JPH10275806A - 絶縁体一化合物半導体界面構造および製造方法 - Google Patents

絶縁体一化合物半導体界面構造および製造方法

Info

Publication number
JPH10275806A
JPH10275806A JP10067802A JP6780298A JPH10275806A JP H10275806 A JPH10275806 A JP H10275806A JP 10067802 A JP10067802 A JP 10067802A JP 6780298 A JP6780298 A JP 6780298A JP H10275806 A JPH10275806 A JP H10275806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
insulator
band gap
interface structure
spacer layer
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.)
Granted
Application number
JP10067802A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10275806A5 (ja
JP3920447B2 (ja
Inventor
Matthias Passlack
マシュアス・パスラック
Jun Wang
ジュン・ワン
Jonathan K Abrokwah
ジョナサン・ケイ・アブロクワ
Zhiyi Jimmy Yu
ジヒイ・ジミー・ユ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH10275806A publication Critical patent/JPH10275806A/ja
Publication of JPH10275806A5 publication Critical patent/JPH10275806A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3920447B2 publication Critical patent/JP3920447B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/66Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
    • H10D64/68Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator
    • H10D64/691Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator comprising metallic compounds, e.g. metal oxides or metal silicates 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/015Manufacture or treatment of FETs having heterojunction interface channels or heterojunction gate electrodes, e.g. HEMT
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/80FETs having rectifying junction gate electrodes
    • H10D30/801FETs having heterojunction gate electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/013Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator
    • H10D64/01302Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H10D64/01332Making the insulator
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/013Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator
    • H10D64/01358Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being a Group III-V material

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定性および信頼性を高め、しかも製造およ
び使用が比較的容易な絶縁物−化合物半導体界面構造を
提供する。 【解決手段】 絶縁体−化合物半導体界面構造は、化合
物半導体物質(11),この化合物半導体物質(11)
の表面上に配置され、化合物半導体物質(11)のバン
ドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体物
質のスペーサ層(15),およびスペーサ層(15)上
に配置された絶縁層(18)を含む。スペーサ層(1
5)の最小厚さおよび最大厚さは、キャリア波動関数の
スペーサ層への突入および所望の素子性能によって決定
される。特定実施例では、III−V成長チャンバ(5
8)ならびに絶縁体チャンバ(58)が取り付けられた
転送および装填モジュール(53)を含むマルチ・ウエ
ハ・エピタキシャル生産システム(50)において、界
面構造を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁物−化合物半
導体界面(insulator-compound semiconductor interfac
e)およびその製造方法に関し、更に特定すれば、半導体
素子における絶縁物−化合物半導体界面に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】絶縁物−半導体界面は、半導体業界の主
力商品(workhorse) である。絶縁物および界面の安定性
および信頼性は、絶縁材料および絶縁物−半導体界面の
劣化によって影響される。化合物半導体では、機能性絶
縁物III−V半導体界面は、超高真空(UHV:ultr
a-high vacuum )を保持しつつ、ガリウム砒素(GaA
s)系半導体エピタキシャル層上に、特定の絶縁層(例
えば、Ga23 のようなガリウム酸化物)を現場で堆
積することによって作成する。GaAsバンド・ギャッ
プ全体のアクセシビリティ(accessibility) および10
10cm-2eV-1という低い界面状態密度が実際に示され
ている。化合物半導体(例えば、GaAs)において残
っている課題は、キャリア注入,電荷捕獲,および究極
的に酸化物の劣化およびブレークダウンを含む、安定性
および信頼性の問題に関連する。e−ビーム堆積Ga2
3 膜における2x1012cm-2という高い捕獲密度(t
rapping density)が、蓄積および反転における素子パラ
メータの長期ドリフト(longterm drift) の原因である
ことが発見されている。例えば、M. Passlack et al.,
Appl. Phys. Lett., vol 68, 1099 (1996), Appl. Phy
s. Lett., vol. 68, 3605 (1996), およびAppl. Phys.
