JP3572268B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はSiGeを用いたダイオードやトランジスタのような半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
SiGe混晶膜は、Siと接合させた電子デバイス、例えばn型Si−p型SiGe−n型Siを順次接合した構造、すなわちヘテロ接合型バイポーラトランジスタとすることで、Siのみの構造と比べて高周波特性に優れたトランジスタを実現することができるので、今日では高周波用途の集積回路に広く普及している。また、本発明者は、p型SiGeとn型またはn−型のSiとを接合したダイオードでは従来のSiダイオードに比べて順方向から逆方向にバイアス転換したときのリカバリ時間が短く、高速動作が可能であることを、先の特願2000−044306号の出願明細書及び図面において明らかにした。
【0003】
このような特性のSiGe混晶膜を利用したヘテロ接合型トランジスタやダイオードにおいて、耐電圧特性を高めることは歩留まり向上の観点と用途拡大の観点とから製造者間で強く要望されている。このため、耐圧のかかる近傍部位のダイオード構造、すなわちp型SiGeとn型Siとを接合した構造、あるいはn型SiGeとp型Siとを接合した構造、これらを総称して以下SiGe/Siダイオードと呼ぶこととするが、このSiGe/Siダイオードではpn接合界面での逆バイアスのときの漏れ電流が問題となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のSiGe/Siダイオードに生じる漏れ電流について図3を参照して説明する。図3はSiGe/Siダイオード10に逆バイアスをかけたときに生じる漏れ電流を模式的に示した図である。ダイオード10に逆バイアスをかけると、図示のようにpn接合界面のところに空乏層13ができ、この空乏層13に電界が集中する。pn接合界面にはダイオードの外部に露出する部分16が存在し、この露出部分16での空乏層はそれ以外のところの空乏層に比べて幅が狭くなる傾向にある。そのため、この露出部分16での電界集中の度合いが高くなり、ダイオードに生じる漏れ電流は露出部分16の物質状態に強く支配されることとなる。
【0005】
ここで、漏れ電流を支配する露出部分16の物質状態とは、具体的には露出部分16における結晶欠陥、空気放電、および不純物の3つである。このうち結晶欠陥は、各半導体層の作製プロセスに依存しており、半導体作製プロセスの品質管理には可能な限り結晶欠陥が入らないように十分な注意が払われているので、通常の場合は単独では無視できないほどの有害な欠陥に成長するまでには至らない。また、空気放電に関してはそれが起こらないように、例えば特願2000−025428号の出願明細書及び図面に記載の先行技術ではシリコーンジェルなどの絶縁物で表層を覆うなどの対処がなされている。
【0006】
しかし、不純物については前二者のように有効な対処方法がこれまで未だ明らかにされていない。漏れ電流の誘因となりうる不純物元素にはNa,K,Fe,Auなどの金属類、またハイドロカーボンなどの大気や水洗時に付着する不純物などがある。また、露出部分16が酸化されて表面にGe酸化物が生成されると、この酸化物も漏れ電流の原因となる。したがって、漏れ電流を低く抑えるためには、露出部分16において、結晶欠陥を抑え、かつ空気放電を抑えた上に、さらに漏れ電流を誘起する有害な不純物を十分少なくする処理が要求される。
【0007】
ところで、全てSiで構成される従来のダイオードにおいては、pn接合の露出部分を熱酸化処理するのが一般的である。これは900℃以上の高温の酸素又は水蒸気の雰囲気下でダイオードの表面を酸化する方法であり、この熱酸化処理を行うと、露出部分のSiが酸化されて絶縁化し、これにより漏れ電流が減少する。このような熱酸化法は、金属不純物には無力であるが、Si系のデバイスでは有効であり、これまでにも頻繁に利用されている。
【0008】
しかし、従来の熱酸化法をSiGe/Siダイオードにそのまま適用すると、SiGeの表層でできる酸化層とSiGeとの界面の部分にGeの偏析が起こり、これが漏れ電流の原因となる。このため、熱酸化法をSiGeに適用するためにはGeが偏析を起こさない酸化条件の丹念な探索研究が必要であるが、その有効な方策は現在に至るまで未だ報告が見られず、未解決のまま残されている。
【0009】
なお、上記従来技術の問題点はSiGe/Siダイオードのヘテロ接合界面に関するものであるが、SiGe/SiGeダイオードでも同様の問題を生じている。
