JPS5882575A - 半導体基板の製法 - Google Patents

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】 本発明は、半絶縁性半導体基板本体の表面側に低抵抗半
導体層を形成してなる構成の半導体基板を用いて所要の
半導体素子を形成してなる半導体装置及びその製法の改
良に関する。

萌梳半導体装置は、その半導体基板が半絶縁性半導体基
板本体を用いた半導体基板であるので、その半導体基板
を用いて形成された複数の半導体素子を互に分離されて
なる。ものとして構成することが出来ること、各半導体
素子を浮遊容置の小なるものとして構成することが出来
ること等の特做を有するものである。

所で知■植半導体装置及びその製法−こ於ては、その半
導体素子が高性能を有する為に、その半導体基板を楕成
せる低抵抗半導体層に、大なる電子移動度を有すること
、所要の大なる厚さを有すること、小なる比抵抗を有す
ること等が要求されるものである。

然し乍ら、従来の斯種半導体装置及びその製法に於ては
、上述せる髪求事項を十分満足し得るものでないという
欠点を有していた。

依って本発明は上述せる欠点のない新規な斯種半導体装
置及びその製法を提案せんとするもので、以下詳述する
所より明らかとなるであろう。

本発明による半導体装置の一例及びその製法の一例を、
第１図を伴なってその製法の一例を以って述べるに、深
い準位を形成する不純物Ｏｒの松加により半１＃１＃性
化されてなるＧａＡｓ　　でなる■−Ｖ族化合物半導体
基板本体１を予め用意する（第１図Ａ）。

而してその■−■族化合物半導体基板本体１に対する、
例えば８００℃、例えは５時間の熱処理を、例えば１気
圧のＡ３　　蒸気圧を有する雰囲気にてなす。然るとき
は、半導体基板本体１の表面ＩＩＩに於て、それに添加
されている不純物としてのＯｒ　が半導体基板本体１の
表面に向って拡散乃至輸送し、この為第１図Ｂに示す如
く半導体基板本体１の表面側に、不純物としてのｃｒ　
　を殆んど含有していないか含有しているとしても熱処
理前に比し格段的に少ない菫しか含有していない、従っ
て低抵抗を呈している部２と、その部２上のＯｒ　　を
熱処理前に比し多量に含有している表向部３とを有する
熱変性ＮｌＩ４が形成されるものである。尚この場合熱
変性層４は、これを部２をしてα２μｍ％表面部６をし
てα１μｍの厚さを有するものとして形成し得るもので
ある。

次に、斯く半導体基板本体１に対する熱処理により、そ
の表面側に熱変性層４を形成して后、その熱変性層４に
対する例えば硫酸系水溶液を用いたエツチング処理によ
り、熱変性層４の表面側を少くとも表面部３が除去され
るに十分な厚さ丈は除去し、斯くて半導体基板本体１の
表面側に、熱質性層４の、その熱変性層４の表面側が少
くとも表面部６がｉ去されるに十分な厚さ丈は除去され
たことにより残された部（上述せる部２のろによる部）
による低抵抗半導体層５を得”、依って繊−Ｖ族化合物
半尋体基取本体１の表面側に低抵抗半導体層５を形成し
てなる構成の半導体基板６を得る（第１図Ｃ）。

次に斯く得られた半導体基板６を用いて半導体素子とし
てショットキ接合微電界効果トランジスタを形成すべく
、その半導体基＆６の低抵６抗半尋体層５上に、所要の
パターンを有するソース電極７及びドレイン電極８を、
例えばＡｕＧａ　　台金の真空蒸着処理、例えば水素ガ
ス中での例えば４６０℃、例えば５分の熱処理を含んで
、低抵抗半導体層５とオーミック接触せるものとして形
成しく第１図Ｄ）、次で低抵抗半導体層５上に、ソース
電極７及びドレイン電極８間の領域に於てゲート電極９
を、例えばＭの真空蒸着処理を含んで、低抵抗半導体層
５との間でショットキ接合１０を形成すべく形成しく第
１図Ｅ）、然る后、低抵抗半導体層５に対するメナエッ
チング処理により、低抵抗半導体層５の不要な領域を除
去し、斯くて半導体素子としてのショットキ接合型電界
効果トランジスタＭ１を形成してなる目的とせる半導体
装置を得る（第１図Ｆ）。

