專利名稱:采用氮族元素聚合物半導(dǎo)體的薄膜場效應(yīng)晶體管的制作方法
本發(fā)明涉及到用氮族元素聚合物(polypnictide)半導(dǎo)體制成的薄膜場效應(yīng)晶體管。更具體地說，本發(fā)明涉及到半導(dǎo)電的鏈狀磷材料膜;金屬絕緣體場效應(yīng)晶體管(MISFETS)和金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MESFETS);聚磷化物(polyphosphide)半導(dǎo)體的改進與摻雜方法;聚磷化物半導(dǎo)體上的絕緣層;等離子濺射;和電子半導(dǎo)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(guān)器件對于顯示，特別是液晶顯示一類的大面積矩陣應(yīng)用是很需要的。這類電子開關(guān)器件用于開通和關(guān)斷顯示器的單個元件(象素)，并對這些單個象素開關(guān)進行尋址。薄膜晶體管可望在這兩方面都得到應(yīng)用。
在這種薄膜器件中采用現(xiàn)在已知的半導(dǎo)體材料時遇到了很大的困難，因此迫切希望能為這些應(yīng)用提供另外的更容易制造和使用的半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體淀積成非晶態(tài)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(zhì)材料P3N5的一種Ⅴ族元素(氮族元素)來防止Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體中Ⅴ族元素的揮發(fā)損失，并將其作為淀積在半導(dǎo)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(xù)釋放氮族元素的系統(tǒng)，特別是濺射，進行真空淀積的工藝”，申請?zhí)枮?4304414.0的歐洲專利申請中，公布了如下的發(fā)明。
該發(fā)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(fā)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(chǎn)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(nèi)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(zhì)也可為化合物。如果是化合物，則最好為Ⅱ-Ⅴ族化合物，例如InP，或GaAs。該氮族元素可以是P，As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(xiàn)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KPX，其中X至少是15，該氮族元素化合物可以是一化合物半導(dǎo)體。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，只有在過量氮族元素存在時才能在真空系統(tǒng)中生成氮族元素聚合物膜。還發(fā)現(xiàn)可采用連續(xù)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(zhì)，這樣供給了超量的氮族元素物質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，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(jié)晶上磷化銦不會外延生長。另外，應(yīng)用這種方法應(yīng)當能夠淀積和外延生長其它Ⅲ-Ⅴ族材料，特別是GaAs。
根據(jù)本發(fā)明，我們選用非晶態(tài)KP15作為活性半導(dǎo)體材料，在玻璃襯底上制成薄膜晶體管結(jié)構(gòu)。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(tǒng)，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(fā)方法形成金屬觸點，金屬材料最好選用鈦。
