JPS5845174B2 - ３↓−５族化合物半導体上の絶縁膜形成方法 - Google Patents
３↓−５族化合物半導体上の絶縁膜形成方法Info
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- JPS5845174B2 JPS5845174B2 JP2452679A JP2452679A JPS5845174B2 JP S5845174 B2 JPS5845174 B2 JP S5845174B2 JP 2452679 A JP2452679 A JP 2452679A JP 2452679 A JP2452679 A JP 2452679A JP S5845174 B2 JPS5845174 B2 JP S5845174B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は■−ｖ族化合物半導体−Ｌの絶縁膜の形成方法
ζこ関する。
ζこ関する。
さらに詳しくは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体表面準位密
度を著しく低減させ、半導体表面に形成された酸化膜と
半導体の界面の品質を改善して、優れた半導体装置を提
供することができる絶縁膜形成方法に関する。
度を著しく低減させ、半導体表面に形成された酸化膜と
半導体の界面の品質を改善して、優れた半導体装置を提
供することができる絶縁膜形成方法に関する。
Ｓ１単結晶の表面熱酸化により優れた５ｉ−８ｉｎ２界
而特性が得られていることは周知であり、こ０技術によ
ってＭＯＳＦＥＴやＣＣＤなとの表面デバイスが現在製
作されている。
而特性が得られていることは周知であり、こ０技術によ
ってＭＯＳＦＥＴやＣＣＤなとの表面デバイスが現在製
作されている。
一方、■＝Ｖ族化合物半導体をみるに、今の処、５ｉ−
８ｉＯ□に匹敵するような良質の酸化膜界面が得られて
いない。
８ｉＯ□に匹敵するような良質の酸化膜界面が得られて
いない。
通常、酸化膜形成法として、陽極酸化法、プラズマ陽極
酸化法、化学蒸着法、スパッタ法が使用されているが、
いずれを採用しても作成された半導体−酸化膜界面の特
性は好ましくない。
酸化法、化学蒸着法、スパッタ法が使用されているが、
いずれを採用しても作成された半導体−酸化膜界面の特
性は好ましくない。
例えば、高電界印７ＪＩ］で、半導体の表向電気特性を
反転（すなわち、反転領域の形成）させることができな
いのである。
反転（すなわち、反転領域の形成）させることができな
いのである。
この主たる原因はつぎのように考えられる。
半導体表面ｌこ配列した原子は結合手が空のままであり
、ダングリングボンドと呼ばれている。
、ダングリングボンドと呼ばれている。
ダングリングボンドはエネルギ最低点をとるように安定
するが、その準位は結晶内エネルギと異なるために、通
常、半導体表面には種々の準位が形成される。
するが、その準位は結晶内エネルギと異なるために、通
常、半導体表面には種々の準位が形成される。
５ｉ−８ｉｎ２界１雨では、酸化膜中の酸素原子ＯがＳ
ｉのダングリングボンドと結合して、ダングリングボン
ドを激減させている。
ｉのダングリングボンドと結合して、ダングリングボン
ドを激減させている。
密嵌で表現するならば、１０１５／−→１０１０／Ｃ１
１ｆ、と減少させるのである。
１ｆ、と減少させるのである。
これに反して、ｌｆｆ１−Ｖ族化合物半導体の表面原子
の有するダングリングボンドは容易に酸化膜中の０原子
と結合しないと考えられ、現実に表面準位密嵌はＳｉ
−８ｉｎ２界而に存在する密変の２桁以上高い値を有し
ている。
の有するダングリングボンドは容易に酸化膜中の０原子
と結合しないと考えられ、現実に表面準位密嵌はＳｉ
−８ｉｎ２界而に存在する密変の２桁以上高い値を有し
ている。
本発明は、これらの欠点を解決するために、ダングリン
グボンドと結合しやすい水素ガスを酸化膜形成の全工程
に導入し、とくに、酸化膜中にも水素原子を含有させる
ことを特徴としており、その目的はｍ−ｖ族化合物半導
体表面と酸化膜界面の準位を減らして、良質な界面電気
特性をもった半導体装置を得ることにある。
グボンドと結合しやすい水素ガスを酸化膜形成の全工程
に導入し、とくに、酸化膜中にも水素原子を含有させる
ことを特徴としており、その目的はｍ−ｖ族化合物半導
体表面と酸化膜界面の準位を減らして、良質な界面電気
特性をもった半導体装置を得ることにある。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
通常、結晶の表面は水蒸気やその他の汚染源で相当に汚
染されているために、表面上に膜を形成する前に、まず
表面を処理する。
染されているために、表面上に膜を形成する前に、まず
表面を処理する。
表面を清浄化すル際に、スパッタエッチ、そしてアニー
ルが行すわれるが、この工程で、半導体表面が杜若げら
れることを考えるならば、それだけ十分な手法の吟味が