以上にて本発明による半導体装置の一例構成（第１図Ｆ
）及びその製法の一例が明らかとなったが、本発明によ
る半導体装置の一例構成によれば、それが深い単位を形
成する不純物としてのＯｒ　　の添加により半絶縁性化
されてなるＧＩＡｓ　’ｐなる門−■族化合物牛導体本
体１でなる半絶縁性半導体基板本体の表面側に、低抵抗
半導体層５でなる低抵抗半導体層を形成してなる構成の
半導体基板６でなる半導体基板を用いて、ショットキ接
合型電界効果トランジスタＭ１でなる半導体装置を形成
してなる構成を有し、そしてこの場合、半導体基板（半
導体基板６）が、半４ｅ縁性半導体基板本体（深い準位
を形成する不純物としてのｃｒ　　の添加により半絶縁
化されてなるＧａＡｓ　　でなる囲−■族化合物半導体
基板本体１）を用いた半導体基板であるので、従来の斯
種半導体装置の場合と同様に、半導体基板を用いて形成
された半導体素子（ショットキ接合型電界効果トランジ
スタＭ１　）を互に分離されてなるものとして構成する
ことが出来、又半導体素子を浮遊容量の小なるものとし
て構成することが出来るという特徴を有するものである
。

然し乍ら本発明による半導体装置の場合、その半導体基
板（半導体基板６）を構成せる牛絶縁性半導体基版本体
（深い準位を形成する不純物としてのＯｒ　　の添加に
より半絶縁化されてなるＧａＡｓ　　でなる■−Ｖ族化
合物半導体基板本体１）が深い準位を形成する不純物（
Ｏｒ）　　の松加により半絶縁性化されてなるＭｌ−Ｖ
族化合物半導体（ＧａＡｓ　）　　でなり、そして低抵
抗半導体層（低抵抗半導体層５）が、深い準位を形成す
る不純物（Ｏｒ）の添加番こより半絶縁化されてなる石
−■族化合物半導体（ＧａＡａ）　　に対する熱処理に
より、その謙−■族化合物半導体の表面側に形成された
熱変性層（熱変性層４）の、その熱変性層の表面側が所
要の厚さ丈は除去されたことにより残された部でなるの
で、その低抵抗半導体層（低抵抗半導体層５）が格段的
に大なる電子移動度を有するものである。因みに、本発
明による上剥の場合、電子移動度が室温で６５００ｃＩ
ｉ／Ｖ−１・Ｃの値を有し、低抵抗半導体層が従来みら
れる如くにイオン打込法によって形成されているものと
した場合の約１．２倍の値を有するものである。又この
為半導体素子（ショットキ接合型電界効果トランジスタ
Ｍ１）が高性能を南するものである。因みに、本発明に
よる上剥の場合、相互コンダクタンスが、低抵抗半導体
層が従来みられる如くにイオン打込法によって形成され
ているものとした場合の約２倍、エピタキシャル成長法
によって形成されているものとした場合の約１２倍の値
を有するものである。

又上述せる本発明による半導体装置の製法の一例によれ
ば、それが深い準位を形成する不純物のみ加により半絶
縁化されてなる■−■族化合物半導体基板本体１を用意
しくｗ、１図Ａ）、その石−Ｖ＆化合物半導体基板本体
１に対する熱処理により当ｍ１ｌｌ−Ｖ族化合物半導体
基板本体１の表面側に熱変性層４を形成しく第１図Ｂ）
、その熱変性層４の表面側を所要の厚さ丈は除去し、こ
れより■−Ｖ族化合物半尋体基板本体１の表面−に、熱
農性層４の、その熱変性層４の表向側が所要の岸さ丈は
除去されたことにより残された部による低抵抗牛導体ｉ
＠５を得、よって■−■族化合物半導体基板本体１の表
面側に低抵抗半導体１−５を形成してなる構成の半導体
基板６を得（第１図Ｃ）、その半導体基板６を用いてＦ
９Ｔ要の半導体素子（ショットキ接合ｍ１１Ｌ界効釆ト
ランジスタＭｌ）を形成するという方法であるので、前
述せる＾性能を有する半導体素子を、簡易容易に形成す
ることが出来°るという大なる特徴を有するものである
。

次に、本発明による半導体装置の他の例及びその製法の
一例を、第２図を伴なってその製法の一例を以って述べ
るに、深い準位を形成する不純物Ｆｅ　　の添加により
半絶縁性化されてなるＩｎＰでなる■−■族化合物半導
体基板本体２１を予め用意する（第２図Ａ）。

而してそのｍ−■族化合物半導体基板本体２１に対する
、例えば８００℃、例えば７時間の熱処理を、例えば１
気圧のＰ蒸気圧を有する雰囲気にてなす。然るときは、
半導体基板本体２１の表面側に於て、それに添加されて
いる不純物としてのＦ・が半導体基板本体２１の表面に
向って拡散乃至輸送し、この為第２図Ｂに示す如く半導
体基板本体２１の表面側に、不純物としてのＦ・　を殆
んど含有していないか含有しているとしても熱処理前に
比し格段的に少ない菫しか含有していない、従って低抵
抗を呈している部２２と、その部２２上のＦ・　を熱処
理前に比し多重に含有している表面＠２５とを有する熱
変性層２４が形成されるものである。尚この場合熱変性
層２４は、これを部２２をしてａ４μｍ１表面部２３を
して１１μｍの厚さを有するものとして形成し得るもの
である。