制作如圖4所示的絕緣柵型場效應(yīng)晶體管(IGFET)結(jié)構(gòu)的步驟是先用電子束蒸發(fā)方法在玻璃襯底上淀積鈦柵極，然后用普通電子束淀積方法，或者最好用等離子增強的CVD法淀積一層由SiO2，Al2O3或Si3N4一類的材料形成的絕緣層。然而，最好是在氮氣氛中，在提供有P4分子的情況下，用射頻等離子濺射淀積P3N5絕緣層，濺射方法和設(shè)備已在上述題為“采用連續(xù)釋放氮族元素的系統(tǒng)，特別是濺射，進行真空淀積的工藝”的歐洲專利申請中公布，其中與本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)容將在本申請中給予公布。在上述絕緣層上淀積源極觸點和漏極觸點，然后在其上淀積KP15半導(dǎo)體層。另一種方法是，可將柵極觸點淀積在半導(dǎo)體層之上，如圖4中虛線所示，而不是象圖中實線所示將其淀積在玻璃襯底上。
半導(dǎo)體KP15中最好含有同時淀積在內(nèi)的含量略低于0.5%的鎳、鐵或鉻，這樣即可降低帶隙中缺陷能極的密度，又可使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率不致有明顯增加。
另一種可供選擇的方法是，可將半導(dǎo)體進行重摻雜，即摻有0.5%以上，最好是1%左右的鎳、鐵或鉻，這樣就可以有效地增加半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，以制成一種平常處于導(dǎo)通狀態(tài)，并可用場效應(yīng)使之轉(zhuǎn)彎為關(guān)斷狀態(tài)的器件，而不是象未摻雜的器件那樣，平常處于關(guān)斷狀態(tài)，用場效應(yīng)使之轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明制成的各種形式的薄膜晶體管如圖5，6，7，8所示。在這些晶體管中，其中某些晶體管的結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點，相鄰的半導(dǎo)體層與絕緣層可用同一臺等離子濺射裝置，在不必打開真空系統(tǒng)的條件下連續(xù)淀積出來。
一個摻有(2-3)%鎳的重摻雜KP15的n+區(qū)，可直接淀積在源極區(qū)和漏極區(qū)之下，如圖9所示。這種n+層的電導(dǎo)率很高，可在主半導(dǎo)體層與源極和漏極之間提供很好的接觸。
本發(fā)明的一個目的是提供薄膜晶體管。
本發(fā)明的另一個目的是提供場效應(yīng)晶體管。
本發(fā)明的進一步的目的是提供MISFETS和MESFETS。
本發(fā)明再進一步的目的是為具有上述特征的晶體管提供絕緣層。
本發(fā)明再進一步的目的是提供能在大面積矩陣中應(yīng)用，特別是能在諸如液晶顯示的類似器件的顯示應(yīng)用方面得到利用的晶體管。
本發(fā)明再進一步的目的是利用氮族元素聚合物半導(dǎo)體提供具有上述特征的晶體管。
本發(fā)明再進一步的目的是為具有上述特征的晶體管提供絕緣層。
本發(fā)明再進一步的目的是提供制造具有上述特征的晶體管的方法。
本發(fā)明的其它目的將在下文中逐步出現(xiàn)并逐步地變得顯而易見。
因此，本發(fā)明包括在結(jié)構(gòu)、元件和部件的排列方式上具有特征的結(jié)構(gòu)形式，有其特征、性能和元件關(guān)系的制造物，以及包括多個步驟和一個或多個上述步驟間的相互關(guān)系的方法，這些步驟被用于制造本申請中列舉的制造物和結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明的范圍由權(quán)項來指出。
為了更充分地理解本發(fā)明的目的，可結(jié)合附圖閱讀以下的發(fā)明詳細描述。
圖1為根據(jù)上述歐洲專利申請的一個采用氮族元素擴散器的射頻真空濺射裝置的示意圖;
圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意圖，顯示了氮族元素釋放系統(tǒng)的細節(jié);
圖3是根據(jù)本發(fā)明制作的薄膜肖特基勢壘場效應(yīng)晶體管(MESFET)的截面圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明制作的薄膜絕緣柵型場效應(yīng)晶體管的截面圖，圖中所示為一種根據(jù)本發(fā)明的金屬絕緣體型場效應(yīng)晶體管(MISFET);
圖5，6，7，8是根據(jù)本發(fā)明制作的不同形式的薄膜MISFETS;
圖9是根據(jù)本發(fā)明制作的類似于圖6中所示的另一種形式的薄膜MISFET。
