JPH02239623A - 安定化層及びその製法 - Google Patents
安定化層及びその製法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
びにその製法に関する. 〔従来の技術〕 集積された個別半導体デバイス、特にMOS技術におけ
る半導体デバイスは、表面的な充電による障害に対して
敏感であり、従って特にその表面にpn接合が生じる箇
所に半導電性の電気的に活性な安定化層及び保護層を必
要とする。この種の安定化層は次の特性を有していなけ
ればならない。
効果的に電気的に結合することを可能とするものでなけ
ればならない。すなわち小さな障壁及びそれによる高い
逆方向電流(オーム接触)を生じるものでなければなら
ない.この要件はバンドギャップでの高い欠陥密度及び
ホッピング機構又は光学的エネルギーギャップ(移動度
ギャップ)1.1〜l.4eVによる十分な真性導電率
を意味し、これにより熱的に十分な数の電荷キャリアを
生じることができる. b》 導電率(室温での)は10−●Ω−1・elm−
’以下でなければならず、従って寄生表面電流は保護す
べき半導体のp及びn導電性範囲間の逆方向電流よりも
小さい。
遮蔽効果を生じる必要がある.このため保護層及び安定
化層は、酸化可能な状態での高い密度(数1 0 II
cm−” ・e V−’まテ)ノ他に、特に電荷の僅少
なドリフト移動度を有さなければならない. d)安定化層はピンホールを有していてはならないが、
水素及び水に対する透過係数は低く、また機械的保護及
び湿気に対する保護をもたらすものでなければならない
. e) 製造に際して必然的な半導体の290゜Cにおけ
る加熱処理において安定化層は水素を放出してはならな
い. 現在半導体デバイス用の電気的に活性な安定化層として
は、無定形ケイ素(a−Si)からなる層が適している
.これらの層は半導体デバイス上に成長させることがで
きるが、ケイ素を蒸着することも可能であり、この場合
には蒸着した層を後で熱処理する(これに関してはドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第2730367号明細書(
特公昭61−58976号公報)参照).電気比抵抗を
調節するために安定化層はホウ素、リン及びアルミニウ
ムのようなドーピング材を含んでいてもよい. a−Siからなる電気的に活性な安定化層はバンドギャ
ップ中の欠陥密度が十分であり、要求される抵抗値lO
aΩ・1は析出及び焼結条件を介して調節することがで
き、またドーピングの影響はその高い状態密庫により極
く僅かであるにすぎない.しかしこれらの層の大きな欠
点は、p導電性の基板への結合力がn導電性基板への結
合力よりも著しく劣ることである.これは後に、高遮断
性のpn接合部に表面破裂を生ぜしめる可能性がある.
更にa−SL層の場合光学的エネルギーギャップはほと
んど変えられず、従って任意の活性基板に適合させるこ
とはできない.この層の場合特に湿気、イオン拡散及び
機械的作用に対する安定性が欠けていることが欠点であ
る. 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、バンドギャップにおける高い欠陥密度
と、十分に低い導電性及び必要な光学的エネルギーギャ
ップの他に、湿気、イオン拡散及び機械的作用に対して
良好な安定性を有し、またp導電性並びにn導電性基板
にも良好に結合することのできる半導体デバイス用の半
導電性の電気的に活性な安定化層を提供することにある
.〔課題を解決するための手段〕 この課題は本発明によれば、安定化層が無定形の水素含
有炭素(a−C:H)からなる薄層からなることによっ
て解決される. 〔作用効果〕 無定形の水素含有炭素(略記a−(,+H)は無定形の
炭素格子構造が存在する炭素材料であり、その機械的硬
度によりこの炭素材料はダイヤモンド様炭素ともいわれ
る〔例えば「イー・ディー・エル・インドゥストリー・
ディアマンテン・ルントシャウ( I D R − 1
ndustrie Diaaanten Rundsc
hau) J第18巻(1984年)、NIl4、第2
49頁以降参照〕.炭素のこの無定形変体は四面体(s
pト)及び三方晶(sp3・)ハイプリット化の共存に
よって及び水素を組み込むことによって(約10〜4
0.原子%)、光学的透明度、微小硬度、化学抵抗性及
び電気絶縁性のような特性をもたらされる. 脊利には約0.05〜3μ―の厚さを有するaC+H薄
層形の本発明による安定化層は、表面充電に敏感な半導
体デバイスの電気的に活性な安定化に際して設定される
すべての要件を満足する.a−C+Hはa−SLとは異
なりその製造時の諸条件を克服して種々の光学的エネル
ギーギャップ、可変欠陥密度及び可変電気抵抗を伴って
、ドーピング処理を必要とすることなく製造することが
できる.すなわち特にa−C二Hを用いて次の値、すな
わち欠陥密度約1019ci+−”・e V−1、導電
率〈l01Ω−1・CI−1、光学的エネルギーギャッ
プ約1. 1 e Vを同時にまた最通に満たすことが
できる. 本発明による電気的に活性な安定化層の製造は、基板上
にガス状の炭化水素を高周波一低圧−プラズマ析出処理
することにより無定形の水素含有炭素からなる薄層を施
すことによって行う.この場合プラズマ析出は有利には
無線周波数(RF)、すなわち0.1〜100MHzの
範囲で行うが、中マイクロ波(MW) 、すなわち0.
