JPS635533A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPS635533A JPS635533A JP15038286A JP15038286A JPS635533A JP S635533 A JPS635533 A JP S635533A JP 15038286 A JP15038286 A JP 15038286A JP 15038286 A JP15038286 A JP 15038286A JP S635533 A JPS635533 A JP S635533A
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Landscapes
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はｍ−ｖ族化合物半導体上に窒化アルミニウム
膜を形成させる方法に関するものである。
膜を形成させる方法に関するものである。
ｍ−ｖ族化合物半導体は高電子移動度をもつため、高速
集積回路用素子材料として注目されている。このうち燐
化インジウム（ＩｎＰ）は集積回路の構成単位に適した
構造のＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−３ｓ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造素子の特性が他のｍ−ｖ
族化合物半導体よりも良好であることからその実用化が
期待されている。このためＩｎＰのＭＩＳ構造素子の検
討が進められ、絶縁膜についてもＡ１□０３．ＳＬ、Ｏ
，ＡＩＮといったさまざまな種類が試みられてきた（例
えばアブライドフィジクスレター（Ｐ、Ｎ、Ｆａｖａｎ
ｎｅｃ；Ａ−ｐＰｌｙ、Ｐｈｙｓ、Ｌａｔｔ、３４．
（１１）、８０７（１９７９））、。
集積回路用素子材料として注目されている。このうち燐
化インジウム（ＩｎＰ）は集積回路の構成単位に適した
構造のＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−３ｓ
ｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造素子の特性が他のｍ−ｖ
族化合物半導体よりも良好であることからその実用化が
期待されている。このためＩｎＰのＭＩＳ構造素子の検
討が進められ、絶縁膜についてもＡ１□０３．ＳＬ、Ｏ
，ＡＩＮといったさまざまな種類が試みられてきた（例
えばアブライドフィジクスレター（Ｐ、Ｎ、Ｆａｖａｎ
ｎｅｃ；Ａ−ｐＰｌｙ、Ｐｈｙｓ、Ｌａｔｔ、３４．
（１１）、８０７（１９７９））、。
しかし、これら絶縁膜とＩｎＰとの界面の電気特性は、
すでに超高集積回路まで実現されたシリコンのＭＯＳ
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−３ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）構造素子と比べて格段に悪い、たとえばｎ型ＩｎＰ
上に気相成長法によりシリコン酸化膜を堆積させた構造
のＸＩＳダイオードの特性はｎ型ＩｎＰとしては良好で
あるが、空乏領域から反転側にかけて異常な周波数分散
がみられる。この異常な周波数分散は絶縁膜の種類、作
製法、熱処理によって変化し、原因は界面近傍に存在す
る膜中のトラップを含めた広い意味の界面準位が高密度
にあるためと考えられている。
すでに超高集積回路まで実現されたシリコンのＭＯＳ
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−３ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ）構造素子と比べて格段に悪い、たとえばｎ型ＩｎＰ
上に気相成長法によりシリコン酸化膜を堆積させた構造
のＸＩＳダイオードの特性はｎ型ＩｎＰとしては良好で
あるが、空乏領域から反転側にかけて異常な周波数分散
がみられる。この異常な周波数分散は絶縁膜の種類、作
製法、熱処理によって変化し、原因は界面近傍に存在す
る膜中のトラップを含めた広い意味の界面準位が高密度
にあるためと考えられている。
このような高密度な界面準位が発生する機構については
いまだ確立された段階にはないが、ＩｎがＳｉｎ、膜中
へ容易に外部拡散することから（Ｃ，Ｗ、Ｗｉ−１＋ｍ
５ｅｎ ａｔａｌ；Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅ−ｎｃａ、５０．（
４）、２５１（１９８０））、Ｓｉｎ、／ＩｎＰの界面
にはＩｎの空孔が導入され、その結果発生した表面欠陥
が界面準位として振舞うものと推定される。さらにＩｎ
Ｐを含む■−■族化合物半導体表面は容易に酸素を吸着
し、自然酸化層といわれる数１ＯＡの酸化層がしばしば
形成されることはよく知られた現象であるが、その理由
としてシン・ソリッド・フィルムス（Ｔｈｉｎ ５ｏｌ
ｉｄ Ｆｉ１＋＋ｓ、５６，１．（１９７９））の中に
、酸素はＶ族の孤立電子対を吸引するため■族の価電子
