JPS62136036A - 絶縁膜形成法 - Google Patents
絶縁膜形成法Info
- Publication number
- JPS62136036A JPS62136036A JP27836985A JP27836985A JPS62136036A JP S62136036 A JPS62136036 A JP S62136036A JP 27836985 A JP27836985 A JP 27836985A JP 27836985 A JP27836985 A JP 27836985A JP S62136036 A JPS62136036 A JP S62136036A
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- oxide film
- insulating film
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は絶縁膜形成法に関し、特にゲルマニウム上に
絶縁膜を形成する方法に関するものである。
絶縁膜を形成する方法に関するものである。
従来、ゲルマニウム上の絶縁膜形成には、ＣＶＤ （Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法が用いられている。絶縁膜としてはｓ、、ｏ□、
５１３Ｎ４− Ｇｅ３Ｎ４などが試みられているが、ア
イ・イー・イー・イー・ジャーナＪし・オブ・カンタム
・エレクトロニクス＜ ＩＰ、ＩＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ’ Ｑｕａｎｔｕ＋ａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
）、第１６巻、１００２ページ、１９８０年にその例が
記載されているように、Ｓ、Ｏ２がほとんどである。
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）法が用いられている。絶縁膜としてはｓ、、ｏ□、
５１３Ｎ４− Ｇｅ３Ｎ４などが試みられているが、ア
イ・イー・イー・イー・ジャーナＪし・オブ・カンタム
・エレクトロニクス＜ ＩＰ、ＩＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ’ Ｑｕａｎｔｕ＋ａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
）、第１６巻、１００２ページ、１９８０年にその例が
記載されているように、Ｓ、Ｏ２がほとんどである。
８．０２の堆積は
５１１１４＋２０２→Ｓ、０２＋２１１．０の反応を用
いることが多く、その堆積温度は３５０〜５５０℃であ
る。
いることが多く、その堆積温度は３５０〜５５０℃であ
る。
［゛発明が解決しようとする問題点〕
ゲルマニウムに限らず半導体表面に絶縁膜を形成する場
合、格子欠陥が発生しないというのはもちろんであるが
、半導体と絶縁膜との界面に界面準位が少ないというこ
とが重要である。界面の特性には絶縁膜を形成する前の
半導体の表面状態が強い影響を与えると言われている。
合、格子欠陥が発生しないというのはもちろんであるが
、半導体と絶縁膜との界面に界面準位が少ないというこ
とが重要である。界面の特性には絶縁膜を形成する前の
半導体の表面状態が強い影響を与えると言われている。
半導体と絶縁膜との界面で最も良いと言われているもの
は熱酸化によるＳＩとＳ＋０□との界面であるが、それ
はＳ、Ｏ２が非常に安定であることと、界面かもとのシ
リコンの内部に形成されることが重要である。それに対
し、堆積法によって絶縁膜を形成する場合にはＳ、と５
Ｉ０２との界面でも良くない。ゲルマニウムの酸化はＧ
ｅＯ２が非常に分解しやすいために用いられていない。
は熱酸化によるＳＩとＳ＋０□との界面であるが、それ
はＳ、Ｏ２が非常に安定であることと、界面かもとのシ
リコンの内部に形成されることが重要である。それに対
し、堆積法によって絶縁膜を形成する場合にはＳ、と５
Ｉ０２との界面でも良くない。ゲルマニウムの酸化はＧ
ｅＯ２が非常に分解しやすいために用いられていない。
ゲルマニウム上に５１０２を堆積する場合、ＨＣＩを用
いてガスエツチングを８００〜９００℃で行い表面を清
浄化した後、低温に下げて５１０２の堆積を行うが、Ｓ
Ｉと８１０２との界面に較べると界面特性は悪い。たと
えば、ＭＩＳダイオードを形成してその容量−電圧特性
を測定すると容量の変化が小さくまたヒステリシスが観
測されるなど理想曲線からのずれが大きい。この結果か
ら界面準位が多いこと、あるいは絶縁膜中に欠陥が多い
ことなとが推定され、その原因として堆積前に表面状態