Lett., vol 69, 302, (1996)を参照のこと。特定の絶縁
層を形成する方法の1つが、1995年9月19日に特
許された、"Electron beam Deposition of gallium oxi
de thin films using a single puritycrystal layer"
と題する、米国特許番号第5,451,548号に記載
されている。
【0003】これまで、絶縁物および界面の安定性およ
び信頼性は、SiO2 −Si系についてのみ幅広い研究
が行われているに過ぎない。劣化および損傷は、ホット
・キャリア(超薄型酸化物レジームを除く)の積算束(i
ntegrated flux) と共に増減することがわかった。界面
の微小荒さ(microroughness)および欠陥のために、基板
からのキャリア注入の局在化が発生し易くなり、劣化が
加速される原因となる。更に、劣化は、界面領域に位置
する弱いボンドまたは歪んだボンド,欠陥,汚染物等に
よって促進される。これらは、注入されるキャリアによ
る劣化の好適なターゲットである。最終的には、注入キ
ャリアによって誘発された損傷が、絶縁物−半導体系の
ブレークダウンの原因となる。例えば、D. A. Buchanan
et al.,Proc. Electrochemical Society, vol 96-1,
p.3 、およびM. Depas et al., Proc. Electrochemical
Society, vol. 96-1, p. 352 を参照のこと。Si技術
については、精巧なSi表面浄化技法によって、および
歪んだSi−O界面ボンドまたは弱いSi−H界面ボン
ドを、絶縁物−半導体界面において、これらよりも強い
Si−Nボンドで置換することによって、劣化の減少が
達成されている。例えば、H. Fukuda et al. Proc. Ele
ctrochemeical Society, vol. 96-1, P. 15、P. Morfou
li et al., IEEE Electr. Dev. Lett., 17, 328 (1996)
、およびAMalik et al., J. Appl. Phys., 79, 8507
(1996) を参照のこと。
【0004】化合物半導体については、絶縁物−化合物
半導体構造が異なり、安定性および信頼性の問題に関し
ては更に一層複雑である。熱SiO2 とは異なり、特定
の絶縁層の作成は、半導体表面上の堆積によって行われ
る。電荷捕獲は、熱SiO2におけるよりも、堆積層に
おける方が著しいので、安定性および信頼性問題は更に
多くなる。その上、堆積絶縁物−化合物半導体界面の微
小荒さは、典型的に、熱酸化物−Si界面よりも劣って
いる。Siとは異なり、化合物半導体の表面は、少なく
とも2つの異なる種類の表面原子から成るので、原子界
面構造に相当な複雑度が加わり、欠陥および弱いボンド
には更に別の潜在的な発生源が加わる。界面構造の製造
後に、特定のボンドにおいて特定の原子を故意に置換す
ることは、克服し難いタスクのように思われる。したが
って、Si技術において安定性および信頼性向上のため
に適用された従来技術の技法は、化合物半導体では成功
しない。
【0005】従来技術のIII−Vエピタキシャル・ウ
エハ生産では、半導体層を用いてエピタキシャル構造を
完成させている。特定の素子/回路用途および半導体基
板に応じて、例えば、GaAs,In1-x Gax As,
Al1-x Gax As,InGaAsP等のような種々の
半導体最上層が用いられている。従来技術のエピタキシ
ャルウエハの生産において半導体最上層を使用したこと
の結果、制御不能かつ有害な電気的および化学的表面特
性を発生するに至っている。電子および光電素子/回路
の処理は複雑であり、素子/回路性能に影響を与える。
複雑さおよび劣化の度合いは、特定の素子/回路処理お
よび用途によって異なる。例えば、ユニポーラ・トラン
ジスタ素子/回路の製造および性能は、プラズマ露出,
フェルミ・レベル・ピンニング(Fermi level pinning)
,ならびにゲート−ソース領域およびゲート−ドレイ
ン領域の不安定性によって阻害される。機能的かつ安定
なMOSFET素子の製造は不可能であった。
【0006】制御不能かつ有害な電気的特性および表面
特性は、化学的表面反応によって自然酸化物(native ox
ide)およびダングリング・ボンド(dangling bond) が形
成されることが原因である。一方、表面は熱力学的に不
安定とされ、ピンニング状フェルミ・レベル(pinned Fe
rmi level)を呈する。即ち、103 ラングミュア(1ラ
ングミュア=10-6Torr)という低い表面露出の後、高
GaAs表面反応性が、フェルミ・レベル・ピンニング
および表面の不安定性を誘発する。空気(硫黄,セレン
等)への露出の後に行われる表面準備技法は、非効率的
かつ不安定であることが立証されている。
【0007】したがって、これらの問題を克服する新た