1〜IOOOGHzの範囲で行うこともできる. 本発明による安定化層の製造に際してはガス状炭化水素
として有利にはアルカン、すなわちメタン、エタン及び
プロパンのような飽和脂肪族炭化水素を使用するが、こ
の場合好ましいのはメタンである.しかしその他にアル
ケン、すなわちエテン及びブロペンのような不飽和の脂
肪族炭化水素並びにアセチレン、シクロアルカン、すな
わちシクロヘキサンのような飽和環状炭化水素、及び蒸
気状態でのベンゾール及びベンゾール誘導体の形の芳香
族炭化水素も使用することができる。上記の各炭化水素
は単独又は混合物として使用することができる.更にこ
れらの炭化水素には水素及び/又ハ、ヘリウム及びアル
ゴンのような希ガスを添加することもできる。
きさの内部電極(表面比≦0.5、有利には0.25〜
0. 0 5 )に空間電荷により約1kVまでの、高
周波(HF)のタイミングパルスで脈動する直流電圧成
分(バイアス電圧又はセルフバイアス電圧)が生じる.
この直流電圧成分は高周波交流電圧にヘテログイン変換
し、一層小さな電極を陰極化する.これにより反応ガス
のイオン化及びフラグメント化によって生じる帯電した
Cx Hy粒子は陰橿に向かっ.て加速され、陰極の前
に配置された基板に高い運動エネルギーでa−C:Hの
形成下に析出される.先に記載した形式のセルフバイア
ス」効果は、内部電極が欠けていることにより極く僅か
な規模ではあるが、MW誘起析出プラズマの場合にも有
効である.それというのもプラズマと基板表面との間に
はいずれの場合にも電位差が生じるからである. このプラズマ析出処理での条件を介して種々の特性を有
するa−C:Hを製造することができる.この場合諸可
変条件は高周波放電の周波数、プラズマに供給されるエ
ネルギー密度、電極の配置及び大きさ、ガス圧すなわち
反応ガスの部分圧、ガス流速度並びに物質流量及び基板
温度(≧250℃)である.これらのパラメータのすべ
ては互いに無関係に調整することができ、こうしてa−
C:H層の諸特性を意図的に制御することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半導体デバイス用の電気的に活性な安定化層におい
て、この安定化層が無定形の水素含有炭素(a−C:H
)からなる薄層からなることを特徴とする安定化層。 2)欠陥密度約10^1^9cm^−^3・eV^−^
1、電気比抵抗>10^■Ω・cm及び光学的エネルギ
ーギャップ約1.1eVを有することを特徴とする請求
項1記載の安定化層。 3)厚さ約0.05〜3μmを有することを特徴とする
請求項1又は2記載の安定化層。 4)基板上にガス状の炭化水素を高周波−低圧−プラズ
マ析出処理することにより、無定形水素含有炭素からな
る薄層を施すことを特徴とする請求項1ないし3の1つ
に記載の電気的に活性な安定化層の製法。 5)プラズマ析出を無線周波数を用いて行うことを特徴
とする請求項4記載の方法。 6)炭化水素としてアルカン、特にメタンを使用するこ
とを特徴とする請求項4又は5記載の方法。 7)基板を析出中≦250℃の温度に保持することを特
徴とする請求項4ないし6の1つに記載の方法。
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