【0010】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、SiGe/Siヘテロ接合界面又はSiGe/SiGeヘテロ接合界面、特にその露出面に漏れ電流を生じない半導体装置の作製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】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、前記接合界面が表面に露出する部分を、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄することを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法は、第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、前記接合界面が表面に露出している部分をエッチングし、次いで、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄し、次いで前記接合界面が表面に露出している部分に絶縁物を被覆することを特徴とする。
【0013】
SiGe/Siダイオードの接合界面の表面露出部分は、大気中に放置しておくと自然に酸化してしまう。このとき、大気中からの不純物(ハイドロカーボンなど)の吸着、また作業者が素手などで接触することによってもたらされる金属(Na,K)イオンなどの混入、さらに酸化されてできるGeの酸化物(GeO2)などが不純物として想定される。これらの不純物は漏れ電流を引き起こし、半導体装置の耐圧特性を低下させる。
【0014】
本発明において、先ず弗化水素酸を含む溶液にSiGe/Siダイオードを浸すのは、該露出部分にできる酸化物を取り除くためである。酸化層として数μm程度の厚さでも弗化水素酸溶液に浸す時間を変えることで、容易に取り除くことができる。この洗浄処理により露出部分の表面では接合界面は水素終端される。しかし、この工程ではハイドロカーボンや金属不純物は除去されない。
【0015】
次いで、SiGe/Siダイオードを硫酸含有水溶液に浸すと、金属不純物とハイドロカーボンが溶液に溶け出て、表層から取り除かれる。この際に表層は1nm(10Å)程度の厚さで酸化されるが、この際作られるのはSiO2のみでGeの酸化物(GeO2)は作られない。硫酸の影響で表層のGe原子は酸化するが、Ge酸化物は硫酸の溶液に溶けるため、表層にGeO2として残らない。ここでできた表層の状態は、金属、ハイドロカーボン、Ge酸化物などの不純物が低く抑えられるほか、表層にSi酸化物が薄くでき、これが外界からの不純物にたいして不活性であり、その後の不純物吸着を抑える働きがある。
【0016】
本発明では弗化水素酸処理と硫酸処理を順次行うが、どちらか一方が欠けた場合には本発明の効果は発現しない。弗化水素酸処理が欠けた場合は、表層の自然酸化膜が厚いときに自然酸化膜中のGeO2の除去が不十分になるとともに、自然酸化膜中にある金属不純物を除去できない。一方、硫酸処理が欠けた場合は、弗化水素酸処理でとりきれない金属不純物とハイドロカーボンが残留することになる。また、これら弗化水素酸処理と硫酸処理とを逆にした場合は、表面が水素終端で終わるため、表面が酸化膜で終わる本発明に比べてその後の不純物吸着を抑える効果が弱くなる。
【0017】
SiGe/Siダイオードにおいて逆バイアス時の漏れ電流の原因は、上述したように接合界面の表面露出部分での、1)結晶欠陥、2)空気放電、3)不純物である。
【0018】
第1の発明は表層の不純物を効果的に除去する方法であるが、これに第2の発明のように1)結晶欠陥と2)空気放電を除去する工程を付加することで、さらに漏れ電流の少ないダイオードとなる。
【0019】
具体的には、半導体表面部分の結晶欠陥の除去のために、化学エッチング、例えばKOHなどのアルカリ系水溶液か弗酸と硝酸の混合水溶液などで表層をエッチングすることで取り除く。これにより引っかき傷やプラズマなどの処理による表面損傷による結晶欠陥を取り除くことができる。その後に、不純物を除去するために、第1の発明で示した弗化水素酸溶液と硫酸溶液に順次浸漬して洗浄する。その後、表面を絶縁物で覆うことで空気との接触を防止するようにする。これら3つの方策を組み合わせることで、漏れ電流による性能劣化の少ないSiGe/Siダイオードを得ることができる。
【0020】
上記方策はSiGe/Siダイオードの例について説明しているが、SiGe/SiGeダイオードでも同様の効果を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の様々な好ましい実施例について説明する。