が悪いことやＳ、ｌ）２膜の密度が低いことなどが考え
られる、界面準位が多いとＭＩＳダイオード特性が悪い
ことは勿論、パッシベイションとして用いる場合にも界
面に形成される反転層がデバイスに悪い影響を与える。
いてガスエツチングを８００〜９００℃で行い表面を清
浄化した後、低温に下げて５１０２の堆積を行うが、Ｓ
Ｉと８１０２との界面に較べると界面特性は悪い。たと
えば、ＭＩＳダイオードを形成してその容量−電圧特性
を測定すると容量の変化が小さくまたヒステリシスが観
測されるなど理想曲線からのずれが大きい。この結果か
ら界面準位が多いこと、あるいは絶縁膜中に欠陥が多い
ことなとが推定され、その原因として堆積前に表面状態
が悪いことやＳ、ｌ）２膜の密度が低いことなどが考え
られる、界面準位が多いとＭＩＳダイオード特性が悪い
ことは勿論、パッシベイションとして用いる場合にも界
面に形成される反転層がデバイスに悪い影響を与える。
本発明の目的は、ゲルマニウム上にＳ＋０□膜を堆積す
る従来の方法に較べ、良好な界面特性をもった絶縁膜形
成法を提供することにある６〔問題点を解決するための
手段〕 この発明は、ゲルマニウム上にシリコンとゲルマニウム
とから成る膜を堆積し、酸化雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする。シリコンとゲルマニウムとから成る膜は
、シリコンとゲルマニウムの合金やシリコン／ゲルマニ
ウムからなる超格子層などが挙げられる。シリコンとゲ
ルマニウムとから成る膜を酸化雰囲気中で熱処理すると
、良質な絶縁膜が得られる。更に水素アニールを行うこ
とか有効である。
る従来の方法に較べ、良好な界面特性をもった絶縁膜形
成法を提供することにある６〔問題点を解決するための
手段〕 この発明は、ゲルマニウム上にシリコンとゲルマニウム
とから成る膜を堆積し、酸化雰囲気中で熱処理すること
を特徴とする。シリコンとゲルマニウムとから成る膜は
、シリコンとゲルマニウムの合金やシリコン／ゲルマニ
ウムからなる超格子層などが挙げられる。シリコンとゲ
ルマニウムとから成る膜を酸化雰囲気中で熱処理すると
、良質な絶縁膜が得られる。更に水素アニールを行うこ
とか有効である。
〔作用］）
シリコンとゲルマニウムとから成る１摸を酸化すると、
５Ｉ０２の方がしく）２より安定なため酸化膜中のゲル
マニウム（あるいはＧａ０ｚ＞は酸化膜表面ではＧｅＯ
の形で揮発し、シリコンとゲルマニウムとから成る膜と
酸化膜との界面ではＧ、がパイルアップする形で酸化膜
中から抜けていくことによって酸化膜はＳ、０２に近い
ものが得られる。酸化膜中のＧｅＯ□は水素アニールを
すると ＧｅＯ２＋！＋２→ＧｅＯ＋ｌ＋２０ の反応で還元されるが、Ｇ、０は発揮性のため酸化膜か
ら除去されることが知られている（電子通信学会技術研
究報告、第８３巻、１７ページ、１９８４年）。従って
、水素アニールを行うことによって酸化膜の品質が更に
上がることが期待される。
５Ｉ０２の方がしく）２より安定なため酸化膜中のゲル
マニウム（あるいはＧａ０ｚ＞は酸化膜表面ではＧｅＯ
の形で揮発し、シリコンとゲルマニウムとから成る膜と
酸化膜との界面ではＧ、がパイルアップする形で酸化膜
中から抜けていくことによって酸化膜はＳ、０２に近い
ものが得られる。酸化膜中のＧｅＯ□は水素アニールを
すると ＧｅＯ２＋！＋２→ＧｅＯ＋ｌ＋２０ の反応で還元されるが、Ｇ、０は発揮性のため酸化膜か
ら除去されることが知られている（電子通信学会技術研
究報告、第８３巻、１７ページ、１９８４年）。従って
、水素アニールを行うことによって酸化膜の品質が更に
上がることが期待される。
このように酸化によって５Ｉ０２を形成すると、元はシ
リコンとゲルマニウムとから成る膜の内部にあった所に
界面が形成されるなめ、表面状態の影響が少ないことも
期待される。
リコンとゲルマニウムとから成る膜の内部にあった所に
界面が形成されるなめ、表面状態の影響が少ないことも
期待される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を説明する
ために工程順に示した断面図である。
。第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を説明する
ために工程順に示した断面図である。
第１図（ａ）は（１１１）ゲルマニウム基板１をガスエ
ツチングした後シリコンとゲルマニウムの合金２を成長
した状態を示す。ガスエツチングはＩ（ＣＩ（Ｈ２キャ
リア）を用い８５０℃で行い、約２０μｍ除去しな。そ
の後温度を７００℃に下げ、Ｓ、Ｈ４とＧ ｅｌｌ ４
を原料ガスとして（ＩＩ２キャリア）用い０．ＩＴｏｒ