參見圖1，根據(jù)該發(fā)明，采用連續(xù)氮族元素釋放系統(tǒng)的濺射裝置作為一個整體標為20。它包括一個真空室22，該真空室內(nèi)的真空維持在10-4乇(1.33×10-2巴)以上，最好為10-3乇(1.33×10-1巴)以上，特別是其范圍可為2×10-2到3×10-2乇(從2.66到3.99巴)。在真空室22之內(nèi)的平板電極24和26與射頻功率發(fā)生器28相連，該射頻功率發(fā)生器提供從5到250瓦的功率，頻率為13.56兆赫。真空室22內(nèi)含有氬氣作為濺射媒介。
根據(jù)該發(fā)明，氮族元素釋放系統(tǒng)30被用于提供在管32中由氬氣攜帶的(氮族元素)4蒸汽的氣流。這一氣流送入在其上開有槽縫(圖中未示出)的噴嘴34，以釋放P4物質(zhì)，如圖中箭頭36所示。供給氮族元素擴散器的氬氣源由箭頭38表示。
在某些實驗中，靶40由壓縮為顆粒的凝聚相KP15構(gòu)成。在氮族元素擴散器中充入液態(tài)白磷，并且在38供給擴散器的氬氣攜帶的P4磷物質(zhì)在上述靶下輝光放電的暗區(qū)中從噴嘴34射出。
該系統(tǒng)的工作壓力為2-3×10-2乇(從2.66到3.99巴)。峰值電壓范圍為50到2500伏。射頻功率范圍是從5到250瓦。擴散器溫度維持在50到150℃。通過擴散器的氬氣流量范圍是5.5到65標準立方厘米每分鐘。在所使用的氮族元素源中壓力維持在大氣壓到次大氣壓。進入真空室22的P4物質(zhì)的流量是從2×10-6到6×10-3克每分鐘。襯底26的溫度維持在23到400℃。淀積率的變化范圍是2到250
(×10-10m)每分鐘。
P4系統(tǒng)36最好是直接向上進入等離子體的暗區(qū)，在該區(qū)內(nèi)有效地離子化并使P4物質(zhì)分裂為不同的P物質(zhì)，該P物質(zhì)比P4有更好的粘著系數(shù)并被成功地用于在襯底26上淀積一層聚磷化物薄膜。
現(xiàn)參見附圖2，根據(jù)該發(fā)明，裝置20可以是，例如，材料研制公司(Materials Research Corporation)的型號為86-20的射頻二極管濺射裝置，其中包括真空室座42，室44和射頻油蓋46。氬氣擴散裝置的總體由48表示，其中包括一個氬氣供給筒50，調(diào)節(jié)器52，關(guān)閉閥54，微米(μm)過濾器56和羥氣凈化器58，該凈化器沿線60通過閥門62向射頻裝置供給氬氣并沿線63通過針閥64供給擴散器本身。
擴散器裝置48包括一個流量計66，氣壓計68，由加熱槽72包圍的擴散器70，進氣閥74，出氣閥76和清洗閥78。進氣針閥80用于控制最終進入真空室22的流量。
在目前的研制中，已經(jīng)制出了大有改進的，即更加均勻，厚度衡定，有鏡面式表面的KP15膜。同樣，已經(jīng)在Ⅲ-Ⅴ族材料上如InP、GaP和GaAs以及在玻璃上淀積了磷膜。使用一個室溫襯底已將多晶InP淀積在玻璃上。在較高的襯底溫度下有可能用一個單晶InP晶片靶在InP襯底上外延生長結(jié)晶InP。這些溫度的范圍將是300到400℃。同樣也可能在一個室溫襯底上淀積多晶形式的GaAs和GaP并在上述高溫下使其外延生長。
根據(jù)該發(fā)明三元、四元和其它有兩個不同的氮族元素的半導(dǎo)體，如GaAsP和InGaAsP，需要兩個獨立的氮族元素釋放系統(tǒng)(每一系統(tǒng)用于一種氮族元素)以便在輝光放電中外延生長。這些包括兩種金屬的半導(dǎo)體需用合成靶，該靶為所要生長的兩種金屬化合物半導(dǎo)體。
場效應(yīng)晶體管稱為單極型晶體管，以區(qū)別于雙極型(結(jié)型)晶體管，后者涉及到兩種類型的載流子(P型與n型)。場效應(yīng)晶體管是一種三極元件，其中流動的橫向電流由外加垂直電場控制。
如圖3所示的肖特基勢壘薄膜場效應(yīng)晶體管，根據(jù)本發(fā)明，這是一種薄膜金屬半導(dǎo)體型場效應(yīng)晶體管(MESFET)結(jié)構(gòu)。它由如下的部份構(gòu)成一個玻璃襯底120，一個高阻的高氮族元素型氮族元素聚合物半導(dǎo)體122，一個在同種半導(dǎo)體中摻有金屬雜質(zhì)(約1%的鎳)的低阻層124，和淀積在低阻層124上的源極觸點126，柵極觸點128與漏極觸點130。
n溝道用柵區(qū)與n型層界面間的肖特基勢壘來調(diào)制。
絕緣柵型場效應(yīng)晶體管(IGFET)是具有這種屬性的最普通的器件，最適合于作成薄膜晶體管(TFT)。在最普通的形式中，溝道是用金屬絕緣體半導(dǎo)體結(jié)來調(diào)制的。也就是說，器件是一種金屬絕緣體半導(dǎo)體型場效應(yīng)晶體管(MISFET)。根據(jù)本發(fā)明制作的這種器件如圖4所示。圖中玻璃襯底132上淀積了一個金屬柵極觸點134。淀積的絕緣層136復(fù)蓋在柵極134和玻璃132上。然后在絕緣層136上分別淀積上金屬源極138和漏極140。根據(jù)本發(fā)明，在這之后就是將半導(dǎo)電的氮族元素聚合物層142淀積并復(fù)蓋在源極、漏極和位于柵極134之上暴露出的I層(絕緣層)136上。I層可以是一種氧化物，一種絕緣介質(zhì)或是它們的一種復(fù)合體。
