JPH0491435A - Mis構造電極の形成方法 - Google Patents

Mis構造電極の形成方法

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JPH0491435A
JPH0491435A JP2204529A JP20452990A JPH0491435A JP H0491435 A JPH0491435 A JP H0491435A JP 2204529 A JP2204529 A JP 2204529A JP 20452990 A JP20452990 A JP 20452990A JP H0491435 A JPH0491435 A JP H0491435A
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JP
Japan
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insulating film
electrode
substrate
type gaas
executed
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JP2204529A
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English (en)
Inventor
Shinichi Shikada
真一 鹿田
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to CA002048206A priority patent/CA2048206A1/en
Priority to EP19910112950 priority patent/EP0469604A2/en
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMIS(金属−絶縁物一半導体)構造電極の形
成方法に関する。
〔従来の技術〕
MIS構造電極は電界効果トランジスタなどに不可欠の
要素であり、この特性の改善のため、例えば特開昭62
−31170号、同62−94944号公報などの技術
が提案されている。このようなMIS構造電極では、半
導体と絶縁膜の界面準位密度が低いのが不可欠であるが
、Ga As系半導体では界面のダングリングボンドの
再構成が難しいため、一般に1013am−2e V−
1オーダーの界面準位密度をもっている。これは、NH
8−FETにおけるシリコンと二酸化シリコンの間の界
面準位密度に比べて、3桁程度も高い。
ところが、最近になって(NH4)2Sxを用いた硫黄
パッシベーション処理が注目され、例えば下記の文献 r ’Naked Reduction the 5u
rf’ace/Lnterf’aceStates o
[’ GaAs by(NH4)2sxTreata+
ent ’(JAPANESE JOURNAL OF
 APPLIED PHYSIC8Vol、28No、
12. (1989年12月)  pp、L2255〜
L2257 )Jでは、G a A s / S 10
2で界面準位密度が1 、 2 X 10 ”cm−2
e V−’まで減少すルコとが確認されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、これによっても界面準位密度はSi系のMOS
に比べ一桁近く高く、良好な特性のMIS構造FETは
得られない。本発明者は、上記の諸点に鑑み、鋭意研究
を重ねた結果として、界面準位密度の大幅な低減を可能
にしたMIS構造電極の形成方法を見出した。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、硫黄パッシベーション処理の前段階におい
て、■−V族化合物半導体からなる基板表面を、種々の
エッチャントで処理して結果を検討する中で、本発明を
完成するに至った。
すなわち本発明は、■−V族化合物半導体からなる基板
上に、絶縁膜を形成した後、電極材料を付着してMIS
構造電極を形成する方法において、絶縁膜の形成に先立
ち、基板表面をリン酸系エッチャントで処理して硫黄パ
ッジベージジン処理することを特徴とする。
ここで、■−v族化合物半導体は、ガリウムまたは砒素
の少なくともいずれか一方を含むようにしてもよい。
〔作用〕
本発明では、硫黄パッシベーション処理に先立ち、リン
酸系エッチャントのような順メサエッチャントで基板の
表面層を除去しているので、■−■族化合物半導体と絶
縁膜の界面は、ダングリングボンドを減らすように再構
成され、界面準位密度の低減が可能になる。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の方法が適用され得るMI 5FETの
構造を示し、同図(a)はエピタキシャル成長方法を用
いて■−v族化合物半導体基板を形成した場合、同図(
b)はイオン注入法を用いて■−V族化合物半導体基板
を形成した場合に対応している。まず、同図(a)のF
ETでは、p型Ga As基板11が用意され、OMV
PE法などによりn型Ga As層12およびn+型G
aAs層13が順次に形成される。次に、チャネル領域
のn+型Ga As層13が選択エツチングされてn型
Ga As層12が露出される。しかる後、本発明の特
徴に係るリン酸系エッチャントによる処理がされ、n型
Ga As層12が表面が薄くエツチングされる。この
とき、n 型Ga As層13も軽くエツチングされる
が、特に問題はない。
次に、(NH4)2S、溶液などを用いて硫黄パッシベ
ーション処理が施され、しかる後に絶縁膜14が形成さ
れる。アニールののち、ゲート電極15、ソース電極1
6およびドレイン電極17が形成されると、第1図(a
)のMISFETが完成する。
同図(b)(QMI 5FETでは、p−型GaAs基
板11が用意され、イオン注入法により活性層としての
n型Ga As層18と、コンタクト層としてのn 型
Ga As層19が形成される。
次に、必要に応じてチャネル領域をエツチングしてリセ
ス構造とした後に、本発明の特徴に係るリン酸系エッチ
ャントによる処理と、硫黄パッシベーション処理が施さ
れる。これについては、同図(a)の場合と同様である
。次に、絶縁膜14が形成され、アニールの後にゲート
電極15、ソース電極16およびドレイン電極17が形
成されると、第1図(b)のMISFETが完成する。
本発明者は、硫黄パッシベーション処理に先立つ各種エ
ッチャントによる処理の効果をPL(螢光)強度で比較