な界面および製造方法を提供することができれば、非常
に有利であろう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
で改良された絶縁物−化合物半導体界面構造を提供する
ことである。
【0009】本発明の他の目的は、安定性および信頼性
を高めた、新規で改良された絶縁物−化合物半導体界面
構造を提供することである。
【0010】本発明の更に他の目的は、製造および使用
が比較的容易な、新規で改良された絶縁物−化合物半導
体界面構造を提供することである。
【0011】本発明のなおも他の目的は、現場で形成可
能であり、不純物の減少度を高め、製造を一層簡略化す
る、新規で改良された絶縁物−化合物半導体界面構造を
提供することである。
【0012】本発明の別の目的は、堆積絶縁物−化合物
半導体界面におけるキャリア密度が、チャネルにおける
よりも数桁規模が小さい、新規で改良された絶縁物−化
合物半導体界面構造を提供することである。
【0013】本発明の更に別の目的は、ホット・キャリ
アを絶縁物に注入する確率を、数桁の規模で低下させ
た、新規で改良された絶縁物−化合物半導体界面構造を
提供することである。
【0014】本発明のなおも別の目的は、半導体帯域端
に接近して位置する応力誘発界面状態の効果を最低に抑
えた、新規で改良された絶縁物−化合物半導体界面構造
を提供することである。
【0015】本発明の更に別の目的は、反転および蓄積
チャネルにおけるキャリアに対して、クーロン散乱(Cou
lomb scattering)および界面荒さ散乱(interface rough
nessscattering)の効果を最少に抑えた、新規で改良さ
れた絶縁物−化合物半導体界面構造を提供することであ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題の少なくとも部分的な解決、ならびに上述のおよびそ
の他の目的の実現は、本発明による絶縁物−化合物半導
体界面構造によって達成される。この絶縁物−化合物半
導体界面構造は、化合物半導体物質,ならびにこの化合
物半導体物質の表面上に配置され、化合物半導体物質の
バンドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導
体物質のスペーサ層,およびこのスペーサ層上に配置さ
れた絶縁層を含む。スペーサ層の最大厚さおよび最小厚
さは、キャリア波動関数(carrier wave function) のス
ペーサ層内への突入および所望の素子性能によって決定
される。
【0017】特定実施例の1つでは、界面構造は、II
I−V成長チャンバおよび絶縁物チャンバが取り付けら
れた転送および装填モジュールを含む、マルチ・ウエハ
・エピタキシャル生産システム内で形成される。
【0018】
【発明の実施の形態】具体的に図1を参照すると、本発
明による半導体素子における絶縁体−化合物半導体界面
構造10の簡略断面図が示されている。界面構造10
は、III−V物質のような化合物半導体基板11,な
らびに基板構造11内/上に作成されたいずれかの半導
体素子を含む。ここでは、半導体素子は、ソース12,
ドレイン13,およびゲート14によって表現されてい
る。半導体基板11は、通常基板を含み、その上に配置
された1つ以上の物質の層(例えば、エピタキシャル成
長層)を含む場合もある。化合物半導体基板11のバン
ドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体物
質のスペーサ層15を、化合物半導体基板11の表面上
に位置付ける。通常、スペーサ層15は、化合物半導体
11上にエピタキシャル成長可能な物質で形成される。
例えば、化合物半導体基板11がガリウム砒素(GaA
s)である場合、スペーサ層15に都合良く使用可能な
物質には、Alx Ga1-x Asが含まれる。次に、スペ
ーサ層15上に、通常堆積によって、絶縁層18を位置
付ける。絶縁層18は、スペーサ層15を構成する元素
の1つの酸化物とすると最も都合がよい。この例では、
Ga23 を絶縁層15に用いている。その理由は、こ
の物質が高温に耐え、しかも生産が容易であるからであ
る。しかしながら、特定の用途によっては、その他の物
質を用いる場合もあることは理解されよう。
【0019】界面構造10の絶縁層−スペーサ層−化合
物半導体物質は、通常以下の系統の1つから選択され
る。Ga23 −Alx Ga1-x As−GaAs,Ga
23−Alx Ga1-x As−GaAs−Inx Ga1-x
As,Ga23 −Alx Ga1-x As−Inx Ga
1-x As,Ga23 −Inx Ga1-x P−GaAs−
Inx Ga1-x As,Ga23 −Al1-x Gax As
−GaAs,Ga23−Alx Ga1ーx As−In1-x
Gax Asおよびこれらの系統の混合物である。スペ
ーサ15の厚さは、以下で理解されるように、キャリア
