JPS62281432A - 半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜の構造 - Google Patents
半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜の構造Info
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- JPS62281432A JPS62281432A JP12331486A JP12331486A JPS62281432A JP S62281432 A JPS62281432 A JP S62281432A JP 12331486 A JP12331486 A JP 12331486A JP 12331486 A JP12331486 A JP 12331486A JP S62281432 A JPS62281432 A JP S62281432A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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〕
本発明は半導体装置に使用される絶縁膜とその薄膜構造
に係り、特にデイヤモンド構造もしくは立方晶ＺｎＳ
構造を有する半導体基体上に形成するのに好適なエピタ
キシャル絶縁膜の構造に関する。
に係り、特にデイヤモンド構造もしくは立方晶ＺｎＳ
構造を有する半導体基体上に形成するのに好適なエピタ
キシャル絶縁膜の構造に関する。
現在、ＭＯ３型半導体装置をはじめ、多くの半導体装置
の絶縁膜には５ｉＯｚ、５ｉａＮ４等の非晶質膜は幅広
く使用されている。しかしながら。
の絶縁膜には５ｉＯｚ、５ｉａＮ４等の非晶質膜は幅広
く使用されている。しかしながら。
ゲート幅の微細化にともない、Ｎｔ化物・半導体界面の
状態が素子特性に強い影響を及ぼすようになり、非晶質
膜よりも半導体と格子の連続性を有する絶縁膜が必要に
なってきた。一方、Ｇ ａ Ａ ｓに代表される化合物
半導体では、熱酸化膜を絶縁膜として使えないという問
題がある。
状態が素子特性に強い影響を及ぼすようになり、非晶質
膜よりも半導体と格子の連続性を有する絶縁膜が必要に
なってきた。一方、Ｇ ａ Ａ ｓに代表される化合物
半導体では、熱酸化膜を絶縁膜として使えないという問
題がある。
これらの問題が解決する方法としては、半導体材料と格
子整合のあるエピタキシャル絶縁膜の使用がある。半導
体単結晶上に絶縁材料の単結晶薄膜をエピタキシャル成
長させる例は、ファロウら（Ｆａｒｒｏｗ ｅｔ ａｌ
）による“エムビーイー・グロウンフルオライド フイ
ルムズ：ア二二一りラスオブエピタキシャルディーレク
トリックス（Ｍ Ｂ Ｅ −ｇｒｏｗｎ ｆｌｕｏｒｊ
ｄｅ ｆｉｌｍｓ ： Ａ ｎｅｗ ｃｌａｓｓｏｆ
ｅｐｉｔａｘｊ、ａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）”と
題するジャーナル・オブ・ザ・バキウム・サイエンス・
チクノロシイ （Ｊ 、 Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅ
ｃｈｎｏｌ、） ｌ ９（３）、５ｓｐｔ ／○ｃｔ
、］９８１、Ｐ、４１５〜４２０所載の論文およびイシ
ワラら（Ｉｓｈｉすａｒａ ｅｔ ａｌ）による“エピ
タキシャル・グロウム・オブ・フルオライド・フイルム
ズオン・シリコン・サブストレイトＣＦＰＩＴＡＸＴＡ
Ｉ、ＧＲＯｔｊＴＩＩ ＯＦ ＦＬＵＯＲＩＤＥ ＦＩ
ＬＭＳ ０ＮＳＴＬＸＣＯＮ ５ＵＦＩＳＴＲＡＴＨ５
） ” ト題するマチＩＪ ７ ／Ｌ／−リサーチ・ソ