軌道が変化して、界面準位の原因になると説明している
。これらはいずれも半導体表面と酸素に関与した現象と
考えられ、ｍ−ｖ族化合物半導体において良好なＭＩＳ
特性を得るには少なくとも酸素の吸着を避けることが必
要と考えられる。さらに半導体表面の元素の価電子軌道
を変化させることなくダングリングボンドを閉じること
が必要であり、こうした要請に答えるものとして同じ仲
間のｍ−ｖ族化合物が考えられる。
いまだ確立された段階にはないが、ＩｎがＳｉｎ、膜中
へ容易に外部拡散することから（Ｃ，Ｗ、Ｗｉ−１＋ｍ
５ｅｎ ａｔａｌ；Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｆｉｌｍｓ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅ−ｎｃａ、５０．（
４）、２５１（１９８０））、Ｓｉｎ、／ＩｎＰの界面
にはＩｎの空孔が導入され、その結果発生した表面欠陥
が界面準位として振舞うものと推定される。さらにＩｎ
Ｐを含む■−■族化合物半導体表面は容易に酸素を吸着
し、自然酸化層といわれる数１ＯＡの酸化層がしばしば
形成されることはよく知られた現象であるが、その理由
としてシン・ソリッド・フィルムス（Ｔｈｉｎ ５ｏｌ
ｉｄ Ｆｉ１＋＋ｓ、５６，１．（１９７９））の中に
、酸素はＶ族の孤立電子対を吸引するため■族の価電子
軌道が変化して、界面準位の原因になると説明している
。これらはいずれも半導体表面と酸素に関与した現象と
考えられ、ｍ−ｖ族化合物半導体において良好なＭＩＳ
特性を得るには少なくとも酸素の吸着を避けることが必
要と考えられる。さらに半導体表面の元素の価電子軌道
を変化させることなくダングリングボンドを閉じること
が必要であり、こうした要請に答えるものとして同じ仲
間のｍ−ｖ族化合物が考えられる。
本発明の目的はｍ−ｖ族化合物で絶縁性の高い窒化アル
ミニウム膜を■−■族化合物半導体上に形成させる際に
酸素の吸着や酸化を回避することにより良好な電気特性
を示す界面を得ることにある。
ミニウム膜を■−■族化合物半導体上に形成させる際に
酸素の吸着や酸化を回避することにより良好な電気特性
を示す界面を得ることにある。
本発明の要旨とするところは■−■族化合物半導体上に
アルミニウム膜を堆積する前にアルシン雰囲気中で熱処
理を行うことにより、該半導体表面に吸着した酸素や該
半導体表面の自然酸化層を取り除くことにある。
アルミニウム膜を堆積する前にアルシン雰囲気中で熱処
理を行うことにより、該半導体表面に吸着した酸素や該
半導体表面の自然酸化層を取り除くことにある。
以下この発明の実施例を図に基づき説明する。
第１図は窒化アルミニウム膜の形成に用いた気相成長装
置であり、石英反応管１中にＩｎＰ基板２をカーボンサ
セプター３上にのせた状態を示している。気相成長装置
は残留ガスの影響を小さくするためにリークタイトな構
造となっており、到達真空度はＩ Ｘ １０−’ ｔｏ
ｒｒと通常の気相成長装置より３桁程度高−い、基板加
熱は高周波電源８と高周波コイル１０による高周波誘導
加熱法によりカーボンサセプター３を加熱することによ
り行う、アルシン及び原料ガスの導入はステンレス管５
，６．７より行い１石英反応管１の内部は減圧排気用ロ
ータリーポンプ４で減圧排気を行う。
置であり、石英反応管１中にＩｎＰ基板２をカーボンサ
セプター３上にのせた状態を示している。気相成長装置
は残留ガスの影響を小さくするためにリークタイトな構
造となっており、到達真空度はＩ Ｘ １０−’ ｔｏ
ｒｒと通常の気相成長装置より３桁程度高−い、基板加
熱は高周波電源８と高周波コイル１０による高周波誘導
加熱法によりカーボンサセプター３を加熱することによ
り行う、アルシン及び原料ガスの導入はステンレス管５
，６．７より行い１石英反応管１の内部は減圧排気用ロ
ータリーポンプ４で減圧排気を行う。
第２図は作製した試料について基板温度と各種ガス導入
とのタイミングを示している。試料は窒化アルミニウム
膜を堆積する前のアルシン雰囲気中での熱処理の有無と
してａ、ｂの２種類作製した。
とのタイミングを示している。試料は窒化アルミニウム
膜を堆積する前のアルシン雰囲気中での熱処理の有無と
してａ、ｂの２種類作製した。
アルシン雰囲気中での熱処理は基板温度が２００℃に到
達したところでアルシンガス（ＡｓＨ３）を導入し、４
７０℃まで昇温したあとその温度を１０分間保持し、そ
の後、５４０℃まで急熱し、次いで堆積温度の４００℃
に急冷した後、アルシンガスを排気することにより行っ
た。窒化アルミニウム膜の堆積は、まず窒素原料ガスの
ヒドラジン（ＮＩＨ，）を導入し、１分後にアルミニウ
ム原料ガスのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、各
々水素をキャリアガスとして導入することによって行っ
た。
達したところでアルシンガス（ＡｓＨ３）を導入し、４
７０℃まで昇温したあとその温度を１０分間保持し、そ
の後、５４０℃まで急熱し、次いで堆積温度の４００℃
に急冷した後、アルシンガスを排気することにより行っ
た。窒化アルミニウム膜の堆積は、まず窒素原料ガスの