波動関数(carrierwavefunction),および絶縁体−化合
物半導体界面が用いられる素子の性能によって決定され
る。通常、スペーサ層15は、1ないし5nmの範囲の
厚さを有する。
【0020】次に図2に移ると、界面構造10の簡略バ
ンドギャップ図が示されている。この図では、伝導帯を
c で示し、価電子帯をEv で示す。また、この具体例
ではGaAsである化合物半導体基板11のバンドギャ
ップは、図の右側にある領域21(以降、バンドギャッ
プ21と呼ぶ)として示す。この具体例ではAlx Ga
1-x Asであるスペーサ層15のバンドギャップは、化
合物半導体基板11のバンドギャップ21の左側に隣接
する領域25(以降、バンドギャップ25と呼ぶ)とし
て示し、バンドギャップ21よりも広い。この具体例で
はGa23 である絶縁層18のバンドギャップは、ス
ペーサ層15のバンドギャップ25の左側に隣接する領
域28(以降、バンドギャップ28)として示し、バン
ドギャップ25よりも広い。
【0021】図1の界面構造10はいくつかの利点を有
し、界面構造10のバンドギャップ図と比較しながら従
来技術の構造のバンドギャップ図を参照することによっ
て、最良に説明することができる。図3を参照すると、
従来技術の界面30に対するバンドギャップ図が示され
ている。界面30では、バンドギャップ31で表すGa
23 の絶縁層が、バンドギャップ32で表すGaAs
の化合物半導体物質の表面上に直接堆積されている。図
3のバンドギャップ図は、正常な動作状態におけるよう
にバイアスされており、絶縁体捕獲中心(insulator tra
pping center)Nt およびその中のキャリアの捕獲を示
す。キャリアの絶縁体捕獲中心Nt 内への捕獲は、絶縁
体−化合物半導体界面に位置する、反転キャリア(inver
sion carrier) または蓄積キャリア(accumulation carr
ier)(n2D>1012cm-2)のリザーバから直接発生す
る。
【0022】正常動作におけるようにバイアスされてい
る、界面構造10に対する図2のバンドギャップ図を、
図4に示す。捕獲に有効なキャリアの密度は、数桁の規
模で減少している。超薄スペーサ層(ultrathin spacer
layer)15(Alx Ga1-xAs)では、ΔE(化合物
半導体基板11およびスペーサ層15の界面におけるバ
ンド・オフセット)およびΔX(スペーサ層15の厚
さ)に指数的に依存する、トンネリングの確率が、捕獲
プロセスに有効なキャリアの密度を決定する。厚いスペ
ーサ層では、絶縁体−化合物半導体界面におけるキャリ
アの密度は、以下のように表される。
【0023】
【数1】N1 ≡n2D- ΔE/kT 界面構造10では、最適化された設計対する密度は、N
1 ≡108 cm-2を超過しない。
【0024】界面構造10の第2の利点を、図3および
図4と同様のバンドギャップ図である、図5および図6
に示す。図5を参照すると、従来技術の界面30のバン
ドギャップ図が示されており、バンドギャップ32で表
すGaAsの化合物半導体物質の表面上に、バンドギャ
ップ31で表すGa23 の絶縁層が直接堆積されてい
る。図5のバンドギャップ図は、正常動作におけるよう
にバイアスされており、反転/蓄積チャネルから絶縁層
(バンドギャップ31)内へのホットキャリアの基板注
入(substrate injection) を示す。図6のバンドギャッ
プ図は、図1の構造を表し、種々のバンドギャップに
は、図4におけると同一の番号を付してある。図5にお
ける分布曲線N(E)F(E)は、化合物半導体物質お
よび絶縁層の界面に隣接したキャリアの分布を示し、破
線35(量子井戸基底状態)より低いキャリアが寄与し
得る。
【0025】図6の分布曲線N(E)F(E)は、化合
物半導体基板11およびスペーサ層15に隣接したキャ
リアの分布を示し、破線36より低いキャリアのみが寄
与し得る。ここで、N(E),F(E),およびEは、
それぞれ、状態の密度,フェルミ・ディラック分布関数
(Fermi-Dirac distribution function) ,およびエネル
ギである。図6からわかるように、界面構造10におい
て注入に有効なホット・キャリアは殆どなく、したがっ
て、ホット・キャリアの絶縁層18(バンドギャップ2
8)への基板注入は劇的に減少する。ここで注記すべき
は、堆積層が元来有する微小荒さおよび欠陥は絶縁層1
8およびスペーサ層15の間にあるが、スペーサ層15
は化合物半導体基板11の表面上に成長するので、スペ
ーサ層15および化合物半導体層11間の界面は滑らか
であり欠陥がないことである。
【0026】界面構造10の他の利点を図7および図8
に示す。図7および図8は、図3および図4と同様のバ
ンドギャップ図を示し、同様のバンドギャップには同様
の番号を付してある。具体的に図7を参照すると、局在
応力誘発界面状態が、反転/蓄積チャネルが形成する化
合物半導体のバンドギャップ32内に位置している。即
