JPH01270219A - ３−５族化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPH01270219A JPH01270219A JP9991688A JP9991688A JPH01270219A JP H01270219 A JPH01270219 A JP H01270219A JP 9991688 A JP9991688 A JP 9991688A JP 9991688 A JP9991688 A JP 9991688A JP H01270219 A JPH01270219 A JP H01270219A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は■−Ｖ族化合物半導体素子の製造方法に関する
。
。
従来、イオン注入等により能動領域を形成し、さらに能
動領域にパッシベーション膜、半導体層等を形成して■
−Ｖ族化合物半導体装置を製造している。しかし、イオ
ン注入後に行うイオン注入アニール方法としてＡｓＨ３
やＰＩ（３ガスを用いる所謂キャップレスアニール法は
広く利用されているが、この方法は単にイオン注入層を
活性化させるだけの機能した待合せていない、パッシベ
ーション膜等はアニールとは別の装置で製造していた。
動領域にパッシベーション膜、半導体層等を形成して■
−Ｖ族化合物半導体装置を製造している。しかし、イオ
ン注入後に行うイオン注入アニール方法としてＡｓＨ３
やＰＩ（３ガスを用いる所謂キャップレスアニール法は
広く利用されているが、この方法は単にイオン注入層を
活性化させるだけの機能した待合せていない、パッシベ
ーション膜等はアニールとは別の装置で製造していた。
また■−Ｖ族化合物半導体表面への安定化パッシベーシ
ョン膜を形成する場合には一般にＶ族元素の蒸気圧が高
い°ことを心配する余り、該化合物半導体表面の自然酸
化物を除去せずに誘電体膜を低温形成したり、Ｖ族元素
の蒸発を心配してＡｓＨ３やＰＨ３雰囲気にて高温熱処
理により自然酸化物を除去した後も低温まで該雰囲気中
に暴露しているので該化合物半導体表面に遊離ｋｓやＰ
の存在、乃至表面の化学量論組成がＶ族すッチの傾向で
あった。
ョン膜を形成する場合には一般にＶ族元素の蒸気圧が高
い°ことを心配する余り、該化合物半導体表面の自然酸
化物を除去せずに誘電体膜を低温形成したり、Ｖ族元素
の蒸発を心配してＡｓＨ３やＰＨ３雰囲気にて高温熱処
理により自然酸化物を除去した後も低温まで該雰囲気中
に暴露しているので該化合物半導体表面に遊離ｋｓやＰ
の存在、乃至表面の化学量論組成がＶ族すッチの傾向で
あった。
上述した従来のイオン注入動作層やコンタクト層を用い
る■−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法は該イオン注入
層の活性化とそれに続く表面安定化パッシベーション膜
の形成工程は各々別々に行なわれていること及び表面安
定化パッシベーション膜を形成する際、該化合物半導体
表面に存在する自然酸化物を除去せずに形成したり、除
去したとしても化合物半導体表面の化学量論組成がどち
らかというと■族すッチな組成にズしているか、又はプ
ラズマや紫外線照射等によるダメージが導入されてしま
う方法により自然酸化物除去を行なってから膜形成を行
なっているので化合物半導体表面が電気的にも熱的にも
素子特性の安定化及び製造工程の簡略化という観点から
欠点となっていた。
る■−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法は該イオン注入
層の活性化とそれに続く表面安定化パッシベーション膜
の形成工程は各々別々に行なわれていること及び表面安
定化パッシベーション膜を形成する際、該化合物半導体
表面に存在する自然酸化物を除去せずに形成したり、除
去したとしても化合物半導体表面の化学量論組成がどち
らかというと■族すッチな組成にズしているか、又はプ
ラズマや紫外線照射等によるダメージが導入されてしま
う方法により自然酸化物除去を行なってから膜形成を行
なっているので化合物半導体表面が電気的にも熱的にも
素子特性の安定化及び製造工程の簡略化という観点から
欠点となっていた。
本発明の目的は上述の欠点を解決し、自然酸化物がなく
、半導体表面の化学量論組成が制御された状態で表面安
定化パッシベーション膜を形成できる方法を提供するこ
とにある。