另一個方案是如圖中虛線所示，可將柵極144制作在半導(dǎo)體層142的頂上。通常制作類似于圖5，6，7，8所示的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)時可根據(jù)本發(fā)明用氮族元素聚合物半導(dǎo)體來制成。根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體層可以是高阻的未摻雜氮族元素聚合物，這時器件平常處于關(guān)閉狀態(tài)，利用場效應(yīng)變?yōu)殚_通狀態(tài)，反之，半導(dǎo)體也可是高摻雜型，金屬含量約1%，以此來增加它的電導(dǎo)率，這時器件平常處于開通狀態(tài)，用場效應(yīng)改變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。
如果器件利用的是一個未摻雜的高阻半導(dǎo)體(金屬含量低于0.5%)，那就可望在源極與漏極下面用重摻雜的n+層提供與未摻雜半導(dǎo)體的良好接觸。如圖9所示，先在玻璃襯底146上淀積金屬柵極148，然后再依次淀積絕緣層150，高阻的未摻雜半導(dǎo)電氮族元素聚合物層152，摻雜的n+層154和156，這兩層正好在金屬源極觸點158與漏極觸點160下面。
這種結(jié)構(gòu)的器件具有低的電流攜帶能力，需要在柵極上加一個低電壓。用這樣的器件對液晶矩陣陣列進行尋址是最合適的。
根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管制備過程如下
參見圖4，在玻璃襯底132上淀積多個象電極134一類的金屬柵電極。電極材料可選用任何適宜的金屬，不過最好選用鈦，因為它可用電子束蒸發(fā)方式來淀積，與氮族元素聚合物不起反應(yīng)，并可牢固地粘貼在襯底玻璃上。柵極的長度，也就是源極138與漏極140之間的距離可在10-100微米之間變化。柵極的厚度沒有嚴格的限制，但在2000-6000
之間較方便。我們已用7059號玻璃作為室溫下電子束蒸發(fā)器中的襯底。金屬柵電極的形狀可用金屬模版方式，比如可裝卸的擋板來限定。
絕緣層可用普通絕緣材料，即可用電子束蒸發(fā)技術(shù)將SiO2淀積在玻璃132與柵極134上，加熱溫度在300-400℃或者可在電子束蒸發(fā)器中將Al2O3淀積在加熱的襯底上。根據(jù)先有技術(shù)，一個Si3N4絕緣層136可用射頻二極管濺射辦法淀積在室溫襯底上。
不過我們相信P3N5將可為這些器件提供最好的絕緣層。雖然P3N5可用先有技術(shù)中淀積Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體時采用的雙源熱淀積技術(shù)來淀積，但我們寧愿用上述歐洲申請中公布的方法和射頻二極管濺射設(shè)備來淀積P3N5。上述歐洲專利申請的題目是“采用連續(xù)釋放氮族元素的系統(tǒng)，特別是濺射進行真空淀積的工藝”，申請?zhí)枮?4304414.0，申請日為1984年6月28日。在該系統(tǒng)中濺射是在氮氣氛中進行。P4物質(zhì)由氮族元素釋放系統(tǒng)(磷擴散器)提供，襯底加熱到300℃左右。
在所有情況下，絕緣層的厚度為1000到5000
，絕緣層的形狀可在淀積時通過光刻膠窗孔或利用可裝卸擋板來限定。
絕緣層淀積完畢后，用普通電子來蒸發(fā)技術(shù)淀積源極138和漏極140，厚度為2000到4000
。材料可選用任何適當?shù)慕饘?，但我們發(fā)現(xiàn)，對于P3N5的KP15這樣的絕緣層與半導(dǎo)電層中所含有的氮族元素來說，用金屬鈦最好。
然后是淀積氮族元素聚合物半導(dǎo)電層142。淀積時根據(jù)以上指明的美國專利和歐洲專利申請中提供的方法，在射頻二極管濺射設(shè)備中進行。最好選用具有MPX形式的氮族元素聚合物半導(dǎo)體，這里M是一種堿金屬，P是一種氮族元素，X的范圍是從15到無窮大。優(yōu)先選用的氮族元素是磷，優(yōu)先選用的堿金屬是鉀，X所希望的最佳值是15。因而優(yōu)先選用的材料KP15，P在這里是磷。不過在以磷為主的氮族元素半導(dǎo)體層中也可摻入少量其它氮族元素，如砷、銻、鉍。
半導(dǎo)體層142的厚度最好為5，000到10，000
。
