JPS6015933A - 薄膜形成法 - Google Patents
薄膜形成法Info
- Publication number
- JPS6015933A JPS6015933A JP58124007A JP12400783A JPS6015933A JP S6015933 A JPS6015933 A JP S6015933A JP 58124007 A JP58124007 A JP 58124007A JP 12400783 A JP12400783 A JP 12400783A JP S6015933 A JPS6015933 A JP S6015933A
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- JP
- Japan
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- film
- compound semiconductor
- high frequency
- boron
- wafer
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
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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】
この発明はｌ−Ｖ化合物半導体薄膜の形成方法に関する
。
。
表面の安定化１．金麟−絶縁体−半導体（、Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ −Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
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Ｉ−
Ｖ化合物半導体に対しては成されていない。
−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ −Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
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Ｉ−
Ｖ化合物半導体に対しては成されていない。
［−Ｖ化合物の代表であるＧａ Ａｓ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
Ｇ ａ Ａ ｓ酸化層が後圧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ってい・るらしいことが
分っている。。また絶縁膜として通常用いられるＳ ｉ
０２膜は８ｉ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１０１０−−２台にで
きることが実験的にも示されており合理的にも予想され
ている。
中に存在する酸素や水分がＧａＡｓ表面を酸化し、この
Ｇ ａ Ａ ｓ酸化層が後圧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ってい・るらしいことが
分っている。。また絶縁膜として通常用いられるＳ ｉ
０２膜は８ｉ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１０１０−−２台にで
きることが実験的にも示されており合理的にも予想され
ている。
しかしＧａＡｓ等のＩ −Ｖ イ’５合物に対しては表
面ダングリングボンドを閉じるような絶縁膜として有が
あるのか、現在模索段階にある。
面ダングリングボンドを閉じるような絶縁膜として有が
あるのか、現在模索段階にある。
最近既に知られている膜である８ｉＵ２゜Ｓ ｉ ３Ｎ
４ 、 Ａ、１２０３等に代って結局のところ菖−Ｖ化
合物に対してはＩ−Ｖ化合物絶縁膜を適用する以外、Ｍ
ＩＳ）ランジスタや表面安定化を実現する道はないので
はないかという疑問がめばえはじめている。例えばジボ
ラン（Ｂ２Ｈ６） とアンモニア（ＮＨ３）から気相堆
積法（以後ＣＶＤ法と略称する。）で作られるＩ−Ｖ化
合物窒化ボロン（ＢＮ）膜がＩｎＰに適用されＩＱｌｏ
ｍ”台の低い界面単位密度が得られている。またＡＩＮ
やＡｌＧａＡｓ等がＭＩ８構造用の絶縁膜として分子線
エピタキシャル法で形成されるなどＩ−Ｖ化合物絶縁膜
の検討が進んでいる。
４ 、 Ａ、１２０３等に代って結局のところ菖−Ｖ化
合物に対してはＩ−Ｖ化合物絶縁膜を適用する以外、Ｍ
ＩＳ）ランジスタや表面安定化を実現する道はないので
はないかという疑問がめばえはじめている。例えばジボ
ラン（Ｂ２Ｈ６） とアンモニア（ＮＨ３）から気相堆
積法（以後ＣＶＤ法と略称する。）で作られるＩ−Ｖ化
合物窒化ボロン（ＢＮ）膜がＩｎＰに適用されＩＱｌｏ
ｍ”台の低い界面単位密度が得られている。またＡＩＮ
やＡｌＧａＡｓ等がＭＩ８構造用の絶縁膜として分子線
エピタキシャル法で形成されるなどＩ−Ｖ化合物絶縁膜
の検討が進んでいる。
即ちＩ−Ｖ化合物半導体上にその禁制帯幅より広い禁制
帯幅をもったＩ−Ｖ化合物絶縁膜を形成し、ＭＩＳトラ
ンジスタや表面安定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ＢＮあるいはＡＩＮ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り込み
易く、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、このためにＭＩ８
特性や界面準位密度等はかならずしも制御できていない
。
帯幅をもったＩ−Ｖ化合物絶縁膜を形成し、ＭＩＳトラ
ンジスタや表面安定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ＢＮあるいはＡＩＮ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り込み
