JPH10189620A - 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Info
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- JPH10189620A JPH10189620A JP8358271A JP35827196A JPH10189620A JP H10189620 A JPH10189620 A JP H10189620A JP 8358271 A JP8358271 A JP 8358271A JP 35827196 A JP35827196 A JP 35827196A JP H10189620 A JPH10189620 A JP H10189620A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体上に半導体素子を形成し、表面
を絶縁膜で被覆した化合物半導体装置の素子特性の変動
を防ぐ製造方法を提供する。 【解決手段】 化合物半導体装置を形成する際、表面保
護膜となる絶縁膜を形成する前に、酸化性雰囲気中で加
熱処理することにより、露出する化合物半導体表面に三
酸化二ガリウムを主とする酸化膜を形成する。特に、ガ
リウムと砒素、あるいはガリウムとリンを含む化合物半
導体を空気中で、３００〜４００℃の温度で加熱するこ
とで、三酸化二ガリウムを主とする酸化膜を形成するこ
とができる。
を絶縁膜で被覆した化合物半導体装置の素子特性の変動
を防ぐ製造方法を提供する。 【解決手段】 化合物半導体装置を形成する際、表面保
護膜となる絶縁膜を形成する前に、酸化性雰囲気中で加
熱処理することにより、露出する化合物半導体表面に三
酸化二ガリウムを主とする酸化膜を形成する。特に、ガ
リウムと砒素、あるいはガリウムとリンを含む化合物半
導体を空気中で、３００〜４００℃の温度で加熱するこ
とで、三酸化二ガリウムを主とする酸化膜を形成するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体装置
の製造方法に関し、特に、ガリウム砒素、アルミニウム
ガリウム砒素、ガリウムリン等のガリウムを含む化合物
半導体上に絶縁膜を形成する際の表面処理方法に関す
る。
の製造方法に関し、特に、ガリウム砒素、アルミニウム
ガリウム砒素、ガリウムリン等のガリウムを含む化合物
半導体上に絶縁膜を形成する際の表面処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガリウムを含む化合物半導体に半導体素
子を形成する例として、ガリウム砒素半導体上にショッ
トキー接合型電界効果トランジスタ（以下、ＭＥＳＦＥ
Ｔという）を形成する場合について説明する。図１に、
一般的なＭＥＳＦＥＴの断面構造を示す。図において、
１は半絶縁性ガリウム砒素基板、２はチャネル領域を構
成するＮ型半導体領域、３はＮ型半導体領域２とショッ
トキー接合するゲート電極、４、５はそれぞれＮ型半導
体領域２とオーミック接合するソース電極、ドレイン電
極、６は表面保護膜を構成する絶縁膜である。
子を形成する例として、ガリウム砒素半導体上にショッ
トキー接合型電界効果トランジスタ（以下、ＭＥＳＦＥ
Ｔという）を形成する場合について説明する。図１に、
一般的なＭＥＳＦＥＴの断面構造を示す。図において、
１は半絶縁性ガリウム砒素基板、２はチャネル領域を構
成するＮ型半導体領域、３はＮ型半導体領域２とショッ
トキー接合するゲート電極、４、５はそれぞれＮ型半導
体領域２とオーミック接合するソース電極、ドレイン電
極、６は表面保護膜を構成する絶縁膜である。
【０００３】このような構造のＭＥＳＦＥＴは、まず、
半絶縁性ガリウム砒素基板１表面に、エピタキシャル層
からなるＮ型半導体領域２を成長させる。ここで、Ｎ型
半導体領域２は、Ｐ型ガリウム砒素基板にＮ型不純物を
イオン注入し、加熱処理することによって形成する方法
であっても良い。
半絶縁性ガリウム砒素基板１表面に、エピタキシャル層
からなるＮ型半導体領域２を成長させる。ここで、Ｎ型