本領(lǐng)域的熟練人員將能理解，半導(dǎo)體層與絕緣層依次淀積在一起的這種結(jié)構(gòu)形式，例如先淀積半導(dǎo)體層再淀積絕緣層(圖5)，或者先淀積絕緣層再淀積半導(dǎo)體層(圖6)，具有這樣的優(yōu)點，氮族元素聚合物半導(dǎo)體與含有氮族元素的絕緣體P3N5或Si3N4，可在毋須打開真空系統(tǒng)的情況下，在同一臺射頻等離子濺射裝置中連續(xù)進行淀積。
我們認為最好在氮族元素聚合物半導(dǎo)體中摻入一種適當?shù)慕饘?，用它來降低帶隙中的缺陷能級密度，而不會引起電?dǎo)率明顯增加。根據(jù)本發(fā)明，0.5%左右或稍少一點的鎳、鐵或鉻能起到這種作用，而以鎳的效果最佳。
這樣的高阻層提供平時處于關(guān)閉狀態(tài)的器件。
另一種方案可提供平時處于開通狀態(tài)的器件，其方法是在半導(dǎo)體中摻入1%左右或更多的上述金屬，以增加半導(dǎo)體的電導(dǎo)率。
我們相信，其它方法也可以用來淀積我們這種器件中的高氮族元素的氮族元素聚合物半導(dǎo)體層，例如化學(xué)汽相淀積法，或分子流淀積法。半導(dǎo)體層的厚度可在5，000至10，000
的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖7。當半導(dǎo)體層152是高阻型，即其中含有的金屬摻雜物不多于0.5%左右時，我們認為最好在源極與漏極下面提供摻有(2-3)%的金屬重摻雜層154和156，以便與源極和漏極之間有良好的接觸。這兩層的厚度一般為500-3，000
，摻有(2-3)%的鐵，鎳或鉻，最好是摻鎳。這兩層可在淀積半導(dǎo)體層152的同一臺濺射裝置中淀積，淀積時采用KP15和鎳的混合靶，并且不必打開真空系統(tǒng)，如同我們在上述NO.4，509，066號美國專利中所公布的那種方式。
金屬觸點158與160最好仍選用鈦，把它們淀積上去作為源極與漏極。我們用印刷法來限定源極與漏極的形狀，然后蝕刻氮族元素聚合物層152，直至暴露出絕緣層150，用這種方法將制作在同一玻璃襯底上的每一器件隔離開。在絕緣層150上蝕刻出孔道，以便與柵極148相連接。
在圖3所示的MESFET型構(gòu)造中，n層的厚度一般為5，000至10，000
。如同我們在上述美國NO.4，509，066號專利中所公布的那樣，在同一臺射頻濺射裝置中，用KP15將KP15高阻層122淀積在玻璃120上，然后按照我們在上述專利中所公布的那樣，不必打開真空系統(tǒng)即可用混合靶在同一臺濺射裝置中淀積摻有1%左右鎳的n型KP15層。
我們用氬氣氛與壓制成形的KP15靶，在濺射裝置中淀積KP15層，并在靶中添加金屬片，用于淀積摻雜的KP15層，所有這些與我們在上述歐洲專利申請中所公布的方法相同，我們用上述歐洲專利申請中所公布的磷擴散器提供過剩的P4物質(zhì)。
如果結(jié)構(gòu)允許時，相鄰的不摻雜層與摻雜層可通過倒換相應(yīng)的濺射靶來淀積，絕緣層的P3N5或Si3N4可倒換到氮氣氛中來淀積，淀積P3N5時用磷擴散器，淀積Si3N4時用硅靶，所有這些操作都不必打開真空系統(tǒng)。
在此所公布的各種器件結(jié)構(gòu)和制品中的所有薄膜層最好都是非結(jié)晶結(jié)構(gòu)的。
所有的周期表符號都是選自第60版的“化學(xué)物理手冊”(The Handbook of Chemistry and Physics)一書扉頁上的周期表符號，該書由CPC press Inc，Boca Raton，F(xiàn)lorida出版。本文中所述的堿金屬在該書的那個表中列為1a族，氮族元素列為5A族。本文所指出的所有取值范圍都包括它們的兩個端值。
由此可見，在以上說明中顯示出來的并在上文中已指出的目的已經(jīng)有效地實現(xiàn)了，并且在使用上述方法時以及在上述制造物和產(chǎn)品中，可以進行某些改變而不會跳出本發(fā)明的范圍，所以，上文中說明的全部內(nèi)容都僅被用于示意性地解釋而不具有限制作用。
應(yīng)當理解，以下的權(quán)利要求
應(yīng)當包括本申請所說明的本發(fā)明的所有一般性質(zhì)和特殊性質(zhì)，以及所陳述的本發(fā)明的整個范圍。由于語言上的原因，這一點可能未達到其應(yīng)有的程度。
特別需要明確的是，在權(quán)利要求
中，以單數(shù)形式提出的組份或化合物，只要其含意許可，都應(yīng)當包括這些組份的適當?shù)幕旌衔铩?br>權(quán)利要求
1、一個薄膜晶體管包括，在其中作為開關(guān)半導(dǎo)體部份的一層MPx薄膜，其中M是至少為一種堿金屬，P是至少為一種氮族元素，并且x的范圍大體上是在15至無窮大之間。
2、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，其中所述晶體管是一個MESFET。
