[发明专利]半导体基板、半导体基板的制造方法及半导体装置有效

专利信息
申请号: 200980109236.6 申请日: 2009-03-26
公开(公告)号: CN101978503A 公开(公告)日: 2011-02-16
发明(设计)人: 杉山正和;霜垣幸浩;秦雅彦;市川磨 申请(专利权)人: 国立大学法人东京大学;住友化学株式会社
主分类号: H01L29/78 分类号: H01L29/78;H01L21/316;H01L21/336;H01L21/822;H01L27/04;H01L29/786
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 李贵亮
地址: 日本国*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 半导体 制造 方法 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体基板、半导体基板的制造方法及半导体装置。本发明尤其涉及在含有砷的化合物半导体的半导体装置中降低了MIS结构的界面能级的结构,及其制造用的半导体基板、半导体基板的制造方法。

背景技术

在通道层使用了化合物半导体的MISFET(Metal InsulatorSemiconductor Field Effect Transmission:金属/绝缘体/半导体场效晶体管)被期待为适合用于高频操作及大功率动作的开关器件。然而在半导体-绝缘体的界面存在形成界面能级的问题,在非专利文献1中揭示了化合物半导体表面的硫化物处理在降低界面能级上有效。

(非专利文献1)S.Arabasz,et al.著,Vac.80卷(2006年),第888页。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体-绝缘体界面的界面能级降低了的半导体基板、其制造方法以及半导体装置。如上所述,在化合物半导体MISFET的实用化中,降低界面能级被视为一个课题。因此,本发明人等围绕对界面能级造成影响的种种原因进行深入研究,得出了在半导体-绝缘体界面(以下简称界面)中的氧化物的影响巨大的结论逐完成了本发明。

为了解决上述课题,本发明的第一方案提供一种半导体基板,其具有:含砷的3至5族化合物的半导体层,以及氧化物、氮化物或氮氧化物的绝缘层,其中,在所述半导体层与所述绝缘层之间检测不出砷的氧化物。在该第一方案中,半导体基板可以是在以存在于所述半导体层与所述绝缘层之间的元素为对象的X射线光电子分光法的光电子强度分光观察中,在起因于砷的元素峰值的高结合能量侧检测不出起因于氧化了的砷的氧化物峰值的半导体基板。或者,可以是在用存在于所述半导体层与所述绝缘层之间的元素为对象的X射线光电子分光法进行光电子强度的分光观察中,在起因于砷的元素峰值的高结合能量侧检测不出来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值的半导体基板。在此,来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值可以是在结合能量42eV至45eV的范围内可被观测到的光电子峰值。另外,“检测不出”指以在本申请时的时间点的测量技术中的X射线光电子分光法无法检测到的意思,但随着测量技术的进步有可能将来能被检测到。另外,“检测不出”指当将所测量的X射线光电子分光光通过曲线近似法等的合理分析法而指定原因元素时,在假设原因元素不存在时的曲线近似法中的近似结果可充分合理的重现实测数据时,也视为“检测不出”。另外,在曲线近似的结果中,当“来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值”与其他峰值比较而足够小时,也包含于“检测不出”。例如,在当“来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值”与其他峰值比较为10分的1以下,优选为100分之1以下时,则视为该峰值检测不出。

半导体基板形成在所述半导体与所述绝缘层之间,其还可以具有防止砷的氧化的中间层。所述中间层也可包含氧以外的6族元素,所述6族元素可为硫或硒。所述中间层也可包含被氧化或氮化而成为绝缘体的金属元素,此时,所述中间层可包含铝。

本发明的第二方案提供一种半导体基板的制造方法,包括:使含砷的3至5族化合物半导体层外延成长的阶段、以及在所述半导体层的表面施以防止砷的氧化的处理的抗氧化处理阶段。在第二方案中,也可进一步具有:将所述半导体层保持于不含砷的气氛中而去除所述半导体层表面的多余的砷的阶段。所述抗氧化处理阶段可为在所述半导体层的表面形成含有硫、硒或铝的覆膜的覆膜形成阶段。所述抗氧化处理阶段可为以含氢的气氛处理所述半导体层的阶段。所述抗氧化处理阶段可为在含氢的气氛中,在所述半导体层上形成覆膜的阶段。在形成所述覆膜的阶段之前的所述半导体层的表面可以是具有(2×4)结构或c(8×2)结构的Ga稳定化面。

本发明的第三方案提供一种半导体基板的制造方法,其具有:使含砷的3至5族化合物的半导体层外延成长的阶段;将所述外延成长后的所述半导体层保持在不含砷的气氛下的阶段;以及将所述被保持的所述半导体层的表面在含硫或硒的气氛中进行处理的阶段。在第三方案中还可以具有:将在含硫或硒的气氛处理后的所述半导体层的表面在含氢的气氛内进行处理的阶段。所述含硫的气氛可含有硫的氢化物。所述包含硒的气氛可含有硒的氢化物。可还具有在所述半导体基板的表面形成含铝、硫或硒的覆膜的阶段。用以形成所述含铝的覆膜的铝原料可为有机铝。用以形成所述含硫的覆膜的硫原料可为硫的氢化物。用以形成所述含硒的覆膜的硒原料可为硒的氢化物。在形成所述覆膜阶段前的所述半导体层的表面可为具有(2×4)结构或c(8×2)结构的Ga稳定化面。可还具有形成氧化物、氮化物、或氮氧化物的绝缘层的阶段。

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