易く、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、このためにＭＩ８
特性や界面準位密度等はかならずしも制御できていない
。
本発明の目的は絶縁性１−Ｖ化合物ＢＮ膜を１−Ｖ化合
物上に形成する方法を与えることであり、酸素の膜中へ
の混入量が本質的にきわめて少ないＢＮ膜が再現性良く
作製できるところから絶縁膜とＩ−Ｖ化合物の界面物性
、絶縁性ＢＮ膜自体の物性も優れ、かつそれらの再現性
も非常に良好なりＮ膜形成方法を提供することにある。
物上に形成する方法を与えることであり、酸素の膜中へ
の混入量が本質的にきわめて少ないＢＮ膜が再現性良く
作製できるところから絶縁膜とＩ−Ｖ化合物の界面物性
、絶縁性ＢＮ膜自体の物性も優れ、かつそれらの再現性
も非常に良好なりＮ膜形成方法を提供することにある。
本発明の骨子はボロン（Ｂ）と窒素（Ｎ）で構成される
六員環分子構造をもつ物質を開環してできた生成物をＩ
−Ｖ化合物半導体表面に堆積することにより該表面に
ＢＮ膜を形成することにある。
六員環分子構造をもつ物質を開環してできた生成物をＩ
−Ｖ化合物半導体表面に堆積することにより該表面に
ＢＮ膜を形成することにある。
以下、この発明を実施例に基づきＩ−Ｖ化合物表面への
六員環分子構造をもつ物質の分解によるＢＮ膜形成方法
について詳細に説明する。
六員環分子構造をもつ物質の分解によるＢＮ膜形成方法
について詳細に説明する。
第１図はボロン（Ｂ）と金床（Ｎ）による６員環構造を
もったボラゾール分子構造を示すものである。ＢとＮが
６員環構造をとれることは周期律表に見るように６員環
を構成することで有名な炭素原子と類似した外殻電子構
造をもっところから由来するものである。
もったボラゾール分子構造を示すものである。ＢとＮが
６員環構造をとれることは周期律表に見るように６員環
を構成することで有名な炭素原子と類似した外殻電子構
造をもっところから由来するものである。
ボラゾールは３００’Ｃから６００ ℃ 程度の温度で
少なくも一部が６員環を開環し、第２図のような鎖状分
子になる。この時６員環分子にとらえられていた水素原
子は熱的に分解し鎖状ＢＮ分子となり、もし、基板が用
意されているならば基板上に堆積する。この発明による
実施例においては、第３図に示すような減圧ＣＶＤ装置
中にボラゾール熱分解人、熱分解する方法をとった。
少なくも一部が６員環を開環し、第２図のような鎖状分
子になる。この時６員環分子にとらえられていた水素原
子は熱的に分解し鎖状ＢＮ分子となり、もし、基板が用
意されているならば基板上に堆積する。この発明による
実施例においては、第３図に示すような減圧ＣＶＤ装置
中にボラゾール熱分解人、熱分解する方法をとった。
第３図において、石英反応管３１中にｉ−ｖ化合物半導
体Ｇ ａ Ａ ｓウェーハ３２をカーボン・サセプタ３
３土にのせて用意、した状態を示している。
体Ｇ ａ Ａ ｓウェーハ３２をカーボン・サセプタ３
３土にのせて用意、した状態を示している。
石英反応管３１の内部は減圧排気用ロータリー・ポンプ
３４で減圧排気を行なえるものである。
３４で減圧排気を行なえるものである。
ＢＮ膜の堆、（責にあたっては３５で示したステンレス
管よりＮ２ガスで稀釈したボラゾールを導入、かつ高周
波電源３６により高周波パワーを高周波コイル３８によ
り加えることによりカーボン・サセフ゛ターを３ （１
０°Ｃから６００℃に力０熱する。 なお実施例にあっ
ては反応管３１の外壁は２重管構造をとり、ここに水３
７を流すととにより冷却し、外壁へのＢＮ膜の付着を防
止した。基板温度５５０℃に加熱、ボラゾールを０１〜
５％含んだＮ２ガスを流し、ボラゾールを熱分解するこ
とによりＷ −Ｖ化合物半導体ＧａＡｓウェーハ３２表
向にＢＮ膜を付着した。この時、ＢＮ膜のν着速度は１
０〜５００オングストロ一ム／分で付着する。
管よりＮ２ガスで稀釈したボラゾールを導入、かつ高周
波電源３６により高周波パワーを高周波コイル３８によ
り加えることによりカーボン・サセフ゛ターを３ （１
０°Ｃから６００℃に力０熱する。 なお実施例にあっ
ては反応管３１の外壁は２重管構造をとり、ここに水３
７を流すととにより冷却し、外壁へのＢＮ膜の付着を防
止した。基板温度５５０℃に加熱、ボラゾールを０１〜
５％含んだＮ２ガスを流し、ボラゾールを熱分解するこ
とによりＷ −Ｖ化合物半導体ＧａＡｓウェーハ３２表
向にＢＮ膜を付着した。この時、ＢＮ膜のν着速度は１
０〜５００オングストロ一ム／分で付着する。
従来のＢＮ膜堆積にあたってはジボラン（Ｂ２１−１６
）とアンモニア（ＮＨａ） の２種のガスを反応系内に
入れる方法がとられていた。この時Ｂ２Ｈ６からはＢが
、ＮＨ３からはへかそれぞれ熱分解、 次にＢとＮが化
合してＢＮとなる。ように化学反応が進行する。したが
って残留酸素あるいは水分等があるとＢと酸素等が結合
したりしてＢＮ膜中には酸素が取り込まれると考えられ
る。
）とアンモニア（ＮＨａ） の２種のガスを反応系内に
入れる方法がとられていた。この時Ｂ２Ｈ６からはＢが
、ＮＨ３からはへかそれぞれ熱分解、 次にＢとＮが化
合してＢＮとなる。ように化学反応が進行する。したが
って残留酸素あるいは水分等があるとＢと酸素等が結合
したりしてＢＮ膜中には酸素が取り込まれると考えられ
る。
しかるに本発明のボラゾールの分解ではＢとＮがそれぞ
れ離れている状態は存在せずＢとＮが強い結合をしてい
るため酸素がＢＮ膜中に取り込壕れることはない。ボラ
ゾール熱分解で作成したＢＮ膜を絶縁膜としたＭＩＳ界
面の評価では界面準位として１０１０ｃＩｎ−２程度が
再現性よく得られる。
れ離れている状態は存在せずＢとＮが強い結合をしてい
るため酸素がＢＮ膜中に取り込壕れることはない。ボラ
ゾール熱分解で作成したＢＮ膜を絶縁膜としたＭＩＳ界
面の評価では界面準位として１０１０ｃＩｎ−２程度が
再現性よく得られる。
また、ＭＩＳダイオードの電圧−容量特性にはヒステリ
シスはみられない。
シスはみられない。
同様なりＮ膜形成はボラゾールの水素原子の少なくも一
部がハロゲン（例えば塩素）原子で置換また、実施例で
は熱分解法のみを示したが、良く知られているように紫
外光やプラズマ法で分解を促進するいわゆる光ＣＶＤ法