サエティ・シンポジウム・プロシーディンゲス（Ｍａｔ
、 Ｒｓｓ、 Ｓａｃ、 Ｓｙｍｐ、 Ｐｒｏｃ、）第
２５巻（１９８４）第３９３〜４０３頁所載の論文にお
いて報告されている。
子整合のあるエピタキシャル絶縁膜の使用がある。半導
体単結晶上に絶縁材料の単結晶薄膜をエピタキシャル成
長させる例は、ファロウら（Ｆａｒｒｏｗ ｅｔ ａｌ
）による“エムビーイー・グロウンフルオライド フイ
ルムズ：ア二二一りラスオブエピタキシャルディーレク
トリックス（Ｍ Ｂ Ｅ −ｇｒｏｗｎ ｆｌｕｏｒｊ
ｄｅ ｆｉｌｍｓ ： Ａ ｎｅｗ ｃｌａｓｓｏｆ
ｅｐｉｔａｘｊ、ａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）”と
題するジャーナル・オブ・ザ・バキウム・サイエンス・
チクノロシイ （Ｊ 、 Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅ
ｃｈｎｏｌ、） ｌ ９（３）、５ｓｐｔ ／○ｃｔ
、］９８１、Ｐ、４１５〜４２０所載の論文およびイシ
ワラら（Ｉｓｈｉすａｒａ ｅｔ ａｌ）による“エピ
タキシャル・グロウム・オブ・フルオライド・フイルム
ズオン・シリコン・サブストレイトＣＦＰＩＴＡＸＴＡ
Ｉ、ＧＲＯｔｊＴＩＩ ＯＦ ＦＬＵＯＲＩＤＥ ＦＩ
ＬＭＳ ０ＮＳＴＬＸＣＯＮ ５ＵＦＩＳＴＲＡＴＨ５
） ” ト題するマチＩＪ ７ ／Ｌ／−リサーチ・ソ
サエティ・シンポジウム・プロシーディンゲス（Ｍａｔ
、 Ｒｓｓ、 Ｓａｃ、 Ｓｙｍｐ、 Ｐｒｏｃ、）第
２５巻（１９８４）第３９３〜４０３頁所載の論文にお
いて報告されている。
両者は共にＣａ Ｆ ２に代表されるアルカリ土類弗化
物を絶縁膜として使用し、前者はＭＢＥ （分子線エピ
タキシ）法によって、Ｓｉ、ＩｎＰ、Ｃｄ Ｔ ｅ 、
（Ｈｇ 、 Ｃｄ ） Ｔ ｅｔに、後者は通常の真
空蒸着法によって、Ｓｉ上に前記弗化物膜をエピタキシ
ャル成長させたものである。前記弗化物は前記のような
半導体と結晶構造が似ており、しかもこれら弗化物の格
子定数の大きさは前記半導体のそれに近く、かつ混晶を
作製することにより、格子定数の整合を図ることができ
る。これらの理由から、上記の方法により、アルカリ土
類弗化物のエピタキシャル膜が上記半導体上に形成され
ている。
物を絶縁膜として使用し、前者はＭＢＥ （分子線エピ
タキシ）法によって、Ｓｉ、ＩｎＰ、Ｃｄ Ｔ ｅ 、
（Ｈｇ 、 Ｃｄ ） Ｔ ｅｔに、後者は通常の真
空蒸着法によって、Ｓｉ上に前記弗化物膜をエピタキシ
ャル成長させたものである。前記弗化物は前記のような
半導体と結晶構造が似ており、しかもこれら弗化物の格
子定数の大きさは前記半導体のそれに近く、かつ混晶を
作製することにより、格子定数の整合を図ることができ
る。これらの理由から、上記の方法により、アルカリ土
類弗化物のエピタキシャル膜が上記半導体上に形成され
ている。
アルカリ土類弗化物は電気比抵抗が高く、絶縁材料に適
しているが、熱膨張率が約１９Ｘ１０−’／にで、Ｓｉ
、ＧａＰの約５ Ｘ ’Ｊ−０−’／ Ｋ、Ｇ ｅ 。
しているが、熱膨張率が約１９Ｘ１０−’／にで、Ｓｉ
、ＧａＰの約５ Ｘ ’Ｊ−０−’／ Ｋ、Ｇ ｅ 。
ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅの約６〜７Ｘ１０−’に比べて３〜６
倍位大きい。そのため、４００℃以上の成長温度から室
温に下がる間に成長膜に歪が入りやすいものがある。
倍位大きい。そのため、４００℃以上の成長温度から室
温に下がる間に成長膜に歪が入りやすいものがある。
一方、基板とその上に形成する絶縁膜の格子定数のミス
マツチは、ＲａＦｚと丁ｎＰで＋５．４８．１’３ａＦ