ヒドラジン（ＮＩＨ，）を導入し、１分後にアルミニウ
ム原料ガスのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、各
々水素をキャリアガスとして導入することによって行っ
た。
本発明の効果を評価するために、堆積した窒化アルミニ
ウム膜の上直径５００Ｍの金の円形電極を蒸着し、裏面
にＩｎを半田付けすることによりにＩＳダイオードを作
製した。第３図（ａ） 、 （ｂ）は作製したＭＩＳダ
イオードの容量−電圧特性である。測定周波数は１０，
１００．１０００にＨｚの３種類である。この図から堆
積前にアルシン雰囲気中で熱処理を行った試料ａでは空
乏領域から反転側にかけての周波数分散を取り除くこと
ができたことがわかる。第４図は測定周波数、 １００
０ＫＨｚの容量−電圧特性からターマン法により界面準
位密度を計算し表面電位に対してプロットした結果であ
る。第３図の結果から予想されるように試料ａの界面準
位密度は試料すより減少し最小値は約−指示さい、ここ
で行った堆積前のアルシン雰囲気中で熱処理により有効
に自然酸化層１表面に吸着した酸素を除去でき良好な特
性を示したと考えられる。
ウム膜の上直径５００Ｍの金の円形電極を蒸着し、裏面
にＩｎを半田付けすることによりにＩＳダイオードを作
製した。第３図（ａ） 、 （ｂ）は作製したＭＩＳダ
イオードの容量−電圧特性である。測定周波数は１０，
１００．１０００にＨｚの３種類である。この図から堆
積前にアルシン雰囲気中で熱処理を行った試料ａでは空
乏領域から反転側にかけての周波数分散を取り除くこと
ができたことがわかる。第４図は測定周波数、 １００
０ＫＨｚの容量−電圧特性からターマン法により界面準
位密度を計算し表面電位に対してプロットした結果であ
る。第３図の結果から予想されるように試料ａの界面準
位密度は試料すより減少し最小値は約−指示さい、ここ
で行った堆積前のアルシン雰囲気中で熱処理により有効
に自然酸化層１表面に吸着した酸素を除去でき良好な特
性を示したと考えられる。
なお熱処理のピーク温度は５００℃から６００℃の範囲
で有効であることを確認した。
で有効であることを確認した。
以上のように本発明によれば、界面準位密度の小さい良
好な特性のにＩＳ構造素子を得ることができる効果を有
するものである。
好な特性のにＩＳ構造素子を得ることができる効果を有
するものである。
第１図は実施例に用いた窒化アルミニウム膜を形成させ
るための気相成長装置の概略図、第２図は実施例で作製
した試料について基板温度と各種ガス導入とのタイミン
グを示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は実施例で作製
したにＩＳダイオードの容量−電圧特性を示す図、第４
図は実施例で作製したにＩＳダイオードの容量−電圧特
性より計算した界面準位密度分布を示す図である。 １は石英反応管、２はＩｎＰ基板、３はカーボンサセプ
ター、４はロータリーポンプ、５，６．７はアルシン及
び原料ガス導入用ステンレス管、８は高周波電源、９は
高周波コイル、１０は冷却水である。
るための気相成長装置の概略図、第２図は実施例で作製
した試料について基板温度と各種ガス導入とのタイミン
グを示す図、第３図（ａ） 、 （ｂ）は実施例で作製
したにＩＳダイオードの容量−電圧特性を示す図、第４
図は実施例で作製したにＩＳダイオードの容量−電圧特
性より計算した界面準位密度分布を示す図である。 １は石英反応管、２はＩｎＰ基板、３はカーボンサセプ
ター、４はロータリーポンプ、５，６．７はアルシン及
び原料ガス導入用ステンレス管、８は高周波電源、９は
高周波コイル、１０は冷却水である。
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体上に窒化アルミニウム膜
を形成させる前にアルシン雰囲気中で熱処理することを
特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15038286A JPS635533A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15038286A JPS635533A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635533A true JPS635533A (ja) | 1988-01-11 |
Family
ID=15495774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15038286A Pending JPS635533A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS635533A (ja) |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP15038286A patent/JPS635533A/ja active Pending
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