JPS6021530A - 化合物半導体における酸化被膜 - Google Patents
化合物半導体における酸化被膜Info
- Publication number
- JPS6021530A JPS6021530A JP58128745A JP12874583A JPS6021530A JP S6021530 A JPS6021530 A JP S6021530A JP 58128745 A JP58128745 A JP 58128745A JP 12874583 A JP12874583 A JP 12874583A JP S6021530 A JPS6021530 A JP S6021530A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- oxide
- compound semiconductor
- film
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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】
本発明は、爾後の熱処理での界面における結晶欠陥が生
じないようにした化合物半導体における酸化被膜に関す
る。
じないようにした化合物半導体における酸化被膜に関す
る。
近年、半導体デバイスの高速化、高周波化への要求が高
まり、微細加工技術の向上によって次々とその要求は満
たされてきたが、極く最近に至っては、最も広汎に利用
されるシリコン半導体デバイスの高速化、高周波化を更
に一層進めるについては、様々な困剣］が生じてきた。
まり、微細加工技術の向上によって次々とその要求は満
たされてきたが、極く最近に至っては、最も広汎に利用
されるシリコン半導体デバイスの高速化、高周波化を更
に一層進めるについては、様々な困剣］が生じてきた。
そこで、ｍ−ｖ族化合物半導体が着目され、この化合物
半導体の中には、本質的にシリコン半導体よりも数倍以
上の高い電子移動度を有するものがあり、デバイスの高
速化、高周波化により有利であるものがある。例えば、
ＧａＡｓ（ガリウム砒素）においては、Ｓｉ（シリコン
）に比較して、５〜６倍の高い電子移動度を有し、ＩＧ
Ｈｚ以上の高周波領域では広く使用されるようになって
きた。
半導体の中には、本質的にシリコン半導体よりも数倍以
上の高い電子移動度を有するものがあり、デバイスの高
速化、高周波化により有利であるものがある。例えば、
ＧａＡｓ（ガリウム砒素）においては、Ｓｉ（シリコン
）に比較して、５〜６倍の高い電子移動度を有し、ＩＧ
Ｈｚ以上の高周波領域では広く使用されるようになって
きた。
しかも、このＧａＡｓの如きは、真性キャリア密度が低
いために、重金属添加その他の補償不純物の添加によっ
て、１０６〜１０９Ω−ＣＩｌｌの抵抗率をもつものが
形成できるため、半絶縁性の基板として、そこに形成さ
れる素子間の分離を同一基板上で極めて簡単に実現でき
るため、集積回路を形成する上で極めて有利な性質をも
っている。
いために、重金属添加その他の補償不純物の添加によっ
て、１０６〜１０９Ω−ＣＩｌｌの抵抗率をもつものが
形成できるため、半絶縁性の基板として、そこに形成さ
れる素子間の分離を同一基板上で極めて簡単に実現でき
るため、集積回路を形成する上で極めて有利な性質をも
っている。
しかし、シリコン半導体が単元素半導体であるのに比べ
、化合物半導体は多元素より成る半導体であるために、
デバイス製造技術上で多くの困難を伴っている。
、化合物半導体は多元素より成る半導体であるために、
デバイス製造技術上で多くの困難を伴っている。
その一つは気相成長技術であって、化合物半導体を構成
する多元素才聞；び不純物濃度の分布と成長厚みを同時
に制御し、なければ所望の均一性と再現性を得ることが
Ｍｌｔ ｊ、いことである。その要因として、一般に化
合物？Ｉ’ ｉ＃体を構成する成分元素の蒸気圧に大き
な差があること、および有効なドーピング可能不純物が
限られていること等が挙げられる。
する多元素才聞；び不純物濃度の分布と成長厚みを同時
に制御し、なければ所望の均一性と再現性を得ることが
Ｍｌｔ ｊ、いことである。その要因として、一般に化
合物？Ｉ’ ｉ＃体を構成する成分元素の蒸気圧に大き
な差があること、および有効なドーピング可能不純物が
限られていること等が挙げられる。
また、気相成１に法によって作られた気相成り ｔｉｔ
を用いたデバイスにおいて番よ、素子間の分離に化学腐
蝕によるメリ′型構造をとる必要があり、シリコン半導
体の殆どのデバイスに採用されているプレーナ構造に比
べて、著しいハンディ・キャップをもっている。
を用いたデバイスにおいて番よ、素子間の分離に化学腐
蝕によるメリ′型構造をとる必要があり、シリコン半導
体の殆どのデバイスに採用されているプレーナ構造に比
べて、著しいハンディ・キャップをもっている。
こうした欠点を克服するために、最近イオン注入技術が