ｚとＣｄ Ｔ ｅで−４，４６％５ｒＦｚとＩｎＰで−
１，２％、Ｃａ Ｆ ２とＳｉで＋４．４６％。
マツチは、ＲａＦｚと丁ｎＰで＋５．４８．１’３ａＦ
ｚとＣｄ Ｔ ｅで−４，４６％５ｒＦｚとＩｎＰで−
１，２％、Ｃａ Ｆ ２とＳｉで＋４．４６％。
５ｒＦｘとＩｎＰで一１６２％、ＣａＦｚとＳｉで＋０
．６１％、混晶の（Ｃａ Ｆ２）ｏ、ａａ （Ｓ ｒ
Ｆ２）０．４２とＳ］及び（Ｓ ｒ Ｆ２）ｏ、ａ（Ｒ
ａ Ｆ２）０．２とＴｎＰで０％であり、エピタキシャ
ル膜の成長が可能である６以上においても示されている
ように、アルカリ土類金属弗化物同志の適当な混晶を選
ぶことにより格子定数のミスマツチを小さくすることは
できるが、熱膨張率の大きな違いを減少させることはで
きない欠点がある。
．６１％、混晶の（Ｃａ Ｆ２）ｏ、ａａ （Ｓ ｒ
Ｆ２）０．４２とＳ］及び（Ｓ ｒ Ｆ２）ｏ、ａ（Ｒ
ａ Ｆ２）０．２とＴｎＰで０％であり、エピタキシャ
ル膜の成長が可能である６以上においても示されている
ように、アルカリ土類金属弗化物同志の適当な混晶を選
ぶことにより格子定数のミスマツチを小さくすることは
できるが、熱膨張率の大きな違いを減少させることはで
きない欠点がある。
また、デイヤモンド構造および立方晶ＺｎＳ構造の半導
体基体上にエピタキシャル成長する絶縁膜材料としては
Ｌｎ２０ｇ（ここで、Ｌｎはイツトリウム（Ｙ）、スカ
ンジウＡ（Ｓｃ）および希土類金属元素のうちから選ば
れた少なくとも一つの元素〕なる分子式で表わされる金
属酸化物も適している。
体基体上にエピタキシャル成長する絶縁膜材料としては
Ｌｎ２０ｇ（ここで、Ｌｎはイツトリウム（Ｙ）、スカ
ンジウＡ（Ｓｃ）および希土類金属元素のうちから選ば
れた少なくとも一つの元素〕なる分子式で表わされる金
属酸化物も適している。
希土類金属酸化物には結晶構造が立方晶のＣ−レアアー
ス（Ｃ−Ｒａｒｅ Ｆ、ｅａｒｔｈ） Ｑｉを有するも
のと六六品構造のものとがある。Ｃ−レアアース構造を
有する希土類金属酸化物から格子定数は希土類金属元素
の種類によって変化するが、その値はほぼ９．Ｆ１４５
〜１１．４０人の範囲にある。一方、上記のデイヤモン
ド構造もしくは立方晶Ｚｎ５ｉ造を有する半導体の格子
定数はほぼ５．４３０７〜６．０５８４人の範囲にあり
、前記希土類金属元素の約２倍前後に相当し、この程度
の格子定数のミスマツチであれば前記基体上にエピタキ
シャル成長させることは可能であることが分った。また
、熱膨張率は希土類金属酸化物は約１０ Ｘ １０−”
−Ｋ−１で、前記半導体の４〜５ Ｘ ｉ、 Ｏ”’Ｂ
・Ｋ−の２倍弱で、アルカリ土類金属弗化物に比較して
、エピタキシャル膜と半導体基板中に発生する熱歪を小
さくすることができる。
ス（Ｃ−Ｒａｒｅ Ｆ、ｅａｒｔｈ） Ｑｉを有するも
のと六六品構造のものとがある。Ｃ−レアアース構造を
有する希土類金属酸化物から格子定数は希土類金属元素
の種類によって変化するが、その値はほぼ９．Ｆ１４５
〜１１．４０人の範囲にある。一方、上記のデイヤモン
ド構造もしくは立方晶Ｚｎ５ｉ造を有する半導体の格子
定数はほぼ５．４３０７〜６．０５８４人の範囲にあり
、前記希土類金属元素の約２倍前後に相当し、この程度
の格子定数のミスマツチであれば前記基体上にエピタキ
シャル成長させることは可能であることが分った。また
、熱膨張率は希土類金属酸化物は約１０ Ｘ １０−”
−Ｋ−１で、前記半導体の４〜５ Ｘ ｉ、 Ｏ”’Ｂ
・Ｋ−の２倍弱で、アルカリ土類金属弗化物に比較して
、エピタキシャル膜と半導体基板中に発生する熱歪を小
さくすることができる。
一方、高温和と言われている立方晶構造の希土類金属酸
化膜も真空蒸着法では低温において形成され、半導体基