ｒでシリコンとゲルマニウムの合金を約０．１μｍ堆積
した。
ツチングした後シリコンとゲルマニウムの合金２を成長
した状態を示す。ガスエツチングはＩ（ＣＩ（Ｈ２キャ
リア）を用い８５０℃で行い、約２０μｍ除去しな。そ
の後温度を７００℃に下げ、Ｓ、Ｈ４とＧ ｅｌｌ ４
を原料ガスとして（ＩＩ２キャリア）用い０．ＩＴｏｒ
ｒでシリコンとゲルマニウムの合金を約０．１μｍ堆積
した。
第１図（ｂ）は８００℃でウエツＩ−酸化を行ない合金
層２を酸化膜３に変えた状態を示している。
層２を酸化膜３に変えた状態を示している。
このようにして形成した酸化膜の比誘導率はＳ、０□に
かなり近く、さらに水素アニールを行うことによって比
誘電率は５Ｉ０２と変わらないものになった。
かなり近く、さらに水素アニールを行うことによって比
誘電率は５Ｉ０２と変わらないものになった。
既に述べたように、ゲルマニウムは酸化膜表面ではＧ、
Ｏの形で揮発し、界面ではＧｅがパイルアップする形で
酸化膜中からゲルマニウム基板に抜けていく効果によっ
て酸化膜の組成が５１０２に非常に近いものになったと
思われる。この５Ｉ０２膜は本質的にはシリコンの酸化
によって得られたものであるため、膜に密度が高く良質
な絶縁膜（あるいはパッシベイション膜）であることが
期待される。
Ｏの形で揮発し、界面ではＧｅがパイルアップする形で
酸化膜中からゲルマニウム基板に抜けていく効果によっ
て酸化膜の組成が５１０２に非常に近いものになったと
思われる。この５Ｉ０２膜は本質的にはシリコンの酸化
によって得られたものであるため、膜に密度が高く良質
な絶縁膜（あるいはパッシベイション膜）であることが
期待される。
第２図は酸化股上に＾ｅ（１）、５ｕ＋φ）を蒸着して
形成したＭ Ｉ Ｓ （Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓ＋＋ｌａｔ
ｏｒ−５膜ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオードのＣ−
Ｖ特性（ＩＭＩＩｚ、室温）を示している。第２図には
ゲルマニウム上に５１０２を堆積した場合の結果も参考
として示しである。第２図から明らかなように、堆積法
の場合４では容量の変化が小さくヒステリシスも大きい
のに対し、シリコンとゲルマニウムの合金層を酸化して
絶縁膜を形成した本発明の場合５では容量の変化が大き
くヒステリシスは小さくなっており、本発明によってゲ
ルマニウムと絶縁膜の界面および絶縁膜の膜質が改善さ
れていることが分る７この結果は界面Φ位の減少および
絶縁膜中の欠陥密度の減少を意味していると思われる。
形成したＭ Ｉ Ｓ （Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓ＋＋ｌａｔ
ｏｒ−５膜ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオードのＣ−
Ｖ特性（ＩＭＩＩｚ、室温）を示している。第２図には
ゲルマニウム上に５１０２を堆積した場合の結果も参考
として示しである。第２図から明らかなように、堆積法
の場合４では容量の変化が小さくヒステリシスも大きい
のに対し、シリコンとゲルマニウムの合金層を酸化して
絶縁膜を形成した本発明の場合５では容量の変化が大き
くヒステリシスは小さくなっており、本発明によってゲ
ルマニウムと絶縁膜の界面および絶縁膜の膜質が改善さ
れていることが分る７この結果は界面Φ位の減少および
絶縁膜中の欠陥密度の減少を意味していると思われる。
酸化時間のコントロールを考えると、シリコンとゲルマ
ニウムの合金層における組成は成長時間とともに変える
ことが望ましい。すなわぢ成長期ＪｇＪにはゲルマニウ
ム成分を多くし、段々シリコン成分を増やすという方法
で合金層を作るということである。絶縁膜は安定性の点
で５Ｉ０２にできるだけ近い必要があり、また酸化ゲル
マニウム基板にまで及ぶことは絶対に避けなければなら
ない。上記のＩＭ造であれば、酸化のあと５．０２／ゲ
ルマニウムが非常に多いシリコンとゲルマニウムの合金
層・′ゲルマニウム基板という構造にすることは容易で
あり、絶縁膜とゲルマニウム界面の特性にら問題はなか
った。このような構造はゲルマニウム＆面に格子欠陥を
発生させないという意味でも有効であろう。
ニウムの合金層における組成は成長時間とともに変える
ことが望ましい。すなわぢ成長期ＪｇＪにはゲルマニウ
ム成分を多くし、段々シリコン成分を増やすという方法
で合金層を作るということである。絶縁膜は安定性の点
で５Ｉ０２にできるだけ近い必要があり、また酸化ゲル
マニウム基板にまで及ぶことは絶対に避けなければなら
ない。上記のＩＭ造であれば、酸化のあと５．０２／ゲ