した。
その結果を第2図に示す。図示の通り、H3PO4を含
むエッチャントで軽くエツチングしたときには、バンド
端に対応する波長でPL強度が高くなっている。これに
対し、アンモニア系あるいは硫酸系エッチャントのよう
な、いわゆる逆メサエッチャントで処理したときには、
大きな改善がされていないのが理解できる。ここで、逆
メサエッチャントとはエツチング面が逆メサ状及び順メ
サ状となるものを指し、リン酸系エッチャントではエツ
チング面が全方向で順メサ状となるので、ここでは順メ
サエッチャントと呼ぶ。
次に、本発明者はMISFETを試作して本発明の効果
を確認した。
実施例1 p−型Ga As基板を用意し、OMVPE法でn型G
a As層を100OAの厚さ、n 型GaAs層を7
00Aの厚さに成長させた。そして、ゲート開口部のn
+型Ga As層を除去し、マスク除去後に HPO:HO:H0 −4:1:100 のリン酸系エッチャントで全体を軽く処理した。
その後、(NH4)2 Sx溶液に10分間浸漬し、2
0秒間水洗して窒素ガスブローで除水した。次イテ、E
CR−CVD法ニヨリSiN膜を形成し、450℃で3
0分間の熱処理をした。その後、ゲート電極、ソース電
極及びドレイン電極を形成した。このMISFETにつ
いて、高周波C−V法で界面準位密度を測定したところ
、3X10”cnI−2evテあツタ。
実施例2 p−型Ga As基板を用意し、イオン注入によりn型
Ga As層およびn+型Ga As層を形成した。し
かる後、実施例1と同様に、リン酸系エッチャントによ
る処理と硫黄バッジベージジン処理を行い、MISFE
Tを得た。このMISFETについて、高周波C−V法
で界面準位密度を測定したところ、9 X 10 ”c
m−2e Vであった。実施例1に比べて界面準位密度
が高いのは、エピタキシャル成長法によれば結晶性が高
くなるためであると考えられる。
比較例1 リン酸系エッチャントによる処理に代えてNH4OH系
エッチャントでの処理を行い、絶縁膜は抵抗加熱による
SiO3で形成した。他の条件は実施例1と同様にした
。このMISFETについて、高周波C−■法で界面準
位密度を測定したとコロ、1.2×1011m−2ev
であった。
なお、本発明者は参考のため、各成膜法によるPL(蛍
光)強度の比較を行なった。
この結果を第3図に示す。図中の曲線(a)は硫黄パッ
シベーション処理の後にECR−CVDで絶縁膜を形成
した結果であり、バンド端において高いPL強度が得ら
れている。図中の曲線(b)は、硫黄パッシベーション
処理を施したが絶縁膜は形成しなかった場合のものであ
る。これらに・より、ECR−CVD法を用いると、硫
黄パッシベーション処理の効果が全く劣化しないのがわ
かる。
これは、ECR−CVD装置ではプラズマ発生室と成膜
室が異なるため、プラズマシャワーがGaAs系半導体
にダメージを与えないためと考えられる。
曲線(C)はスパッタ法、(d)は熱CVD法による成
膜をしたときのものである。硫黄パッシベーション処理
の効果が、ECR−CVD法に比べて劣化しているのが
わかる。曲線(e)はRF=13.56MHzでのブラ
ズvCVD法、曲線(g)はRF = 50 K Hz
でのブラズvCVD法で絶縁膜を形成したときのもので
ある。硫黄パッシベーション処理の効果が、大きく劣化
しているのがわかる。なお、曲線(f)は何らの処理も
してなかった場合である。
次に、本発明者は、参考のため絶縁膜14形成後のアニ
ールの影響を調べた。
その結果を第4図に示す。ECR−CVD法で形成した
SIN膜は、380〜520℃特に400〜500℃で
アニールしたときに、PL強度が改善されている。これ
に対し、ECR−CVD法を用いた場合でもSiO2膜
のときには、アニールによって改善が見られない。なお
、上記のアニールは窒素ガス雰囲気中で、30分間おこ
なった。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した通り本発明では、硫黄パッシベー
ション処理に先立ち、リン酸系エッチャントのような順
メサエッチャントで基板の表面層を除去しているので、
■−V族化合物半導体と絶縁膜の界面は、ダングリング
ボンドを減らすように再構成され、界面準位密度の低減
が可能になる。
このため、特性の優れたMIS構造電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法が適用可能なMISFETの断面図
、第2図はリン酸系エッチャントによる処理の効果を示
す図、第3図は各成膜法によるPL強度の差を示す図、
第4図はアニールの効果を示す図である。 11−1)−型Ga As基板1.12−n m G 
aAs層、13−n+型Ga As層、14−・・絶縁
膜、15・・・ゲート電極、16・・・ソース電極、1
7・・・ドレイン電極、18・・・n型Ga As層、
19・・・n+型Ga As層。 代理人弁理士   長谷用  芳  樹に’)CJ ニール温度の効果

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、III−V族化合物半導体からなる基板上に、絶縁膜
    を形成した後、電極材料を付着してMIS構造電極を形
    成する方法において、 前記絶縁膜の形成に先立ち、前記基板表面をリン酸系エ
    ッチャントで処理して硫黄パッシベーション処理するこ
    とを特徴とするMIS構造電極の形成方法。 2、前記III−V族化合物半導体は、ガリウムまたは砒
    素の少なくともいずれか一方を含む請求項1記載のMI
    S構造電極の形成方法。
JP2204529A 1990-08-01 1990-08-01 Mis構造電極の形成方法 Pending JPH0491435A (ja)

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US07/736,967 US5393680A (en) 1990-08-01 1991-07-30 MIS electrode forming process
KR1019910013194A KR950007956B1 (ko) 1990-08-01 1991-07-31 Mis 구조전극의 형성방법
CA002048206A CA2048206A1 (en) 1990-08-01 1991-07-31 Mis electrodes forming process
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