JP4963455B2 - 半導体基板の表面に絶縁膜を形成する方法と装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、半導体基板の表面にアルミナ系の絶縁膜を比較的に短時間で形成可能な技術を提供する。
この方法によると、半導体基板の表面に、アルミナ系の絶縁膜である酸窒化アルミニウム膜を比較的に短時間で形成することができる。
この方法によると、常温において液体であるアルミニウムアルコキシドを、真空チャンバに供給しやすい。
酸素をアルミニウムアルコキシド内でバブリングすると、アルミニウムアルコキシドが酸化されてしまうことがある。そのことから、窒素のみをアルミニウムアルコキシド内でバブリングすることで、アルミニウムアルコキシドが無用に酸化されることを避けることができる。
この方法によると、前記した混合気のプラズマ化を効率よく行うことができるとともに、プラズマ化によって発生した荷電粒子が半導体基板に過剰に接触することを防止することができる。
窒化物半導体基板を用いた半導体装置の製造では、窒化物半導体基板に熱処理を行った時に、窒化物半導体基板から構成要素である窒素が抜けてしまうことがあり、その対策が必要とされている。
上記に関して、本発明に係る方法では、絶縁膜として酸窒化アルミニウム膜を形成することができる。窒化物半導体基板に窒素を含む酸窒化アルミニウム膜を形成することができるので、その後の熱処理などにおいて、窒化物半導体基板から窒素が抜けてしまうことを抑制することができる。
この装置によると、半導体基板の表面に、アルミナ系の絶縁膜である酸窒化アルミニウム膜を比較的に短時間で形成することができる。
前記した供給装置は、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素のうち、窒素のみをアルミニウムアルコキシド内でバブリングすることが好ましい。
また、前記した真空チャンバは、前記半導体基板を載置する第1室と、その第1室から部分的に隔てられた第2室を備えていることが好ましい。この場合、前記供給装置は、窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを前記第2室に供給し、前記プラズマ発生装置は、前記第2室に供給された窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気を前記第2室でプラズマ化することが好ましい。
さらに、前記したアルミニウムアルコキシドは、ジエチルアルミニウムエトキシドであることが好ましく、前記した半導体基板は、窒化物半導体基板であることが好ましい。
(形態1) 絶縁膜形成装置の真空チャンバは、第1室と第2室を備えている。第1室と第2室は、互いに部分的に隔てられている。第1室には、半導体基板が載置される。
(形態2) 絶縁膜形成装置の供給装置は、酸素とアルミニウムエトキシド内でバブリングした窒素を、真空チャンバの第2室に供給する。
(形態3) プラズマ発生装置のプラズマ発生装置は、真空チャンバの第2室に供給された窒素と酸素アルミニウムエトキシドの混合気を、真空チャンバの第2室でプラズマ化する。
真空チャンバ20は、主に、成膜室22と、プラズマ発生室24を備えている。成膜室22は、半導体基板100を収容し、半導体基板100の表面100aに絶縁膜を形成する空間である。成膜室22には、半導体基板100を載置する台座28が設けられている。プラズマ発生室24は、詳しくは後述するが、供給装置50から供給される混合気を、プラズマ発生装置40によってプラズマ化する空間である。
成膜室22とプラズマ発生室24の間には、開口27を有する隔壁26が設けられている。この隔壁26によって、成膜室22とプラズマ発生室24は部分的に隔てられている。
バブリング槽54には、ジエチルアルミニウムエトキシド116が溜められている。バブリング槽54では、窒素ガスボンベ112から供給された窒素ガスが、ジエチルアルミニウムエトキシド116内でバブリングされて、真空チャンバ20のプラズマ発生室24に送り出される。それにより、バブリング槽54からプラズマ発生室24に送り出される窒素ガスに、ジエチルアルミニウムエトキシド116が混合される。即ち、バブリング槽54からプラズマ発生室24に繋がる第2窒素供給管56では、窒素とジエチルアルミニウムエトキシドの混合気が流れるようになっている。
以上の構成により、真空チャンバ20のプラズマ発生室24には、窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドが供給される。本実施例では窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドが常温で供給されるが、そのうちの一又は複数を必要に応じて加熱/冷却して供給するようにしてもよい。
図2に示すように、本実施例によって得られたAlON/GaNのMIS構造では、負バイアス領域において計算値に近いC−V特性が確認され、正バイアス領域においても絶縁膜としての容量に十分な値が確認された。これらの特性は、200℃における測定でも同様に確認されており、200℃程度まで安定に動作する絶縁ゲート型のデバイスを実現可能なものといえる。実験結果に基づいて、界面準位密度は1×1011/cm2/eVと計算された。
本実施例の絶縁膜形成装置10では、ジエチルアルミニウムエトキサイドに代えて、他のアルミニウムアルコキシドを用いることもできる。アルミニウムアルコキシドは、アルミニウム−酸素−炭素(Al−O−N)結合を有する化合物であり、例えばアルミニウムエトキシドAl(OC2H5)3、アルミニウムイソプロポキシドAl[OCH(CH3)2]3、アルミニウムトリ−s−ブトキシドAl(OC4H9)3が挙げられる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
20:真空チャンバ
22:成膜室
24:プラズマ発生室
26:隔壁
27:開口
28:台座
30:真空ポンプ
40:プラズマ発生装置
42:マイクロ波発信装置
44:電磁石
50:供給装置
52:第1窒素供給管
54:バブリング槽
56:第2窒素供給管
58:酸素供給管
100:半導体基板
100a:表面
112:窒素ガスボンベ
