JPH057358B2 - - Google Patents
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- JPH057358B2 JPH057358B2 JP8824188A JP8824188A JPH057358B2 JP H057358 B2 JPH057358 B2 JP H057358B2 JP 8824188 A JP8824188 A JP 8824188A JP 8824188 A JP8824188 A JP 8824188A JP H057358 B2 JPH057358 B2 JP H057358B2
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、集積回路、トランジスタ等の半導
体製造工業に於いて用いられるAl2O3単結晶膜の
ヘテロエピタキシヤル成長方法にに関するもので
ある。
体製造工業に於いて用いられるAl2O3単結晶膜の
ヘテロエピタキシヤル成長方法にに関するもので
ある。
「従来技術及びその問題点」
Si基板上への単結晶絶縁膜は、３次元集積回路
やSOI（Si on Insulator）素子実現のために必要
な要素の１つである。
やSOI（Si on Insulator）素子実現のために必要
な要素の１つである。
そのためこれまでCaF／Si、MgO Al2O3／Si、
SrO／Siなどの種々の絶縁膜が検討されてきてい
る。しかしながら、これらの絶縁膜は、絶縁膜の
電気的特性、成長方法の困難さ、高温熱処理時の
安定性等の点で実用上種々の問題点が残されてお
り、実用化までには至つていないのが現状であ
る。
SrO／Siなどの種々の絶縁膜が検討されてきてい
る。しかしながら、これらの絶縁膜は、絶縁膜の
電気的特性、成長方法の困難さ、高温熱処理時の
安定性等の点で実用上種々の問題点が残されてお
り、実用化までには至つていないのが現状であ
る。
本発明は、このような欠点を解消した単結晶絶
縁膜の成長方法を提供することを目的とする。
縁膜の成長方法を提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
本発明者等は、長年SOS（Si on Sapphire）の
研究を行なつてきたが、SOS基板として用いられ
るAl2O3が半導体材料として優れた特性をもつて
いることに着目し、SOS構造の逆の形となるSi基
板上へのAl2O3単結晶（サフアイア）膜を製作す
ることを試みた。しかして、これまでは、非晶質
のAl2O3膜は研究されていたが、単結晶Al2O3絶
縁膜についての報告はなされていなかつた。
研究を行なつてきたが、SOS基板として用いられ
るAl2O3が半導体材料として優れた特性をもつて
いることに着目し、SOS構造の逆の形となるSi基
板上へのAl2O3単結晶（サフアイア）膜を製作す
ることを試みた。しかして、これまでは、非晶質
のAl2O3膜は研究されていたが、単結晶Al2O3絶
縁膜についての報告はなされていなかつた。
本発明者等は、鋭意研究の結果、減圧気相成長
法で、トリメチルアルミニウム（Al（CH3）3）と
亜酸化窒素（N2O）ガスとを用いることによつ
て、Si基板上にγ−Al2O3単結晶膜のエピタキシ
ヤル成長ができ、しかも得られた絶縁膜は、優れ
た電気的特性、高温熱処理時の安定性を示すこと
を見い出し本発明に到達した。
法で、トリメチルアルミニウム（Al（CH3）3）と
亜酸化窒素（N2O）ガスとを用いることによつ
て、Si基板上にγ−Al2O3単結晶膜のエピタキシ
ヤル成長ができ、しかも得られた絶縁膜は、優れ
た電気的特性、高温熱処理時の安定性を示すこと
を見い出し本発明に到達した。
即ち本発明は、減圧気相成長装置内に配置した
Si基板上に、トリメチルアルミニウムとN2Oガス
とを導入して、減圧気相成長法により前記Si基板
上にγ−Al2O3単結晶絶縁膜を成長させることを
特徴とする。
Si基板上に、トリメチルアルミニウムとN2Oガス
とを導入して、減圧気相成長法により前記Si基板
上にγ−Al2O3単結晶絶縁膜を成長させることを
特徴とする。
「実施例」
次に、本発明の実施例を挙げ、本発明を更に説
明する。
明する。
基板として２インチのSi（100）ウエハーを用い
て、減圧気相成長装置内で、高周波誘導加熱によ
り基板温度950〜1100℃に加熱し、反応ガスとし
てN2ガスでバブリングししたトリメチルアルミ
ニウム10〜50sccmとN2Oガス10〜100sccmとを
用い、N2稀釈ガスを使用して反応装置内を約
30Torrの減圧下としてγ−Al2O3結晶膜のエピタ
キシヤル成長を行なつた。
て、減圧気相成長装置内で、高周波誘導加熱によ
り基板温度950〜1100℃に加熱し、反応ガスとし
てN2ガスでバブリングししたトリメチルアルミ
ニウム10〜50sccmとN2Oガス10〜100sccmとを
用い、N2稀釈ガスを使用して反応装置内を約
30Torrの減圧下としてγ−Al2O3結晶膜のエピタ
キシヤル成長を行なつた。
上記のようにして成長した膜の組成を、Auger
電子分光法により分析し、サフアイア（α−
Al2O3）のAugerスペクトルと比較した結果、
Al2O3の組成をしていることが確認された。結晶
性については、第１図ａにRHEED像を示す。図
にみられるように、回折像はスポツト状になつて
いるものの、電子線の入射方向により回折像が変
わることから、単結晶膜が成長していることがわ
かる。また、第１図ｂに示すように、この膜は電
子顕微鏡により、反射回折パターンを解析するこ
とにより、γ−Al2O3（ａ＝7.95Å、ｃ＝7.79Å）
であることが判明した。エピタキシヤル方位の関
係は、RHEED像及びＸ線回折の結果から、Si
（100）面上にγ−Al2O3（100）が成長しているこ
とが確認された。
電子分光法により分析し、サフアイア（α−
Al2O3）のAugerスペクトルと比較した結果、
Al2O3の組成をしていることが確認された。結晶
性については、第１図ａにRHEED像を示す。図
にみられるように、回折像はスポツト状になつて