板上にエピタキシャル成長し、その際の薄膜の面方位は
（１１０１）面になる。熱膨張率は立方晶の場合も立方
晶とほぼ同じ１０ Ｘ １０−８に″１でアルカリ土類
金属弗化物に比較して、エピタキ“シャル膜と半導体基
体中に発生する熱歪を小さくすることができる。
化膜も真空蒸着法では低温において形成され、半導体基
板上にエピタキシャル成長し、その際の薄膜の面方位は
（１１０１）面になる。熱膨張率は立方晶の場合も立方
晶とほぼ同じ１０ Ｘ １０−８に″１でアルカリ土類
金属弗化物に比較して、エピタキ“シャル膜と半導体基
体中に発生する熱歪を小さくすることができる。
しかしながら、希土類金属酸化膜のエピタキシャル絶縁
膜の問題点は、半導体基体表面の酸化である。立方晶、
六方晶いずれの場合にも薄膜と基体の間に格子の連続性
がｌｌｔ察され、かつ絶縁耐圧の電極面積依存性はなく
、欠陥の少ない絶縁膜が形成されているが、薄膜と半導
体基体の間に酸化膜層、半導体がＳｊの場合、３４０２
Ｍが一部形成され、界面準位が形成されたり、希土類金
属酸化膜の結晶性が劣る場合がある。
膜の問題点は、半導体基体表面の酸化である。立方晶、
六方晶いずれの場合にも薄膜と基体の間に格子の連続性
がｌｌｔ察され、かつ絶縁耐圧の電極面積依存性はなく
、欠陥の少ない絶縁膜が形成されているが、薄膜と半導
体基体の間に酸化膜層、半導体がＳｊの場合、３４０２
Ｍが一部形成され、界面準位が形成されたり、希土類金
属酸化膜の結晶性が劣る場合がある。
従来提案された上記のエピタキシャル絶縁膜の問題点、
技術課題をまとめると次のようになる６（］）アルカリ
上類弗化物は熱膨張率が半導体材料に比べて１桁大きく
、薄膜形成後の冷却などの熱覆歴において、割れを生じ
易い。
技術課題をまとめると次のようになる６（］）アルカリ
上類弗化物は熱膨張率が半導体材料に比べて１桁大きく
、薄膜形成後の冷却などの熱覆歴において、割れを生じ
易い。
（２）希土類金ＪＦｉｃ酸化物はそれ薄膜形成時に、酸
化性’５ｔｌｌ気のために、半導体基体表面に酸化膜が
形成され易い。
化性’５ｔｌｌ気のために、半導体基体表面に酸化膜が
形成され易い。
本発明の目的は上記の間ｍ点を解決し、半導体基体上に
希土類金腐酸化物単結晶薄膜を形成することにある。
希土類金腐酸化物単結晶薄膜を形成することにある。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
上記目的は、半導体基体上にまず、高真空中で弗化物薄
膜を形成し、その上に希土類金属酸化膜薄膜を反応性蒸
着法（酸素が含まれる雰囲気中で希土類金属を蒸着する
）によりエピタキシャル成長させてなる構造を基本とす
る薄膜構造を採用することによって達成される。
膜を形成し、その上に希土類金属酸化膜薄膜を反応性蒸
着法（酸素が含まれる雰囲気中で希土類金属を蒸着する
）によりエピタキシャル成長させてなる構造を基本とす
る薄膜構造を採用することによって達成される。
高真空中での弗化物の蒸着は、高真空中であるが故にＳ
ｉに代表されろ半導体基体の表面の酸化を防止する効果
がある。また、弗化物薄膜はその後の反応性蒸着におけ
ろ酸化性雰囲気に対して安定な表面を供する働きがある
。
ｉに代表されろ半導体基体の表面の酸化を防止する効果
がある。また、弗化物薄膜はその後の反応性蒸着におけ
ろ酸化性雰囲気に対して安定な表面を供する働きがある
。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１
第１図は本発明の絶縁膜の形成に使用した真空蒸着装置
１の概略説明図である。Ｓｉ （１００）ｍ結晶基板２
（直径５０ｍｍ）の表面を熱硝酸による酸化と弗酸によ
るエツチングを３＠繰り返すことにより清浄化したのち