114:酸素ガスボンベ
116:バブリング槽のジエチルアルミニウムエトキシド
120:プラズマ
Claims (8)
- 半導体基板に絶縁膜を形成する方法であって、
半導体基板を真空チャンバ内に載置する第1工程と、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する第2工程と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化する第3工程と、
を備え、
前記第2工程では、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素のうち、窒素のみをアルミニウムアルコキシド内でバブリングすることを特徴とする方法。 - 半導体基板に絶縁膜を形成する方法であって、
半導体基板を真空チャンバ内に載置する第1工程と、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する第2工程と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化する第3工程と、
を備え、
前記真空チャンバは、第1室とその第1室から部分的に隔てられた第2室を備え、
前記第1工程では、半導体基板を前記第1室に載置し、
前記第2工程では、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方をアルミニウムアルコキシド内でバブリングさせるとともに、窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを前記第2室に供給し、
前記第3工程では、前記第2室に供給された窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気を前記第2室でプラズマ化する、
ことを特徴とする方法。 - 半導体基板に絶縁膜を形成する方法であって、
半導体基板を真空チャンバ内に載置する第1工程と、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドを供給する第2工程と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドの混合気をプラズマ化する第3工程と、
を備え、
前記第2工程では、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方を、ジエチルアルミニウムエトキシド内でバブリングさせることを特徴とする方法。 - 窒化物半導体基板に絶縁膜を形成する方法であって、
窒化物半導体基板を真空チャンバ内に載置する第1工程と、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する第2工程と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化する第3工程と、
を備え、
前記第2工程では、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方を、アルミニウムアルコキシド内でバブリングさせることを特徴とする方法。 - 半導体基板に絶縁膜を形成する装置であって、
半導体基板を載置する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する供給装置と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化するプラズマ発生装置と、
を備え、
前記供給装置は、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素のうち、窒素のみをアルミニウムアルコキシド内でバブリングすることを特徴とする装置。 - 半導体基板に絶縁膜を形成する装置であって、
半導体基板を載置する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する供給装置と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化するプラズマ発生装置と、
を備え、
前記真空チャンバは、前記半導体基板を載置する第1室と、その第1室から部分的に隔てられた第2室を備え、
前記供給装置は、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方をアルミニウムアルコキシド内でバブリングさせるとともに、窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを前記第2室に供給し、
前記プラズマ発生装置は、前記第2室に供給された窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気を前記第2室でプラズマ化する、
ことを特徴とする装置。 - 半導体基板に絶縁膜を形成する装置であって、
半導体基板を載置する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドを供給する供給装置と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とジエチルアルミニウムエトキシドの混合気をプラズマ化するプラズマ発生装置と、
を備え、
前記供給装置は、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方を、アルミニウムアルコキシド内でバブリングさせることを特徴とする装置。 - 窒化物半導体基板に絶縁膜を形成する装置であって、
窒化物半導体基板を載置する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドを供給する供給装置と、
前記真空チャンバ内に供給した窒素と酸素とアルミニウムアルコキシドの混合気をプラズマ化するプラズマ発生装置と、
を備え、
前記供給装置は、前記真空チャンバ内に供給する酸素と窒素の少なくとも一方を、アルミニウムアルコキシド内でバブリングさせることを特徴とする装置。
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