ち、点線37,38で示すようにΔEf <EG である。
ここで、ΔEf は自由フェルミ・レベル移動のエネルギ
範囲であり、EG はEc およびEv 間のバンドギャップ
である。図8に示す界面構造10では、広いバンドギャ
ップ半導体物質15を用いることによって、局在応力誘
発界面状態は、内部に導通チャネルが形成する化合物半
導体物質(物質11)のバンドギャップから除去されて
いる。広いバンドギャップ半導体物質15は、堆積絶縁
層18,および内部に反転/蓄積チャネルが形成する化
合物半導体基板11の間に挿入される。即ち、点線3
9,40によって示されるように、ΔEf >EG とな
る。この利点によって、反転/蓄積モード素子を、化合
物半導体上に実施することが可能となる。
【0027】次に図9に移ると、本発明による図1の界
面構造10を製造する際に用いる、マルチ・ウエハ・エ
ピタキシャル生産システム50が示されている。システ
ム50は、転送および装填モジュール53,転送および
装填モジュール53に取り付けられたIII−V成長チ
ャンバ55,ならびに転送および装填モジュール53に
取り付けられた絶縁体チャンバ58を含む。チャンバ5
5,58の各々は、システムからウエハを取り出すこと
なく、ウエハ,チップ等を各チャンバ内で処理できるよ
うに、転送および装填モジュール53に取り付けられて
いる。
【0028】このようにして、本発明による絶縁体−化
合物半導体界面構造を製造するプロセスの一例として、
化合物半導体基板を、転送および装填モジュール53内
に配置し、マルチ・ウエハ生産システム50内の圧力を
≦10-10 Torrに減圧する。次に、化合物半導体基板を
III−V成長チャンバ55に移動し、化合物半導体エ
ピタキシャル層(例えば、図1の物質11),および化
合物半導体基板11のバンドギャップよりも広いバンド
ギャップを有する化合物半導体物質のスペーサ層(例え
ば、図1のスペーサ層15)を、化合物半導体基板上に
エピタキシャル成長させる。スペーサ層15の成長の
後、化合物半導体基板11を転送および装填モジュール
53に移動し、次いで絶縁体チャンバ58に移動する。
絶縁体チャンバ58では、スペーサ15上に絶縁層(例
えば、図1の絶縁層18)を堆積する。
【0029】以上、新規で改良された絶縁物−化合物半
導体界面構造を、新規な製造方法と共に開示した。この
新規で改良された絶縁物−化合物半導体界面構造は、そ
の安定性および信頼性が向上し、製造および使用が比較
的容易である。また、この新規で改良された絶縁物−化
合物半導体界面構造は、現場で形成し、不純物の減少お
よび製造の簡略化が更に可能である。新規で改良された
絶縁物−化合物半導体界面構造のいくつかの利点とし
て、堆積絶縁体−化合物半導体界面におけるキャリア密
度がチャネルにおけるよりも数桁の規模で少ないこと、
ホット・キャリアを絶縁体に注入する確率が数桁の規模
で減少したこと、および半導体帯域端付近に位置する応
力誘発界面状態の効果が最少に抑えられることがあげら
れる。また、反転/蓄積チャネルにおけるキャリアに対
する、クーロン散乱および界面の荒さ散乱の効果も最少
に抑えられ、これによって、高性能の反転/蓄積モード
素子を化合物半導体上に実施することが可能となる。
【0030】これまで本発明の特定実施例について示し
かつ説明してきたが、更に別の変更や改良も当業者には
想起されよう。したがって、本発明は図示した特定形態
に限定される訳ではないと理解されることを望み、本発
明の精神および範囲から逸脱しない全ての変更は、特許
請求の範囲に該当することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体素子における絶縁体−化合
物半導体界面構造の簡略断面図。
【図2】図1に示す界面構造のバンドギャップ図。
【図3】従来技術の界面にバイアスを印加した場合の絶
縁体捕獲中心およびその中におけるキャリアの捕獲を示
すバンドギャップ図。
【図4】図2の界面構造にバイアスを印加した場合の絶
縁体の捕獲中心を示すバンドギャップ図。
【図5】従来技術の界面にバイアスを印加した場合のホ
ット・キャリアの基板注入を示すバンドギャップ図。
【図6】図2の界面構造にバイアスを印加した場合のホ
ット・キャリアの基板注入を示すバンドギャップ図。
【図7】従来技術の界面にバイアスを印加した場合の局
在応力誘発界面状態を示すバンドギャップ図。
【図8】図2の界面構造にバイアスを印加した場合の局
在応力誘発界面状態を示すバンドギャップ図。
【図9】本発明にしたがって図1の構造を製造する際に
用いられるマルチ・ウエハ・エピタキシャル生産システ
ムを示す図。
【符号の説明】