【0022】
(実施例1)
実施例1の半導体装置としてp−SiGe/n−Si接合型ダイオードを作製した。その作製方法について図1を参照して説明する。
膜抵抗15Ωcmのn型のSi基板1を準備した(工程S11)。このn型Si基板1の上にp型のSiGe膜2を厚さ0.4μmに積層形成した(工程S12)。このp型SiGe膜2の成膜にはCVDのような化学気相堆積法を用いた。SiGe膜2中のp型ドーパントの濃度は1017cm−3台とした。また、SiGe膜2中のGe濃度は5原子%とした。
【0023】
次いで、ダイオードとして残す部分以外の部分を乾式エッチング又は湿式エッチングなどの定法を用いて除去することにより、SiGe膜2に所定パターンの穴あけ加工を行い、多数の基板露出面3を形成した(工程S13)。これらの基板露出部3は、幅を1mm、深さを30μm、相互間のピッチ間隔を1.5〜5mmとした。
【0024】
その後、弗化水素酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第1の洗浄処理を行った後に、水洗、乾燥し、硫酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第2の洗浄処理を行った(工程S14)。第1の洗浄処理に用いた弗化水素酸溶液は、48質量%濃度の弗化水素酸を水で1/50に希釈したものである。第2の洗浄処理に用いた硫酸溶液は、硫酸96質量%水溶液と過酸化水素水48質量%溶液を1:2の割合で調合したものである。
【0025】
この後、SiGe/Si積層体の上面と下面に金属電極4,5を真空蒸着法によりそれぞれ積層形成した(工程S15)。このSiGe/Si積層体を切断線6に沿って切り出し、最終的にダイオード7として完成させた(工程S16)。このときのダイオード7の作製個数は50個とした。
【0026】
(評価試験)
作製したダイオード7に逆バイアスをかけたときの漏れ電流をそれぞれ計測した。漏れ電流は逆バイアスの電圧に応じて増加する傾向にあり、ここでは漏れ電流が1mAになったときの電圧をダイオードの耐圧として定義し、この電圧値が高いか低いかで漏れ電流の大小を評価した。
【0027】
その結果、50個のダイオード7の耐圧は平均で250Vであった。また、200Vを閾値とした場合に、全数それ以上の耐圧となった。なお、未処理の場合は平均で100V以下となった。弗化水素酸処理(第1の洗浄処理)を行わず、硫酸処理のみを行った場合の平均耐圧は200Vとなった。また、弗化水素酸処理のみでは平均耐圧は200Vとそれほど変化はないが、耐圧が100Vを下回る明らかな不良品が4%出現した。この不良品の特性を解析したところ、金属不純物による可動イオンの影響と思われるV−I特性が観測されたことから、金属不純物が十分に除去されていないことが確認された。
【0028】
(実施例2)
実施例2の半導体装置として上記とは異なるタイプのダイオードを作製する場合について図2を参照して説明する。
【0029】
膜抵抗15Ωcmのn型のSi基板1を準備した(工程S21)。このn型Si基板1の上にp型のSiGe膜2を厚さ0.4μmに積層形成した(工程S22)。このp型SiGe膜2の成膜にはCVDのような化学気相堆積法を用いた。SiGe膜2中のp型ドーパントの濃度は1017cm−3台とした。また、SiGe膜2中のGe濃度は5原子%とした。
【0030】
次いで、ダイオードとして残す部分以外の部分を乾式エッチング又は湿式エッチングなどの定法を用いて除去することにより、SiGe膜2に所定パターンの穴あけ加工を行い、多数の基板露出面3を形成した。これらの基板露出部3は、径を1mm、深さを30μm、相互間のピッチ間隔を1.5〜5mmとした。さらに、弗酸48%水溶液と硝酸70%水溶液と純水とを1:1:10の割合で混合させた溶液に約20秒間浸漬して表面エッチングを行った(工程S23)。
【0031】
その後、弗化水素酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第1の洗浄処理を行った後に、水洗、乾燥し、硫酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第2の洗浄処理を行った(工程S24)。第1の洗浄処理に用いた弗化水素酸溶液は、48質量%濃度の弗化水素酸を水で1/50に希釈したものである。第2の洗浄処理に用いた硫酸溶液は、硫酸96質量%水溶液と過酸化水素水48質量%溶液を1:2の割合で調合したものである。
【0032】