必要である。
ルが行すわれるが、この工程で、半導体表面が杜若げら
れることを考えるならば、それだけ十分な手法の吟味が
必要である。
従来、スパッタエッチはＡｒガス雰囲気中で行なってい
るが、半導体表面は高密度のダングリングボンドの存在
のために物理的に改善されたとは言えない。
るが、半導体表面は高密度のダングリングボンドの存在
のために物理的に改善されたとは言えない。
これに対して、本発明の方法では、スパッタエッチの際
に雰囲気にＡｒとＨ２の混合ガスを用いるものである。
に雰囲気にＡｒとＨ２の混合ガスを用いるものである。
そして、混合比を体積でＸとし、（１−ｘ ） Ａ ｒ
＋ ｘＨ２（０３くＸ≦０．９）とした場合に良質の
スパッタエッチ面が得られた。
＋ ｘＨ２（０３くＸ≦０．９）とした場合に良質の
スパッタエッチ面が得られた。
第１図は上記混合ガスの混合比Ｘを変えてスパッタエッ
チしたＰ−ＧａＡｓの結晶の表面をクリプトン・レーザ
で励起したときに得られた波長８５００Ａのフォトルミ
ネセンス（ＰＬ）強度と混合比Ｘとの関係を示す図であ
り、Ｐ Ｌ強度は混合比Ｘに依存し、Ｘ二０８付近にピ
ークを持つことがわかる。
チしたＰ−ＧａＡｓの結晶の表面をクリプトン・レーザ
で励起したときに得られた波長８５００Ａのフォトルミ
ネセンス（ＰＬ）強度と混合比Ｘとの関係を示す図であ
り、Ｐ Ｌ強度は混合比Ｘに依存し、Ｘ二０８付近にピ
ークを持つことがわかる。
これはスパッタエッチされた瞬間の結晶表面は化学的に
活性であり、ただちに雰囲気中のＨ原子と結合し、ダン
グリングボンドを失なって行くものと考えられる。
活性であり、ただちに雰囲気中のＨ原子と結合し、ダン
グリングボンドを失なって行くものと考えられる。
したがって、表面準位の減少した結晶表面で強いＰＬ強
度が得られることを示すものである。
度が得られることを示すものである。
以上のスパックエッチで結晶表面に導入された歪はアニ
ールで改善される。
ールで改善される。
しかし、アニールの高温処理の段階で、結合したＩ−（
原子を再度逃がさないように雰囲気をんとＨ２の混合ガ
スとしてアニールを行なう。
原子を再度逃がさないように雰囲気をんとＨ２の混合ガ
スとしてアニールを行なう。
アニール後、Ｐ Ｌ強度は第１図に示したよりも一層強
まることから、予想とおりＨ原子と結合したまま、アニ
ール工程が進行しているものと考えられる。
まることから、予想とおりＨ原子と結合したまま、アニ
ール工程が進行しているものと考えられる。
ここで、アニール温度は３００〜５００℃の範囲が最適
であった。
であった。
以上の処理をした結晶表面に酸化膜を形成する。
この際、結晶表面原子とＨ原子の結合を壊さないように
、さらに、残留するダングリングボンドをＨ原子で結合
させるように、酸化膜の形成をＡｒとＨ２ガスの混合雰
囲気中におけるスパッタ法で行なう。
、さらに、残留するダングリングボンドをＨ原子で結合
させるように、酸化膜の形成をＡｒとＨ２ガスの混合雰
囲気中におけるスパッタ法で行なう。
たとえば、５ＩＯ２、Ａ−１２０３，５１３Ｎ４等の膜
を（１−ｘ ）Ａ ｒ＋ｘＨ２（０，３≦Ｘ≦０．９）
雰囲気中でスパッタ法によりＧ ａ Ａ ｓ結晶面一に
に形成すると、膜中にＨ原子の含有されていることが質
量分析により確認された。
を（１−ｘ ）Ａ ｒ＋ｘＨ２（０，３≦Ｘ≦０．９）
雰囲気中でスパッタ法によりＧ ａ Ａ ｓ結晶面一に
に形成すると、膜中にＨ原子の含有されていることが質
量分析により確認された。
この膜中に取り込まれたＩ（原子が狙いどおり重大な作
用を及ぼす訳であり、ＧａＡｓ結晶表向層原子のダング
リングボンドの大半がＨ原子と結合して行く。
用を及ぼす訳であり、ＧａＡｓ結晶表向層原子のダング
リングボンドの大半がＨ原子と結合して行く。
これは前述したＳｉ原子のダングリングボンドがＳ ｉ
Ｏ２膜中のＯ原子と結合するのと等価である。
Ｏ２膜中のＯ原子と結合するのと等価である。
本発明はＧａＡｓ 、ＩｎＰ 、ＧａＳｂ等のｍ−ｖ族
化合物半導体上の絶縁膜形成に極めて有効な手法である
。
化合物半導体上の絶縁膜形成に極めて有効な手法である
。
たとえば、本発明の方法により作製したＡｌ電極を５ｉ
ｎ２膜上に設けたＡｌ−８ｌＯ□−ｐＧａＡｓＭＯ８の
Ｃ−Ｖ特性を第２図に示す。
ｎ２膜上に設けたＡｌ−８ｌＯ□−ｐＧａＡｓＭＯ８の
Ｃ−Ｖ特性を第２図に示す。
図において、実線は上記混合ガスの混合比Ｘを０．８と
した本発明の場合、点線は比較のために示した従来法（
ＸＯ）の場合を示す。
した本発明の場合、点線は比較のために示した従来法（
ＸＯ）の場合を示す。
同図から、本発明によればヒスプリシスが著しく減少す
ることがわかる。
ることがわかる。
また、反転層ができることも確認された。
さらに、第３図に示すドレイン、ソース領域を設けたｎ
−チャンネルＭＯ８ｌ−ランリスタを実現することがで
きる。
−チャンネルＭＯ８ｌ−ランリスタを実現することがで
きる。
図において、１はｐ−ＩｎＰ基板２はソース領域、３は