10 界面構造 11 化合物半導体基板 12 ソース 13 ドレイン 14 ゲート 15 スペーサ層 18 絶縁層 21,25,28 バンドギャップ 30 界面 31,32 バンドギャップ 50 マルチ・ウエハ・エピタキシャル生産システム 53 転送および装填モジュール 55 III−V成長チャンバ 58 絶縁体チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン・ケイ・アブロクワ アメリカ合衆国アリゾナ州テンピ、イース ト・ランチ・ロード1963 (72)発明者 ジヒイ・ジミー・ユ アメリカ合衆国アリゾナ州ギルバート、ウ エスト・メリル・アベニュー449

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁体−化合物半導体界面構造であって:
    バンドギャップを有する化合物半導体物質(11)であ
    って、表面を有する化合物半導体物質(11);前記化
    合物半導体物質(11)の前記表面上に配置され、前記
    化合物半導体物質(11)の前記バンドギャップよりも
    広いバンドギャップを有する半導体物質のスペーサ層
    (15);および前記スペーサ層(15)上に配置され
    た絶縁層(18);から成ることを特徴とする絶縁体−
    化合物半導体界面構造。
  2. 【請求項2】絶縁体−化合物半導体界面構造であって:
    バンドギャップを有する化合物半導体物質(11)であ
    って、表面を有する化合物半導体物質(11);前記化
    合物半導体物質(11)の前記表面上にエピタキシャル
    成長させ、前記化合物半導体物質(11)の前記バンド
    ギャップよりも広いバンドギャップを有する化合物半導
    体物質のスペーサ層(15);および前記スペーサ層
    (15)上に配置された絶縁層(18);から成ること
    を特徴とする絶縁体−化合物半導体界面構造。
  3. 【請求項3】絶縁体−化合物半導体界面構造の製造方法
    であって:バンドギャップを有する化合物半導体物質
    (11)であって、表面を有する化合物半導体物質(1
    1)を用意する段階;前記化合物半導体物質(11)の
    前記バンドギャップよりも広いバンドギャップを有する
    化合物半導体物質のスペーサ層(15)を、前記化合物
    半導体物質(11)の前記表面上に形成する段階;およ
    び前記スペーサ層(15)上に絶縁層(18)を堆積す
    る段階;から成ることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】絶縁体−化合物半導体界面構造の製造方法
    であって:III−V成長チャンバ(55)が取り付け
    られ、かつ絶縁体チャンバ(58)が取り付けられた転
    送および装填モジュール(53)を含む、マルチ・ウエ
    ハ・エピタキシャル生産システム(50)を用意する段
    階;バンドギャップを有する化合物半導体基板(11)
    であって、表面を有する化合物半導体基板(11)を用
    意する段階;前記化合物半導体基板(11)を前記転送
    および装填モジュール(53)に配置する段階;前記マ
    ルチ・ウエハ生産システム(50)内の圧力を≦10
    -10 Torrに減圧する段階;前記化合物半導体基板(1
    1)を前記III−V成長チャンバ(55)に移動する
    段階;前記化合物半導体基板(11)のバンドギャップ
    よりも広いバンドギャップを有する化合物半導体物質の
    スペーサ層(15)を、前記化合物半導体基板(11)
    の前記表面上にエピタキシャル成長させる段階;および
    前記化合物半導体基板(11)を前記転送および装填モ
    ジュール(53)に移動し、次いで前記絶縁体チャンバ
    (58)に移動し、前記スペーサ層(15)上に絶縁層
    (18)を堆積する段階;から成ることを特徴とする方
    法。
JP06780298A 1997-03-04 1998-03-02 絶縁体一化合物半導体界面構造および製造方法 Expired - Lifetime JP3920447B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/812,952 US6359294B1 (en) 1997-03-04 1997-03-04 Insulator-compound semiconductor interface structure
US812952 1997-03-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPH10275806A true JPH10275806A (ja) 1998-10-13
JPH10275806A5 JPH10275806A5 (ja) 2005-03-17
JP3920447B2 JP3920447B2 (ja) 2007-05-30

Family