この後、SiGe/Si積層体の上面と下面に金属電極4,5を真空蒸着法によりそれぞれ積層形成した(工程S25)。このSiGe/Si積層体を切断線6に沿って切り出した(工程S26)。その後、切り出したSiGe/Si積層体を絶縁物8としての信越シリコーン社製のシリコーンジェルを用いて表面を被覆し、被覆絶縁されたダイオード7として完成させた(工程S27)。このときのダイオード7の作製個数は20個とした。
【0033】
(評価試験)
作製したダイオード7に逆バイアスをかけたときの漏れ電流をそれぞれ計測した。評価条件は上記実施例1と同じとした。その結果、平均耐圧は280Vとなった。また、実施例2のダイオードでは200V以下のものは出現しなかった。比較例として表面エッチングとシリコーンジェルによる被覆を行わない場合のダイオードについて耐圧を調べた結果、その平均耐圧は250Vであった。これから本実施例2でおこなった処理法の有効性が確認された。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、SiGe/Siヘテロ接合界面における漏れ電流の発生が有効に防止される。このため、SiGe/Siヘテロ接合界面をもつダイオードやバイポーラトランジスタ等の半導体装置の品質向上が図られ、また歩留まりが向上し、その結果としてSiGe混晶膜の用途が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の作製方法を示すフローチャート。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の作製方法を示すフローチャート。
【図3】従来の半導体装置を示す断面模式図。
【符号の説明】
1…n型Si基板、
2…p型SiGe、
3…エッチング除去部(基板露出部)、
4,5…電極、
6…切断線、
7…半導体装置(ダイオード)、
8…被覆絶縁物、
13…空乏層(接合界面を含む近傍部位)、
16…露出部分(空乏層が外部に露出する部分)。
【発明の属する技術分野】
本発明はSiGeを用いたダイオードやトランジスタのような半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
SiGe混晶膜は、Siと接合させた電子デバイス、例えばn型Si−p型SiGe−n型Siを順次接合した構造、すなわちヘテロ接合型バイポーラトランジスタとすることで、Siのみの構造と比べて高周波特性に優れたトランジスタを実現することができるので、今日では高周波用途の集積回路に広く普及している。また、本発明者は、p型SiGeとn型またはn−型のSiとを接合したダイオードでは従来のSiダイオードに比べて順方向から逆方向にバイアス転換したときのリカバリ時間が短く、高速動作が可能であることを、先の特願2000−044306号の出願明細書及び図面において明らかにした。
【0003】
このような特性のSiGe混晶膜を利用したヘテロ接合型トランジスタやダイオードにおいて、耐電圧特性を高めることは歩留まり向上の観点と用途拡大の観点とから製造者間で強く要望されている。このため、耐圧のかかる近傍部位のダイオード構造、すなわちp型SiGeとn型Siとを接合した構造、あるいはn型SiGeとp型Siとを接合した構造、これらを総称して以下SiGe/Siダイオードと呼ぶこととするが、このSiGe/Siダイオードではpn接合界面での逆バイアスのときの漏れ電流が問題となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のSiGe/Siダイオードに生じる漏れ電流について図3を参照して説明する。図3はSiGe/Siダイオード10に逆バイアスをかけたときに生じる漏れ電流を模式的に示した図である。ダイオード10に逆バイアスをかけると、図示のようにpn接合界面のところに空乏層13ができ、この空乏層13に電界が集中する。pn接合界面にはダイオードの外部に露出する部分16が存在し、この露出部分16での空乏層はそれ以外のところの空乏層に比べて幅が狭くなる傾向にある。そのため、この露出部分16での電界集中の度合いが高くなり、ダイオードに生じる漏れ電流は露出部分16の物質状態に強く支配されることとなる。
【0005】
ここで、漏れ電流を支配する露出部分16の物質状態とは、具体的には露出部分16における結晶欠陥、空気放電、および不純物の3つである。このうち結晶欠陥は、各半導体層の作製プロセスに依存しており、半導体作製プロセスの品質管理には可能な限り結晶欠陥が入らないように十分な注意が払われているので、通常の場合は単独では無視できないほどの有害な欠陥に成長するまでには至らない。また、空気放電に関してはそれが起こらないように、例えば特願2000−025428号の出願明細書及び図面に記載の先行技術ではシリコーンジェルなどの絶縁物で表層を覆うなどの対処がなされている。