、塩酸＋過酸化水素の混合液により表面に薄い酸化膜を
形成した。この基板２を真空蒸着装置１中に入れ、基板
支持台３に取付けたのち、該真空蒸着装置１を１×１０
−θＴｏｒｒに排気した。基板支持台３のヒータにより
、基板２の温度を９００°Ｃに上げ、１０分間保持する
ことにより、表面の酸化膜を除去した。その後、８抜２
の温度を５６０℃に下げ、保持した状態で、蒸着源室８
中のタンタルフィラメント６を通電加熱し、中のＣａＦ
ｚを薄膜させた。成膜速度は０ 、１ ｍｍ／ ｓで、
ＣａＦｘを蒸発を５ｎｍ形成した。
１の概略説明図である。Ｓｉ （１００）ｍ結晶基板２
（直径５０ｍｍ）の表面を熱硝酸による酸化と弗酸によ
るエツチングを３＠繰り返すことにより清浄化したのち
、塩酸＋過酸化水素の混合液により表面に薄い酸化膜を
形成した。この基板２を真空蒸着装置１中に入れ、基板
支持台３に取付けたのち、該真空蒸着装置１を１×１０
−θＴｏｒｒに排気した。基板支持台３のヒータにより
、基板２の温度を９００°Ｃに上げ、１０分間保持する
ことにより、表面の酸化膜を除去した。その後、８抜２
の温度を５６０℃に下げ、保持した状態で、蒸着源室８
中のタンタルフィラメント６を通電加熱し、中のＣａＦ
ｚを薄膜させた。成膜速度は０ 、１ ｍｍ／ ｓで、
ＣａＦｘを蒸発を５ｎｍ形成した。
Ｃａ Ｆ ２薄膜を形成後、基＠２の温度５６０℃に保
持したまま、真空蒸着装置１中の酸素を０２導入パイプ
４を通じＩ Ｘ １． Ｏ−’Ｔｏｒｒ導入した。そし
て、メインバルブ５を調整して、真空度を１−×１０”
”Ｔｏｒｒにした。この際差動排気用排気管９を通して
、蒸着源室８を排気し、蒸着ＴＪＪＸ室８の真空度を４
Ｘ Ｉ Ｏ”−６Ｔｏｒｒに保った。この状態におい
て、金属Ｅｕをタンタルフィラメント６を用いて蒸発さ
せたａ ＥＵは雰囲λ中の酸素によって基板上で酸化し
、ＶＸｕｚＯａとなった。Ｅ１１２０３の成膜速度は０
．ｏ５ｎｍ／ｓで、形成した薄膜の厚さは０．１５μｍ
であった。
持したまま、真空蒸着装置１中の酸素を０２導入パイプ
４を通じＩ Ｘ １． Ｏ−’Ｔｏｒｒ導入した。そし
て、メインバルブ５を調整して、真空度を１−×１０”
”Ｔｏｒｒにした。この際差動排気用排気管９を通して
、蒸着源室８を排気し、蒸着ＴＪＪＸ室８の真空度を４
Ｘ Ｉ Ｏ”−６Ｔｏｒｒに保った。この状態におい
て、金属Ｅｕをタンタルフィラメント６を用いて蒸発さ
せたａ ＥＵは雰囲λ中の酸素によって基板上で酸化し
、ＶＸｕｚＯａとなった。Ｅ１１２０３の成膜速度は０
．ｏ５ｎｍ／ｓで、形成した薄膜の厚さは０．１５μｍ
であった。
形成した薄膜の構造は第２図のようになる。
Ｓｉ単結晶基板１２上にＣａＦ２薄膜１．１． 、 Ｆ
ｕ２０３薄膜１−０が順次形成されている。Ｘ線回折お
よび電子線回折から、Ｒｕ２Ｏ３薄膜１ｏはＳｉ単結晶
基板１２と同じ方位をもつ単結晶であり、Ｓｉ単結晶基
板上に直接形成した薄膜よりも結晶性の優れていること
が、Ｘ結２結話法により確認された。
ｕ２０３薄膜１−０が順次形成されている。Ｘ線回折お
よび電子線回折から、Ｒｕ２Ｏ３薄膜１ｏはＳｉ単結晶
基板１２と同じ方位をもつ単結晶であり、Ｓｉ単結晶基
板上に直接形成した薄膜よりも結晶性の優れていること
が、Ｘ結２結話法により確認された。
また、絶＋９膜としてのＣ−ｖ特性から求めた固定電荷
密度り、５Ｘ１０ｔｓロー２で、直接形成した薄膜より
も１桁低下した。一方、誘電率は９．８であった。
密度り、５Ｘ１０ｔｓロー２で、直接形成した薄膜より
も１桁低下した。一方、誘電率は９．８であった。
実施例２
実施例１と同じ工程でＳｉ単結晶基板２の表面処理を行
ったのち、ＣａＦ２を膜ｎ３ ｎ ｍ蒸着し、その上に
電子ビーｌ、（ＥＢ）蒸着源７より金属Ｇｄを蒸着した
