JPS5846168B2 - 化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法Info
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- JPS5846168B2 JPS5846168B2 JP54147629A JP14762979A JPS5846168B2 JP S5846168 B2 JPS5846168 B2 JP S5846168B2 JP 54147629 A JP54147629 A JP 54147629A JP 14762979 A JP14762979 A JP 14762979A JP S5846168 B2 JPS5846168 B2 JP S5846168B2
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- base material
- thermal oxidation
- compound semiconductor
- crystal
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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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法の
改良に関するものである。
改良に関するものである。
半導体装置では、ＭＯＳまたはＭＩＳ形構戒構成縁膜、
表面安定化保護膜、電極間絶縁膜、さらには選択拡散お
よび選択エピタキシャル成長のマスク膜などとして、酸
化膜被覆はきわめて重要な役割を果している。
表面安定化保護膜、電極間絶縁膜、さらには選択拡散お
よび選択エピタキシャル成長のマスク膜などとして、酸
化膜被覆はきわめて重要な役割を果している。
Ｓｌを基材とする通常の半導体装置の場合には、母材Ｓ
ｉの酸化物Ｓ ｈ ０２が良質安定な酸化膜被覆として
適用されている。
ｉの酸化物Ｓ ｈ ０２が良質安定な酸化膜被覆として
適用されている。
しかし、ＧａＡｓなどの化合物半導体を基材とする半導
体装置の場合には、母材結晶の酸化膜はそれぞれの要素
原子の酸化膜の混成膜となり、その組成の制御も困難で
あるために、従来は満足な母材酸化膜を得るに至ってい
ない。
体装置の場合には、母材結晶の酸化膜はそれぞれの要素
原子の酸化膜の混成膜となり、その組成の制御も困難で
あるために、従来は満足な母材酸化膜を得るに至ってい
ない。
従来、ＧａＡｓ結晶の熱酸化法としては、酸素を含む気
流中での４００〜７００℃の熱処理が一般であり、得ら
れる熱酸化膜は０ａＡｓ結晶の要素原子であるＧａおよ
びＡｓの酸化物、主としてＧａ２Ｏ３およびＡｓ２Ｏ３
の混合組成体である。
流中での４００〜７００℃の熱処理が一般であり、得ら
れる熱酸化膜は０ａＡｓ結晶の要素原子であるＧａおよ
びＡｓの酸化物、主としてＧａ２Ｏ３およびＡｓ２Ｏ３
の混合組成体である。
ＧａＡｓ 結晶は、高温でＡｓが蒸発し、Ａｓの空孔が
発生し易い性質があり、またＡｓ２Ｏ３はＧａ２Ｏ３と
比較して蒸気圧が高く、蒸発し易い性質がある。
発生し易い性質があり、またＡｓ２Ｏ３はＧａ２Ｏ３と
比較して蒸気圧が高く、蒸発し易い性質がある。
ＧａＡｓ結晶の母材酸化膜の生成過程を考えると、母材
結晶界面では一部のＡｓの蒸発と雰囲気からの０２の供
給のもとでの熱酸化反応によりＧ ａ ２０ ｓとＡｓ
２Ｏ３とが生成される。
結晶界面では一部のＡｓの蒸発と雰囲気からの０２の供
給のもとでの熱酸化反応によりＧ ａ ２０ ｓとＡｓ
２Ｏ３とが生成される。
生成膜中での両酸化物の組成比Ａｓ２Ｏ３／Ｇａ２ ｏ
３は、Ａ５２０ ａの表面からの蒸発のために相当に小
さくなっており、酸化膜−母材結晶界面で生成されるＡ
ｓ２Ｏ３は統計的ｌこは、生成酸化膜中を透して表面方
向に移動することになり、酸化膜−母材結晶界面附近の