半導体領域２は、Ｐ型ガリウム砒素基板にＮ型不純物を
イオン注入し、加熱処理することによって形成する方法
であっても良い。
【０００４】次に、Ｎ型半導体領域２表面に、ホトレジ
ストパターンを形成し、金、ゲルマニウム合金等からな
る金属層を蒸着してリフトオフした後、加熱処理するこ
とによって、Ｎ型半導体領域２とオーミック接合するソ
ース電極４、ドレイン電極５を形成する。
ストパターンを形成し、金、ゲルマニウム合金等からな
る金属層を蒸着してリフトオフした後、加熱処理するこ
とによって、Ｎ型半導体領域２とオーミック接合するソ
ース電極４、ドレイン電極５を形成する。
【０００５】その後、ソース電極４、ドレイン電極５間
のＮ型半導体領域２表面をリセスエッチングし、リセス
内にＮ型半導体領域２とショットキー接合する金属を蒸
着し、リフトオフすることによってゲート電極３を形成
する。
のＮ型半導体領域２表面をリセスエッチングし、リセス
内にＮ型半導体領域２とショットキー接合する金属を蒸
着し、リフトオフすることによってゲート電極３を形成
する。
【０００６】最後に、表面保護膜として、プラズマＣＶ
Ｄ法等により、酸化膜、窒化膜等の絶縁膜で全面を被覆
し、ＭＥＳＦＥＴを形成する。
Ｄ法等により、酸化膜、窒化膜等の絶縁膜で全面を被覆
し、ＭＥＳＦＥＴを形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような方法で形成
されたガリウム砒素基板表面には、自然酸化膜やリセス
エッチングの際に生成したガリウムの酸化物（ＧａＯ
ｘ）や砒素の酸化物（ＡｓＯｘ）が存在する。これらの
酸化物は、化学量論的に安定な物質ではなく、酸化膜中
に存在する電荷、あるいは表面を被覆する絶縁膜中に存
在する電荷がこの酸化膜中を移動することによりＭＥＳ
ＦＥＴの素子特性を変動させる原因になると考えられて
いる。
されたガリウム砒素基板表面には、自然酸化膜やリセス
エッチングの際に生成したガリウムの酸化物（ＧａＯ
ｘ）や砒素の酸化物（ＡｓＯｘ）が存在する。これらの
酸化物は、化学量論的に安定な物質ではなく、酸化膜中
に存在する電荷、あるいは表面を被覆する絶縁膜中に存
在する電荷がこの酸化膜中を移動することによりＭＥＳ
ＦＥＴの素子特性を変動させる原因になると考えられて
いる。
【０００８】例えば、図６に、ＭＥＳＦＥＴのゲート、
ドレイン間の電流、電圧特性を示す。図には、上記方法
で絶縁膜を形成した後、ゲート、ドレイン間に電圧（Ｖ
G-D）を−０．０１Ｖ〜−４０．００Ｖ印加したとき
の、ゲート、ドレイン間に流れる電流（ＩG-D）を示
す。図においてＡは、ゲート、ドレイン間に最初に電圧
を印加したときの特性であり、測定を数回（２回以上）
繰り返すことによって、Ｂに示す特性に変化することを
示している。図に示すように、最初に測定を行った場合
と比較して、測定を繰り返すことによって、電流値が減
少することがわかる。この減少した電流分が、酸化膜中
に存在する電荷、あるいは絶縁膜中に存在する電荷量に
相当すると考えられる。尚、変動後の特性Ｂは、ゲー
ト、ドレイン間に逆バイアスを印加する等の処置をしな
い限り、特性Ａに戻ることがないことを確認している。
ドレイン間の電流、電圧特性を示す。図には、上記方法
で絶縁膜を形成した後、ゲート、ドレイン間に電圧（Ｖ
G-D）を−０．０１Ｖ〜−４０．００Ｖ印加したとき
の、ゲート、ドレイン間に流れる電流（ＩG-D）を示
す。図においてＡは、ゲート、ドレイン間に最初に電圧
を印加したときの特性であり、測定を数回（２回以上）
繰り返すことによって、Ｂに示す特性に変化することを
示している。図に示すように、最初に測定を行った場合
と比較して、測定を繰り返すことによって、電流値が減
少することがわかる。この減少した電流分が、酸化膜中
に存在する電荷、あるいは絶縁膜中に存在する電荷量に
相当すると考えられる。尚、変動後の特性Ｂは、ゲー
ト、ドレイン間に逆バイアスを印加する等の処置をしな
い限り、特性Ａに戻ることがないことを確認している。
【０００９】従来このような素子特性の変動を改善させ
る方法として、プラズマＣＶＤ法により表面保護膜とな
る絶縁膜を形成する前に、アンモニアプラズマ等で表面
をエッチングし、不安定な酸化物を除去する方法が提案
されていた。
る方法として、プラズマＣＶＤ法により表面保護膜とな
る絶縁膜を形成する前に、アンモニアプラズマ等で表面
をエッチングし、不安定な酸化物を除去する方法が提案
されていた。
【００１０】しかし、このような方法では、ガリウム砒
素基板表面にプラズマあるいはイオンを衝突させるた
め、その表面に欠陥を発生させてしまう。この欠陥は、
チャネル領域を走行する電子に対し、トラップ（捕獲準
位）として働き、素子の高速動作を妨げるという問題が
あった。本発明は、素子特性を劣化させることなく、特
性変動の少ない化合物半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
素基板表面にプラズマあるいはイオンを衝突させるた
め、その表面に欠陥を発生させてしまう。この欠陥は、
チャネル領域を走行する電子に対し、トラップ（捕獲準
位）として働き、素子の高速動作を妨げるという問題が
あった。本発明は、素子特性を劣化させることなく、特
性変動の少ない化合物半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、化合物半導体装置を形成する際、表面保護膜
となる絶縁膜を形成する前に、酸化性雰囲気中で加熱処
理することにより、露出する化合物半導体表面に三酸化
二ガリウムを主とする酸化物を形成することを特徴とす
るものである。特に、ガリウムと砒素、あるいはガリウ
ムとリンを含む化合物半導体を酸化性雰囲気である空気
中で、３００〜４００℃の温度で加熱する場合、その表
面は、三酸化二ガリウムを主とする酸化膜で被われ、か
つ砒素あるいはリンの酸化物の量が相対的に少なくな
り、特性変動の少ない化合物半導体装置を得ることがで
きる。
するため、化合物半導体装置を形成する際、表面保護膜
となる絶縁膜を形成する前に、酸化性雰囲気中で加熱処
理することにより、露出する化合物半導体表面に三酸化
二ガリウムを主とする酸化物を形成することを特徴とす
るものである。特に、ガリウムと砒素、あるいはガリウ
ムとリンを含む化合物半導体を酸化性雰囲気である空気
中で、３００〜４００℃の温度で加熱する場合、その表
面は、三酸化二ガリウムを主とする酸化膜で被われ、か
つ砒素あるいはリンの酸化物の量が相対的に少なくな
り、特性変動の少ない化合物半導体装置を得ることがで
きる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
てガリウム砒素ＭＥＳＦＥＴを例に取り、説明する。図
１に、一般的なＭＥＳＦＥＴの断面構造を示す。このよ
うな構造のＭＥＳＦＥＴは、従来同様、次のように形成
される。まず、半絶縁性ガリウム砒素基板１表面に、エ
ピタキシャル層からなるＮ型半導体領域２を成長させ
る。ここで、Ｎ型半導体領域２は、Ｐ型ガリウム砒素基
板にＮ型不純物をイオン注入し、加熱処理することによ
って形成する方法等であっても良い。
てガリウム砒素ＭＥＳＦＥＴを例に取り、説明する。図
１に、一般的なＭＥＳＦＥＴの断面構造を示す。このよ
うな構造のＭＥＳＦＥＴは、従来同様、次のように形成
される。まず、半絶縁性ガリウム砒素基板１表面に、エ
ピタキシャル層からなるＮ型半導体領域２を成長させ
る。ここで、Ｎ型半導体領域２は、Ｐ型ガリウム砒素基
板にＮ型不純物をイオン注入し、加熱処理することによ
って形成する方法等であっても良い。
【００１３】次に、Ｎ型半導体領域２表面に、ホトレジ
ストパターンを形成し、金、ゲルマニウム合金等からな
る金属層を蒸着してリフトオフした後、加熱処理するこ
とによって、Ｎ型半導体領域２とオーミック接合するソ
ース電極４、ドレイン電極５を形成する。
ストパターンを形成し、金、ゲルマニウム合金等からな
る金属層を蒸着してリフトオフした後、加熱処理するこ
とによって、Ｎ型半導体領域２とオーミック接合するソ
ース電極４、ドレイン電極５を形成する。
【００１４】その後、ソース電極４、ドレイン電極５間
のＮ型半導体領域２表面をリセスエッチングし、リセス
内にＮ型半導体領域２とショットキー接合する金属を蒸
着し、リフトオフすることによってゲート電極３を形成
する。この工程までは、従来のＭＥＳＦＥＴの製造方法
と同じである。
のＮ型半導体領域２表面をリセスエッチングし、リセス
内にＮ型半導体領域２とショットキー接合する金属を蒸
着し、リフトオフすることによってゲート電極３を形成
する。この工程までは、従来のＭＥＳＦＥＴの製造方法
と同じである。
【００１５】本発明では、表面保護膜となる絶縁膜を形
成する前に、酸化性雰囲気中で加熱処理を行う。一例と
して、空気雰囲気、温度３５０℃、時間１０分間の加熱
処理を行った。一旦室温まで冷却した後、表面保護膜と
して、プラズマＣＶＤ法等により、酸化膜、窒化膜等の
絶縁膜で全面を被覆し、ＭＥＳＦＥＴを形成する。
成する前に、酸化性雰囲気中で加熱処理を行う。一例と
して、空気雰囲気、温度３５０℃、時間１０分間の加熱
処理を行った。一旦室温まで冷却した後、表面保護膜と
して、プラズマＣＶＤ法等により、酸化膜、窒化膜等の
絶縁膜で全面を被覆し、ＭＥＳＦＥＴを形成する。
【００１６】このような方法で形成したＭＥＳＦＥＴの
ゲート、ドレイン間の電流、電圧特性を図２に示す。図
には、上記方法で加熱処理を行った後、一旦室温まで冷
却し、プラズマＣＶＤ法により窒化膜を形成し、ゲー
ト、ドレイン間に−０．０１Ｖ〜−４０．００Ｖの電圧
（ＶG-D）を印加したときの、ゲート、ドレイン間に流
れる電流（ＩG-D）を示す。図においてＡは、ゲート、
ドレイン間に最初に電圧を印加したときの特性であり、
測定を数回（２回以上）繰り返すことによって、Ｂに示
す特性に変化したこと示している。従来例で説明した図
６に示す特性と比較すると、全体的に電流値が小さくな
っていることがわかる。また、最初に測定を行った場合
に較べて、測定を繰り返すことによって、電流値が減少
する傾向は変わらないが、その変化量が小さくなってい
ることがわかる。即ち、同一電圧値での電流値の変化量
が小さくなっていることがわかる。
ゲート、ドレイン間の電流、電圧特性を図２に示す。図
には、上記方法で加熱処理を行った後、一旦室温まで冷
却し、プラズマＣＶＤ法により窒化膜を形成し、ゲー
ト、ドレイン間に−０．０１Ｖ〜−４０．００Ｖの電圧
（ＶG-D）を印加したときの、ゲート、ドレイン間に流
れる電流（ＩG-D）を示す。図においてＡは、ゲート、
ドレイン間に最初に電圧を印加したときの特性であり、
測定を数回（２回以上）繰り返すことによって、Ｂに示
す特性に変化したこと示している。従来例で説明した図
６に示す特性と比較すると、全体的に電流値が小さくな
っていることがわかる。また、最初に測定を行った場合
に較べて、測定を繰り返すことによって、電流値が減少
する傾向は変わらないが、その変化量が小さくなってい
ることがわかる。即ち、同一電圧値での電流値の変化量
が小さくなっていることがわかる。
【００１７】また、電流値が数１０マイクロアンペア以
上の範囲では、測定を繰り返しても特性変動することが
無くなり、本願発明の効果が大きいことがわかる。
上の範囲では、測定を繰り返しても特性変動することが
無くなり、本願発明の効果が大きいことがわかる。
【００１８】絶縁膜の形成条件は変えていないので、絶
縁膜中に存在する電荷量は変化しない。しかし、酸化膜
中に存在する電荷量、あるいは絶縁膜中に存在する電荷
が酸化膜中を通り移動する電荷量が減少したものと考え
られる。尚、従来同様、変動後の特性Ｂは、ゲート、ド
レイン間に逆バイアスを印加する等の処置をしない限
り、特性Ａに変化しないことが確認されている。
縁膜中に存在する電荷量は変化しない。しかし、酸化膜
中に存在する電荷量、あるいは絶縁膜中に存在する電荷
が酸化膜中を通り移動する電荷量が減少したものと考え
られる。尚、従来同様、変動後の特性Ｂは、ゲート、ド
レイン間に逆バイアスを印加する等の処置をしない限
り、特性Ａに変化しないことが確認されている。
【００１９】本発明の加熱処理は、上記条件に限定され
るわけではない。例えば、酸化性雰囲気ガスは、空気の
代わりに不活性ガス中に酸素を含むガス、例えば、酸
素、オゾン、二酸化炭素をそれぞれ単独、あるいは２種
類以上のガスを混合して使用することが可能である。ガ
スの組成は、加熱温度、加熱時間に応じて適宜設定する
ことができる。
るわけではない。例えば、酸化性雰囲気ガスは、空気の
代わりに不活性ガス中に酸素を含むガス、例えば、酸
素、オゾン、二酸化炭素をそれぞれ単独、あるいは２種
類以上のガスを混合して使用することが可能である。ガ
スの組成は、加熱温度、加熱時間に応じて適宜設定する
ことができる。
【００２０】酸化性雰囲気ガスとして空気を使用した場
合、加熱温度を変えて、ＭＥＳＦＥＴの特性変化を調べ
たのが、図３である。図３では、空気中、各温度で１０
分の加熱処理を行った後、図２に示すＭＥＳＦＥＴのゲ
ート、ドレイン間の電流、電圧特性の測定結果から、ゲ
ート、ドレイン間電流（ＩG-D）＝−１００ｕＡを示す
ゲート、ドレイン間電圧（ＶG-D）を、最初に測定した
場合（図２、Ａで示す）と、数回測定を繰り返した場合
（図２、Ｂで示す）とでそれぞれ測定し、その差を示し
ている。
合、加熱温度を変えて、ＭＥＳＦＥＴの特性変化を調べ
たのが、図３である。図３では、空気中、各温度で１０
分の加熱処理を行った後、図２に示すＭＥＳＦＥＴのゲ
ート、ドレイン間の電流、電圧特性の測定結果から、ゲ
ート、ドレイン間電流（ＩG-D）＝−１００ｕＡを示す
ゲート、ドレイン間電圧（ＶG-D）を、最初に測定した
場合（図２、Ａで示す）と、数回測定を繰り返した場合
（図２、Ｂで示す）とでそれぞれ測定し、その差を示し
ている。
【００２１】図に示すように、加熱処理が無い場合（加
熱温度０℃）、０．４〜０．７Ｖ程度の変化が測定され
たが、加熱温度を３００℃以上にすると、変化量が０に
近づくことがわかる。３００℃以下では、砒素を含む化
合物半導体の場合、砒素の酸化物の蒸発温度（１気圧で
２８０℃）以下となるため、化合物半導体表面に砒素の
酸化物が残留し、好ましくないことが知られているが、
本発明の結果からも、同様な結論に達することができ
た。砒素を含まない化合物半導体の場合も、化合物半導
体表面と雰囲気ガスとの反応速度が遅く、長時間の加熱
処理が必要となり、高温処理同様、ショットキー接合の
特性が変動する等の不具合が生じるため、３００℃以上
の加熱処理が望ましい。尚、ガリウムおよび砒素あるい
はガリウムおよびリンを含む化合物半導体を被処理物と
しているため、４００℃以上の加熱処理を行うと、ショ
ットキー接合やオーミック接合の特性が変動する等の不
具合が生じるため、４００℃以下の加熱処理が好まし
い。
熱温度０℃）、０．４〜０．７Ｖ程度の変化が測定され
たが、加熱温度を３００℃以上にすると、変化量が０に
近づくことがわかる。３００℃以下では、砒素を含む化
合物半導体の場合、砒素の酸化物の蒸発温度（１気圧で
２８０℃）以下となるため、化合物半導体表面に砒素の
酸化物が残留し、好ましくないことが知られているが、
本発明の結果からも、同様な結論に達することができ
た。砒素を含まない化合物半導体の場合も、化合物半導
体表面と雰囲気ガスとの反応速度が遅く、長時間の加熱
処理が必要となり、高温処理同様、ショットキー接合の
特性が変動する等の不具合が生じるため、３００℃以上
の加熱処理が望ましい。尚、ガリウムおよび砒素あるい
はガリウムおよびリンを含む化合物半導体を被処理物と
しているため、４００℃以上の加熱処理を行うと、ショ
ットキー接合やオーミック接合の特性が変動する等の不
具合が生じるため、４００℃以下の加熱処理が好まし
い。
【００２２】加熱時間も、雰囲気ガスの組成、温度によ
り、適宜設定される。一例として、酸化性雰囲気ガスを
空気、温度３５０℃としたとき、加熱時間を変えて、図
３と同様に変化量を測定した結果を図４に示す。図に示
すように、この条件では、少なくとも２分以上の加熱時
間が必要であるという結果が得られている。
り、適宜設定される。一例として、酸化性雰囲気ガスを
空気、温度３５０℃としたとき、加熱時間を変えて、図
３と同様に変化量を測定した結果を図４に示す。図に示
すように、この条件では、少なくとも２分以上の加熱時
間が必要であるという結果が得られている。
【００２３】このように素子特性の変化量が少なくなる
という効果を発揮するために、ガリウム砒素半導体の表
面状態をどのように変化させる必要があるのか、以下に
説明する。まず、半絶縁性ガリウム砒素基板にＮ型半導
体領域を形成した化合物半導体基板を用意する。これら
の基板は、一方を空気雰囲気、３５０℃、１０分間で加
熱処理し、他方は加熱処理を行わない。それぞれの基板
の表面を、ＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chem
ical Analysis）法により測定を行う。ＥＳＣＡ法は、
Ｘ線照射により放出される光電子のエネルギー分布を測
定し、試料表面の元素の種類、存在量、化学状態に関す
る知見を得る方法である。
という効果を発揮するために、ガリウム砒素半導体の表
面状態をどのように変化させる必要があるのか、以下に
説明する。まず、半絶縁性ガリウム砒素基板にＮ型半導
体領域を形成した化合物半導体基板を用意する。これら
の基板は、一方を空気雰囲気、３５０℃、１０分間で加
熱処理し、他方は加熱処理を行わない。それぞれの基板
の表面を、ＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chem
ical Analysis）法により測定を行う。ＥＳＣＡ法は、
Ｘ線照射により放出される光電子のエネルギー分布を測
定し、試料表面の元素の種類、存在量、化学状態に関す
る知見を得る方法である。
【００２４】測定は、Ｘ線源としてアルミニウムをター
ゲットとし、エネルギー１４８６．６ｅＶを使用し、測
定領域約１．１ｍｍ直径、検出角度約４５度、真空度３
×１０-9ｔＴｏｒｒ、パスエネルギー３５．７５ｅＶの
条件とし、Ｇａ２ｐ、Ａｓ２ｐ、Ｇａ３ｄ、Ａｓ３ｄ、
Ｆ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｎ１ｓ、Ｃ１ｓのスペクトルを測定し
た。
ゲットとし、エネルギー１４８６．６ｅＶを使用し、測
定領域約１．１ｍｍ直径、検出角度約４５度、真空度３
×１０-9ｔＴｏｒｒ、パスエネルギー３５．７５ｅＶの
条件とし、Ｇａ２ｐ、Ａｓ２ｐ、Ｇａ３ｄ、Ａｓ３ｄ、
Ｆ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｎ１ｓ、Ｃ１ｓのスペクトルを測定し
た。
【００２５】ナロースキャンスペクトルから得られた試
料の相対定量値を図５に示す。図では、加熱処理した試
料をＡ、加熱処理を行わない試料をＢとし、測定元素の
総和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたときの相対定量値で
示す。２ｐ３／２のスペクトルから得られる情報は、表
面から比較的浅い位置の情報を含み、３ｄのスペクトル
から得られる情報は、比較的深い位置の情報を含んでい
る。
料の相対定量値を図５に示す。図では、加熱処理した試
料をＡ、加熱処理を行わない試料をＢとし、測定元素の
総和を１００ａｔｏｍｉｃ％としたときの相対定量値で
示す。２ｐ３／２のスペクトルから得られる情報は、表
面から比較的浅い位置の情報を含み、３ｄのスペクトル
から得られる情報は、比較的深い位置の情報を含んでい
る。
【００２６】測定結果から、加熱処理した試料（Ａ）
は、加熱処理しない試料（Ｂ）と比較して、比較的深い
位置まで酸素が存在するとともに、砒素に対してガリウ
ムの存在量が多いことがわかる。さらに、このガリウム
は、Ｇａ２ｐ３／２のピークが２０．５ｅＶに位置し、
Ｇａ2Ｏ3として存在することが確認された。
は、加熱処理しない試料（Ｂ）と比較して、比較的深い
位置まで酸素が存在するとともに、砒素に対してガリウ
ムの存在量が多いことがわかる。さらに、このガリウム
は、Ｇａ２ｐ３／２のピークが２０．５ｅＶに位置し、
Ｇａ2Ｏ3として存在することが確認された。