研究されζおり、また一部では既に実用に供されている
。しかし、この場合においても、イオン注入によって生
ずる結晶の１Ｈ傷を回復するアニール処理におい°ζ、
数々の難点が生している。
研究されζおり、また一部では既に実用に供されている
。しかし、この場合においても、イオン注入によって生
ずる結晶の１Ｈ傷を回復するアニール処理におい°ζ、
数々の難点が生している。
すなわち、シリコン半導体については、シリコン自体の
平衡蒸気圧が十分低いために、アニール処理によって容
易に結晶欠陥を減らずことができる。ところが、化合物
半導体では、構成元素の中で平衡蒸気圧に大きな差があ
るために、アニール処理工程中に蒸気圧の高い成分元素
に蒸発が生じ、新たな欠陥を生じ易い。
平衡蒸気圧が十分低いために、アニール処理によって容
易に結晶欠陥を減らずことができる。ところが、化合物
半導体では、構成元素の中で平衡蒸気圧に大きな差があ
るために、アニール処理工程中に蒸気圧の高い成分元素
に蒸発が生じ、新たな欠陥を生じ易い。
そこで、イオン注入後に、蒸発を抑える被膜、例えば３
ｉ３Ｎ、（窒化シリコン）、ＳｊＯ＞（酸化シリコン）
或いはＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等の被膜で表面
を覆い、その後にアニール処理をする方法が採られてい
る。これらの被膜の形成には、プラズマＣＶＤ法やスパ
ック法がよく利用される。
ｉ３Ｎ、（窒化シリコン）、ＳｊＯ＞（酸化シリコン）
或いはＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）等の被膜で表面
を覆い、その後にアニール処理をする方法が採られてい
る。これらの被膜の形成には、プラズマＣＶＤ法やスパ
ック法がよく利用される。
しかし、Ｓｉ３Ｎ＜膜やＡｌ２Ｏ３膜では、アニール工
程中に被膜の高密度化が進行し、これらの被膜の写真食
刻に際して、化合物半導体自体が侵され易い欠点を派生
する。一方、５ｉ０２被膜やプラズマＣＶＤ法で被着し
たＳｉＮ被膜では、写真食刻工程での欠点は生じないが
、アニール工程中に化合物半導体中の金属元素が被膜中
に拡散し易く、その結果界面に金属元素の不足による欠
陥が発生ずるという重大な欠点をもっている。
程中に被膜の高密度化が進行し、これらの被膜の写真食
刻に際して、化合物半導体自体が侵され易い欠点を派生
する。一方、５ｉ０２被膜やプラズマＣＶＤ法で被着し
たＳｉＮ被膜では、写真食刻工程での欠点は生じないが
、アニール工程中に化合物半導体中の金属元素が被膜中
に拡散し易く、その結果界面に金属元素の不足による欠
陥が発生ずるという重大な欠点をもっている。
また、５１０２にＰ２Ｏ５を混入したリンガラス、或い
は５ｉ０２にＢ２Ｏ３を混入したボロシリケイトガラス
の被膜もＣＶＤ法等で被着することにより形成して用い
られているが、やはり」−記聞様に金属元素の不足によ
る欠陥が発生する。
は５ｉ０２にＢ２Ｏ３を混入したボロシリケイトガラス
の被膜もＣＶＤ法等で被着することにより形成して用い
られているが、やはり」−記聞様に金属元素の不足によ
る欠陥が発生する。
この結果、著大な界面準位を発生すると同時に熱処理中
に界面欠陥に向かって各種の拡散現象が起り、偏に補償
元素として鉄族元素を添加して高抵抗化或いは半絶縁化
した化合物半導体においては、この補償元素が界面欠陥
に吸い出されて、補償効果を減殺し、時には全く効果を
失って、高抵抗であるべき領域が低抵抗化してしまうと
いう極めて重大な欠点を自している。
に界面欠陥に向かって各種の拡散現象が起り、偏に補償
元素として鉄族元素を添加して高抵抗化或いは半絶縁化
した化合物半導体においては、この補償元素が界面欠陥
に吸い出されて、補償効果を減殺し、時には全く効果を
失って、高抵抗であるべき領域が低抵抗化してしまうと
いう極めて重大な欠点を自している。
本発明口辺上のような点りこ鑑みたもので、５１０２被
膜のもつ写真食刻工程での有利さが発揮でき、しかもア
ニール処理による界面欠陥が生しないようにした酸化被
膜を提供することである。
膜のもつ写真食刻工程での有利さが発揮でき、しかもア
ニール処理による界面欠陥が生しないようにした酸化被
膜を提供することである。
既に述べた如く、化合物半導体にイオン注入した後、そ
の表面を酸化物被膜或いは窒化物被膜で被覆し、その後
アニールを施す際には、写真食刻工程での有利性を考慮
するならば、Ｓ ｉ ０２被膜を被着して実施できるこ
とが望ましい。しかし、５ｉ０２被膜を被着して熱処理
すると、化合物半導体の構成元素中、特に金属元素が５
ｉ０２被膜中に拡散して、界面に金属元素の欠乏を招き
、多量の欠陥を発生することが分かっている。
の表面を酸化物被膜或いは窒化物被膜で被覆し、その後
アニールを施す際には、写真食刻工程での有利性を考慮
するならば、Ｓ ｉ ０２被膜を被着して実施できるこ
とが望ましい。しかし、５ｉ０２被膜を被着して熱処理
すると、化合物半導体の構成元素中、特に金属元素が５