Ａｓ２Ｏ３／Ｇａ２Ｏ３の組成比を低下させている。
３は、Ａ５２０ ａの表面からの蒸発のために相当に小
さくなっており、酸化膜−母材結晶界面で生成されるＡ
ｓ２Ｏ３は統計的ｌこは、生成酸化膜中を透して表面方
向に移動することになり、酸化膜−母材結晶界面附近の
Ａｓ２Ｏ３／Ｇａ２Ｏ３の組成比を低下させている。
また、０ａＡｓの熱酸化法の最近の技術として、封管中
にＧａＡｓ基板結晶とＡｓ２Ｏ３粉末とを設置し、それ
ぞれ別個に加熱できる装置を使用して、Ａｓ２Ｏ３粉末
の蒸発、熱分解によって発生する封管内のＡｓ圧および
０□圧下でＧａＡｓの熱酸化を行なう方法が提案されて
いる。
にＧａＡｓ基板結晶とＡｓ２Ｏ３粉末とを設置し、それ
ぞれ別個に加熱できる装置を使用して、Ａｓ２Ｏ３粉末
の蒸発、熱分解によって発生する封管内のＡｓ圧および
０□圧下でＧａＡｓの熱酸化を行なう方法が提案されて
いる。
この方法は、Ａｓ圧を加えることにより母材結晶からの
Ａｓの蒸発および表面からのＡｓ２Ｏ３の蒸発をある程
度制限しようとする試みとして興味深いが、熱化学反応
論的に完全な条件設定が現実には非常に困難であり、実
験結果としても酸化膜−母材結晶界面附近の組成比の改
善は未だ満足すべき程度に至っていない。
Ａｓの蒸発および表面からのＡｓ２Ｏ３の蒸発をある程
度制限しようとする試みとして興味深いが、熱化学反応
論的に完全な条件設定が現実には非常に困難であり、実
験結果としても酸化膜−母材結晶界面附近の組成比の改
善は未だ満足すべき程度に至っていない。
また、封管中での製造方法は、量産化、低コスト化にと
って大きな障害であるなどの問題がある。
って大きな障害であるなどの問題がある。
この発明は、化合物半導体ＧａＡｓ基板に酸化膜被覆を
製造するに当り、ＧａＡｓ基板結晶の表面に予め金属Ａ
ｓ薄膜またはＡｓの低級酸化物薄膜の附加層を設け、母
材結晶の熱酸化過程での前記附加層のＡｓ威分の供給効
果により、前述した従来の問題を解決して、良好な組成
の酸化膜構造の酸化膜被覆をＧａＡｓ基板に生成させる
ことを目的とするものである。
製造するに当り、ＧａＡｓ基板結晶の表面に予め金属Ａ
ｓ薄膜またはＡｓの低級酸化物薄膜の附加層を設け、母
材結晶の熱酸化過程での前記附加層のＡｓ威分の供給効
果により、前述した従来の問題を解決して、良好な組成
の酸化膜構造の酸化膜被覆をＧａＡｓ基板に生成させる
ことを目的とするものである。
以下、この発明の一実施例を図を参照して基本原理とと
もに説明する。
もに説明する。
第１図はこの発明の実施例における熱酸化処理前の構造
図であり、ＧａＡｓ基板結晶１の表面に金属Ａｓ薄膜ま
たはＡｓの低級酸化物薄膜からなる附加層２が設けられ
ている。
図であり、ＧａＡｓ基板結晶１の表面に金属Ａｓ薄膜ま
たはＡｓの低級酸化物薄膜からなる附加層２が設けられ
ている。
前記金属Ａｓ薄膜は通常の高真空蒸着法によって容易に
形成することができる。
形成することができる。
また、Ａｓの低級酸化物薄膜を得るには、酸素圧１０”
−’〜１０ ” Ｔｏｒｒの低真空中でのＡｓの蒸着
法を用いるのが簡単で好都合である。
−’〜１０ ” Ｔｏｒｒの低真空中でのＡｓの蒸着
法を用いるのが簡単で好都合である。
第２図はこの発明の一実施例における熱酸化反応とその
生成酸化膜のＭｉ戒構造を説明する図である。
生成酸化膜のＭｉ戒構造を説明する図である。
この発明の熱酸化処理は、０２ガス雰囲気または０２と
Ｎ２あるいは空気との混合ガス雰囲気中で行ない、後述
する２段階の反応過程で行なう。
Ｎ２あるいは空気との混合ガス雰囲気中で行ない、後述
する２段階の反応過程で行なう。
第１の段階は、主としてＧａＡｓ基板表面に設けた附加
層の酸化過程であって、表面に良質のＡｓ２Ｏ３層を生
成させるためのものであり、第２図ａは第１の段階での
生成酸化膜の組成構造を示す。
層の酸化過程であって、表面に良質のＡｓ２Ｏ３層を生
成させるためのものであり、第２図ａは第１の段階での
生成酸化膜の組成構造を示す。
