JPH04155831A - 窒化燐絶縁膜の形成方法 - Google Patents
窒化燐絶縁膜の形成方法Info
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- JPH04155831A JPH04155831A JP27918890A JP27918890A JPH04155831A JP H04155831 A JPH04155831 A JP H04155831A JP 27918890 A JP27918890 A JP 27918890A JP 27918890 A JP27918890 A JP 27918890A JP H04155831 A JPH04155831 A JP H04155831A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、絶縁膜を用いた半導体デバイス構造の作成に
用いられる窒化燐絶縁膜の形成方法に関する。
用いられる窒化燐絶縁膜の形成方法に関する。
［従来の技術］
窒化燐（ＰＮｘ）は、化合物半導体、特にＩｎＰ等の構
成Ｖ族元素が燐（Ｐ）である■−ｖ族化合物半導体の表
面保護膜や、Ｍ Ｉｓ ［Ｍｅｔａｌ （金属） −Ｉ
ｎ５ｕｌａｔｏｒ （絶縁体） −Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ（半導体）１デバイス用絶縁膜への応用が検討
されている材料である。Ｖ族元素であるＰを含むことか
ら、窒化燐（ＰＮｘ）には絶縁膜形成時の■−Ｖ族化合
物半導体のＶ族元素抜けを抑制する効果があると期待さ
れている。
成Ｖ族元素が燐（Ｐ）である■−ｖ族化合物半導体の表
面保護膜や、Ｍ Ｉｓ ［Ｍｅｔａｌ （金属） −Ｉ
ｎ５ｕｌａｔｏｒ （絶縁体） −Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒ（半導体）１デバイス用絶縁膜への応用が検討
されている材料である。Ｖ族元素であるＰを含むことか
ら、窒化燐（ＰＮｘ）には絶縁膜形成時の■−Ｖ族化合
物半導体のＶ族元素抜けを抑制する効果があると期待さ
れている。
従来、ＰＮｘは、フォスフイン（ＰＨ３）−アンモニア
（ＮＨ３）系（Ｙ、旧ｒｏｔａ他、ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） ５３巻、 ５０
３７ページ（１９８２年））、あるいは３塩化燐（ＰＣ
ｌ３にアンモニア系（Ｙ、 Ｈ，Ｊｅａｎ！１７他、ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）
６２ 巻、 ２３７０ページ（１９８ｉ’年））を原料
とする化学的気相成長（ＣＶＤ）法により形成されてき
た。
（ＮＨ３）系（Ｙ、旧ｒｏｔａ他、ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ） ５３巻、 ５０
３７ページ（１９８２年））、あるいは３塩化燐（ＰＣ
ｌ３にアンモニア系（Ｙ、 Ｈ，Ｊｅａｎ！１７他、ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ）
６２ 巻、 ２３７０ページ（１９８ｉ’年））を原料
とする化学的気相成長（ＣＶＤ）法により形成されてき
た。
ＰＨ３−ＮＨ３原料系を用いた場合、ＰＮｘ堆積には基
板温度を８６０℃以上にする必要がある。
板温度を８６０℃以上にする必要がある。
■−ｖ族化合物半導体にとって８６０ ’Ｃという高温
は望ましくなく、成長の低温化が必要になる。これには
、ＰＨ３を予め熱分解し、Ｐ２ 、Ｐ４分子としてＮＨ
３と反応させる方法、あるいは紫外線レーザ光を用いた
光ＣＶＤ法か検討されている。
は望ましくなく、成長の低温化が必要になる。これには
、ＰＨ３を予め熱分解し、Ｐ２ 、Ｐ４分子としてＮＨ
３と反応させる方法、あるいは紫外線レーザ光を用いた
光ＣＶＤ法か検討されている。
ＰＣｌ３−ＮＨ３原料系を用いた場合には３５０°Ｃ程
度の低い温度でもＰＮｘ堆積か可能でおると報告されて
いる。
度の低い温度でもＰＮｘ堆積か可能でおると報告されて