。この場合の基板温度は４５０℃、酸素分圧はＩ Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒ、成膜速度は０．Ｏ３ｎｍ／Ｓ で形
成した膜の厚さは０．１μｍであった。
ったのち、ＣａＦ２を膜ｎ３ ｎ ｍ蒸着し、その上に
電子ビーｌ、（ＥＢ）蒸着源７より金属Ｇｄを蒸着した
。この場合の基板温度は４５０℃、酸素分圧はＩ Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒ、成膜速度は０．Ｏ３ｎｍ／Ｓ で形
成した膜の厚さは０．１μｍであった。
形成した絶縁膜の結晶性、電気特性は実施例１と同じ水
準であった。
準であった。
実施例３
実施例１と同じ工程でＳｉ単結晶基板２の表面清浄化処
理を行ったのち、Ｃａ Ｆ２を膜厚２ｎｍ蒸着したのち
、タンタルフィラメント６により、Ｎｄを蒸着した。基
板温度は５０℃、酸素分圧はｌＸｌ０”−’丁ｏｒｒ、
成膜速度は０ 、０５ ｎｍ／ ｓで形成した膜の厚さ
は０．２μｍであった。形成されたＮｄ２．０３薄膜は
六方晶型の結晶構造を有しており、Ｓｉ （１００）面
に対して（１１０１）面がエピタキシャル成長していた
。膜の誘電率は１１．２であり、絶縁膜としての特性を
示す固定電荷密度は２Ｘ１０１１ｍ−２の大きさであっ
た。
理を行ったのち、Ｃａ Ｆ２を膜厚２ｎｍ蒸着したのち
、タンタルフィラメント６により、Ｎｄを蒸着した。基
板温度は５０℃、酸素分圧はｌＸｌ０”−’丁ｏｒｒ、
成膜速度は０ 、０５ ｎｍ／ ｓで形成した膜の厚さ
は０．２μｍであった。形成されたＮｄ２．０３薄膜は
六方晶型の結晶構造を有しており、Ｓｉ （１００）面
に対して（１１０１）面がエピタキシャル成長していた
。膜の誘電率は１１．２であり、絶縁膜としての特性を
示す固定電荷密度は２Ｘ１０１１ｍ−２の大きさであっ
た。
実施例４
ＧａＡｓ （１００）単結晶基板を有機洗浄したのち、
硫酸＋過酸化水素水水溶液、弗酸でエツチングし表面洗
浄した。これを真空蒸着袋＠１中に入れ、Ａｓのクヌー
センセルからＡｓビーム（ＩＸ １． Ｏ−’Ｔｏｒｒ
）を当てながら、６５０℃に加熱し。
硫酸＋過酸化水素水水溶液、弗酸でエツチングし表面洗
浄した。これを真空蒸着袋＠１中に入れ、Ａｓのクヌー
センセルからＡｓビーム（ＩＸ １． Ｏ−’Ｔｏｒｒ
）を当てながら、６５０℃に加熱し。
表面酸化物の除去を行った。３０分間加熱したのち、基
板温度を４００℃に下げ、Ａｓビームの照射を止めた。
板温度を４００℃に下げ、Ａｓビームの照射を止めた。
そして、タンタルフィラメント６によって５ｒＦｚを５
ｎｎＩＧａＡｓ基板上に蒸着した。
ｎｎＩＧａＡｓ基板上に蒸着した。
ＳｒＦ２はＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長した。
次に実施例１に述べた工程によってＰｉＩ索を導入し、
′ｆＩ！素分圧を−ｔ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに保ち、
基板温度を４５０℃に高めたのち、金属Ｎｄを蒸着した
。成膜速度は０．Ｏ５ｎｍ／ｓであった。形成したＮｃ
ＪｚＯｓ、 Ｓ ｒ Ｆ ｚの複合絶縁膜の絶縁耐圧は
６．１８Ｘ１０’Ｖ１０ｎ、誘電率は１１．２であｉＪ
、ｃ−Ｖ特性から求めた欠陥密度は低いものであった。
′ｆＩ！素分圧を−ｔ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒに保ち、
基板温度を４５０℃に高めたのち、金属Ｎｄを蒸着した
。成膜速度は０．Ｏ５ｎｍ／ｓであった。形成したＮｃ
ＪｚＯｓ、 Ｓ ｒ Ｆ ｚの複合絶縁膜の絶縁耐圧は
６．１８Ｘ１０’Ｖ１０ｎ、誘電率は１１．２であｉＪ
