在磷化铟晶圆上使用液相沈积法成长二氧化钛薄膜制造方法

摘要

本发明中，首先使用硫化氨((NH4)2S)溶液去除磷化铟(InP)表面的原生氧化层(native oxide)，在磷化铟表面形成稳定的In-S键结，可大幅降低磷化铟表面状态(surface states)，并降低金氧半电容之漏电流。使用低温制程液相沈积(Liquid Phase Deposition-LPD)生长非晶型(amorphous)二氧化钛(TiO2)薄膜于经硫化的磷化铟基板上，二氧化钛具有高的介电常数，由于是非晶型故没有经由多晶结构晶界产生之漏电流。而且由于液相沈积法是在低温(75℃)下进行，因此在二氧化钛/硫化处理磷化铟之介面上不易产生相互扩散(inter-diffusion)问题。此外，从液相沈积溶液而来的氟离子可钝化二氧化钛结构中之氧空缺(oxygen vacancy)，可提高液相沈积二氧化钛之品质，进一步改善二氧化钛之漏电流。因此，本发明在磷化铟晶圆上使用低温制程成长高介电常数与低漏电流二氧化钛薄膜之高品质电容结构。

主权项

1.一种在磷化铟基板上使用低温制程成长高介电 常数与低漏电流二氧化钛薄膜并制作磷化铟金氧 半高品质电容的方法,包括以下步骤: (a)提供一磷化铟基板,该磷化铟基板具有一第一表 面及一第二表面,该第二表面系相对于该第一表面 ; (b)形成一单层(monolayer)In-S键结披覆于该磷化铟基 板之第一表面上; (c)利用低温制程液相沈积法(LPD)沈积一层二氧化 钛(TiO2)薄膜于该单层In-S键结上;及 (d)分别制作一第一金属电极及一第二金属电极于 该二氧化钛薄膜上及该磷化铟基板之该第二表面 。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中在步骤(b)中, 该单层In-S披覆在该磷化铟基板上是利用硫化氨溶 液对其进行钝化处理,其温度和时间分别控制在50 ℃及40分钟,最后施予氮气回火,其温度和时间可分 别控制在200~250℃及5~10分钟而形成单层In-S披覆。 3.如申请专利范围第1项之方法,其中在步骤(c)中, 该二氧化钛薄膜系利用5~7摩尔/公升的六氟钛酸(H2 TiF6)与0.6~0.9M摩尔/公升硼酸(H3BO3)溶液混合,在恒温 槽中进行成长。 4.如申请专利范围第3项之方法,其中六氟钛酸体积 控制在18毫升(ml),而硼酸溶液体积可以加以调整变 化。恒温槽温度则控制在40~80℃下进行成长。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中该磷化铟基板 为P型。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中该磷化铟基板 为N型。 图式简单说明: 第一图为本发明Al/LPD-TiO2/In-S/InP磷化铟MOS电容结 构图。 第二图为LPD-TiO2薄膜成长在无硫化处理磷化铟基 板上的成长速率相对于硼酸体积的关系图。 第三图为LPD-TiO2薄膜生长在有硫化以及无硫化的 磷化铟基板上的XRD光谱。 第四图为LPD-TiO2薄膜成长在无硫化过的磷化铟基 板上的漏电流値相对于硼酸体积的关系图。 第五图为LPD-TiO2薄膜成长在硫化过的磷化铟基板 上的漏电流値相对于硼酸体积的关系图。 第六图为LPD-TiO2薄膜成长在无硫化过的磷化铟基 板上的C-V特性曲线相对于硼酸体积的关系图。 第七图为LPD-TiO2薄膜成长在硫化过的磷化铟基板 上的C-V特性曲线相对于硼酸体积的关系图。 第八图为LPD-TiO2薄膜成长在硫化过的磷化铟基板 搭配4ml硼酸体积的介面能态密度图。