JPH02137370A - ＧａＡｓ半導体装置の製造方法 - Google Patents
ＧａＡｓ半導体装置の製造方法Info
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- JPH02137370A JPH02137370A JP29206788A JP29206788A JPH02137370A JP H02137370 A JPH02137370 A JP H02137370A JP 29206788 A JP29206788 A JP 29206788A JP 29206788 A JP29206788 A JP 29206788A JP H02137370 A JPH02137370 A JP H02137370A
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- Electrodes Of Semiconductors (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、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）から成る半導体領
域の表面に金属層を形成した構造を含むＧａＡｓ半導体
装置の製造方法に関する。
域の表面に金属層を形成した構造を含むＧａＡｓ半導体
装置の製造方法に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕ＧａＡｓ
の表面には特有の不安定性があり、ＧａＡｓ半導体装置
の製品化が期待はどには進展していない一因となってい
る。ＧａＡｓのショットキバリア（金属−半導体装ゐ障
壁）についても、所望のバリアハイドを持た仕ることや
逆電流の小さいショットキバリアを再現性良く形成する
ことが難しかった。
の表面には特有の不安定性があり、ＧａＡｓ半導体装置
の製品化が期待はどには進展していない一因となってい
る。ＧａＡｓのショットキバリア（金属−半導体装ゐ障
壁）についても、所望のバリアハイドを持た仕ることや
逆電流の小さいショットキバリアを再現性良く形成する
ことが難しかった。
一方、本願発明者等は、ｎ形ＧａＡｓ−３ｉＯ＊膜（シ
リコン酸化膜）−Ａ＆（アルミニウム）電極の系から成
るＭＩＳ（金属−絶縁物一半導体）構造において、Ｇａ
Ａｓ表面を硫化アンモニウム溶液で処理することにより
ＧａＡｓ表面にＳ（硫黄）の薄層を形成すると、良好な
ＭＸＳ特性の得られることを見出した。またこのことを
、（社）応用物理学会が１９８８年７月に発行した雑誌
「ジャパニーズ ジャーナルオブ アプライド フィジ
ックス 第２７巻第７号」により発表した。しかしなが
ら、この時点では、ＧＡＡＳ ５ｉｆｔ膜−金属電極
から成ろＭＩＳ構造以外の構造に応用可能であるか否か
については不明であった。
リコン酸化膜）−Ａ＆（アルミニウム）電極の系から成
るＭＩＳ（金属−絶縁物一半導体）構造において、Ｇａ
Ａｓ表面を硫化アンモニウム溶液で処理することにより
ＧａＡｓ表面にＳ（硫黄）の薄層を形成すると、良好な
ＭＸＳ特性の得られることを見出した。またこのことを
、（社）応用物理学会が１９８８年７月に発行した雑誌
「ジャパニーズ ジャーナルオブ アプライド フィジ
ックス 第２７巻第７号」により発表した。しかしなが
ら、この時点では、ＧＡＡＳ ５ｉｆｔ膜−金属電極
から成ろＭＩＳ構造以外の構造に応用可能であるか否か
については不明であった。
このような状況下において、本発明の目的は、ＧａＡｓ
の表面に金属層を形成したときに所望の金属−半導体接
触特性を得ることのできる製造方法を提供することにあ
る。
の表面に金属層を形成したときに所望の金属−半導体接
触特性を得ることのできる製造方法を提供することにあ
る。
上記目的を達成するための本発明は、ＧａＡｓから成る
