JPH0491435A - Mis構造電極の形成方法 - Google Patents
Mis構造電極の形成方法Info
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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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Landscapes
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- 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。
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。
成方法に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の少なくともいずれか一方を含むようにしてもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
、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)
- 【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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204529A JPH0491435A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Mis構造電極の形成方法 |
| 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 |
| EP19910112950 EP0469604A2 (en) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | MIS electrode forming process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2204529A JPH0491435A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Mis構造電極の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491435A true JPH0491435A (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=16492050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204529A Pending JPH0491435A (ja) | 1990-08-01 | 1990-08-01 | Mis構造電極の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0491435A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009260325A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-11-05 | Univ Of Tokyo | 半導体基板、半導体基板の製造方法および半導体装置 |
| WO2011027871A1 (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電界効果トランジスタ、集積回路、及び半導体基板の製造方法 |
| CN103578957A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-02-12 | 清华大学 | 衬底表面钝化方法和半导体结构形成方法 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204529A patent/JPH0491435A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009260325A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-11-05 | Univ Of Tokyo | 半導体基板、半導体基板の製造方法および半導体装置 |
| CN101978503A (zh) * | 2008-03-26 | 2011-02-16 | 国立大学法人东京大学 | 半导体基板、半导体基板的制造方法及半导体装置 |
| WO2011027871A1 (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | 住友化学株式会社 | 半導体基板、電界効果トランジスタ、集積回路、及び半導体基板の製造方法 |
| JP2012023326A (ja) * | 2009-09-04 | 2012-02-02 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 半導体基板、電界効果トランジスタ、集積回路、及び半導体基板の製造方法 |
| US9112035B2 (en) | 2009-09-04 | 2015-08-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor substrate, field-effect transistor, integrated circuit, and method for fabricating semiconductor substrate |
| CN103578957A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-02-12 | 清华大学 | 衬底表面钝化方法和半导体结构形成方法 |
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