ルマニウムが非常に多いシリコンとゲルマニウムの合金
層・′ゲルマニウム基板という構造にすることは容易で
あり、絶縁膜とゲルマニウム界面の特性にら問題はなか
った。このような構造はゲルマニウム＆面に格子欠陥を
発生させないという意味でも有効であろう。
プロセスの低温化を考えると、たとえば酸化や水素アニ
ールを低温で行えば良い。酸化は雰囲気さえ十分にコン
トロールできれば低温化は可能であるが、水素アニール
はＧ、Ｏ□の還元反応が著しく遅くなるという点で自ず
と限界があろう。プロセスの低温化という要請に答えう
る１つの方法は、シリコンとゲルマニウムの合金層の厚
さ、すなわち酸化膜の厚さをまず薄く形成し、良好な界
面を形成したあと必要な厚さの絶縁膜（必ずしらＳ、Ｄ
２である必要はない）を堆積法で追加することであろう
。
ールを低温で行えば良い。酸化は雰囲気さえ十分にコン
トロールできれば低温化は可能であるが、水素アニール
はＧ、Ｏ□の還元反応が著しく遅くなるという点で自ず
と限界があろう。プロセスの低温化という要請に答えう
る１つの方法は、シリコンとゲルマニウムの合金層の厚
さ、すなわち酸化膜の厚さをまず薄く形成し、良好な界
面を形成したあと必要な厚さの絶縁膜（必ずしらＳ、Ｄ
２である必要はない）を堆積法で追加することであろう
。
以上述べたように、本発明により形成したゲルマニウム
上の絶縁膜はゲルマニウムと絶縁膜の界面特性および絶
縁膜の膜質が従来の方法に較べて極めて改善されている
ことが分る。
上の絶縁膜はゲルマニウムと絶縁膜の界面特性および絶
縁膜の膜質が従来の方法に較べて極めて改善されている
ことが分る。
本発明はゲルマニウム上にゲルマニウムとシリコンの合
金層を形成し、その合金層を酸化することによって絶縁
膜すなわちＳ、０２膜を形成するものであり、ゲルマニ
ウムを用いたデバイスのバッジヘイジョン膜やゲルマニ
ウムを用いたＭ Ｉ Ｓ Ｆ ＥＴなと゛諸種の応用に
その活用が期待される。
金層を形成し、その合金層を酸化することによって絶縁
膜すなわちＳ、０２膜を形成するものであり、ゲルマニ
ウムを用いたデバイスのバッジヘイジョン膜やゲルマニ
ウムを用いたＭ Ｉ Ｓ Ｆ ＥＴなと゛諸種の応用に
その活用が期待される。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を説明するな
めに工程順に示した断面図、第２図は本発明を用いて形
成したＭＩＳダイオードのＣ−■特性図である。 １・・・ゲルマニウム基板、２・・・シリコンとゲルマ
ニウムの合金、３・・・酸化膜、４・・・従来の堆積法
の場合の結果、５・・・本発明を用いた場合の結果。 １Ｎ１．・ ２ シリコンとゲルマニウムの合４ソｉ（ａ、）
ゲルマニウＡ基イ反第１図
めに工程順に示した断面図、第２図は本発明を用いて形
成したＭＩＳダイオードのＣ−■特性図である。 １・・・ゲルマニウム基板、２・・・シリコンとゲルマ
ニウムの合金、３・・・酸化膜、４・・・従来の堆積法
の場合の結果、５・・・本発明を用いた場合の結果。 １Ｎ１．・ ２ シリコンとゲルマニウムの合４ソｉ（ａ、）
ゲルマニウＡ基イ反第１図
Claims (1)
- ゲルマニウム基板上にシリコンとゲルマニウムとから成
る膜を堆積し、酸化雰囲気中熱処理することを特徴とす
る絶縁膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27836985A JPS62136036A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 絶縁膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27836985A JPS62136036A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 絶縁膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136036A true JPS62136036A (ja) | 1987-06-19 |
Family
ID=17596377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27836985A Pending JPS62136036A (ja) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | 絶縁膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62136036A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143220A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-05 | Nec Corp | ゲルマニウムの保護膜およびその製造方法 |