半導体領域の表面を硫化アンモニウムの溶液と接触させ
る工程を経て前記表面に前記硫化アンモニウムの成分で
あるＳが被着した薄層を形成し、しかる後に、前記薄層
の上に重ねるように金属層を前記表面に形成することを
特徴とするＧａＡｓ半導体装置の製造方法に係わるもの
である。
半導体領域の表面を硫化アンモニウムの溶液と接触させ
る工程を経て前記表面に前記硫化アンモニウムの成分で
あるＳが被着した薄層を形成し、しかる後に、前記薄層
の上に重ねるように金属層を前記表面に形成することを
特徴とするＧａＡｓ半導体装置の製造方法に係わるもの
である。
なお、前記硫化アンモニウムの溶液は、化学式こうして
形成される前記金属層と前記表面の間のバリアハイド（
障壁高さ）は、前記金属層を構成する金属の仕事関数を
かなり忠実に反映した値となる。また、バリア（障壁）
を流れる逆電流が大幅に低減する。
形成される前記金属層と前記表面の間のバリアハイド（
障壁高さ）は、前記金属層を構成する金属の仕事関数を
かなり忠実に反映した値となる。また、バリア（障壁）
を流れる逆電流が大幅に低減する。
本発明の実施例に係わるショットキバリアの形成方法を
第１図（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。
第１図（Ａ）において、ＧａＡｓから成るｎ形半導体領
域２を含む半導体基板ｌを用意し、半導体領域２の表面
をＨＩＳＯ，（硫酸）：Ｈｔｏバ過酸化水素）： ｉ−
ｉ ｔ ｏ （水）＝５：ｌ：ｌの溶液で軽くエツチン
グして清浄化する。半導体領域２の不純物濃度は約５Ｘ
ｌ ０−１１′ｃｍ−”テある。
域２を含む半導体基板ｌを用意し、半導体領域２の表面
をＨＩＳＯ，（硫酸）：Ｈｔｏバ過酸化水素）： ｉ−
ｉ ｔ ｏ （水）＝５：ｌ：ｌの溶液で軽くエツチン
グして清浄化する。半導体領域２の不純物濃度は約５Ｘ
ｌ ０−１１′ｃｍ−”テある。
次に、室温に保たれた濃度１規定の硫化アンモニウムの
水溶液を用意する。硫化アンモニウムは、化学式（ＮＨ
ｔ）ｔｓで表される標準の化合物に対して約８％はどＳ
を過剰に含む硫化アンモニウムを使用する。したがって
、ここで使用する硫化アンモニウムを化学式では（Ｎ
Ｈ４）！Ｓ Ｘ （ｘ＞ １ 、望ましくはＸ≧１．０
２）と表わすことができる。この硫化アンモニウムの溶
液中に、半導体基板ｌを浸漬する。浸漬時間は数秒〜数
時間と幅広く選択することができる。半導体基板ｌを硫
化アンモニウムの溶液から取出した後に、半導体領域２
にＮ。
水溶液を用意する。硫化アンモニウムは、化学式（ＮＨ
ｔ）ｔｓで表される標準の化合物に対して約８％はどＳ
を過剰に含む硫化アンモニウムを使用する。したがって
、ここで使用する硫化アンモニウムを化学式では（Ｎ
Ｈ４）！Ｓ Ｘ （ｘ＞ １ 、望ましくはＸ≧１．０
２）と表わすことができる。この硫化アンモニウムの溶
液中に、半導体基板ｌを浸漬する。浸漬時間は数秒〜数
時間と幅広く選択することができる。半導体基板ｌを硫
化アンモニウムの溶液から取出した後に、半導体領域２
にＮ。
（窒素）ガスを吹き付けて付着している溶液の多くを除
去する。この結果、半導体領域２の表面は、約１０ｒ＋
ｍの厚さのＳを主成分とするアモルファス状の被膜で被
覆される。次に、半導体基板ｌを真空中（威圧雰囲気中
）に約３０分間放置するとこの被覆はほとんど消失する
。こうした工程を経た半導体領域２の表面には、第１図
（Ｂ）に示すように、Ｓの薄層３が形成されている。オ
ージェ電子分光法による観察によれば、Ｓの薄層３は、
硫化アンモニウムを構成するＳがＧａＡｓ表面に吸着さ
れて！原子層に近い極限的な薄さの８層として残存して
いるものである。なお、Ｓの薄層３を得るには、硫化ア
ンモニウム溶液への浸漬の後この溶液を純る。なお、第
１図（Ｃ）ではＳの薄層３が第１図（Ｂ）の状態のまま