ドレイン領域、４は本発明により作製したゲート酸化膜
、５はゲートである。
ドレイン領域、４は本発明により作製したゲート酸化膜
、５はゲートである。
以上説明したように、本発明によれば、良質な電気等性
をもった■−ｖ族化合物゛１″−導体一酸化膜界面が得
られることは明らかである。
をもった■−ｖ族化合物゛１″−導体一酸化膜界面が得
られることは明らかである。
第１図はＡｒとＨ２の混合ガス雰囲気中でスパッタエッ
チしたｐ−ＧａＡｓ結晶の表向をクリプトンレーザで励
起して得られた波長８５００Ａのフォトルミネセンス（
ｉ） Ｌ ）強度とガス混合比Ｘの関係を示す図、第２
図は本発明の方法により作製したｋｌ電極を５１０２膜
上に設けたＡｌ−Ａｌ−８ｉ０２−ｐＧａＡｓのＣ−Ｖ
特性を示す図、第３図は本発明により作製し得るＩｎＰ
からなるｎ−チャネルＭＯＳトランジスタの断面図であ
る。 第３図において、１・・・・・・ｐ−ＴｎＰ基板、２・
・・・・・ソース領域、３・・・・・・ドレイン領域、
４・・・・・・本発明の方法により作製したゲート酸化
膜、５・・・・・・ゲー ト。
チしたｐ−ＧａＡｓ結晶の表向をクリプトンレーザで励
起して得られた波長８５００Ａのフォトルミネセンス（
ｉ） Ｌ ）強度とガス混合比Ｘの関係を示す図、第２
図は本発明の方法により作製したｋｌ電極を５１０２膜
上に設けたＡｌ−Ａｌ−８ｉ０２−ｐＧａＡｓのＣ−Ｖ
特性を示す図、第３図は本発明により作製し得るＩｎＰ
からなるｎ−チャネルＭＯＳトランジスタの断面図であ
る。 第３図において、１・・・・・・ｐ−ＴｎＰ基板、２・
・・・・・ソース領域、３・・・・・・ドレイン領域、
４・・・・・・本発明の方法により作製したゲート酸化
膜、５・・・・・・ゲー ト。
Claims (1)
- １ （１−ｘ ）Ａｒ＋ｘＨ２（ここで、Ｘは体積比
で０．３≦Ｘ≧０，９）からなる混合ガス雰囲気中で■
〜■族化合物半導体試料（以下、試料と略す）の表面を
スパッタエツチングする第１の工程と引き続き、同一雰
囲気中で試料を３００’″Ｃ〜５００ ’Ｃの温変範囲
で刃口熱処理する第２の工程と、さらに引き続き、同一
雰囲気中で試料面−Ｌに絶縁膜をスパッタ法により形成
する第３の工程からなることを特徴とする［−Ｖ族化合
物半導体上の絶縁膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2452679A JPS5845174B2 (ja) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | ３↓−５族化合物半導体上の絶縁膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2452679A JPS5845174B2 (ja) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | ３↓−５族化合物半導体上の絶縁膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55117241A JPS55117241A (en) | 1980-09-09 |
| JPS5845174B2 true JPS5845174B2 (ja) | 1983-10-07 |
Family
ID=12140590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2452679A Expired JPS5845174B2 (ja) | 1979-03-05 | 1979-03-05 | ３↓−５族化合物半導体上の絶縁膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5845174B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4361461A (en) * | 1981-03-13 | 1982-11-30 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Hydrogen etching of semiconductors and oxides |
| JPS59220927A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2003086569A (ja) | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
-
1979
- 1979-03-05 JP JP2452679A patent/JPS5845174B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55117241A (en) | 1980-09-09 |
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