いる。
［発明か解決しようとする課題］
上記の従来技術によってもＰＮ、の低温堆積は可能であ
る。しかしなから、ＰＨ３−ＮＨ３原料系で低温堆積を
図った場合、原料に由来する水素の混入か生じやすいた
め緻密な膜か得にくいという問題かあり、またＰＣｌ３
−Ｎ１−１３原料系を用いた場合には、ＰＣｌ３かエツ
チングガスとして作用するため、ＰＮｘ膜堆積初期に基
板表面のエツチングか生じやすいという問題がある。
る。しかしなから、ＰＨ３−ＮＨ３原料系で低温堆積を
図った場合、原料に由来する水素の混入か生じやすいた
め緻密な膜か得にくいという問題かあり、またＰＣｌ３
−Ｎ１−１３原料系を用いた場合には、ＰＣｌ３かエツ
チングガスとして作用するため、ＰＮｘ膜堆積初期に基
板表面のエツチングか生じやすいという問題がある。
本発明の目的は、半導体表面を損ねることなく、良質の
ＰＮｘ膜を堆積する方法を提供することにある。
ＰＮｘ膜を堆積する方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明は、ｔ−ブチルフォスフィンＥ （ＣＨ３）３Ｃ
ＰＨ２］とじドラジンＥＮ２Ｈ４２をｔ−ブチルフォス
フィンに対するヒドラジンの供給比を２０以上として原
料に用い、水素雰囲気中で、基板温度を３５０〜６００
’Ｃとして気相成長させることを特徴とする窒化燐絶
縁膜の形成方法て必る。
ＰＨ２］とじドラジンＥＮ２Ｈ４２をｔ−ブチルフォス
フィンに対するヒドラジンの供給比を２０以上として原
料に用い、水素雰囲気中で、基板温度を３５０〜６００
’Ｃとして気相成長させることを特徴とする窒化燐絶
縁膜の形成方法て必る。
［作用］
本発明の構成によれば原料系にエツチングカスを含まな
いため、基板表面のエツチングが生じない。Ｎ２Ｈ４供
給が少ない場合、ＰＮｘ膜は濾過剰、すなわちＸ＜１．
６６になりやすいが、↑−プチルフｔスフィンに対する
ヒドラジンの供給比を２０以上とすることにより、Ｘの
値を大きくすることができる。ｔ−ブチルフォスフィン
とＮ２Ｈ４の高い分解性と相互の反応性のため、ＰＮ。
いため、基板表面のエツチングが生じない。Ｎ２Ｈ４供
給が少ない場合、ＰＮｘ膜は濾過剰、すなわちＸ＜１．
６６になりやすいが、↑−プチルフｔスフィンに対する
ヒドラジンの供給比を２０以上とすることにより、Ｘの
値を大きくすることができる。ｔ−ブチルフォスフィン
とＮ２Ｈ４の高い分解性と相互の反応性のため、ＰＮ。
膜中への水素の混入は抑制される。ｔ−ブチルフォスフ
ィンは有機燐化合物であるため、炭素か膜に混入しやす
いが、水素雰囲気中で反応を行うことによりこれを抑え
ることかできる。また、基板温度を３５０〜６００℃と
することで、抵抗率２Ｘ１０１４Ωｃｍ以上の膜か得ら
れる。この温度範囲は、３５０℃未満では反応か充分に
進まず、ｔ−ブチルフォスフィンからの炭素混入か多く
なるという事情と、６００℃を超えるとＮ２ 町の分解
が進みすぎ、Ｘか小さくなってしまうという事情によっ
て決められる。以上の作用のため、本発明により、半導
体表面を損ねることなく、良質のＰＮｘ膜が形成できる
。
ィンは有機燐化合物であるため、炭素か膜に混入しやす
いが、水素雰囲気中で反応を行うことによりこれを抑え
ることかできる。また、基板温度を３５０〜６００℃と
することで、抵抗率２Ｘ１０１４Ωｃｍ以上の膜か得ら
れる。この温度範囲は、３５０℃未満では反応か充分に
進まず、ｔ−ブチルフォスフィンからの炭素混入か多く
なるという事情と、６００℃を超えるとＮ２ 町の分解
が進みすぎ、Ｘか小さくなってしまうという事情によっ
て決められる。以上の作用のため、本発明により、半導
体表面を損ねることなく、良質のＰＮｘ膜が形成できる
。
［実施例］
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１
第１の実施例では３ｉドープｎ型ＧａＡＳ基板（キャリ
ア濃度ｎ ＝ ２ Ｘ １０１８１０１８Ｃおよび半絶
縁性ＧａＡＳ基板上に分子線エピタキシャル成長法で形
成した５００オングストロ一ム厚Ｓｉドープｎ型ＧａＡ
Ｓ層（ｎ ＝ ５ ｘ １０１６ｃｍ−３）上にＰＮ
膜を形成した。ＧａＡｓ基板は、硫酸−過酸化水素−
