[其他]采用氮族元素聚合物半導體的薄膜場效應晶體管

無效

• 申請號: 85103742
• 申請日: 1985-05-16
• 公開（公告）號: CN85103742A
• 公開（公告）日: 1986-11-19
• 發明（設計）人: 劉易斯A·邦茨;羅澤利·莎赫特;馬塞羅·維斯高里歐斯
• 申請（專利權）人: 斯托弗化學公司
• 主分類號: H01L29/76
• 分類號: H01L29/76
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 張衛民,郁玉成

本發明涉及到用氮族元素聚合物（polypnictide）半導體制成的薄膜場效應晶體管。更具體地說，本發明涉及到半導電的鏈狀磷材料膜;金屬絕緣體場效應晶體管（MISFETS）和金屬半導體場效應晶體管（MESFETS）;聚磷化物（polyphosphide）半導體的改進與摻雜方法;聚磷化物半導體上的絕緣層;等離子濺射;和電子半導體器件、薄膜、電-光器件、顯示器件以及類似器件的制造。

電子開關器件對于顯示，特別是液晶顯示一類的大面積矩陣應用是很需要的。這類電子開關器件用于開通和關斷顯示器的單個元件（象素），并對這些單個象素開關進行尋址。薄膜晶體管可望在這兩方面都得到應用。

在這種薄膜器件中采用現在已知的半導體材料時遇到了很大的困難，因此迫切希望能為這些應用提供另外的更容易制造和使用的半導體材料。美國1985年4月2日頒布的題為“濺射鏈狀磷材料半導電膜及其制成的器件”，專利號為4，509，066的專利中公布了用聚磷化物半導體淀積成非晶態薄膜的形式，用以制作電子器件。最近又提出了這樣的方案，用含有介質材料P₃N₅的一種Ⅴ族元素（氮族元素）來防止Ⅲ-Ⅴ族半導體中Ⅴ族元素的揮發損失，并將其作為淀積在半導體上的絕緣層（Ⅰ層）。（見Y.Hirota，T.Kobayaski，J.Appl.phys.53，5037（1982））。

由本申請人于1984年6月28日提交的題為“采用連續釋放氮族元素的系統，特別是濺射，進行真空淀積的工藝”，申請號為84304414.0的歐洲專利申請中，公布了如下的發明。

該發明提供了一種氮族元素薄膜淀積裝置，其特征在于它包括：

（A）一個裝有被加熱的氮族元素的容器;

（B）使惰性氣體從中流過的裝置;

（C）一個真空薄膜淀積室;以及

（D）提供上述惰性氣體的裝置，該惰性氣體流過上述氮族元素后將上述氮族元素以蒸汽的形式攜帶到上述淀積室。

在一較佳實施方案中，淀積室包括濺射裝置，特別是射頻濺射裝置。

該發明還提供了一種氮族元素薄膜的真空淀積工藝，其特征在于該工藝包括使一種惰性氣體流過被加熱的氮族元素并將所產生的氣體提供給一個真空室。

真空室的壓強最好維持在10^-4乇（1.33×10²巴）以上，在10^-3乇（1.33×10^-1巴）以上則更好。該工藝一般包括在真空室內存在著由攜帶氣體引入的一種（氮族元素）₄時進行濺射，這樣在襯底上淀積一個氮族元素膜，該膜可為單質也可為化合物。如果是化合物，則最好為Ⅱ-Ⅴ族化合物，例如I_nP，或G_aA_s。該氮族元素可以是P，A_s或sb。

通過控制襯底的溫度和/或濺射能量和/或該成氮族元素的供給速率可望實現對氮族元素膜的局部晶格順序的控制。該膜可以是一個聚磷化合物膜或KP_X，其中X至少是15，該氮族元素化合物可以是一化合物半導體。

現已發現，只有在過量氮族元素存在時才能在真空系統中生成氮族元素聚合物膜。還發現可采用連續氮族元素源以提供由惰性氣體攜帶進入濺射裝置的（氮族元素）₄物質，這樣供給了超量的氮族元素物質。已經發現，使用壓縮成顆粒的凝聚相KP₁₅的靶和磷擴散器，不僅能夠在不同襯底，包括Ⅲ-V族材料上形成很好的KP₁₅和磷膜，而且通過控制襯底的溫度，所施加的射頻能量和超量磷的供給速率，可以控制這些膜的局部晶格次序。

同樣，在玻璃襯底上已成功地生長了磷化銦膜并且沒有理由認為在磷化銦結晶上磷化銦不會外延生長。另外，應用這種方法應當能夠淀積和外延生長其它Ⅲ-Ⅴ族材料，特別是G_aA_s。

根據本發明，我們選用非晶態KP₁₅作為活性半導體材料，在玻璃襯底上制成薄膜晶體管結構。例如，為了作出如圖3所示的MESFET，我們用射頻二極管等離子濺射的方法在玻璃襯底上淀積一層高電阻率的KP₁₅，然后仍用同一濺射裝置，并且毋須打開真空系統，再淀積一層摻有1%左右鎳的n型KP₁₅層，再后就是用電子束蒸發方法形成金屬觸點，金屬材料最好選用鈦。