3、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，其中所述晶體管是一個MISFET。
4、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管以及一個與所述MPX薄膜接觸的薄膜絕緣層。
5、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層基本由SiO2構(gòu)成。
6、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層基本由Al2O3構(gòu)成。
7、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層基本由Si3N4構(gòu)成。
8、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層包括一種含有氮族元素的化合物。
9、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層基本由一種含有氮族元素的化合物構(gòu)成。
10、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層包括至少一種化合物該化合物含有氮和至少一種其它的氮族元素。
11、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層包括P3N5，這里N是氮而P是至少一種氮族元素。
12、一個如權(quán)項11所定義的薄膜晶體管，其中在所述P3N5中的上述P包括磷。
13、一個如權(quán)項11所定義的薄膜晶體管，其中在所述P3N5中的上述P基本由磷構(gòu)成。
14、一個如權(quán)項4所定義的薄膜晶體管，其中所述絕緣層基本由P3N5構(gòu)成，這里N是氮而P是至少一種氮族元素。
15、一個如權(quán)項14所定義的薄膜晶體管，其中在所述P3N5中的上述P包括磷。
16、一個如權(quán)項14所定義的薄膜晶體管，其中在所述P3N5中的上述P基本由磷構(gòu)成。
17、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體部份包含少量的一種金屬以減少在帶隙中缺陷能級的密度。
18、一個如權(quán)項17所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬是選自包括鐵、鉻和鎳的一組元素。
19、一個如權(quán)項17所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬的存在基本上未減少所述半導(dǎo)體部份的電阻率。
20、一個如權(quán)項19所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬包括實質(zhì)上少于0.5%的所述半導(dǎo)體部份的原子。
21、一個如權(quán)項20所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬是選自包括鐵、鉻和鎳的一組元素。
22、一個如權(quán)項21所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬是鎳。
23、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體部份包含少量的一種金屬以使所述半導(dǎo)體部份至少在一個局部實質(zhì)性地增加電導(dǎo)率。
24、一個如權(quán)項23所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬是選自包括鐵、鉻和鎳的一組元素。
25、一個如權(quán)項23所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬包括實質(zhì)上多于0.5%的所述半導(dǎo)體部份的所述局部的原子。
26、一個如權(quán)項25所定義的薄膜晶體管，其中所述金屬包括實質(zhì)上多于1%的所述半導(dǎo)體部份的所述局部的原子。
27、一個如權(quán)項26所定義的薄膜晶體管，其中所述局部與所述晶體管的一個金屬層相鄰并與之接觸。
28、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，以及一個與所述半導(dǎo)體層相接觸的包含鈦的金屬層。