、ｃ−Ｖ特性から求めた欠陥密度は低いものであった。
実施例５
Ｓｉ単結晶基板の表面を実施例〕の方法により清浄化し
たのち、ＣａＦｘの替りにＬａＦａを蒸着した。
たのち、ＣａＦｘの替りにＬａＦａを蒸着した。
基板温度、成膜速度は実施例１と同じである。
１、、ａＦａは六方晶構造をもち、（Ｌ Ｌ ＯＬ）面
がＳｉの（１００）面にエピタキシャル成長した。この
上に酸素分圧Ｌ Ｘ Ｌ Ｏ−’Ｔｏｒｒの下、金属Ｎ
ｄを蒸着しＮｄｚＯｓ （Ｌ ＯＯ）面をエピタキシャ
ル成長させた６形成したＮｄｔ、０３． Ｌ ａ Ｆ
ｓ複合絶縁膜の電気的特性は実施例４の場合と同じであ
った。
がＳｉの（１００）面にエピタキシャル成長した。この
上に酸素分圧Ｌ Ｘ Ｌ Ｏ−’Ｔｏｒｒの下、金属Ｎ
ｄを蒸着しＮｄｚＯｓ （Ｌ ＯＯ）面をエピタキシャ
ル成長させた６形成したＮｄｔ、０３． Ｌ ａ Ｆ
ｓ複合絶縁膜の電気的特性は実施例４の場合と同じであ
った。
実施例６
Ｓｉ単結晶基板の表面を実施例１に述べた方法により清
浄化したのち、ＣＡＦ ｘを３ｎｍ蒸着した。この場合
、基板盆度を低く保ったため、弗化物薄膜は非晶質にな
った。この上にＥｕ ｚＯｖ薄膜を実施例１と同じ条件
で形成した。その結果、Ｅｕ ２０３薄膜はＣａＦｚの
固相での結晶化を引継ぎ、エピタキシャル成長した。
浄化したのち、ＣＡＦ ｘを３ｎｍ蒸着した。この場合
、基板盆度を低く保ったため、弗化物薄膜は非晶質にな
った。この上にＥｕ ｚＯｖ薄膜を実施例１と同じ条件
で形成した。その結果、Ｅｕ ２０３薄膜はＣａＦｚの
固相での結晶化を引継ぎ、エピタキシャル成長した。
以上の実施例では希土類金属酸化物として。
ＥｕｚＯ８，ＮｄｚＯａ、 ＧｄｚＯｓについて、また
、アルカリ土類金属弗化物としてＧａ Ｆｘ、 ３ ｒ
Ｆｚ、希土類金属弗化物としてＬａＦａについて示した
が、希土類金属元素および゛アルカリ土類金属元素の化
学的、物理的性質の類似性からも、他の希土類金属酸化
物および弗化物ならびにアルカリ土類金属弗化物および
それらの混晶についても以上の実施例と同様な効果が得
られるものである。また、Ｙ。
、アルカリ土類金属弗化物としてＧａ Ｆｘ、 ３ ｒ
Ｆｚ、希土類金属弗化物としてＬａＦａについて示した
が、希土類金属元素および゛アルカリ土類金属元素の化
学的、物理的性質の類似性からも、他の希土類金属酸化
物および弗化物ならびにアルカリ土類金属弗化物および
それらの混晶についても以上の実施例と同様な効果が得
られるものである。また、Ｙ。
Ｓｃｋこついても同様である。
なお、希土類酸化物の形成において、基板加熱温度は最
高８００℃が望しい。
高８００℃が望しい。
本発明によれば、半導体材料に比較し熱膨張率が２倍以
内の大きさをもち、かつ誘電率が大きい希土類金属酸化
物単結晶薄膜を半導体単結晶基体上にエピタキシャル成
長させることができる。また半導体基体表面の酸化が防
止でき、正電荷密度の低減、絶縁耐圧の向上ができる。
内の大きさをもち、かつ誘電率が大きい希土類金属酸化
物単結晶薄膜を半導体単結晶基体上にエピタキシャル成
長させることができる。また半導体基体表面の酸化が防
止でき、正電荷密度の低減、絶縁耐圧の向上ができる。
第１図は本発明の絶縁膜の形成に使用した真空蒸着装置
の概略説明図である。第２図は本発明のエピタキシャル
絶縁膜の構成図である。 １・・・真空蒸着装置、２・・・基板、３・・・基板支
持台、４・・・０２導入パイプ、５・・・メインバルブ
、６・・・タンタルフィラメント、７・・・電子ビーｔ
Ｊｉ着源、８・・・蒸着源室、９・・・差動排気用排気
管、１０・・・ＥｕｚＯａ薄膜、１１・・・ＣａＦｚ薄
膜、１２・・・Ｓｉ単結晶基板。
の概略説明図である。第２図は本発明のエピタキシャル
