JPH04213825A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPH04213825A
JPH04213825A JP2401328A JP40132890A JPH04213825A JP H04213825 A JPH04213825 A JP H04213825A JP 2401328 A JP2401328 A JP 2401328A JP 40132890 A JP40132890 A JP 40132890A JP H04213825 A JPH04213825 A JP H04213825A
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JP
Japan
Prior art keywords
gaas
compound semiconductor
semiconductor device
substrate
oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP2401328A
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English (en)
Inventor
Satoru Fujii
知 藤井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体装置の製造
方法に関し、特にGaAs半導体装置の製造過程におけ
るGaAs基板表面の酸化物層の除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、GaAsをはじめとする化合物半
導体装置の利用が広がっている。化合物半導体にショッ
トキ接合を形成する場合、または化合物半導体基板上に
エピタキシャル成長を行う場合、表面の酸化物層を除去
し、しかもストイキオメトリを良好に保つ必要がある。
【0003】J.Massies らはGaAs基板の
{001} 面をH2SO4,H2O2,H2O溶液で
エッチングすると、従来考えられていたのとは異なって
、基板表面には酸化物膜が生じないこと、酸化された相
はエッチングされた表面と大気中の酸素が汚染元素、特
に炭素核種等の存在下で接触することによって生じるこ
とを報告している(J.Appl. Phys.58(
2), pp806〜810, 1985 参照) 。 一方H. Sugawara らはCF4+O2プラズ
マにさらされたGaAs表面に生成する酸化物の主成分
がGa2O3 であること、このGa2O3 層をNH
4OH とNH4Fの混合液でエッチング除去すること
によって、MESFETのI−V 特性が改善されるこ
とを報告している(J. Vac. Sci. Tec
hnol. B3(6), pp1609〜1613,
1985参照)。しかし、Sugawaraらにおいて
は、エッチング後の結晶表面のストイキオメトリは考慮
されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】GaAs基板上に半導
体装置を形成する場合、絶縁膜などを反応性イオンエッ
チングするため、あるいはフォトレジストの灰化処理の
ために、GaAs表面が酸素ガスを含むプラズマにさら
されることがある。この時、GaAsの表面には厚い酸
化物層が形成される。以後の工程のためには、この酸化
物を除去しなければならず、しかも、その際GaAsの
組成比が化学量論比からずれないことが必要であり、し
かも酸化物を除去した後に、新たに酸化膜が形成されな
い様にする必要がある。しかし、上述した従来の方法で
は、これらの諸点について、必ずしも十分な結果が得ら
れていない。
【0005】本発明は、GaAs表面に形成された酸化
物を十分に除去し、しかも表面の組成が化学量論比から
ずれず、従って以後の工程によってすぐれた特性の化合
物半導体装置を製造し得る方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、GaAs結晶表面のGa酸化物層
を除去する工程と、前記結晶表面に残されたAs過剰層
を除去する工程とを有することを特徴とする。
【0007】さらに本発明は、GaAs基板をフッ化ア
ンモニウム液に浸漬し、水洗し、非酸化性雰囲気中で乾
燥する工程と、該乾燥された基板をアンモニア系腐食液
に浸漬し、水洗し、非酸化性雰囲気中で乾燥する工程を
含むことを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明においては、例えばO2を含むプラズマ
にさらされてGaAs表面に厚く形成された酸化物、特
にGa2O3 を90%から100 %の純度のフッ化
アンモニウム(NH4F)液によってまず除去する。次
にGa2O3 の除去によってAsリッチになった表面
層を、NH4OH,H2O2,H2Oの混合液によって
除去する。そのために、GaAs表面の酸化物は除去さ
れ、しかもGaAs表面の組成は、化学量論比に保たれ
る。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0010】GaAs単結晶基板を反応性イオンエッチ
ング装置に装填し、CF2 とO2よりなるプラズマに
さらして表面に厚い酸化膜を形成した。この表面が酸化
された基板の表面をオージェ電子分光(AES)によっ
て分析した。図1は、AES によるGa,As,Oお
よびCの深さ方向の分布を示す。図に示されるように、
表面から数十オングストロームの深さにわたって0が存
在するのでこの範囲に酸化物が形成されていることがわ
かる。また、表面におけるGa原子の量はAs原子より
多く、従って酸化物の主成分はGa2O3 であると結
論づけることができる。
【0011】次に同一条件で酸化膜を形成した他のGa
As基板を90%から100 %の純度の高いフッ化ア
ンモニウム(NH4F)液に浸漬した。浸漬時間は酸化
物の厚さによって変化するが、この場合は5分間とした
