JPH04280638A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04280638A
JPH04280638A JP4370491A JP4370491A JPH04280638A JP H04280638 A JPH04280638 A JP H04280638A JP 4370491 A JP4370491 A JP 4370491A JP 4370491 A JP4370491 A JP 4370491A JP H04280638 A JPH04280638 A JP H04280638A
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JP
Japan
Prior art keywords
active layer
semiconductor device
forming
gaas
protective film
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Pending
Application number
JP4370491A
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English (en)
Inventor
Yuichi Hasegawa
裕一 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、より詳しくは、化合物半導体素子を備えた半導
体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体素子として、例えば図3(
A) に示すようなGaAsショットキーゲート電界効
果トランジスタ(MESFET)が知られている。
【0003】このトランジスタは、GaAs半絶縁性半
導体基板aの上にn−GaAs活性層bを積層し、また
、n−GaAs活性層bの上面にショットキー接合する
ゲート電極gと、抵抗接触するソース電極s及びドレイ
ン電極dを形成して構成されている。
【0004】そして、ソース/ドレイン電極s,dとゲ
ート電極gとの間に露出するn−GaAs活性層bの上
に、SiO2を用いた保護膜cを形成することが提案さ
れているが、このような装置によれば、高温下或いは通
電時にSiO2中の酸素が活性層bのGaやAsと結合
し、トランジスタの特性を劣化させる問題がある。
【0005】このため、保護膜cの材料としてはCVD
法により成長したSi3N4 が使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Si3N4
 をCVD法により形成する場合には反応ガスとしてN
2とSiH4を使用するために、保護膜c中にSi−H
、N−H 等の水素結合分子が混入することになる。
【0007】このため、トランジスタを長期間高出力動
作させると、n−GaAs活性層bから発生する電磁波
やホットキャリアがSi3N4保護膜c中の水素結合分
子に作用して水素結合を切るために、n−GaAs活性
層b表面の界面準位が変化することになる。
【0008】この結果、活性層bのチャネル表面付近の
キャリアが減少して、図3(B) に示すように伝達コ
ンダクタンスを低下させたり、同図(C)に示すように
出力を減少させるといった問題が生じる。
【0009】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、経時的な特性劣化を低減する安定な保護
膜を有する半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、GaA
s基板1上にGaAs活性層3を形成する工程と、該n
−型GaAs活性層3上にソース電極5、ドレイン電極
6及びゲート電極13を形成する工程と、実質的に酸素
或いは水素分子が存在しない雰囲気中ににおいて、表出
する前記GaAs活性層3上にスパッタ法或いは蒸着法
を適用して窒化アルミニウムよりなる保護膜7を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
によって達成する。
【0011】または、前記雰囲気は、10−6〜10−
7Torr程度の真空度を有する領域中に窒素ガスを導
入することにより形成されるものであって、前記窒化ア
ルミニウムよりなる保護膜7は、該雰囲気中においてア
ルミニウムをスパッタすることにより形成されることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法によっ
て達成する。
【0012】または、前記雰囲気は、10−7Torr
以上の真空度を有する領域中に窒素ガスを導入すること
により形成されるものであって、前記窒化アルミニウム
よりなる保護膜7は、該雰囲気中においてアルミニウム
を蒸着することにより形成されることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置の製造方法によって達成する。
【0013】
【作  用】本発明によれば、GaAs層3のチャネル
形成領域の上に、窒化アルミニウム膜7をスパッタ法、
蒸着法により実質的に酸素分子或いは水素分子を混入さ
せることなく形成している。
【0014】したがって、窒化アルミニウム膜7には、