絶縁膜の構成図である。 １・・・真空蒸着装置、２・・・基板、３・・・基板支
持台、４・・・０２導入パイプ、５・・・メインバルブ
、６・・・タンタルフィラメント、７・・・電子ビーｔ
Ｊｉ着源、８・・・蒸着源室、９・・・差動排気用排気
管、１０・・・ＥｕｚＯａ薄膜、１１・・・ＣａＦｚ薄
膜、１２・・・Ｓｉ単結晶基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、結晶構造がデイヤモンド構造もしくは立方晶ＺｎＳ
構造を有する半導体単結晶基体上にエピタキシャル成長
によつて形成されたＣ−レアアース結晶構造もしくは六
方晶レアアース結晶構造を有する金属酸化物単結晶薄膜
を形成するにあたつて、該半導体単結晶基体と該金属酸
化物単結晶薄膜の間に弗化物の薄膜を形成したことを特
徴とする半導体装置用エピタキシャル絶縁膜の構造。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置用エピタキ
シャル絶縁膜の構造において、前記Ｃ−レアアース結晶
構造もしくは六方晶レアアース結晶構造を有する金属酸
化物がＬｎ＿２Ｏ＿３（ここでＬｎはイットリウム、ス
カンジウムおよび希土類金属元素のうちから選ばれた少
なくとも１つの金属元素）なる分子式で表わされる金属
酸化物であることを特徴とする半導体装置用エピタキシ
ャル絶縁膜の構造。 ３、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置用エピタキ
シャル絶縁膜の構造において、前記弗化物がアルカリ土
類金属弗化物もしくは希土類金属弗化物のうちから選ば
れた少なくとも１つの弗化物であることを特徴とする半
導体装置用エピタキシャル絶縁膜の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12331486A JPS62281432A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12331486A JPS62281432A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62281432A true JPS62281432A (ja) | 1987-12-07 |
Family
ID=14857485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12331486A Pending JPS62281432A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体装置用エピタキシヤル絶縁膜の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62281432A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018190876A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｍｉｓ型半導体装置およびその製造方法 |
-
1986
- 1986-05-30 JP JP12331486A patent/JPS62281432A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018190876A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｍｉｓ型半導体装置およびその製造方法 |
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