。ついで、純水(好ましくは 18.0MΩ・cm 以
上)の流水中に基板を浸し、NH4Fを洗い去った。洗
浄時間は1分間またはそれ以上で十分である。さらに水
洗いした基板を窒素雰囲気中のスピンドライヤで乾燥し
た。この様な工程を経た基板表面のAES 分析を行っ
た。図2にGa,As,OおよびCの深さ方向の分布を
示す。図1と比較してみるとGaおよびOの含有率が減
少し、酸化物であるGa2O3 が除去されたことが示
されている。Oの含有率は自然吸着のレベルと同等であ
って、これは水洗後、基板をAES 分析にかける間に
生じたものと思われる。同時に、図2はGa2O3 の
除去に基づくGaの減少に伴って、基板表面のAs濃度
が高く、その組成がストイキオメトリからかなりずれて
いることを示している。
【0012】次に、酸化膜の形成,Ga2O3 の除去
および水洗,乾燥までを同一の条件で行った他のGaA
s基板をNH4OH:H2O2:H2O=5:2:40
00 の水溶液に浸漬して、表面のAs過剰層を除去し
た。浸漬時間は基板表面におけるAs原子の過剰度,あ
るいは除去されたGa2O3 層の厚さによるが、1分
以上、好ましくは3分ないし5分間の浸漬が適当である
。次に純水の流水中に1分またはそれ以上浸して水洗し
、さらに窒素雰囲気中のスピンドライヤで乾燥した。水
洗後、乾燥までの間、大気に触れる時間を極力短くし、
可能ならば全く大気に触れずに乾燥させることが好まし
い。この様にして乾燥した基板表面のAES分析結果を
図3に示す。酸素の含有率は自然吸着のレベルであって
、この基板の表面は極めて清浄である。Ga原子とAs
原子の存在比は殆んど1:1であって、正しくストイキ
オメトリが保たれ、As過剰層が完全に除去されたこと
を示している。
【0013】この様に、本発明によれば、清浄でかつ化
学量論理的に正常なGaAs表面が得られるので、金属
とのショットキ接合を形成すると、ショットキバリアハ
イトの大きなものが得られる。例えば、O2プラズマに
さらした直後のGaAsウエハに形成したTi金属電極
とのショットキバリアハイトが0.6eV であったの
に対し、本発明に従って処理されたGaAsウエハに形
成されたTi金属電極とのショットキバリアハイトは0
.75〜0.80eVであった。
【0014】なお、図1から図3の各図において、表面
から深くなるに従ってGa原子の含有率がAs原子の含
有率より多くなっている。これはAES による深さ方
向の分布の測定がArイオンによるスパッタリングによ
って表面を削りながら行われるが、このスパッタリング
に際し、As原子がGa原子よりも飛散し易いためであ
って、化学量論比からのずれを意味するものではない。
【0015】Ga2O3 を除去するために、NH4F
にNH4OH を混合した液を用いることも可能である
が、下地結晶に影響を与えずにGa2O3 のみを除去
するには、NH4Fの高純度原液を使用することが望ま
しい。次に上述した実施例では、As過剰層を除去する
ための腐食液として、 NH4OH:H2O2:H2O
=5:2:4000 の液を示した。As過剰な層を制
御性よくエッチング除去するためには、エッチング速度
は早すぎないことが望ましい。上に示した腐食液の組成
はそのための標準組成であって、NH4OH およびH
2O2の濃度は、それぞれこの組成から20%〜30%
程度ずれても差しつかえなく、その場合は浸漬時間を調
節すればよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、G
aAs表面の酸化物を完全に除去することができ、しか
も表面の組成はストイキオメトリを維持することができ
る。 従って、本発明によってすぐれた特性の化合物半導体装
置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はGaAsウエハをプラズマにさらした直
後の元素分布を示す図である。
【図2】図2はNH4Fによるエッチング,水洗,乾燥
後の元素分布を示す図である。
【図3】図3はNH4OH,H2O2,H2O混合液に
よるエッチング,水洗,乾燥後の元素分布を示す図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  GaAs結晶表面のGa酸化物層を除
    去する工程と、前記結晶表面に残されたAs過剰層を除
    去する工程とを有することを特徴とする化合物半導体装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】  GaAs基板をフッ化アンモニウム液
    に浸漬し、水洗し、非酸化性雰囲気中で乾燥する工程と
    、該乾燥された前記基板をアンモニア系腐食液に浸漬し
    、水洗し、非酸化性雰囲気中で乾燥する工程を含むこと
    を特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
JP2401328A 1990-12-11 1990-12-11 化合物半導体装置の製造方法 Pending JPH04213825A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002071461A1 (en) * 2001-03-06 2002-09-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing compound semiconductor wafer
US7078343B2 (en) 2001-03-06 2006-07-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing compound semiconductor wafer
JP2012119636A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法

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