ｉ０２被膜中に拡散して、界面に金属元素の欠乏を招き
、多量の欠陥を発生することが分かっている。
そこで、本発明では、５ｉ０２被膜の形成に際して、ス
パッタ技術を用い、スパック・ターゲットに予め化合物
半導体を構成する金属元素の酸化物或いは添加すべき補
償金属の酸化物を混入してスパッタを行ない、その金属
の単体或いは金属過剰の酸化物を含んだ５ｉ０２被膜を
形成することによって、化合物半導体からの構成金属の
拡散を防止する。
パッタ技術を用い、スパック・ターゲットに予め化合物
半導体を構成する金属元素の酸化物或いは添加すべき補
償金属の酸化物を混入してスパッタを行ない、その金属
の単体或いは金属過剰の酸化物を含んだ５ｉ０２被膜を
形成することによって、化合物半導体からの構成金属の
拡散を防止する。
この際、アルゴン単−雰囲気或いはアルゴンに他種の不
活性気体若しくは還元性気体を添加した雰囲気中でスパ
ッタを行うならば、ターゲットを構成する５ｉ０２およ
び金属酸化物は、その一部が酸素を失って被着され、全
体として金属過剰の金属酸化り１を含んだ或いは１１体
金属を含んだ酸化物被）模を形成する。つまり、酸化物
波膜は、イビ学量論的組成から金属過剰側にずれた金属
酸化物或いは金属ｔ）１体を混入した組成となる。
活性気体若しくは還元性気体を添加した雰囲気中でスパ
ッタを行うならば、ターゲットを構成する５ｉ０２およ
び金属酸化物は、その一部が酸素を失って被着され、全
体として金属過剰の金属酸化り１を含んだ或いは１１体
金属を含んだ酸化物被）模を形成する。つまり、酸化物
波膜は、イビ学量論的組成から金属過剰側にずれた金属
酸化物或いは金属ｔ）１体を混入した組成となる。
このような金１１ハ過刺の金属酸化物あるいはＣ１１体
金属が混入した酸化物波膜は、ＷＪ後の熱処理に際して
、化合物半導体の構成金属元素の拡散を抑１にするのに
極めて自々）１に働くので、界面近傍での金属元素の欠
Ｉｔｊを防１にし、ひいてはＷ面準位の減少に役）’７
： ’！；、更に半絶縁）＠のＩＩＬ ＩＩＵ抗化を防
止することができる。
金属が混入した酸化物波膜は、ＷＪ後の熱処理に際して
、化合物半導体の構成金属元素の拡散を抑１にするのに
極めて自々）１に働くので、界面近傍での金属元素の欠
Ｉｔｊを防１にし、ひいてはＷ面準位の減少に役）’７
： ’！；、更に半絶縁）＠のＩＩＬ ＩＩＵ抗化を防
止することができる。
以下、スパッタ・ターゲットに化合物半導体を構成する
金属元素の酸化物を添加してスパッタを行う具体的実施
例について説明する。
金属元素の酸化物を添加してスパッタを行う具体的実施
例について説明する。
ＧａＡｓの［００１の主表面を有し、補償金属としての
Ｃｒ（りｔコム）の添加によって１１！、抗率を１０６
〜１０９Ω−Ｃｍと成した半絶縁性基板に、Ｇａ ２０
３ （酸化ガリウム）を０．１〜１０％含有する５１０
２ターゲットを用いて、膜厚５００Å以上のＧａ（ガリ
ウム）の酸化物を含む５ｉ０２被膜を、Ａｒ（アルゴン
）雰囲気中でスパッタ被着した後、不活性雰囲気中で７
００〜８００°Ｃで５分間から１時間アニール処理した
が、抵抗率の低下は認められなかった。
Ｃｒ（りｔコム）の添加によって１１！、抗率を１０６
〜１０９Ω−Ｃｍと成した半絶縁性基板に、Ｇａ ２０
３ （酸化ガリウム）を０．１〜１０％含有する５１０
２ターゲットを用いて、膜厚５００Å以上のＧａ（ガリ
ウム）の酸化物を含む５ｉ０２被膜を、Ａｒ（アルゴン
）雰囲気中でスパッタ被着した後、不活性雰囲気中で７
００〜８００°Ｃで５分間から１時間アニール処理した
が、抵抗率の低下は認められなかった。
また、Ｇ ａ ｘ Ａ ｌ ＋−ｘ Ａ ｓ （０＜
ｘ≦１）とした化合物半導体基板に対して、Ｇａ２Ｏ３
と Ａｌ２Ｏ３を各々 ０．１〜１０％含む５ｉ０２被
膜を５００人以１二同様の方法で被着して、アニール処
理した結果でも、欠陥の発生はＧａ２Ｏ３および Ａｌ
２Ｏ３を含有しない場合に比較して、１／１０以下に減
少した。
ｘ≦１）とした化合物半導体基板に対して、Ｇａ２Ｏ３
と Ａｌ２Ｏ３を各々 ０．１〜１０％含む５ｉ０２被
膜を５００人以１二同様の方法で被着して、アニール処
理した結果でも、欠陥の発生はＧａ２Ｏ３および Ａｌ
２Ｏ３を含有しない場合に比較して、１／１０以下に減
少した。
また、いずれの例においても、化合物半導体自体に損傷
を与えずに写真食刻を施すことができた。
を与えずに写真食刻を施すことができた。
また、これによって、容易にノーマリ・オフのＭＩＳ型
構造ＦＥＴを実現することができることが分かった。
構造ＦＥＴを実現することができることが分かった。
以上によって本発明の趣旨は明らかになったと思われる
が、スパッタ雰囲気を、膜形成途中において不活性、還
元性から酸化性の雰囲気に変えても、同様な効果を得る
ことができることはいうまでもない。
が、スパッタ雰囲気を、膜形成途中において不活性、還
元性から酸化性の雰囲気に変えても、同様な効果を得る
