴とする多層薄膜構造である。
［実施例］ 以下、この発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第１図(a)は本発明の多層薄膜ウエーハの模式的断面図
である。まずＧａＡｓ基板11の表面に電子濃度１×1016
cm-3のＧａＡｓ層12を厚さ１〜２μｍ、続いて不純物添
加することなしにＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層1
3を1000Åの厚さで周知の有機金属熱分解エピタキシャ
ル法（ＭＯＣＶＤ法）により形成した。この発明の顕著
な効果の一つはＧａＡｓ層12とＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（ｘ＝0.3）層13のなす界面14の特性改良に起因するも
のである。なお、用いた基板温度は650℃であり、III族
のＧａおよびＡｌ原料にはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、
Ｖ族のＡｓ原料にはアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。こ
の後、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13の表面よ
り窒素のイオン注入を行った。イオン注入原料には窒素
ガスを用い、加速電圧80KeVで行った。イオン注入量は
３×1021cm-2とした。その後、600℃での熱処理を加え
ることにより、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13
の表面より約850ÅがＡｌｘＧａ１−ｘＡｓＮ層である
アモルファス状高抵抗化領域15となり、1011Ωcm以上の
高い抵抗率となった。注入量は３×1021cm-2を実現する
には多大な時間を要するため、第１図(b)に示すように
ＭＩＳダイオード特性を評価する領域についてのみイオ
ン注入を選択的に行った。アモルファス状となった領域
15については窒素のイオン注入量を１×1020cm-2以上に
すると再現性よく1011Ωcm以上の高い抵抗率が得られ
た。また、この窒素イオン注入によるアモルファス状高
抵抗化領域15を得るには窒素の体積濃度は５×1019cm-3
以上で得られることが分った。
である。まずＧａＡｓ基板11の表面に電子濃度１×1016
cm-3のＧａＡｓ層12を厚さ１〜２μｍ、続いて不純物添
加することなしにＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層1
3を1000Åの厚さで周知の有機金属熱分解エピタキシャ
ル法（ＭＯＣＶＤ法）により形成した。この発明の顕著
な効果の一つはＧａＡｓ層12とＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（ｘ＝0.3）層13のなす界面14の特性改良に起因するも
のである。なお、用いた基板温度は650℃であり、III族
のＧａおよびＡｌ原料にはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用い、
Ｖ族のＡｓ原料にはアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。こ
の後、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13の表面よ
り窒素のイオン注入を行った。イオン注入原料には窒素
ガスを用い、加速電圧80KeVで行った。イオン注入量は
３×1021cm-2とした。その後、600℃での熱処理を加え
ることにより、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13
の表面より約850ÅがＡｌｘＧａ１−ｘＡｓＮ層である
アモルファス状高抵抗化領域15となり、1011Ωcm以上の
高い抵抗率となった。注入量は３×1021cm-2を実現する
には多大な時間を要するため、第１図(b)に示すように
ＭＩＳダイオード特性を評価する領域についてのみイオ
ン注入を選択的に行った。アモルファス状となった領域
15については窒素のイオン注入量を１×1020cm-2以上に
すると再現性よく1011Ωcm以上の高い抵抗率が得られ
た。また、この窒素イオン注入によるアモルファス状高
抵抗化領域15を得るには窒素の体積濃度は５×1019cm-3
以上で得られることが分った。
次にこのようなＧａＡｓ層12の上のＡｌｘＧａ１−ｘＡ
ｓ（ｘ＝0.3）層13に窒素イオン注入アモルファス状高
抵抗化領域15を形成したものを絶縁膜とし、この表面に
500μｍφの直径で金属（実施例ではアルミニウム）を
蒸着してＭＩＳダイオードを試作し、この電圧（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1010cm-2Ｖ−１台の低い値が
再現性よく得られた。また、この特性は窒素イオン注入
によるアモルファス状高抵抗化領域15の厚さを800Åか
ら980Åの間で変えた実験においてはほとんど変化する
ことなく、良好な特性を示した。
ｓ（ｘ＝0.3）層13に窒素イオン注入アモルファス状高
抵抗化領域15を形成したものを絶縁膜とし、この表面に
500μｍφの直径で金属（実施例ではアルミニウム）を
蒸着してＭＩＳダイオードを試作し、この電圧（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1010cm-2Ｖ−１台の低い値が
再現性よく得られた。また、この特性は窒素イオン注入
によるアモルファス状高抵抗化領域15の厚さを800Åか
ら980Åの間で変えた実験においてはほとんど変化する
ことなく、良好な特性を示した。
次に、この多層薄膜ウエーハを表面安定化膜として使用
した例を示す。
した例を示す。
第２図にその模式的断面図を示すように、ＧａＡｓ電解
効果トランジスタ（Field-Effect-Transistor：ＦＥ
Ｔ）のソース31とゲート32、およびドレイン33とゲート
32の間のＧａＡｓ表面34を本発明の膜構造で被覆したと
ころ、ＧａＡｓＦＥＴ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
くなった。この場合にはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.
3）層13の厚さに関する制限は実質的になく、かつアモ
ルファス状高抵抗化領域15の厚さについてもＡｌｘＧａ
１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13の表面よりＧａＡｓ層12と
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13のなす界面14か
ら、500Å以上離してもドリフトはほとんどなかった。
効果トランジスタ（Field-Effect-Transistor：ＦＥ
Ｔ）のソース31とゲート32、およびドレイン33とゲート
32の間のＧａＡｓ表面34を本発明の膜構造で被覆したと
ころ、ＧａＡｓＦＥＴ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
くなった。この場合にはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.