【0006】
しかし、不純物については前二者のように有効な対処方法がこれまで未だ明らかにされていない。漏れ電流の誘因となりうる不純物元素にはNa,K,Fe,Auなどの金属類、またハイドロカーボンなどの大気や水洗時に付着する不純物などがある。また、露出部分16が酸化されて表面にGe酸化物が生成されると、この酸化物も漏れ電流の原因となる。したがって、漏れ電流を低く抑えるためには、露出部分16において、結晶欠陥を抑え、かつ空気放電を抑えた上に、さらに漏れ電流を誘起する有害な不純物を十分少なくする処理が要求される。
【0007】
ところで、全てSiで構成される従来のダイオードにおいては、pn接合の露出部分を熱酸化処理するのが一般的である。これは900℃以上の高温の酸素又は水蒸気の雰囲気下でダイオードの表面を酸化する方法であり、この熱酸化処理を行うと、露出部分のSiが酸化されて絶縁化し、これにより漏れ電流が減少する。このような熱酸化法は、金属不純物には無力であるが、Si系のデバイスでは有効であり、これまでにも頻繁に利用されている。
【0008】
しかし、従来の熱酸化法をSiGe/Siダイオードにそのまま適用すると、SiGeの表層でできる酸化層とSiGeとの界面の部分にGeの偏析が起こり、これが漏れ電流の原因となる。このため、熱酸化法をSiGeに適用するためにはGeが偏析を起こさない酸化条件の丹念な探索研究が必要であるが、その有効な方策は現在に至るまで未だ報告が見られず、未解決のまま残されている。
【0009】
なお、上記従来技術の問題点はSiGe/Siダイオードのヘテロ接合界面に関するものであるが、SiGe/SiGeダイオードでも同様の問題を生じている。
【0010】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、SiGe/Siヘテロ接合界面又はSiGe/SiGeヘテロ接合界面、特にその露出面に漏れ電流を生じない半導体装置の作製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】
本発明に係る半導体装置の作製方法は、第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、前記接合界面が表面に露出する部分を、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄することを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る半導体装置の作製方法は、第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、前記接合界面が表面に露出している部分をエッチングし、次いで、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄し、次いで前記接合界面が表面に露出している部分に絶縁物を被覆することを特徴とする。
【0013】
SiGe/Siダイオードの接合界面の表面露出部分は、大気中に放置しておくと自然に酸化してしまう。このとき、大気中からの不純物(ハイドロカーボンなど)の吸着、また作業者が素手などで接触することによってもたらされる金属(Na,K)イオンなどの混入、さらに酸化されてできるGeの酸化物(GeO2)などが不純物として想定される。これらの不純物は漏れ電流を引き起こし、半導体装置の耐圧特性を低下させる。
【0014】
本発明において、先ず弗化水素酸を含む溶液にSiGe/Siダイオードを浸すのは、該露出部分にできる酸化物を取り除くためである。酸化層として数μm程度の厚さでも弗化水素酸溶液に浸す時間を変えることで、容易に取り除くことができる。この洗浄処理により露出部分の表面では接合界面は水素終端される。しかし、この工程ではハイドロカーボンや金属不純物は除去されない。
【0015】
次いで、SiGe/Siダイオードを硫酸含有水溶液に浸すと、金属不純物とハイドロカーボンが溶液に溶け出て、表層から取り除かれる。この際に表層は1nm(10Å)程度の厚さで酸化されるが、この際作られるのはSiO2のみでGeの酸化物(GeO2)は作られない。硫酸の影響で表層のGe原子は酸化するが、Ge酸化物は硫酸の溶液に溶けるため、表層にGeO2として残らない。ここでできた表層の状態は、金属、ハイドロカーボン、Ge酸化物などの不純物が低く抑えられるほか、表層にSi酸化物が薄くでき、これが外界からの不純物にたいして不活性であり、その後の不純物吸着を抑える働きがある。
【0016】