、半導体表面の化学量論組成が制御された状態で表面安
定化パッシベーション膜を形成できる方法を提供するこ
とにある。
本発明はイオン注入層の活性化アニールをＡｓＨ３又は
ＰＨ３ガス雰囲気中で７００℃〜１０００°Ｃで熱処理
してから同一炉内で連続して４００°Ｃ〜６５０℃程度
に降温後、該ＡｓＨ３又はＰｌ［３ガスの供給を止めて
水素雰囲気中にて所定時間熱処理して遊離ＡｓやＰを蒸
着させることにより該化合物半導体表１面の化学量論組
成を■族すッチな表面にせず、しかも自然酸化物のない
表面を保った状態で表面安定化パッシベーション膜を形
成する工程を具備している。このように本発明は一貫連
続工程を採用しているため、製造工程の簡略化による素
子製造コスト低減と化合物半導体素子特性の電気的、熱
的安定性を向上させ、ひいては素子の電気的特性の安定
化のみならず信頼性向上をもたらすという長所を有して
いる。
ＰＨ３ガス雰囲気中で７００℃〜１０００°Ｃで熱処理
してから同一炉内で連続して４００°Ｃ〜６５０℃程度
に降温後、該ＡｓＨ３又はＰｌ［３ガスの供給を止めて
水素雰囲気中にて所定時間熱処理して遊離ＡｓやＰを蒸
着させることにより該化合物半導体表１面の化学量論組
成を■族すッチな表面にせず、しかも自然酸化物のない
表面を保った状態で表面安定化パッシベーション膜を形
成する工程を具備している。このように本発明は一貫連
続工程を採用しているため、製造工程の簡略化による素
子製造コスト低減と化合物半導体素子特性の電気的、熱
的安定性を向上させ、ひいては素子の電気的特性の安定
化のみならず信頼性向上をもたらすという長所を有して
いる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の一実施例を示す図で、［１ａＡｓショットキ
接合型電界効果トランジスタの製造工程概略図である。
は本発明の一実施例を示す図で、［１ａＡｓショットキ
接合型電界効果トランジスタの製造工程概略図である。
先ず第１図Ｂに示す様に半絶縁性ＧａＡｓ基板１にフォ
トリソグラフィーによる選択イオン注入法によりＮ型不
純物イオンであるシリコン（Ｓｉ）イオンをＮ型能動層
領域２及びソース・ドレインのコンタクト層となる領域
３にＮ型高濃度層となるように各々選択的に注入する０
次いで本発明の方法により該イオン注入層を活性化して
から連続して２００°Ｃ〜６００°Ｃ程度の低温でシリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜、窒化アルミニウム膜等の
誘電体膜乃至高比抵抗アルミニウムガリウム砒素、イン
ジウムガリウム砒素等の■−■族混晶半導体層が形成で
きる。化学蒸着成長装置（ＣＶＤ装置）に該半導体基板
を装填する。
トリソグラフィーによる選択イオン注入法によりＮ型不
純物イオンであるシリコン（Ｓｉ）イオンをＮ型能動層
領域２及びソース・ドレインのコンタクト層となる領域
３にＮ型高濃度層となるように各々選択的に注入する０
次いで本発明の方法により該イオン注入層を活性化して
から連続して２００°Ｃ〜６００°Ｃ程度の低温でシリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜、窒化アルミニウム膜等の
誘電体膜乃至高比抵抗アルミニウムガリウム砒素、イン
ジウムガリウム砒素等の■−■族混晶半導体層が形成で
きる。化学蒸着成長装置（ＣＶＤ装置）に該半導体基板
を装填する。
先ずイオン注入層を活性化するためにＡ ｓ ｔｌ ３
ガスを数ｔｏｒｒ含む水素又はアルゴンガス雰囲気中に
て８５０℃１５分間程度熱処理してから５００″Ｃ程度
に降温後ｋｓＨ３ガスの供給を中断して水素ガスのみの
雰囲気中にて５〜１５分間熱処理する０次いで引続き同
一炉内で４００℃程度に降温してシリコン窒化膜等の誘
電体膜あるいは５００℃程度で人ｆｆ ＸＧａ、−、Ａ
Ｓ等の高比抵抗■−Ｖ族混晶半導体膜４を所定厚さ成長
する（第１図Ｃ）０本実施例でシリコン窒化膜を採用し
た０次いで第１図りに示す様に通常のフォトリソグラフ
ィーとドライエツチング法及び化学エツチング法により
該誘電体膜４に開口部を設けた後、電界効果トランジス
タのゲート電極５となるショッ゛トキ接合を２０００〜
５０００人程度の厚さにアルミニウムやチタン・白金・
金を蒸着して形成する。然る後ソース・トレイン領域３
上の誘電体膜を除去し、この領域３へのオーミックコン
タクト用メタルとして＾ｕ Ｇ ｅ／Ｎｉを該誘電体膜