ID=25211069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06780298A Expired - Lifetime JP3920447B2 (ja) 1997-03-04 1998-03-02 絶縁体一化合物半導体界面構造および製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6359294B1 (ja)
EP (1) EP0863539B1 (ja)
JP (1) JP3920447B2 (ja)
DE (1) DE69827058T2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803197B2 (en) 2010-08-31 2014-08-12 Sumitomo Chemical Company, Limited Semiconductor wafer, insulated gate field effect transistor, and method for producing semiconductor wafer
US9379226B2 (en) 2010-08-31 2016-06-28 Sumitomo Chemical Company, Limited Semiconductor wafer and insulated gate field effect transistor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106560928B (zh) * 2015-09-28 2019-11-08 河北大学 一种电荷俘获型存储元件及其制备工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859253A (en) * 1988-07-20 1989-08-22 International Business Machines Corporation Method for passivating a compound semiconductor surface and device having improved semiconductor-insulator interface
US5124762A (en) * 1990-12-31 1992-06-23 Honeywell Inc. Gaas heterostructure metal-insulator-semiconductor integrated circuit technology
US5334865A (en) * 1991-07-31 1994-08-02 Allied-Signal Inc. MODFET structure for threshold control
US5597768A (en) * 1996-03-21 1997-01-28 Motorola, Inc. Method of forming a Ga2 O3 dielectric layer
US5747838A (en) * 1996-11-27 1998-05-05 The Regents Of The University Of California Ultra-low phase noise GaAs MOSFETs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803197B2 (en) 2010-08-31 2014-08-12 Sumitomo Chemical Company, Limited Semiconductor wafer, insulated gate field effect transistor, and method for producing semiconductor wafer
US9379226B2 (en) 2010-08-31 2016-06-28 Sumitomo Chemical Company, Limited Semiconductor wafer and insulated gate field effect transistor

Also Published As

Publication number Publication date
DE69827058T2 (de) 2005-03-03
EP0863539B1 (en) 2004-10-20
EP0863539A1 (en) 1998-09-09
JP3920447B2 (ja) 2007-05-30
US6359294B1 (en) 2002-03-19
DE69827058D1 (de) 2004-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3251889B2 (ja) 中間ギャップ作業関数タングステン・ゲートの製造方法
US7105895B2 (en) Epitaxial SiOx barrier/insulation layer
Stevens et al. Demonstration of a silicon field‐effect transistor using AlN as the gate dielectric