29、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，以及一個與所述半導(dǎo)體層相接觸的，基本上由鈦構(gòu)成的金屬層。
30、一個如權(quán)項1至權(quán)項29中任意一個權(quán)項所定義的薄膜晶體管，其中所述半導(dǎo)體部份基本上由KP15構(gòu)成。
31、一個如權(quán)項1所定義的薄膜晶體管，其中所述MPX膜為非晶體結(jié)構(gòu)。
32、一種晶體管制作方法包括與一個半導(dǎo)體相接觸的相鄰諸層以及一個包含氮族元素的絕緣層的真空等離子濺射，該半導(dǎo)體包括MPX，這里M是至少一種堿金屬，P是至少一種氮族元素，而X的范圍大體上是在15與無窮大之間。
33、由權(quán)項32定義的方法，其中所述絕緣層包括至少一種含有氮和上述氮族元素的化合物。
34、由權(quán)項33定義的方法，其中所述化合物是P3N5。
35、由權(quán)項32、33，或34當中任意一個所定義的方法，其中所述氮族元素是磷。
36、由權(quán)項32、33，或34定義的方法，其中所述連續(xù)等離子濺射步驟進行時不用打開上述真空。
37、由權(quán)項36定義的方法，其中在所述淀積步驟中所述氮族元素是以P4物質(zhì)的形式來提供。
38、由權(quán)項32、33或34當中任意一個所定義的方法，其中在所述濺射步驟中所述氮族元素是以P4物質(zhì)的形式來提供。
39、一個絕緣半導(dǎo)體器件包括在其中作為開關(guān)半導(dǎo)體部份的一個MPX層，這里M是至少一種堿金屬，P是至少一種氮族元素，而X的范圍大體是在15和無窮大之間，以及一個含有一種氮族元素的絕緣層。
40、一種如權(quán)項39所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣層含有氮。
41、一種如權(quán)項40所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣層中包含至少一種氮以外的其它氮族元素。
42、一種如權(quán)項40所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣層包含P3N5。
43、一種如權(quán)項40所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述絕緣層基本上由P3N5所構(gòu)成。
44、一種由權(quán)項39至權(quán)項43中任意一個權(quán)項所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述氮族元素是磷。
45、一種如權(quán)項44所定義的半導(dǎo)體器件，其中X是15。
46、一種如權(quán)項45所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述堿金屬是鉀。
47、一種如權(quán)項46所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體部分是非結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
48、一種如權(quán)項39至權(quán)項43當中任意一個權(quán)項所定義的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體部份是非結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
專利摘要
薄膜場效應(yīng)管用MPX做開關(guān)半導(dǎo)體，M是至少一種堿金屬，P是至少一種氮族元素，X從15到無窮。公開的金屬絕緣半導(dǎo)體和金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管中半導(dǎo)體可摻0.5％的鎳、鐵或銘而不增加導(dǎo)電率也可摻雜0.5-1％以增加導(dǎo)電率。源與漏極下的區(qū)域摻雜2-3％以提供良好電接觸。絕緣層最好用P3N5以保持材料的化學(xué)連續(xù)性，氮族元素最好在有過剩P4的氬氣氛中用射頻等離子濺射法淀積，P3N5也用P4但在氮氣氛中由該方式淀積，各層相鄰時不必打開真空即可完成淀積。
文檔編號H01L29/76GK85103742SQ85103742
公開日1986年11月19日 申請日期1985年5月16日
發(fā)明者劉易斯A·邦茨, 羅澤利·莎赫特, 馬塞羅·維斯高里歐斯 申請人:斯托弗化學(xué)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan