JPH0491436A - 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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JPH0491436A
JPH0491436A JP2204531A JP20453190A JPH0491436A JP H0491436 A JPH0491436 A JP H0491436A JP 2204531 A JP2204531 A JP 2204531A JP 20453190 A JP20453190 A JP 20453190A JP H0491436 A JPH0491436 A JP H0491436A
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JP
Japan
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insulating film
ecr
substrate
electrode
mis structure
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JP2204531A
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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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  • 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構造電極は絶縁ゲート型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10 ’am
−2e V −’オーダーの界面準位密度をもっている
。これは、MOS−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。
そこで、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 「“Naked Reduction the 5ur
f’ace/Interf’aceStates oj
GaAs bF(NH4)2  SxTreatmen
t ”(JAPANESE JOURNAL OF A
PPLIED PIIY81C8Vo+、2B。
No、12. (1989年12月) pp、L225
5〜L2257 ) Jでは、Ga As /Si O
2で界面準位密度が1.2X10”■−2ev−1まで
減少するこ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MO8
構造に比べ一桁近く高く、良好な特性のMIS構造FE
T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工、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、硫黄バッジベージラン処理後の絶縁膜形成
において、種々の成膜法を採用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−゛の形成に先
立ち、基板表面に対して硫黄パッジベージジン処理し、
絶縁膜はECR−CVDにより形成することを特徴とす
る。
ここで、形成される絶縁膜はSiN膜とし、形成後に3
80〜520℃の熱処□理するようにしてもよい。
〔作用〕
本発明では、硫黄パッシベーション処理の後に、基板へ
のダメージが少ないECR−CVDで絶縁膜を堆積して
いるので、■−v族化合物半導体と絶縁膜の界面におけ
るダングリングボンド低減の効果は維持され、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
a。
As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G
a As層12が露出される。しかる後、必要に応じて
リン酸系エッチャントによる処理がされ、n型Ga A
s層12が表面が薄くエツチングされる。次に、(NH
4)2Sx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Sin、SiNのような絶縁膜1
4が形成される。この絶縁膜14の形成はECR−CV
D法により行なわれ、次いで380〜520℃のアニー
ルがされる。このような本発明の特徴に係る処理を経た
のち、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(a)のMISFET
が完成する。
同図(b)のMI 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、コシタクト層としてのn+型G
a 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、硫黄バッシベ〒ジョン処理が施され
る。これについては、同図(a)の場合と同様である。
次に、SIO,SiNのような絶縁膜14がECR−C
VD法で形成され、380〜520℃でのアニールの後
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。
まず、本発明者は、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2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、バンド端発光において高い強度が得
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でのプラ
ズvCVD法、曲線(g)はRF=50KHz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、絶縁膜14形成後のアニルの影響を
調べた。
その結果を第3図に示す。ECR−CVD法で形成した
SiN膜は、380〜520℃の温度範囲、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St、、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。
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
0OAの厚さに成長させた。そして、レジストマスクを
形成してゲート開口部のn 型Ga As層を除去し、
マスク除去後にリン酸系エッチャントで全体を軽く処理
した。その後、(NH4)2Sx溶液に10分間浸漬し
、20秒間水洗して窒素ガスブローで除水した。次いで
、ECR−CVD法によりSiN膜を形成し、450℃
で30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、3×1010cIIl−2evテあった。
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と同様に硫黄パッシベーション処理を
し、ECR−CVD法でSI N膜を形成し、次いで4
50℃、30分のアニールを行い、MISFET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、9×101OclTl−2e
vテあツタ。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、イオン
注入法によれば注入イオンでダメージを受けるためであ
ると考えられる。
比較例l NH4OH系エッチャントでの処理を行い、硫黄処理の
後、絶縁膜を形成した。ここで、絶縁膜は抵抗加熱によ
るSiO□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−v法で界面
準位密度を測定したトコ口、1 、 2 X 10 ”
cm−2e V テアッt:。
次に、本発明者は、参考のため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強
度で比較した。
その結果を第4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
チング面が全方位に於て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。
〔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
ション処理後に、基板の表面にダメージを与えにくいE
CR−CVD法で絶縁膜を形成しているので、■−V族
化合物半導体と絶縁膜の界面におけるダングリングボン
ド低減の効果は維持され、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図は各成膜法によるPL強度の差を示す図、第3
図はアニールの効果を示す図、第4図はリン酸系エッチ
ャントによる処理の効果を示す図である。 11 ・f)−型Ga As基板1.12・・・n型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、
17・・・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「OCJ

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、前記基板表面に対して硫黄
    パッシベーション処理をし、 前記絶縁膜の形成は、ECR−CVD法により行なうこ
    とを特徴とするMIS構造電極の形成方法。 2、前記絶縁膜の形成は、ECR−CVD法でSiNを
    堆積することにより行い、次いで380〜520℃の熱
    処理をする請求項1記載のMIS構造電極の形成方法。 3、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。
JP2204531A 1990-08-01 1990-08-01 Mis構造電極の形成方法 Pending JPH0491436A (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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014518449A (ja) * 2011-06-14 2014-07-28 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− Iii−v半導体材料で作られた製品の表面を化学的にパッシベートする方法およびその方法で得られた製品

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014518449A (ja) * 2011-06-14 2014-07-28 サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− Iii−v半導体材料で作られた製品の表面を化学的にパッシベートする方法およびその方法で得られた製品
US9514961B2 (en) 2011-06-14 2016-12-06 Centre National de la Recherche Scientifique—CNRS Method for chemically passivating a surface of a product made of a III-V semiconductor material and the product obtained by such a method

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