JPH10289906A (ja) Iii−v族エピタキシャル・ウェハ製造
KR102716586B1 (ko) 채널 이동도를 증가시키기 위한 양자 컴퓨팅 디바이스의 제조 동안의 처리
US6025281A (en) Passivation of oxide-compound semiconductor interfaces
US20140035001A1 (en) Compound semiconductor structure
US4987095A (en) Method of making unpinned oxide-compound semiconductor structures
US5086321A (en) Unpinned oxide-compound semiconductor structures and method of forming same
JP3023090B2 (ja) 半導体デバイスを有する物品
US8809860B2 (en) III-V compound semiconductor material passivation with crystalline interlayer
JPH10275806A (ja) 絶縁体一化合物半導体界面構造および製造方法
Akazawa et al. Formation of ultrathin SiNx∕ Si interface control double layer on (001) and (111) GaAs surfaces for ex situ deposition of high-k dielectrics
Nguyen et al. Investigating FinFET sidewall passivation using epitaxial (100) Ge and (110) Ge metal–oxide–semiconductor devices on AlAs/GaAs
US6452244B1 (en) Film-like composite structure and method of manufacture thereof
US5219772A (en) Method for making field effect devices with ultra-short gates
WO2002012598A1 (en) Epitaxial wafer apparatus
JP2004214530A (ja) Mis型化合物半導体装置の製造方法
EP1410427A4 (en) EPITAXIAL-SIO X - BARRIER - / - INSULATION LAYER
Yamada et al. Fabrication and characterization of novel oxide-free InP metal-insulator-semiconductor FETs having an ultra narrow Si surface quantum well
Park et al. Metal–insulator–semiconductor structure on GaAs using a pseudomorphic Si/GaP interlayer
Sul et al. Electrical Characteristics of the 0.1 µm Gate Length Pseudomorphic High-Electron-Mobility Transistors with Low-Dielectric-Constant Benzo-Cyclo-Butene Passivations
EP4681248A1 (en) Method for making a radio frequency silicon-on-insulator (rfsoi) wafer including a superlattice
JPH04250635A (ja) 2次元電子ガス電界効果トランジスタの製造方法
JPH0574925A (ja) 化合物半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040412

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040412

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20040927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060711

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20061011

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20061016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term