をスペーサとするレジストリフトオフ技術を用いて被着
形成後３５０℃〜５００°Ｃ数分間アロイ熱処理してソ
ース・ドレイン電極へのオーミックコンタクト層６．７
を形成する（第１スル）、引続き層間絶縁膜としてのシ
リコン酸化Ｍ８を所定厚さ、先のオーミックコンタクト
層６，７形成用のアロイ熱処理温度よりも低温にて成長
（第１図Ｆ）＠、、ソース・トレイン及びゲート引出し
電極領域と通常のフォトリソグラフィーとドライエツチ
ング法により眉間絶縁膜８に開口部を形成してからチタ
ン・白金・金のソース電極９．ドレイン電極１０．ゲー
ト引出部電極をスパッタ法等により所定厚さ被着後、イ
オンミリング法等により加工して第１図Ａに示すＧａＡ
ｓショットキ接合型電界効果トランジスタを完成する。
ガスを数ｔｏｒｒ含む水素又はアルゴンガス雰囲気中に
て８５０℃１５分間程度熱処理してから５００″Ｃ程度
に降温後ｋｓＨ３ガスの供給を中断して水素ガスのみの
雰囲気中にて５〜１５分間熱処理する０次いで引続き同
一炉内で４００℃程度に降温してシリコン窒化膜等の誘
電体膜あるいは５００℃程度で人ｆｆ ＸＧａ、−、Ａ
Ｓ等の高比抵抗■−Ｖ族混晶半導体膜４を所定厚さ成長
する（第１図Ｃ）０本実施例でシリコン窒化膜を採用し
た０次いで第１図りに示す様に通常のフォトリソグラフ
ィーとドライエツチング法及び化学エツチング法により
該誘電体膜４に開口部を設けた後、電界効果トランジス
タのゲート電極５となるショッ゛トキ接合を２０００〜
５０００人程度の厚さにアルミニウムやチタン・白金・
金を蒸着して形成する。然る後ソース・トレイン領域３
上の誘電体膜を除去し、この領域３へのオーミックコン
タクト用メタルとして＾ｕ Ｇ ｅ／Ｎｉを該誘電体膜
をスペーサとするレジストリフトオフ技術を用いて被着
形成後３５０℃〜５００°Ｃ数分間アロイ熱処理してソ
ース・ドレイン電極へのオーミックコンタクト層６．７
を形成する（第１スル）、引続き層間絶縁膜としてのシ
リコン酸化Ｍ８を所定厚さ、先のオーミックコンタクト
層６，７形成用のアロイ熱処理温度よりも低温にて成長
（第１図Ｆ）＠、、ソース・トレイン及びゲート引出し
電極領域と通常のフォトリソグラフィーとドライエツチ
ング法により眉間絶縁膜８に開口部を形成してからチタ
ン・白金・金のソース電極９．ドレイン電極１０．ゲー
ト引出部電極をスパッタ法等により所定厚さ被着後、イ
オンミリング法等により加工して第１図Ａに示すＧａＡ
ｓショットキ接合型電界効果トランジスタを完成する。
第２図は本発明の第２の実施例の図で、ｌｎＰＭＩＳ型
電界効果トランジスタの製造工程を示す概略図である。
電界効果トランジスタの製造工程を示す概略図である。
先づ半絶縁性１ｎＰ基板１１にｎ型能動層１２及びソー
ス・ドレインの高濃度Ｎ型コンタクト層領域となる領域
１３にフォトリソグラフィーにより各々選択的にシリコ
ンイオン注入を行なう０次いでゲート電極を形成すべき
領域を１３ＰＯ４（リン酸）とＨ２０□（過酸化水素）
水溶液や＋ＩＣ／（塩酸）水溶液等の化学エツチング液
にて所謂リセスエッチングを行なう、然る後本発明の方
法により該イオン注入層の活性化と界面制御された誘電
体膜乃至■−■混晶半導体膜１４を同一反応炉内で連続
して形成する（第２図Ｂ）。
ス・ドレインの高濃度Ｎ型コンタクト層領域となる領域
１３にフォトリソグラフィーにより各々選択的にシリコ
ンイオン注入を行なう０次いでゲート電極を形成すべき
領域を１３ＰＯ４（リン酸）とＨ２０□（過酸化水素）
水溶液や＋ＩＣ／（塩酸）水溶液等の化学エツチング液
にて所謂リセスエッチングを行なう、然る後本発明の方
法により該イオン注入層の活性化と界面制御された誘電
体膜乃至■−■混晶半導体膜１４を同一反応炉内で連続
して形成する（第２図Ｂ）。
イオン注入層の活性化はＰＨ３ガス数ｔｏｒｒ〜数１０
０ ｔｏｒｒを含む水素又はアルゴン雰囲気中にて６５
０℃〜８００℃１５分間熱処理してから３５０℃〜５０
０°Ｃに降温後ＰＨ３ガスの供給を中断して水素ガスの
みの雰囲気中で５〜１５分間熱処理する０次いで引続き
同一炉内で３００°Ｃ〜４００℃程度に降温してアンモ
ニウムガスとトリメチルアルミニウムガスの化学蒸着法
による窒化アルミニウム膜等の誘電体膜やＩ−Ｖ混晶半
導体膜を所定厚さ成長する０本実施例では窒化アルミニ
ウム膜を採用した０次いでソース・ドレイン領域３上の
窒化アルミニウム膜１４を選択的に除去してソース・ド
レイン電極１３を露出した後、通常のフォトレジストを
用いるリフトオフ法によ、り該誘電体膜をスペーサ層と
してＡｕＧｅ／Ｎｉ等のオーミックメタルを蒸着後３５
０℃〜４５０℃数分間熱処理してＩｎＰ Ｍ Ｉ Ｓ型
電界効果トランジスタのソース・ドレインオーミック電
極１５．１６を形成する（第２図Ｃ）、引続きゲート電
極１７となるアルミニウムを４０００〜５０００人リフ
トオフ技術による蒸着法ににより形成して第２図りの構
造を得る。その後は前記実施例に基づいてシリコン酸化
膜等の眉間絶縁膜１８形成（第２図Ｅ）後、ソース電極
１９．ドレイン電極２０をチタン・白金・金による多層
金属膜により形成して第２図Ａに示すＩｎＰ Ｍ Ｉ
Ｓ型電界効果トランジスタを完成する。
０ ｔｏｒｒを含む水素又はアルゴン雰囲気中にて６５
０℃〜８００℃１５分間熱処理してから３５０℃〜５０
０°Ｃに降温後ＰＨ３ガスの供給を中断して水素ガスの
みの雰囲気中で５〜１５分間熱処理する０次いで引続き
同一炉内で３００°Ｃ〜４００℃程度に降温してアンモ
ニウムガスとトリメチルアルミニウムガスの化学蒸着法
による窒化アルミニウム膜等の誘電体膜やＩ−Ｖ混晶半
導体膜を所定厚さ成長する０本実施例では窒化アルミニ
ウム膜を採用した０次いでソース・ドレイン領域３上の
窒化アルミニウム膜１４を選択的に除去してソース・ド
レイン電極１３を露出した後、通常のフォトレジストを
用いるリフトオフ法によ、り該誘電体膜をスペーサ層と
してＡｕＧｅ／Ｎｉ等のオーミックメタルを蒸着後３５
０℃〜４５０℃数分間熱処理してＩｎＰ Ｍ Ｉ Ｓ型
電界効果トランジスタのソース・ドレインオーミック電
極１５．１６を形成する（第２図Ｃ）、引続きゲート電
極１７となるアルミニウムを４０００〜５０００人リフ
トオフ技術による蒸着法ににより形成して第２図りの構
造を得る。その後は前記実施例に基づいてシリコン酸化
膜等の眉間絶縁膜１８形成（第２図Ｅ）後、ソース電極
１９．ドレイン電極２０をチタン・白金・金による多層
金属膜により形成して第２図Ａに示すＩｎＰ Ｍ Ｉ
Ｓ型電界効果トランジスタを完成する。
以上説明したように本発明はイオン注入を活性化して能
動層とするＧａＡｓショットキ接合型電界効果トランジ
スタやＩｎＰ Ｍ ｒ Ｓ型電界効果トランジスタの製
造において八５８３やＰ１！、ガスを用いる所謂キャッ
プレスアニールとその後引続いて同一炉内にて該化合物
半導体基板表面を安定化させるために所定温度にて水素
ガス雰囲気熱処理を施してからシリコン窒化膜や窒化ア
ルミニウム等の誘電体膜乃至アルミニウム・ガリウム砒
素等の高比抵抗■−Ｖ族混晶半導体膜を連続して同一炉
内で形成することにより該化合物半導体基板表面に自然
酸化物を残したり、■族元素リッチな化学量論表面とせ
ずに界面組成、界面特性を制御した表面安定化パッシベ
ーションを形成して素子特性の電気的、熱的安定性を向
上させて信顆度を向上させるばかりでなく該化合物半導
体素子の製造工程の簡略化による製造コスト低減や歩留
向上を達成することが出来る。
動層とするＧａＡｓショットキ接合型電界効果トランジ
スタやＩｎＰ Ｍ ｒ Ｓ型電界効果トランジスタの製
造において八５８３やＰ１！、ガスを用いる所謂キャッ
プレスアニールとその後引続いて同一炉内にて該化合物
半導体基板表面を安定化させるために所定温度にて水素
ガス雰囲気熱処理を施してからシリコン窒化膜や窒化ア
ルミニウム等の誘電体膜乃至アルミニウム・ガリウム砒
素等の高比抵抗■−Ｖ族混晶半導体膜を連続して同一炉
内で形成することにより該化合物半導体基板表面に自然
酸化物を残したり、■族元素リッチな化学量論表面とせ
ずに界面組成、界面特性を制御した表面安定化パッシベ
ーションを形成して素子特性の電気的、熱的安定性を向
上させて信顆度を向上させるばかりでなく該化合物半導
体素子の製造工程の簡略化による製造コスト低減や歩留
向上を達成することが出来る。
第１図は本発明によるＧａＡｓショットキ接合型電界効
果トランジスタの製造工程概略図である。 １・・・ＧａＡｓ半絶縁性基板、２・・・ｎ型ＧａＡｓ
能動層、３・・・ソース・トレインＮ型高濃度層、４・
・・シリコン窒化膜、５・・・ゲート電極、６・・・ソ
ース・オーミックコンタクト層、７・・・ドレインオー
ミックコンタクト暦、８・・・層間絶縁膜（シリコン酸
化Ｍ）、９・・・ソース電極、１０・・・トレイン電極
。 第２図は本発明によるＩｎＰＭＩＳ型電界効果トランジ
スタの製造工程概略図である。 １１・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、１２・・・ｎ型ｒｎＰ
能動層、１３・・・ソース・ドレインＮ型高濃度層、１
４・・・ゲート絶縁膜（窒化アルミニウム）、１５・・
・オーミックコンタクト層、１６・・・オーミックコン
タクト層、１７・・・ゲート電極、１８・・・層間絶縁
膜（シリコン酸化膜）、１つ・・・ソース電極、２０・
・・ドレイン電極。 代理人 弁理士 内 原 音 潰 １ 図
果トランジスタの製造工程概略図である。 １・・・ＧａＡｓ半絶縁性基板、２・・・ｎ型ＧａＡｓ
能動層、３・・・ソース・トレインＮ型高濃度層、４・
・・シリコン窒化膜、５・・・ゲート電極、６・・・ソ
ース・オーミックコンタクト層、７・・・ドレインオー
ミックコンタクト暦、８・・・層間絶縁膜（シリコン酸
化Ｍ）、９・・・ソース電極、１０・・・トレイン電極
。 第２図は本発明によるＩｎＰＭＩＳ型電界効果トランジ
スタの製造工程概略図である。 １１・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、１２・・・ｎ型ｒｎＰ
能動層、１３・・・ソース・ドレインＮ型高濃度層、１
４・・・ゲート絶縁膜（窒化アルミニウム）、１５・・
・オーミックコンタクト層、１６・・・オーミックコン
タクト層、１７・・・ゲート電極、１８・・・層間絶縁
膜（シリコン酸化膜）、１つ・・・ソース電極、２０・
・・ドレイン電極。 代理人 弁理士 内 原 音 潰 １ 図
Claims (1)
- III−Ｖ族化合物半導体の所定領域に選択的にＮ型又
はＰ型不純物イオンを注入する工程と、イオン注入層を
アルシン（ＡｓＨ＿３）ガス又はフォスフィン（ＰＨ＿
３）ガス雰囲気中で所定時間熱処理し、さらに、前記熱
処理温度よりも低い温度に降温後アルシンガス又はフォ
スフィンガスの供給を止めて水素雰囲気中にて所定時間
熱処理した後、引続き同一炉内で前記化合物半導体にシ
リコン窒化膜、シリコン酸化膜、窒化アルミニウム膜、
窒化ガリウム膜等の誘電体膜乃至アルミニウムガリウム
砒素インジウムガリウム砒素等のIII−Ｖ混晶半導体層
を形成する工程を少くとも具備していることを特徴とす
るIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991688A JPH0797568B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991688A JPH0797568B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01270219A true JPH01270219A (ja) | 1989-10-27 |
| JPH0797568B2 JPH0797568B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=14260103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9991688A Expired - Lifetime JPH0797568B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | ▲ｉｉｉ▼−▲ｖ▼族化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797568B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022114A (ja) * | 1988-06-14 | 1990-01-08 | Toshiba Corp | 化合物半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP9991688A patent/JPH0797568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022114A (ja) * | 1988-06-14 | 1990-01-08 | Toshiba Corp | 化合物半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0797568B2 (ja) | 1995-10-18 |
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