この段階での酸化雰囲気温度は約２３０〜３５０℃に設
定する。
定する。
表面附加層が金属Ａｓ薄膜の場合には、表面からの０２
の拡散供給を受けて金属の酸化が進行し、主として単斜
晶形の良質のＡｓ２Ｏ３層が生成される。
の拡散供給を受けて金属の酸化が進行し、主として単斜
晶形の良質のＡｓ２Ｏ３層が生成される。
また、表面附加層が低級酸化物膜の場合には、等軸晶形
Ａｓ２Ｏ３から単斜晶形Ａｓ２Ｏ３への転移温度が２２
０℃であり、良質の単斜晶形Ａｓ２Ｏ３への転移が進行
する。
Ａｓ２Ｏ３から単斜晶形Ａｓ２Ｏ３への転移温度が２２
０℃であり、良質の単斜晶形Ａｓ２Ｏ３への転移が進行
する。
第２の段階は、ＧａＡｓ基板結晶の母材酸化の過程であ
って、第２の段階での酸化反応はすでに生成されている
Ａ ｓ ２０３層を保護膜として進行する。
って、第２の段階での酸化反応はすでに生成されている
Ａ ｓ ２０３層を保護膜として進行する。
ＧａＡｓ母材結晶の酸化では、この結晶の要素原子であ
るＧａおよびＡｓの酸化物Ｇａ ２０３およびＡ Ｓ２
０３が生成することになり、ＡＳ ２０３はＧａ２Ｏ３
に比べて蒸発し易い性質がある。
るＧａおよびＡｓの酸化物Ｇａ ２０３およびＡ Ｓ２
０３が生成することになり、ＡＳ ２０３はＧａ２Ｏ３
に比べて蒸発し易い性質がある。
しかし、この発明の実施例では、母材結晶の熱酸化の過
程でその表面にＡＳ ２０３の保護膜があり、母材結晶
のＡｓ酸化により生成したＡｓ２Ｏ３の移動を阻止する
ように働き、第２図すに示すように、組成比Ａｓ２Ｏ３
／Ｇａ２Ｏ３が近似的に１のＧａＡｓ母材結晶酸化層を
確実に生成させることができる。
程でその表面にＡＳ ２０３の保護膜があり、母材結晶
のＡｓ酸化により生成したＡｓ２Ｏ３の移動を阻止する
ように働き、第２図すに示すように、組成比Ａｓ２Ｏ３
／Ｇａ２Ｏ３が近似的に１のＧａＡｓ母材結晶酸化層を
確実に生成させることができる。
母材結晶の熱酸化反応過程での酸化雰囲気温度は４００
〜５５０°Ｃに設定する。
〜５５０°Ｃに設定する。
この範囲の処理温度では、前述したような作用を行なう
ＡＳ２０３保護膜が表面層からの拡散蒸発によって次第
に減量し、この結果として、第２図Ｃに示すように、生
成酸化膜の全域の組成比ＡＳ２０３／Ｇａ２Ｏ３が近似
的に１となる理想的な生成酸化膜が得られる。
ＡＳ２０３保護膜が表面層からの拡散蒸発によって次第
に減量し、この結果として、第２図Ｃに示すように、生
成酸化膜の全域の組成比ＡＳ２０３／Ｇａ２Ｏ３が近似
的に１となる理想的な生成酸化膜が得られる。
前述のようにして得られた酸化膜被覆の均等、等公比率
の組成構造は、ＧａとＡｓとが均等、等公比率のＧａＡ
ｓ母材結晶に対して、組成構造的に最も自然に接続する
ものであり、界面準位密度を最小にすることに大きく貢
献する。
の組成構造は、ＧａとＡｓとが均等、等公比率のＧａＡ
ｓ母材結晶に対して、組成構造的に最も自然に接続する
ものであり、界面準位密度を最小にすることに大きく貢
献する。
以上説明したように、この発明による化合物半導体装置
の酸化膜被覆製造方法は、ＧａＡｓ基板結晶の要素原子
の酸化物組成比率が近似的に１に制御された被覆層を確
実に実現させることができ、このことは、ＭＯＳまたは
ＭＩＳ形化合物半導体装置に適用して、界面準位密度の
少ない良好な絶縁膜を提供することができる。
の酸化膜被覆製造方法は、ＧａＡｓ基板結晶の要素原子
の酸化物組成比率が近似的に１に制御された被覆層を確
実に実現させることができ、このことは、ＭＯＳまたは
ＭＩＳ形化合物半導体装置に適用して、界面準位密度の
少ない良好な絶縁膜を提供することができる。
また、この発明の製造方法は、工業的な実施に当って、
通常の蒸着技術と酸化雰囲気中での熱処理という量産性
のよい技術に立脚しているため、半導体装置の種々の構
成要素または中間工程マスク材として有効に活用するこ
とができ、化合物半導体装置の製造の基幹技術として大
きな効果を有するものである。
通常の蒸着技術と酸化雰囲気中での熱処理という量産性
