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JPH084087B2 - InSb素子の製造方法 - Google Patents
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JPH084087B2 - InSb素子の製造方法 - Google Patents

InSb素子の製造方法

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JPH084087B2
JPH084087B2 JP62077114A JP7711487A JPH084087B2 JP H084087 B2 JPH084087 B2 JP H084087B2 JP 62077114 A JP62077114 A JP 62077114A JP 7711487 A JP7711487 A JP 7711487A JP H084087 B2 JPH084087 B2 JP H084087B2
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anodic
oxide film
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物半導体の1つであるInSbに関し、
特に陽極酸化膜を構成要素として用いるInSb素子の製造
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体素子において、重要な役割を果す半導体の酸化
物の作製方法としては、種々の方法が試みられている。
InSbにおいては、室温で形成できること,InSbとの界面
の特性が良好なこと,などのために、陽極酸化膜の果す
役割は大きい。したがって、陽極酸化条件の確立はInSb
素子にとって不可欠である。
InSbの陽極酸化法とは、電解液またはプラズマ中に置
かれたInSbを陽極として電流を流すと、InSbの表面が酸
化される現象を利用した表面酸化法である。InSbの陽極
酸化膜は優れた電気絶縁物であるが、陽極酸化の条件に
よってはInSbとの界面の性質やInSbそれ自体に悪い影響
を与える可能性がある。陽極酸化膜の膜厚を制御する方
法としては一定電流の下で陽極酸化時間で制御する定電
流法がよく用いられている。しかし、この方法では全面
にわたって均一な膜厚を正確に制御することは困難であ
る。これに対して、定電圧法を用いると、陽極酸化電圧
によって膜厚を制御できるが、正確に制御するために十
分長い時間にわたって陽極酸化する方法がとられてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の陽極酸化法では、長時間、陽極酸化を
行うので、InSb中に不要な不純物を注入してInSb素子の
性能を悪化させることが明らかとなり、その解決法が要
望されている。
この発明は、上記の問題点にかんがみ、一定の陽極酸
化電圧の下で長時間、陽極酸化することによって生じる
InSb素子の性能劣化を防ぎ、かつ陽極酸化膜厚が陽極酸
化電圧によって十分制御できる条件を見出すことによ
り、陽極酸化膜を含むInSb素子の性能を高めることを目
的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかるInSb素子の製造方法は、InSb素子の
陽極酸化膜の形成に際して、InSb素子に初期電流を一定
値以下にして通電し、15ボルト以下であって作成すべき
膜厚によって定められた陽極酸化制限電圧に達した後
は、この陽極酸化制限電圧を保った状態で陽極酸化を10
秒以上20分以内で行うものである。
〔作用〕
この発明においては、InSbの陽極酸化時間を、陽極酸
化制限電圧に達してから10秒以上とすることにより、陽
極酸化膜の膜厚が陽極酸化制限電圧を制御でき、また、
20分以内とすることにより、InSb素子の性能に悪い影響
を与えなくなる。
〔実施例〕
InSbの陽極酸化膜厚は、陽極酸化電圧によって制御可
能であり、15ボルト以下の陽極酸化電圧においては、1
ボルトにつき約3ナノメータ(nm)になることが分かっ
ている。このような定電圧陽極酸化は膜厚制御に有効で
あるが、最初からこの電圧を加えると大きな初期電流が
流れる。これを防ぐために、初期電流を一定値に抑えて
おくと、酸化の進行に伴う膜厚の増加により電圧も次第
に増加していく。電圧が目的の陽極酸化電圧に達してか
らは電圧を一定にすると、その後、電流は急速に減少し
てごく小さい残留電流の領域になる。これは、従来の定
電流一定電圧移行型の陽極酸化法に属するものであり、
陽極酸化終了の時期についての一般的な基準はない。
第8図にこの方法による陽極酸化の電圧Vと電流Iの
時間変化の様子を示す。最初の領域は、必ずしも定電流
ILである必要はない。要は大きな初期電流を避けること
にあり、目的の陽極酸化電圧まで徐々に電圧をなんらか
の方法で増加させていくことも可能である。
表現の正確を期すために、この発明では膜厚制御を目
的とした陽極酸化電圧を陽極酸化制限電圧VLと称するこ
とにする。第8図に示したように、陽極酸化制限電圧VL
に達した後は、電流Iは急速に減少していき、最終値に
達した時点で陽極酸化を終了すると正確な膜厚制御が可
能である。すなわち、陽極酸化制限電圧VLに達してから
も酸化は進行するということである。従来は通常、陽極
酸化制限電圧VLに達してから30分以上の時間をかけてい
る。
この時間が20分を超えると、陽極酸化が素子特性に大
きな影響を与えることを明らかにしたことが、この発明
の基礎になっている。また、陽極酸化制限電圧VLに達し
てから10秒経過すれば電流値もかなり低下し、実用的に
は電圧による膜厚制御の目的を達成できることも明らか
になった事実より、陽極酸化時間の最低値の設定を行う
ことができる。
第1図は陽極酸化制限電圧に達した後の電流密度の時
間変化を示す図である。この図からわかるように10秒で
電流はほぼ1/3に減少する。この程度低下すれば実用的
には膜厚制御の目的は達せられる。