| US5089428A (en) * | 1989-12-27 | 1992-02-18 | Texas Instruments Incorporated | Method for forming a germanium layer and a heterojunction bipolar transistor |
| JP2005322891A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-11-17 | Commissariat A L'energie Atomique | 少なくともその表面にゲルマニウムまたはケイ素−ゲルマニウム合金を持つ基板上において、高温酸化により二酸化ケイ素層を調製する方法 |
| JP2008532276A (ja) * | 2005-02-24 | 2008-08-14 | エス．オー．アイ．テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | ＳｉＧｅ層の熱酸化およびその諸応用例 |
| JP2010219249A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2018518826A (ja) * | 2015-04-16 | 2018-07-12 | ツルン ユリオピスト | 半導体上における異種酸化物または異種窒化物の製造 |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27836985A patent/JPS62136036A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143220A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-05 | Nec Corp | ゲルマニウムの保護膜およびその製造方法 |
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| JP2005322891A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-11-17 | Commissariat A L'energie Atomique | 少なくともその表面にゲルマニウムまたはケイ素−ゲルマニウム合金を持つ基板上において、高温酸化により二酸化ケイ素層を調製する方法 |
| EP1580805B1 (fr) * | 2004-03-25 | 2013-06-19 | Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives | Procédé de préparation d'une couche de dioxide de silicium par oxidation à haute temperature sur un substrat présentant au moins en surface d'un alliage silicium-germanium |
| JP2008532276A (ja) * | 2005-02-24 | 2008-08-14 | エス．オー．アイ．テック シリコン オン インシュレータ テクノロジーズ | ＳｉＧｅ層の熱酸化およびその諸応用例 |
| JP2010219249A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
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| US11615952B2 (en) | 2015-04-16 | 2023-03-28 | Turun Yliopisto | Manufacturing of foreign oxide or foreign nitride on semiconductor |
| US11646193B2 (en) | 2015-04-16 | 2023-05-09 | Turun Yliopisto | Manufacturing of foreign oxide or foreign nitride on semiconductor |
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