のよい技術に立脚しているため、半導体装置の種々の構
成要素または中間工程マスク材として有効に活用するこ
とができ、化合物半導体装置の製造の基幹技術として大
きな効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明の一実施例を示し、第１図は熱酸化処理前
の構造図、第２図は熱酸化反応による生成酸化膜の組成
構造を説明する図で、同図ａは第１段階の熱酸化過程で
の生成酸化膜の組成構造を、同図すは第２段階の熱酸化
過程での母材結晶に生成される酸化膜の組成構造を、同
図Ｃは第２段階の熱酸化過程での酸化膜の組成構造をそ
れぞれ示す説明図である。 １・・・・・・ＧａＡｓ基板結晶、２・・・・・・附加
層。
の構造図、第２図は熱酸化反応による生成酸化膜の組成
構造を説明する図で、同図ａは第１段階の熱酸化過程で
の生成酸化膜の組成構造を、同図すは第２段階の熱酸化
過程での母材結晶に生成される酸化膜の組成構造を、同
図Ｃは第２段階の熱酸化過程での酸化膜の組成構造をそ
れぞれ示す説明図である。 １・・・・・・ＧａＡｓ基板結晶、２・・・・・・附加
層。
Claims (1)
- ｌ ＧａＡｓ基板結晶の表面に予め金属Ａｓ薄膜また
はＡｓの低級酸化物薄膜の附加層を設け、酸化雰囲気中
での第１段階の熱酸化過程で前記附加層の熱酸化または
高級酸化物への転移を行ない、この熱酸化の第１段階の
過程で生成したＡｓ２Ｏ３を保護膜としてＧａＡｓ基板
結晶の母材を熱酸化する第２段階の熱酸化過程を行なう
ことを特徴とする化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54147629A JPS5846168B2 (ja) | 1979-11-16 | 1979-11-16 | 化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54147629A JPS5846168B2 (ja) | 1979-11-16 | 1979-11-16 | 化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5671942A JPS5671942A (en) | 1981-06-15 |
| JPS5846168B2 true JPS5846168B2 (ja) | 1983-10-14 |
Family
ID=15434642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54147629A Expired JPS5846168B2 (ja) | 1979-11-16 | 1979-11-16 | 化合物半導体装置の酸化膜被覆製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846168B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58141524A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-22 | Hitachi Ltd | 拡散マスクの形成法 |
| JPS5988830A (ja) * | 1982-11-10 | 1984-05-22 | インタ−ナシヨナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−シヨン | 化合物半導体基板表面上にパッシベーション層を形成する方法 |
-
1979
- 1979-11-16 JP JP54147629A patent/JPS5846168B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5671942A (en) | 1981-06-15 |
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