ことができることはいうまでもない。
特許出願人 新日本無線株式会社
代 理 人 弁理士 長尾當明
Claims (1)
- （１）、酸化シリコンに、化合物半導体の構成元素中の
少なくとも一種の金属或いは前記化合物半導体に添加さ
れた補償金属の単体、又は酸素の一部を欠いた上記金属
の金属過剰の酸化物が混入して成ることを特徴とする化
合物半導体における酸化被膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58128745A JPS6021530A (ja) | 1983-07-16 | 1983-07-16 | 化合物半導体における酸化被膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58128745A JPS6021530A (ja) | 1983-07-16 | 1983-07-16 | 化合物半導体における酸化被膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6021530A true JPS6021530A (ja) | 1985-02-02 |
Family
ID=14992405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58128745A Pending JPS6021530A (ja) | 1983-07-16 | 1983-07-16 | 化合物半導体における酸化被膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6021530A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372129A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-01 | Katsuhiro Yokota | ３−５族化合物半導体のための保護膜 |
| JPH0531847A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Daikin Ind Ltd | 面状発熱体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329072A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-17 | Toshiba Corp | Gallium arsenide semiconductor device |
| JPS5343475A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Seiko Epson Corp | Flexible tape structure for gang bonding |
| JPS5676538A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Formation of insulating film on semiconductor substrate |
-
1983
- 1983-07-16 JP JP58128745A patent/JPS6021530A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329072A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-17 | Toshiba Corp | Gallium arsenide semiconductor device |
| JPS5343475A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Seiko Epson Corp | Flexible tape structure for gang bonding |
| JPS5676538A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Formation of insulating film on semiconductor substrate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6372129A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-01 | Katsuhiro Yokota | ３−５族化合物半導体のための保護膜 |
| JPH0531847A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Daikin Ind Ltd | 面状発熱体 |
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