水混合液および塩酸でエツチングしたのち、外径５５
ｍｍの円柱状カーボンサセプター上にのせ、ロードロッ
ク機構を通して内径６５ ｍｍの石英カラス反応管内に
導入した。反応管には水素を毎分５リットル流し、管内
圧力が０．１気圧に保たれるように排気系を運転させる
。サセプターをＲＦ加熱して基板温度を６２０°Ｃとし
、５分間保持することにより基板表面酸化膜を除去した
。この時、４００°Ｃ以上では基板表面の分解を防ぐた
めにアルシン（ＡｓＨ３＞を供給している。
ア濃度ｎ ＝ ２ Ｘ １０１８１０１８Ｃおよび半絶
縁性ＧａＡＳ基板上に分子線エピタキシャル成長法で形
成した５００オングストロ一ム厚Ｓｉドープｎ型ＧａＡ
Ｓ層（ｎ ＝ ５ ｘ １０１６ｃｍ−３）上にＰＮ
膜を形成した。ＧａＡｓ基板は、硫酸−過酸化水素−
水混合液および塩酸でエツチングしたのち、外径５５
ｍｍの円柱状カーボンサセプター上にのせ、ロードロッ
ク機構を通して内径６５ ｍｍの石英カラス反応管内に
導入した。反応管には水素を毎分５リットル流し、管内
圧力が０．１気圧に保たれるように排気系を運転させる
。サセプターをＲＦ加熱して基板温度を６２０°Ｃとし
、５分間保持することにより基板表面酸化膜を除去した
。この時、４００°Ｃ以上では基板表面の分解を防ぐた
めにアルシン（ＡｓＨ３＞を供給している。
基板温度を膜堆積温度に設定したのち、ＡＳＨ３供給を
停止し、ヒドラジンとｔ−ブチルフォスフィンの供給を
開始して、１０００オングストローム厚のＰＮＸ膜を形
成した。ヒドラジンとｔ−ブチルフォスフィンは、それ
ぞれ３０℃および一２０°Ｃに保温し、窒素でバブルし
て別々の導入口から反応管に供給した。この時の各気体
の供給量は、Ｈつガス５１ ／ｍｉｎ 、ヒドラジン１
０ ｃｃ／ｍｉｎ １ｔ−ブチルフォスフィン０．５
ｃｃ ／ｍｉｎとした。
停止し、ヒドラジンとｔ−ブチルフォスフィンの供給を
開始して、１０００オングストローム厚のＰＮＸ膜を形
成した。ヒドラジンとｔ−ブチルフォスフィンは、それ
ぞれ３０℃および一２０°Ｃに保温し、窒素でバブルし
て別々の導入口から反応管に供給した。この時の各気体
の供給量は、Ｈつガス５１ ／ｍｉｎ 、ヒドラジン１
０ ｃｃ／ｍｉｎ １ｔ−ブチルフォスフィン０．５
ｃｃ ／ｍｉｎとした。
作成した膜に関して、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）
およびＭＩＳダイオード電流−電圧特性の評価を行った
。
およびＭＩＳダイオード電流−電圧特性の評価を行った
。
その結果、本発明の堆積条件をとることにより、Ｘの値
を１．３５以上に、膜中水素濃度を５ Ｘ １０１９ｃ
ｍ 以下に、また膜抵抗率を２×１０１４Ωｃｍ以上
にすることかできることかわかった。この膜抵抗率は従
来方法での高い値と同等でおり、膜中水素濃度は従来法
よりも小さい。膜中不純物として炭素および酸素が検出
されるか、それぞれ濃度は６×１０ ｃｍ 、 ７
ｘ １０１９ｃｍ−３程度テアリ十分少ない。
を１．３５以上に、膜中水素濃度を５ Ｘ １０１９ｃ
ｍ 以下に、また膜抵抗率を２×１０１４Ωｃｍ以上
にすることかできることかわかった。この膜抵抗率は従
来方法での高い値と同等でおり、膜中水素濃度は従来法
よりも小さい。膜中不純物として炭素および酸素が検出
されるか、それぞれ濃度は６×１０ ｃｍ 、 ７
ｘ １０１９ｃｍ−３程度テアリ十分少ない。
また、ＰＮｘ膜を除去後エピタキシャル層のシートキャ
リア濃度をホール測定により求めたところ、膜堆積前後
でシートキャリア濃度の変化は認められなかった。
リア濃度をホール測定により求めたところ、膜堆積前後
でシートキャリア濃度の変化は認められなかった。
実施例２
第２の実施例では、半絶縁性ＩｎＰ基板上に有機金属気
相成長法で形成した５００オングストロ一ム厚３ｉドー
プｎ型ＩｎＰ層（ｎ ＝ ９ ｘ １０１６ｃｍ−３＞
上にＰＮｘ膜を形成した。ＩｎＰを基板とする場合には
、基板を）ｔスフィン（ＰＨ３）雰囲気中、５５０℃で
５分間熱処理することにより基板表面酸化膜を除去した
。ＩｎＰに関しても膜堆積前後てシートキャリア濃度の