3）層13の厚さに関する制限は実質的になく、かつアモ
ルファス状高抵抗化領域15の厚さについてもＡｌｘＧａ
１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13の表面よりＧａＡｓ層12と
ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13のなす界面14か
ら、500Å以上離してもドリフトはほとんどなかった。
一方、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝0.3）層13の組成ｘ
は0.1＜ｘ≦１であるが、特に0.2以上において、良好な
ＭＩＳダイオード特性と表面安定化効果が得られた。
は0.1＜ｘ≦１であるが、特に0.2以上において、良好な
ＭＩＳダイオード特性と表面安定化効果が得られた。
以上、本実施例ではＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＞0.2）
層13をＭＯＣＶＤ法で形成したが、他の形成法であって
もよい。また、窒素イオン注入によるフモルファス状高
抵抗化領域15に代って、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（0.1＜
ｘ≦１）層13をアンモニア（ＮＨ３）やヒドラジン（Ｎ
２Ｈ４）の雰囲気中で加熱処理し窒化することでも同様
な高抵抗化領域15を得ることができる。
層13をＭＯＣＶＤ法で形成したが、他の形成法であって
もよい。また、窒素イオン注入によるフモルファス状高
抵抗化領域15に代って、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（0.1＜
ｘ≦１）層13をアンモニア（ＮＨ３）やヒドラジン（Ｎ
２Ｈ４）の雰囲気中で加熱処理し窒化することでも同様
な高抵抗化領域15を得ることができる。
第１図は本発明の多層薄膜構造を有するウエーハの模式
的断面図、第２図はそれをＧａＡｓＦＥＴに適用した場
合のＦＥＴの模式的断面図である。 11……ＧａＡｓ基板、12……ＧａＡｓ層 13……ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層 14……界面 15……アモルファス状高抵抗化領域 31……ソース、32……ゲート 33……ドレイン、34……ＧａＡｓ表面
的断面図、第２図はそれをＧａＡｓＦＥＴに適用した場
合のＦＥＴの模式的断面図である。 11……ＧａＡｓ基板、12……ＧａＡｓ層 13……ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層 14……界面 15……アモルファス状高抵抗化領域 31……ソース、32……ゲート 33……ドレイン、34……ＧａＡｓ表面
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/812
Claims (1)
- 【請求項１】ＧａＡｓの上にＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ
は０．１＜ｘ≦１を示す）層、さらにその上にＮを５×
１０１９cm-3以上添加したＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層（ｘ
は０．１＜ｘ≦１を示す）とを有することを特徴とする
多層薄膜構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17448986A JPH0666341B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 多層薄膜構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17448986A JPH0666341B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 多層薄膜構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329935A JPS6329935A (ja) | 1988-02-08 |
| JPH0666341B2 true JPH0666341B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=15979378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17448986A Expired - Lifetime JPH0666341B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 多層薄膜構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666341B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04111425A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP3470077B2 (ja) | 2000-02-18 | 2003-11-25 | 三菱電機株式会社 | 放電発光装置 |
| JP3448534B2 (ja) | 2000-02-18 | 2003-09-22 | 三菱電機株式会社 | 密着形イメージセンサユニット |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP17448986A patent/JPH0666341B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329935A (ja) | 1988-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3760663B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 | |
| KR20040104959A (ko) | 도핑된 그룹 ⅲ-ⅴ 질화물 재료 및 이를 포함하는마이크로일렉트로닉 디바이스 및 디바이스 프리커서 구조물 | |
| US6989556B2 (en) | Metal oxide compound semiconductor integrated transistor devices with a gate insulator structure | |
| US20040207029A1 (en) | Junction field effect metal oxide compound semiconductor integrated transistor devices | |
| US5856209A (en) | Method of making compound semiconductor device having a reduced resistance | |
| US4789421A (en) | Gallium arsenide superlattice crystal grown on silicon substrate and method of growing such crystal | |
| JPH09249499A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体のエピタキシャル成長方法 | |
| JP3428838B2 (ja) | Ｍｉｓ型電界効果トランジスタ | |
| US5738722A (en) | III-V system compound semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device | |
| JPH0666341B2 (ja) | 多層薄膜構造 | |
| US5580382A (en) | Process for forming silicon doped group III-V semiconductors with SiBr.sub.4 | |
| EP0439195B1 (en) | Method for fabricating a semiconductor device including a semi-insulating semiconductor layer | |
| JPH0666342B2 (ja) | 多層薄膜構造の製造方法 | |
| JPH0797567B2 (ja) | 薄膜の形成方法 | |
| JP3438116B2 (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH012318A (ja) | 薄膜の形成方法 | |
| JP2674759B2 (ja) | 多層半導体ウェーハの製造方法 | |
| JPH02199875A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JPH1074700A (ja) | 半導体結晶成長方法 | |
| JPH0684893A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3104280B2 (ja) | 化合物半導体エピタキシャルウェーハおよびその製造方法 | |
| JPH0652742B2 (ja) | 半導体ウエ−ハの製造方法 | |
| JPH0666343B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―▲ｖ▼族半導体ウェーハ | |
| JP3963043B2 (ja) | 電界効果型トランジスタ用エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JPH07169699A (ja) | 有機金属気相成長方法 |