【００２７】従って、本発明を適用することにより、砒
素の酸化物を少なくするとともに、表面をＧａ2Ｏ3リッ
チな酸化膜に変化させることが必要であることがわかっ
た。
素の酸化物を少なくするとともに、表面をＧａ2Ｏ3リッ
チな酸化膜に変化させることが必要であることがわかっ
た。
【００２８】以上、ガリウム砒素ＭＥＳＦＥＴを例に取
り、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、
ＭＥＳＦＥＴに限定されることなく、ヘテロバイポーラ
トランジスタ、ショットキー接合ダイオード等、ショッ
トキー接合あるいはＰＮ接合を備えた化合物半導体の表
面処理方法として適用することが可能である。
り、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、
ＭＥＳＦＥＴに限定されることなく、ヘテロバイポーラ
トランジスタ、ショットキー接合ダイオード等、ショッ
トキー接合あるいはＰＮ接合を備えた化合物半導体の表
面処理方法として適用することが可能である。
【００２９】また、ガリウム砒素に限定されることはな
く、ガリウムアルミニウム砒素、ガリウムリン等、少な
くともガリウムを含む化合物半導体について、本発明を
適用することによってその表面にガリウムの酸化物を形
成することができる化合物半導体について効果がある。
ガリウムリンの場合、表面に形成される酸化物は、二酸
化三ガリウムとリンの酸化物となる。リンの酸化物は、
導電性を示し、電荷のパスを形成する可能性があるた
め、その量をできるだけ少なくする必要がある。従っ
て、相対的にガリウムの酸化物をリンの酸化物より多く
形成する条件とすることで、ガリウムリンについてもガ
リウム砒素同様の効果が得られることが期待される。
く、ガリウムアルミニウム砒素、ガリウムリン等、少な
くともガリウムを含む化合物半導体について、本発明を
適用することによってその表面にガリウムの酸化物を形
成することができる化合物半導体について効果がある。
ガリウムリンの場合、表面に形成される酸化物は、二酸
化三ガリウムとリンの酸化物となる。リンの酸化物は、
導電性を示し、電荷のパスを形成する可能性があるた
め、その量をできるだけ少なくする必要がある。従っ
て、相対的にガリウムの酸化物をリンの酸化物より多く
形成する条件とすることで、ガリウムリンについてもガ
リウム砒素同様の効果が得られることが期待される。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガリウムを含む化合物半導体の表面に絶縁膜を形成する
前に、その表面を酸化性雰囲気で加熱処理することによ
り、その表面に三酸化二ガリウムリッチな酸化膜を形成
し、表面を安定化させることが可能となった。その結
果、化合物半導体表面に形成された半導体素子の素子特
性の変動を効果的に防止することが可能となった。ま
た、従来のように表面に欠陥を生じさせる処理を行わな
いことから、素子の高速化の妨げとなることはない。
ガリウムを含む化合物半導体の表面に絶縁膜を形成する
前に、その表面を酸化性雰囲気で加熱処理することによ
り、その表面に三酸化二ガリウムリッチな酸化膜を形成
し、表面を安定化させることが可能となった。その結
果、化合物半導体表面に形成された半導体素子の素子特
性の変動を効果的に防止することが可能となった。ま
た、従来のように表面に欠陥を生じさせる処理を行わな
いことから、素子の高速化の妨げとなることはない。
【００３１】本発明の製造方法は、通常の半導体装置の
製造工程で使用される方法であるから、簡便で、歩留ま
り良く半導体装置を形成することが可能である。
製造工程で使用される方法であるから、簡便で、歩留ま
り良く半導体装置を形成することが可能である。
【図１】ＭＥＳＦＥＴの断面構造の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の効果を説明する図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施の形態を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態を説明する図である。