次に、斯く半導体基板本体２１°に対する熱処理により
、その表面側に熱変性層２４を形成して后、その熱変性
層２４＃ｃ対する例えば臭素−メタノール溶液を用いた
エツチング処理により、熱変性層２４の表面側を少くと
も表面部２３が除去されるに十分な厚さ丈は除去し、斯
くて半導体基板本体２１の表面側に、熱変性層２４の、
その熱変性層２４の表面側が少くとも表面部２６が除去
されるに十分な厚さ丈は除去されたことにより残された
部（上述せる部２２のみによる部）による低抵抗半導体
層２５を得、依って■−■族化会物半導半導°板本体２
１の表向側に低抵抗半導体層２５を形成してなる構成の
半導体基板２６を得る（第２図０）。

次に斯く得られた半導体基板２６を用いて半導体素子と
して蓄積型（ＭＩａ型）電界効果トランジスタを形成す
べく、その半導体基板２６の低抵抗半導体層２５上に、
所要のパターンを有するソース電極２７及びドレイン電
極２８を１例えばｊｋｕ８ｎ　　合金の真空蒸着処理、
例えば水素ガス中での例えば４００℃、例えば３分の熱
処理を含んで、低抵抗半導体層２５とオーミクク誉触せ
るものとして形成しく第２図Ｄ）、次で低抵抗半導体層
２５及び半導体基板２６に対する例えば臭素−メタノー
ル溶液を用いたメサエッチング処理により、ソース電極
２７及びドレイン電極２８間の領域に於て、低抵抗半導
体層２５の全厚味を通じて半導体基板２６内に達する＃
Ｉ５１を形成すると共に、低抵抗半導体層２５の不要な
領域を除去しく第２図１１３）、次で溝５１の内面及び
、これに続く低抵抗半導体層２５の表面上に延長せる絶
縁層５０を、例えば陽極酸化法を含んで形成しく第２図
Ｆ）、次で絶縁層３０に、溝５１上のｆｊ城に延長せる
ゲート電極２９を、例えば１１１　の真空蒸着処理を含
んで形成し、斯くて半導体素子としての蓄積型（ＭＩＳ
型）電界効果トランジスタＭ２を形成してなる目的とせ
る半導体装置を得る（第２図Ｇ）。

以上にて本発明による半導体装置の他の例の構成（第２
図Ｇ）及びその製法の一例が明らかとなったが、その本
発明による半導体装置の構成によれは、それが深い準位
を形成する不純物としてのＦ、　　の姫加により半絶縁
性化されてなるＩｎＰでなる石−■族化合物半導体基板
本体２１でなる半絶縁性半導体基板本体の表向側に、低
抵抗半導体層２５でなる低抵抗半導体層を形成してなる
構成の半導体基板２６でなる半導体基板を用いて、低抵
抗半導体層２５の１ｓ５１にて分離されてなる領域３２
及び３３を夫々ソース領域及びドレイン領域とせる蓄積
型（ＭＩＳ型）ｍ界効果トランジスタＭ２でなる半導体
装置を形成してなる構成を有し、そしてこの場合、半導
体基板（半導体基板２６）か、半絶縁性半導体基板本体
（深い単位を形成する不純物としてのＦｅ　　の咋加に
より半絶縁化されてなるｌｎＰでなる崩−■族化合物半
導体基板本体２°１）を用いた半導体基板であるので、
従来の斯種半導体装置の場合と同様に、半導体基板を用
いて形成された半導体素子（蓄積型（ＭＩ　Ｓ型）１１
界効果トランジスタＭ２）を互に分離されてなるものと
して構成することが出来、又半導体素子を浮遊容量の小
なるものとして構成することが出来るという特徴を有す
るものである。

然し乍ら本発明による半導体装置の場合、その半導体基
板（半導体基板２６）を構成せる半絶縁性半導体基板本
体（深い準位を形成する不純物としてのＦ・　の添加に
より半絶縁化されてなるＩｎＰでなるｌ−■族化合物牛
導体基板本体２旬が深い準位を形成する不純物（Ｆｅ）
　　の添加番こより半絶縁性化されてなる■−■族化合
物半導体（ＩｎＰ）でなり、そして低抵抗半導体層（低
抵抗半導体層２５）が、深い準位を形成する不純−（Ｆ
・）の添加により半絶縁化されてなる川−Ｖ族化合物半
導体（Ｉｎｋ）に対する熱処理ζこより、その門−ｖ族
化合物半導体の表面側に形成された熱変性層（熱変性層
２４）の、その熱変性層の表面側が所要の厚さ丈は除去
されたことにより残された部でなるので、その低抵抗半
導体層（低抵抗半導体層２５）を所要の大なる厚さを有
し且縮装の比抵抗を有するものとして形成することか出
来るものである。この為半導体素子（蓄積型（ＭｌＳ型
）電界効果トランジスタＭ２）を鵜性能を有するものと
して形成することが出来るものである。因みに、本発明
による上剥の場合、相互コンダクタンスを、７０ｍ５／
ｍｍ　Ｏ）値で得ることが出来、低抵抗半導体層が従来
みられる如くにエピタキシャル成長法によって形成され
ているものとした場合に比し格段的に大なる値を有する
ものとして得られるものである。

又第′２図にて上述せる本発明による半導体装置の製法
の実施例によれば、それが深い準位を形成する不純物の
添加により半絶縁化されてなる■−ｖ族化合物半導体基
板本体２１を用意しく第２図人）、そのｉ＋ｔ　−Ｖ族
化合物半導体基板本体２１に対する熱処理により当該辺
−■族化合物牛導体基板本体２１の表面側に熱変性層２
４を形成しく第２図Ｂ）、その熱変性層２４の表向側を
所要の厚さ丈は除去し、これよりｌ−■族化合物半導体
基板本体２１の表面側に、熱変性層２４の、その熱変性
層２４の表向側か所要の厚さ丈は除去されたことにより
残された部による低抵抗半導体層２５を得、よってｍ−
■族化合物半導体基板本体２１の表面側に低抵７抗半導
体層２５を形成してなる構成の半導体基板２６を得（第
２ＷＡＯ）、その半導体基板２６を用いて所要の半導体
素子（１１横型（ＭＩＳ型）電界効果トランジスタＭ２
）を形成するという方法であるので、前述せる高性能を
有する半導体素子を、簡易容易に形成することが出来る
という大なる特徴を有するものである。

尚上述に於ては牛絶縁性牛導体基板本体が、深い単位を
形成する不純物としてのＣｒ又はＦｅの添加により半絶
縁性化されてなる■−Ｖ族化酋物半導体でなる場合につ
き述べたが、深い準位を形成する不純物としての酸素（
０）の添加により半絶縁性化されてなる■−■族化合物
半導体であっても、又そのｍ−Ｖ族化合物半導体がＧａ
Ａｓ　　又は１ｎＰ以外のものであっても、更には半導
体素子かショットキ接合型又は蓄積型（ＭＩＳ型）’ｍ
界効果トランジスタ以外のバイポーラ型トランジスタ、
ダイオード等であっても本発明を適用し得ること明らか
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｆは本発明による半導体装置の一例及びその
製法の一例を示す、その製法の一例に於ける順次の工程
に於ける路線的断面１、第２図Ａ−Ｇは本発明による半
導体装置の他の例及びその製法の一例を示す、その製法
の一例に於ける順次の工程に於ける路線的断面図である
。 図中１及び２１は半絶縁化されてなる出−■族化合物中
導体基板本体、４及び２４は熱変性層、５及び２５は低
抵抗半導体層、６及び２６は半導体基板、Ｍｌはショッ
トキ接合型電界効果トランジスタ、Ｍ２は蓄積型（ＭＩ
Ｓ型）Ｉ１１界効果トランジスタを夫々示す。 出願人　日本電信電話公社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　半絶縁性半導体基板本体の表面側に低抵抗半導体
   層を形成してなる構成の半導体基板を用いて所要の半導
   体素子を形成してなる半導体装置に於て、上記半絶縁性
   半導体基板本体が深い準位を形成する不純物の添加によ
   り半絶縁性化されてなる■−■族化合物牛尋体でなり、
   上記低抵抗半導体層が、上紀門−Ｖ族化合物半導体本体
   に対する熱処理により当該ｌ−■族化会物半導体本体の
   表面側に形成された熱変性層の、当該熱変性層の表面側
   が所要の厚さ丈は除去されたことにより残された部でな
   る事を特徴とする半導体装置。 ２、森い準位を形成する不純物の添加により半絶縁性化
   されてなる謙−ｖ族化合物半導体基板本体を用意し、該
   ■−■族化合物半導体基板本体に対する熱処理により当
   該■−■族化曾物半導体基板本体の表面側に熱変性層を
   形成し、該熱変性層の表面側を所要の厚°さ丈は除去し
   、これにより上記嵐−■族化合物半導体本体の表面側に
   、上記熱変性層の、当該熱変性層の表面側が所要の厚さ
   丈は除去されたことにより残された部による低抵抗半導
   体層を得、よって上記ｌ−Ｖ族化合物半導体基板本体の
   表面側に上記低抵抗半導体層を形成してなる構成の半導
   体基板を得、該半導体基板を用いて所要の半導体素子を
   形成する事を特徴とす□る半導体装置の製法。