変化は認められなかった。
相成長法で形成した５００オングストロ一ム厚３ｉドー
プｎ型ＩｎＰ層（ｎ ＝ ９ ｘ １０１６ｃｍ−３＞
上にＰＮｘ膜を形成した。ＩｎＰを基板とする場合には
、基板を）ｔスフィン（ＰＨ３）雰囲気中、５５０℃で
５分間熱処理することにより基板表面酸化膜を除去した
。ＩｎＰに関しても膜堆積前後てシートキャリア濃度の
変化は認められなかった。
以上のように、本発明により半導体表面を損ねることな
く良質のＰＮｘ膜か形成できることかわかった。本発明
は熱ＣＶＤ法によるＰＮｘ！Ｉ！の形成での原料、原料
供給比および温度の特定を行ったものであるか、熱以外
の励起手段、例えばＡｒＦレーザーを用いた紫外線照射
等を援用する際にも、条件のわずかな変更により本発明
を適用することが可能である。
く良質のＰＮｘ膜か形成できることかわかった。本発明
は熱ＣＶＤ法によるＰＮｘ！Ｉ！の形成での原料、原料
供給比および温度の特定を行ったものであるか、熱以外
の励起手段、例えばＡｒＦレーザーを用いた紫外線照射
等を援用する際にも、条件のわずかな変更により本発明
を適用することが可能である。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の方法によれば、半導体表
面を損ねることなく良質のＰＮ、膜が形成でき、絶縁体
膜を用いた半導体デバイスの性能向上が可能になる。
面を損ねることなく良質のＰＮ、膜が形成でき、絶縁体
膜を用いた半導体デバイスの性能向上が可能になる。
Claims (1)
- （１）ｔ−ブチルフォスフィン［（ＣＨ＿３）＿３ＣＰ
Ｈ＿２］とヒドラジン［Ｎ＿２Ｈ＿４］をｔ−ブチルフ
ォスフィンに対するヒドラジンの供給比を２０以上とし
て原料に用い、水素雰囲気中で、基板温度を３５０〜６
００℃として気相成長させることを特徴とする窒化燐絶
縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27918890A JPH04155831A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 窒化燐絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27918890A JPH04155831A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 窒化燐絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04155831A true JPH04155831A (ja) | 1992-05-28 |
Family
ID=17607667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27918890A Pending JPH04155831A (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 窒化燐絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04155831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004216548A (ja) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 研磨装置及びこれを使用する研磨方法 |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP27918890A patent/JPH04155831A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004216548A (ja) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 研磨装置及びこれを使用する研磨方法 |
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