酸素や水素が含まれないために、化合物半導体トランジ
スタにおけるGaAs層3のチャネル形成領域から電磁
波が出たり、この中でホットキャリアが発生して窒化ア
ルミニウム膜7に注入されたとしても、酸素がチャネル
形成領域のGa、Asと反応したり、チャネル形成領域
の表面に界面準位が生じることはない。
【0015】この結果、トランジスタの特性の経時的劣
化は小さくなり、伝達コンダクタンスや出力の低下が少
なくなる。
【0016】また、窒化アルミニウムに酸素や水素を含
ませない条件としては、スパッタの際の真空度を例えば
10−6〜10−7Torr程度とし、また、蒸着の際
の真空度を例えば10−7Torr以上とする。
【0017】
【実施例】図2(G) は、本発明の一実施例のMES
FETを示す断面図である。
【0018】図2(G) において符号1は半絶縁性の
GaAs基板で、この上にはGaAsバッファ層2、n
−GaAs活性層3が順に積層されていて、素子形成領
域にあるn−GaAs活性層3及びバッファ層2はメサ
状に形成されて、他の素子から分離されている。
【0019】また、素子形成領域の活性層3の上にはア
ルミニウムよりなるゲート電極4が形成され、その両側
方には間隔をおいて活性層3と抵抗接触するソース電極
5及びドレイン電極6が形成されている。
【0020】また、ソース電極5、ドレイン電極6とゲ
ート電極4との間の領域にある活性層3の表面には、酸
素や水素を含まない保護膜7、例えば AlN膜がスパ
ッタ法や蒸着法により形成されている。
【0021】なお、符号8は、Ti/Pt/Auよりな
るボンディングパッドを示している。
【0022】この実施例において、ソース電極5とドレ
イン電極6の間の領域の活性層3はチャネル形成領域と
なり、この領域でキャリアが移動するとともに、ゲート
電極4の接合領域から広がる空乏層によってキャリアを
制御することになる。
【0023】そして、このトランジスタを長期間高出力
動作させる場合に、n−GaAs活性層3から電磁波が
出たり、この中でホットキャリアが発生して保護膜7に
注入されたとしても、保護膜7中に酸素や水素が含まれ
ていないために、酸素が活性層3のGa、Asと反応し
たり、活性層3表面に界面準位が生じることはない。
【0024】この結果、トランジスタの特性の経時的劣
化は小さくなり、伝達コンダクタンスや出力の低下が少
なくなる。
【0025】次に、上記した装置の形成工程を図1、2
に基づいて簡単に説明する。
【0026】まず、半絶縁性GaAs半導体基板1の(
110)面の上にGaAsバッファ層2、n−GaAs
活性層3をエピタキシャル成長し、ついで、素子形成領
域をフォトレジスト(不図示)により覆った後に、過酸
化水素水と弗酸を混合したエッチング液を用いて素子分
離領域の周囲をエッチングすると、図1(A) に示す
ように、素子分離領域の活性層3及びバッファ層2上部
はメサ状に突出して他の素子形成領域から分離される。
【0027】次に、図1(B) に示すように、フォト
レジスト10よりなるマスクを形成し、これにより活性
層3の両側近傍に設定されるソース電極形成領域、ドレ
イン電極形成領域を露出するとともに、少なくともそれ
らの間を被覆した後に、膜厚200ÅのAuGe、50
ÅのNi、4000ÅのAuよりなる第一の金属膜11
を形成し、ついで、マスク10を溶剤により除去すると
、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域にAu
Ge/Ni/Auの第一の金属膜11が残存し、それら
をソース電極5、ドレイン電極6とする。
【0028】この後に、図1(C) に示すように、素
子形成領域のゲート電極形成領域を露出する窓を有する
マスク12をフォトレジストによって形成し、ついでア
ルミニウム膜13をスパッタ法により5000Åの厚さ
に堆積した後に、マスク12を溶剤により除去し、素子
形成領域の中央に残存したアルミニウム膜13をゲート
電極4とする(図1(D))。
【0029】次に、図2(E) に示すように、酸素、
水素を含有しない膜、例えばスパッタ法や蒸着法によっ
て形成した AlN膜7を堆積する。例えばこの際、ス
パッタ法であれば、スパッタ膜を形成する半導体装置を
成長装置内に入れ、成長装置内を10−6〜10−7T
orr程度の真空度まで引いた後、その内に窒素ガスを
導入して窒化雰囲気を形成する。そしてこの雰囲気中に
てアルミニウムをターゲットとするスパッタを行い、A
lN の保護膜(7)を形成するのである。
【0030】また、蒸着法を適用するのであれば、成長
装置内を一旦10−7Torr以上の真空度まで引いた
後に窒素ガスを導入して窒化雰囲気を形成する。そして
この雰囲気中にてAlの蒸着を行い、AlN の保護膜
(7)を形成するのである。
【0031】この条件によれば、AlN よりなる保護
膜7には実質的な酸素や水素が含まれることはない。
【0032】そして AlN膜7を形成した後に、ソー
ス電極5とドレイン電極6の間の領域をフォトレジスト
15によって覆う一方、少なくともソース電極5及びド
レイン電極6の上の AlN膜7を露出する。
【0033】続いて、フォトレジスト15から露出した
 AlN膜7をRIE法等によって除去し、ゲート電極
4の両脇に残存した AlN膜7を活性層3の保護膜(