いるものの、電子線の入射方向により回折像が変
わることから、単結晶膜が成長していることがわ
かる。また、第１図ｂに示すように、この膜は電
子顕微鏡により、反射回折パターンを解析するこ
とにより、γ−Al2O3（ａ＝7.95Å、ｃ＝7.79Å）
であることが判明した。エピタキシヤル方位の関
係は、RHEED像及びＸ線回折の結果から、Si
（100）面上にγ−Al2O3（100）が成長しているこ
とが確認された。
更に上記膜は、第２図に示すオージエー電子分
光分析のスペクトルから、その組成がAlとＯと
からなつており、組成比もサフアイア（α−
Al2O3）と同じであることが確認された。
光分析のスペクトルから、その組成がAlとＯと
からなつており、組成比もサフアイア（α−
Al2O3）と同じであることが確認された。
上記のようにして得られた単結晶γ−Al2O3
は、高温（1100℃）で数時間熱処理しても安定で
あり、Siプロセスに十分な安定性を持つているこ
とが実験により確認されている。
は、高温（1100℃）で数時間熱処理しても安定で
あり、Siプロセスに十分な安定性を持つているこ
とが実験により確認されている。
またγ−Al2O3／Si界面準位が1.7×10-11cm
-2eV-1と小さく、3Vのゲート電圧でリーク電流
も9.7×10-11A／cm2であり、MOS素子のゲート膜
としても利用できる卓越した電気的特性を示し
た。尚、このときのγ−Al2O3膜の膜圧は500Å
であつた。第３図にMOS素子のＣ−Ｖ特性を示
すが、この図から本発明の絶縁膜は、ヒステリシ
スのない理想的な特性を示していることがわか
る。
-2eV-1と小さく、3Vのゲート電圧でリーク電流
も9.7×10-11A／cm2であり、MOS素子のゲート膜
としても利用できる卓越した電気的特性を示し
た。尚、このときのγ−Al2O3膜の膜圧は500Å
であつた。第３図にMOS素子のＣ−Ｖ特性を示
すが、この図から本発明の絶縁膜は、ヒステリシ
スのない理想的な特性を示していることがわか
る。
「発明の効果」
以上述べた如く本発明によるときは、著しく顕
著な電気的特性を示し且つ高温熱処理時の安定性
に優れた絶縁膜をSi基板上に容易に形成させるこ
とができるので、３次元集積回路やSOI素子実現
に貢献するところ極めて大きい。
著な電気的特性を示し且つ高温熱処理時の安定性
に優れた絶縁膜をSi基板上に容易に形成させるこ
とができるので、３次元集積回路やSOI素子実現
に貢献するところ極めて大きい。
第１図ａは、本発明の絶縁膜のRHEED像を示
す電子顕微鏡写真、第１図ｂは、本発明の絶縁膜
の反射電子線回折パターン、第２図は、γ−
Al2O3膜のオージエー電子分光分析のスペクトル
を示す線図、第３図は、γ−Al2O3をゲート絶縁
膜としたMOS素子の容量−電圧特性を示すグラ
フである。
す電子顕微鏡写真、第１図ｂは、本発明の絶縁膜
の反射電子線回折パターン、第２図は、γ−
Al2O3膜のオージエー電子分光分析のスペクトル
を示す線図、第３図は、γ−Al2O3をゲート絶縁
膜としたMOS素子の容量−電圧特性を示すグラ
フである。
Claims (1)
- １ 減圧気相成長装置内に配置したSi基板上に、
トリメチルアルミニウムとN2Oガスとを導入し
て、減圧気相成長法により前記Si基板上にγ−
Al2O3単結晶絶縁膜を成長させることを特徴とす
るSi基板上へのAl2O3単結晶膜のヘテロエピタキ
シヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8824188A JPH01261300A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 減圧気相成長法によるＳｉ基板上へのＡｌ↓２Ｏ↓３単結晶膜のヘテロエピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8824188A JPH01261300A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 減圧気相成長法によるＳｉ基板上へのＡｌ↓２Ｏ↓３単結晶膜のヘテロエピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261300A JPH01261300A (ja) | 1989-10-18 |
| JPH057358B2 true JPH057358B2 (ja) | 1993-01-28 |
Family
ID=13937363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8824188A Granted JPH01261300A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 減圧気相成長法によるＳｉ基板上へのＡｌ↓２Ｏ↓３単結晶膜のヘテロエピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01261300A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1260907A (zh) | 1997-06-19 | 2000-07-19 | 旭化成工业株式会社 | Soi衬底及其制造方法和半导体器件及其制造方法 |
| JP4654439B2 (ja) * | 2005-09-20 | 2011-03-23 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 金属酸化物薄膜の形成方法 |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP8824188A patent/JPH01261300A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01261300A (ja) | 1989-10-18 |
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