第2図は陽極酸化制限電圧が10ボルトの場合の陽極酸
化時間と少数キャリアの寿命との関係を示す図である。
この図から20分以内であれば時間制限を設定した目的
(十分長い時間の場合より少数キャリアの寿命は長くな
る)は達せられる。
上記第1図と第2図からこの発明では陽極酸化制限電
圧の下での陽極酸化時間を10秒以上20分以内とするもの
である。
要するにこの発明は、陽極酸化制限電圧VLに達してか
らの陽極酸化継続時間を10秒以上20分以内とすることに
より、陽極酸化電圧Vによる膜厚制御の目的と、InSb素
子の性能を悪化させない陽極酸化を実現し、優れた性能
のInSb素子を提供することを特徴とするものである。
第3図にこの発明により作製されたInSb素子の基本構
造の断面図を示す。この図で1はInSb基板、2は陽極酸
化膜である。
この発明の効果を著しく高める陽極酸化制限電圧VL
範囲は12ボルト以下である。それ以上の電圧範囲では、
この発明の効果は認められるものの12ボルト以下の場合
より小さくなる。
第4図は陽極酸化制限電圧と少数キャリアの寿命との
関係を示すものである。この図から陽極酸化制限電圧が
12ボルト以下であれば少数キャリアの寿命の改善がある
ことがわかる。
次に、陽極酸化膜2と組み合わせる他の絶縁膜として
スパッタアルミナ膜3を用いる場合の実施例を第5図に
示す。陽極酸化膜2とスパッタアルミナ膜3の2層膜は
優れた絶縁膜として機能するが、スパッタによる損傷が
陽極酸化膜2とInSb基板1との界面に及ぶのを防ぐため
には、一定以上の陽極酸化膜厚tを必要とする。陽極酸
化制限電圧VLを9ボルト以上とすることによりこの目的
は達成できる。
第6図は陽極酸化制限電圧を変えたときのInSbと陽極
酸化膜の界面準位の密度Nssの変化を示すものである。E
c,Ev,Egはそれぞれ伝導帯の底,価電子帯の上部,禁制
帯の幅を示す。横軸は(E−Ec)/Egであり(Eはエネ
ルギー準位)、陽極酸化制限電圧が7,8,9〜15ボルトの
場合の曲線を示してある。この図から陽極酸化制限電圧
が9ボルト以下の電圧では界面準位が増加して界面の特
性が悪化することがわかる。
さらに、この発明により作製した陽極酸化膜2を含む
InSb素子の製作工程の温度を120℃以下にすることによ
り、優れた陽極酸化膜2とInSb基板1の界面の性質を最
後まで維持するのに大きな効果がある。この場合、120
℃以下にするのは、InSb素子の構成要素となる陽極酸化
膜形成後の製作工程である。
第7図は加熱時間1時間当りのフラットバンド電圧V
fbの変化(ΔVfb)が加熱温度(Tanneal)の上昇ととも
に増大していく様子を示す。フラットバンド電圧V
fbは、半導体素子の動作状態の基準になるものであり、
この変化は望ましくない。第7図からわかるように、12
0℃以上になると急激にフラットバンド電圧Vfbが変化す
ることがわかる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、InSb素子の陽極酸
化膜の形成に際して、InSb素子に初期電流を一定値以下
にして通電し、15ボルト以下であって作成すべき膜厚に
よって定められた陽極酸化制限電圧に達した後は、この
陽極酸化制限電圧を保った状態で陽極酸化を10秒以上20
分以内で行うようにしたことにより、陽極酸化膜を構成
要素として含むInSb素子の性能を従来より著しく高める
ことができる。陽極酸化膜は、InSbとの間に優れた界面
を安定に形成するためには不可欠の部分であり、したが
って、この発明によれば、InSb素子の性能向上のみなら
ず安定な動作を長期間保証する信頼性を保持させること
ができる、このような効果をもつこの発明は、電子産業
に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は陽極酸化制限電圧に達した後の電流密度の時間
変化を示す図、第2図は陽極酸化制限電圧の下での陽極
酸化時間と少数キャリアの寿命との関係を示す図、第3
図はこの発明で製造されるInSb素子の基本構成を示す断
面図、第4図は陽極酸化制限電圧と少数キャリアの寿命
との関係を示す図、第5図は具体的な構成例の1つを示
す断面図、第6図は陽極酸化制限電圧を変えたときのIn
Sbと陽極酸化膜の界面準位の密度の変化を示す図、第7
図は加熱時間1時間当りのフラットバンド電圧の変化が
温度上昇を共に増大していく様子を示す図、第8図は陽
極酸化の際の電圧と電流の時間依存性を示す図である。 図中、1はInSb基板、2は陽極酸化膜、3はスパッタア
ルミナ膜である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極酸化膜を構成要素として用いるInSb素
    子の製造方法において、前記陽極酸化膜の形成に際し
    て、前記InSb素子に初期電流を一定値以下にして通電
    し、15ボルト以下であって作成すべき膜厚によって定め
    られた陽極酸化制限電圧に達した後は、この陽極酸化制
    限電圧を保った状態で陽極酸化を10秒以上20分以内で行
    うことを特徴とするInSb素子の製造方法。
  2. 【請求項2】陽極酸化制限制限電圧を12ボルト以下とす
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のIn
    Sb素子の製造方法。
  3. 【請求項3】陽極酸化膜を形成後、その上にスパッタア
    ルミナ膜を積層する場合には、陽極酸化制限電圧を9ボ
    ルト以上とすることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項記載のInSb素子の製造方法。
  4. 【請求項4】陽極酸化膜形成後の製作温度を120℃以下
    とすることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項乃至
    第(3)項のいずれかに記載のInSb素子の製造方法。
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