やプラズマＣＶＤ法等がボラゾールの分解に適用できる
ことは明らかである。また実施例ではＧ ａ Ａ ｓと
いう２元糸の化合物半導体上にＢＮ膜を形成したが、３
元札４元系等の多元系化合物半導体上にも形成すること
ができる。
部がハロゲン（例えば塩素）原子で置換また、実施例で
は熱分解法のみを示したが、良く知られているように紫
外光やプラズマ法で分解を促進するいわゆる光ＣＶＤ法
やプラズマＣＶＤ法等がボラゾールの分解に適用できる
ことは明らかである。また実施例ではＧ ａ Ａ ｓと
いう２元糸の化合物半導体上にＢＮ膜を形成したが、３
元札４元系等の多元系化合物半導体上にも形成すること
ができる。
第１図はボラゾールの６員環分子構造を示す図であり、
第２図は熱分解をうけたボラゾールがとると考えられる
鎖状窒化ボロン分子を示す図である。第３図は実施例に
用いたボラゾールを分解■−■化合物表面に窒化ボロン
膜を堆積するだめの装置の概念図である。 図中 ３１は石英反応管、３２はＧａＡｓウェーハ、３３はカ
ーボンサセプタ、 ３４はロータリーポンプ、 ３５はボラゾールガス導入用ステンレス管３６は高周波
電源、 ３７は冷却水、 ３８は高周波コイル である。
第２図は熱分解をうけたボラゾールがとると考えられる
鎖状窒化ボロン分子を示す図である。第３図は実施例に
用いたボラゾールを分解■−■化合物表面に窒化ボロン
膜を堆積するだめの装置の概念図である。 図中 ３１は石英反応管、３２はＧａＡｓウェーハ、３３はカ
ーボンサセプタ、 ３４はロータリーポンプ、 ３５はボラゾールガス導入用ステンレス管３６は高周波
電源、 ３７は冷却水、 ３８は高周波コイル である。
Claims (1)
- ボロンと窒素から構成される６員環構造をもつ分子を開
環して得た生成物を化合物半導体表面上に堆積すること
により該表面に窒化ボロン膜を形成することを特徴とす
る薄膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124007A JPS6015933A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 薄膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58124007A JPS6015933A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 薄膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6015933A true JPS6015933A (ja) | 1985-01-26 |
Family
ID=14874719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58124007A Pending JPS6015933A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 薄膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6015933A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149478A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | Furukawa Mining Co Ltd | 六方晶乃至立方晶の窒化ホウ素膜の製造方法 |
| JPS61223183A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-10-03 | Res Dev Corp Of Japan | 菱面体晶系窒化ホウ素の製造方法 |
| US4971779A (en) * | 1989-02-17 | 1990-11-20 | University Of New Mexico | Process for the pyrolytic conversion of a polymeric precursor composition to boron nitride |
| US5188757A (en) * | 1989-02-17 | 1993-02-23 | University Of New Mexico | Precursor compositions for conversion to boron nitride |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP58124007A patent/JPS6015933A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149478A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-08 | Furukawa Mining Co Ltd | 六方晶乃至立方晶の窒化ホウ素膜の製造方法 |
| JPS61223183A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-10-03 | Res Dev Corp Of Japan | 菱面体晶系窒化ホウ素の製造方法 |
| US4971779A (en) * | 1989-02-17 | 1990-11-20 | University Of New Mexico | Process for the pyrolytic conversion of a polymeric precursor composition to boron nitride |
| US5188757A (en) * | 1989-02-17 | 1993-02-23 | University Of New Mexico | Precursor compositions for conversion to boron nitride |
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