本発明では弗化水素酸処理と硫酸処理を順次行うが、どちらか一方が欠けた場合には本発明の効果は発現しない。弗化水素酸処理が欠けた場合は、表層の自然酸化膜が厚いときに自然酸化膜中のGeO2の除去が不十分になるとともに、自然酸化膜中にある金属不純物を除去できない。一方、硫酸処理が欠けた場合は、弗化水素酸処理でとりきれない金属不純物とハイドロカーボンが残留することになる。また、これら弗化水素酸処理と硫酸処理とを逆にした場合は、表面が水素終端で終わるため、表面が酸化膜で終わる本発明に比べてその後の不純物吸着を抑える効果が弱くなる。
【0017】
SiGe/Siダイオードにおいて逆バイアス時の漏れ電流の原因は、上述したように接合界面の表面露出部分での、1)結晶欠陥、2)空気放電、3)不純物である。
【0018】
第1の発明は表層の不純物を効果的に除去する方法であるが、これに第2の発明のように1)結晶欠陥と2)空気放電を除去する工程を付加することで、さらに漏れ電流の少ないダイオードとなる。
【0019】
具体的には、半導体表面部分の結晶欠陥の除去のために、化学エッチング、例えばKOHなどのアルカリ系水溶液か弗酸と硝酸の混合水溶液などで表層をエッチングすることで取り除く。これにより引っかき傷やプラズマなどの処理による表面損傷による結晶欠陥を取り除くことができる。その後に、不純物を除去するために、第1の発明で示した弗化水素酸溶液と硫酸溶液に順次浸漬して洗浄する。その後、表面を絶縁物で覆うことで空気との接触を防止するようにする。これら3つの方策を組み合わせることで、漏れ電流による性能劣化の少ないSiGe/Siダイオードを得ることができる。
【0020】
上記方策はSiGe/Siダイオードの例について説明しているが、SiGe/SiGeダイオードでも同様の効果を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の様々な好ましい実施例について説明する。
【0022】
(実施例1)
実施例1の半導体装置としてp−SiGe/n−Si接合型ダイオードを作製した。その作製方法について図1を参照して説明する。
膜抵抗15Ωcmのn型のSi基板1を準備した(工程S11)。このn型Si基板1の上にp型のSiGe膜2を厚さ0.4μmに積層形成した(工程S12)。このp型SiGe膜2の成膜にはCVDのような化学気相堆積法を用いた。SiGe膜2中のp型ドーパントの濃度は1017cm−3台とした。また、SiGe膜2中のGe濃度は5原子%とした。
【0023】
次いで、ダイオードとして残す部分以外の部分を乾式エッチング又は湿式エッチングなどの定法を用いて除去することにより、SiGe膜2に所定パターンの穴あけ加工を行い、多数の基板露出面3を形成した(工程S13)。これらの基板露出部3は、幅を1mm、深さを30μm、相互間のピッチ間隔を1.5〜5mmとした。
【0024】
その後、弗化水素酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第1の洗浄処理を行った後に、水洗、乾燥し、硫酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第2の洗浄処理を行った(工程S14)。第1の洗浄処理に用いた弗化水素酸溶液は、48質量%濃度の弗化水素酸を水で1/50に希釈したものである。第2の洗浄処理に用いた硫酸溶液は、硫酸96質量%水溶液と過酸化水素水48質量%溶液を1:2の割合で調合したものである。
【0025】
この後、SiGe/Si積層体の上面と下面に金属電極4,5を真空蒸着法によりそれぞれ積層形成した(工程S15)。このSiGe/Si積層体を切断線6に沿って切り出し、最終的にダイオード7として完成させた(工程S16)。このときのダイオード7の作製個数は50個とした。
【0026】
(評価試験)
作製したダイオード7に逆バイアスをかけたときの漏れ電流をそれぞれ計測した。漏れ電流は逆バイアスの電圧に応じて増加する傾向にあり、ここでは漏れ電流が1mAになったときの電圧をダイオードの耐圧として定義し、この電圧値が高いか低いかで漏れ電流の大小を評価した。
【0027】
その結果、50個のダイオード7の耐圧は平均で250Vであった。また、200Vを閾値とした場合に、全数それ以上の耐圧となった。なお、未処理の場合は平均で100V以下となった。弗化水素酸処理(第1の洗浄処理)を行わず、硫酸処理のみを行った場合の平均耐圧は200Vとなった。また、弗化水素酸処理のみでは平均耐圧は200Vとそれほど変化はないが、耐圧が100Vを下回る明らかな不良品が4%出現した。この不良品の特性を解析したところ、金属不純物による可動イオンの影響と思われるV−I特性が観測されたことから、金属不純物が十分に除去されていないことが確認された。
【0028】
(実施例2)
実施例2の半導体装置として上記とは異なるタイプのダイオードを作製する場合について図2を参照して説明する。
【0029】
膜抵抗15Ωcmのn型のSi基板1を準備した(工程S21)。このn型Si基板1の上にp型のSiGe膜2を厚さ0.4μmに積層形成した(工程S22)。このp型SiGe膜2の成膜にはCVDのような化学気相堆積法を用いた。SiGe膜2中のp型ドーパントの濃度は1017cm−3台とした。また、SiGe膜2中のGe濃度は5原子%とした。
【0030】
次いで、ダイオードとして残す部分以外の部分を乾式エッチング又は湿式エッチングなどの定法を用いて除去することにより、SiGe膜2に所定パターンの穴あけ加工を行い、多数の基板露出面3を形成した。これらの基板露出部3は、径を1mm、深さを30μm、相互間のピッチ間隔を1.5〜5mmとした。さらに、弗酸48%水溶液と硝酸70%水溶液と純水とを1:1:10の割合で混合させた溶液に約20秒間浸漬して表面エッチングを行った(工程S23)。
【0031】
その後、弗化水素酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第1の洗浄処理を行った後に、水洗、乾燥し、硫酸溶液中にSiGe/Si積層体を浸漬して第2の洗浄処理を行った(工程S24)。第1の洗浄処理に用いた弗化水素酸溶液は、48質量%濃度の弗化水素酸を水で1/50に希釈したものである。第2の洗浄処理に用いた硫酸溶液は、硫酸96質量%水溶液と過酸化水素水48質量%溶液を1:2の割合で調合したものである。
【0032】
この後、SiGe/Si積層体の上面と下面に金属電極4,5を真空蒸着法によりそれぞれ積層形成した(工程S25)。このSiGe/Si積層体を切断線6に沿って切り出した(工程S26)。その後、切り出したSiGe/Si積層体を絶縁物8としての信越シリコーン社製のシリコーンジェルを用いて表面を被覆し、被覆絶縁されたダイオード7として完成させた(工程S27)。このときのダイオード7の作製個数は20個とした。
【0033】
(評価試験)
作製したダイオード7に逆バイアスをかけたときの漏れ電流をそれぞれ計測した。評価条件は上記実施例1と同じとした。その結果、平均耐圧は280Vとなった。また、実施例2のダイオードでは200V以下のものは出現しなかった。比較例として表面エッチングとシリコーンジェルによる被覆を行わない場合のダイオードについて耐圧を調べた結果、その平均耐圧は250Vであった。これから本実施例2でおこなった処理法の有効性が確認された。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、SiGe/Siヘテロ接合界面における漏れ電流の発生が有効に防止される。このため、SiGe/Siヘテロ接合界面をもつダイオードやバイポーラトランジスタ等の半導体装置の品質向上が図られ、また歩留まりが向上し、その結果としてSiGe混晶膜の用途が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の作製方法を示すフローチャート。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の作製方法を示すフローチャート。
【図3】従来の半導体装置を示す断面模式図。
【符号の説明】
1…n型Si基板、
2…p型SiGe、
3…エッチング除去部(基板露出部)、
4,5…電極、
6…切断線、
7…半導体装置(ダイオード)、
8…被覆絶縁物、
13…空乏層(接合界面を含む近傍部位)、
16…露出部分(空乏層が外部に露出する部分)。
Claims (2)
- 第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、
前記接合界面が表面に露出する部分を、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄することを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 第1導電型のSiGeと第2導電型のSi又はSiGeとが相互接触する接合界面を有する半導体装置の作製方法において、
前記接合界面が表面に露出している部分をエッチングし、次いで、弗化水素酸を含む溶液で洗浄し、その後、硫酸を含む溶液で洗浄し、次いで前記接合界面が表面に露出している部分に絶縁物を被覆することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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