7)とする。ついでフォトレジスト15を灰化する。
【0034】この後、図2(F) に示すように、別の
フォトレジスト16によって活性層3上の保護膜7を覆
うとともにソース電極5、ドレイン電極6を露出する。 つづいて、Ti、Pt、Auを順に500Å、100Å
、5000Åずつ堆積し、この三層を第二の金属膜17
とする。
【0035】次に、フォトレジスト16を溶剤により除
去すると、ソース電極5及びドレイン電極6の上に第二
の金属膜17が残存し、これをボンディングパッド8と
する(図2(G))。
【0036】ところで、特開昭62−71236号公報
には、GaAs基板上に形成した半導体装置のファイナ
ルパッシベーション膜として、AlN を用いる技術が
開示されている。この公知例では、実施例としてPSG
上に形成したAlN を開示しており、AlN 単独で
もよい旨の記載が存在している。
【0037】しかしながら、この公知例は、本発明の如
く、GaAs活性層表面に形成されたパッシベーション
膜中の酸素、水素分子がGaAs活性層表面の界面準位
に影響を与えることを防止するものではない。このため
この公知例には、GaAs活性層表面に直接、酸素、水
素分子を含まないAlN 膜を形成する点については全
く示唆がなく、この公知例は本発明にとって参考となる
ものではない。
【0038】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、Ga
As層のチャネル形成領域の上に、水素や酸素を含まな
い窒化アルミニウム膜をスパッタ法、蒸着法により形成
して保護膜を構成したので、GaAs層のチャネル形成
領域から電磁波が出たり、この中でホットキャリアが発
生して窒化アルミニウム膜に注入されたとしても、Ga
As層を保護する窒化アルミニウムから酸素が出てチャ
ネル形成領域のGa、Asと反応したり、水素結合と反
応してチャネル形成領域の表面に界面準位が生じること
はない。
【0039】この結果、トランジスタの特性の経時的劣
化を小さくして、伝達コンダクタンスや出力の低下を少
なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その1)である。
【図2】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その2)である。
【図3】従来装置の一例を示す断面図及びその特性図で
ある。
【符号の説明】
1    GaAs基板 2    バッファ層 3    n−GaAs活性層 4    ゲート電極 5    ソース電極 6    ドレイン電極 7    保護膜(AlN) 8    ボンディングパッド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  GaAs基板(1)上にGaAs活性
    層(3)を形成する工程と、該n−型GaAs活性層(
    3)上にソース電極(5)、ドレイン電極(6)及びゲ
    ート電極(13)を形成する工程と、実質的に酸素或い
    は水素分子が存在しない雰囲気中ににおいて、表出する
    前記GaAs活性層(3)上にスパッタ法或いは蒸着法
    を適用して窒化アルミニウムよりなる保護膜(7)を形
    成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】  前記雰囲気は、10−6〜10−7T
    orr程度の真空度を有する領域中に窒素ガスを導入す
    ることにより形成されるものであって、前記窒化アルミ
    ニウムよりなる保護膜(7)は、該雰囲気中においてア
    ルミニウムをスパッタすることにより形成されることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】  前記雰囲気は、10−7Torr以上
    の真空度を有する領域中に窒素ガスを導入することによ
    り形成されるものであって、前記窒化アルミニウムより
    なる保護膜(7)は、該雰囲気中においてアルミニウム
    を蒸着することにより形成されることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
JP4370491A 1991-03-08 1991-03-08 半導体装置の製造方法 Pending JPH04280638A (ja)

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JP4370491A JPH04280638A (ja) 1991-03-08 1991-03-08 半導体装置の製造方法

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JP (1) JPH04280638A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103705A (ja) * 2006-09-20 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103705A (ja) * 2006-09-20 2008-05-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000516