【図６】従来のＭＥＳＦＥＴの特性変動を説明する図で
ある。
ある。
１ 半絶縁性ガリウム砒素基板 ２ Ｎ型半導体領域 ３ ゲート電極 ４ ソース電極 ５ ドレイン電極 ６ 絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 ガリウムを含む化合物半導体上に半導体
素子を形成し、表面を絶縁膜で被覆する化合物半導体装
置の製造方法において、 ガリウムを含む化合物半導体上に、ショットキー接合あ
るいはＰＮ接合を備えた半導体素子を形成する工程と、 該半導体素子を形成した化合物半導体を酸化性雰囲気中
で加熱し、露出する化合物半導体表面に三酸化二ガリウ
ムを主に含む酸化膜を形成する工程と、 該酸化膜を形成した化合物半導体表面を絶縁膜で被覆す
る工程とを備えたことを特徴とする化合物半導体装置の
製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の化合物半導体装置の製造
方法において、前記加熱工程は、空気雰囲気中、３００
〜４００℃の温度範囲で行うことを特徴とする化合物半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8358271A JPH10189620A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8358271A JPH10189620A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189620A true JPH10189620A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18458428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8358271A Pending JPH10189620A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189620A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068767A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Murata Mfg Co Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法および電界効果トランジスタ |
| JP2013165262A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-08-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光半導体素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP8358271A patent/JPH10189620A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068767A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Murata Mfg Co Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法および電界効果トランジスタ |
| JP2013165262A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-08-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光半導体素子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041019 |