で存在するように便宜的に描いている。しかし、Ｓの薄
層３が極薄の膜であるだけに、第１図（Ｃ）の状態でＳ
の薄層３がどのような形で存在しているかは明確ではな
い。
去する。この結果、半導体領域２の表面は、約１０ｒ＋
ｍの厚さのＳを主成分とするアモルファス状の被膜で被
覆される。次に、半導体基板ｌを真空中（威圧雰囲気中
）に約３０分間放置するとこの被覆はほとんど消失する
。こうした工程を経た半導体領域２の表面には、第１図
（Ｂ）に示すように、Ｓの薄層３が形成されている。オ
ージェ電子分光法による観察によれば、Ｓの薄層３は、
硫化アンモニウムを構成するＳがＧａＡｓ表面に吸着さ
れて！原子層に近い極限的な薄さの８層として残存して
いるものである。なお、Ｓの薄層３を得るには、硫化ア
ンモニウム溶液への浸漬の後この溶液を純る。なお、第
１図（Ｃ）ではＳの薄層３が第１図（Ｂ）の状態のまま
で存在するように便宜的に描いている。しかし、Ｓの薄
層３が極薄の膜であるだけに、第１図（Ｃ）の状態でＳ
の薄層３がどのような形で存在しているかは明確ではな
い。
こうして形成したショットキバリアの電子に対するバリ
アハイドφＧｎを参考例とともに下表に示す。
アハイドφＧｎを参考例とともに下表に示す。
次に、第１図（Ｃ）に示すように、Ａ１２．Ｐｄ（パラ
ジウム）またはＰｔ（白金）を選択的に真空蒸着して金
属層４を形成し、ショットキバリアを形成すこの表に示
すように、硫化アンモニウム処理を行わない場合は、従
来からよく知られているように、仕事関数の異なる金属
を金属層４に用いてもバリアハイドφａｎはあまり大き
く変化しない。これに対して本発明によれば、バリアハ
イドφ８ｎが金属の仕事関数を従来より忠実に反映した
値となる。表には示していないが、バリアハイドφＢ□
と相関のある正孔に対するバリアハイドφＢ、も、本発
明によれば金属の仕事関数を従来より忠実に反映した値
となる。結果として、バリアハイドφＢｎｓφＢ、の制
御性が向上することになり、好都合である。すなわち、
ＡＱを用いることによりバリアハイドφＢ、を比較的小
さくできるショットキバリアは、順方向電圧降下の小さ
いショットキバリアになるので、電力損失の小さい整流
用ショットキバリアダイオードを作成するときに好都合
である。
ジウム）またはＰｔ（白金）を選択的に真空蒸着して金
属層４を形成し、ショットキバリアを形成すこの表に示
すように、硫化アンモニウム処理を行わない場合は、従
来からよく知られているように、仕事関数の異なる金属
を金属層４に用いてもバリアハイドφａｎはあまり大き
く変化しない。これに対して本発明によれば、バリアハ
イドφ８ｎが金属の仕事関数を従来より忠実に反映した
値となる。表には示していないが、バリアハイドφＢ□
と相関のある正孔に対するバリアハイドφＢ、も、本発
明によれば金属の仕事関数を従来より忠実に反映した値
となる。結果として、バリアハイドφＢｎｓφＢ、の制
御性が向上することになり、好都合である。すなわち、
ＡＱを用いることによりバリアハイドφＢ、を比較的小
さくできるショットキバリアは、順方向電圧降下の小さ
いショットキバリアになるので、電力損失の小さい整流
用ショットキバリアダイオードを作成するときに好都合
である。
ショットキバリア形の光センサにおいては、所望の波長
域で高感度となるように所望のバリアハイド（ｎ形Ｇａ
Ａｓに対する場合はφｓｎ、ｐ形ＧａＡｓに対する場合
はφ８．）を有するショットキバリアを形成する必要が
ある。この場合にも、金属１４の金属を種々選択するこ
とによりバリアハイドφＢｎｑφ８ｐを所望の値に制御
しやすい本発明は好都合である。更に、バリアハイドφ
８ｎを十分に小さく形成すれば、金属層４をｎ形である
半導体領域２に対する低抵抗接触電極として利用するこ
ともできる。バリアハイドφａ１１を十分に大きく形成
すれば、バリアハイドφ８ｐが十分に小さくなり、金属
層４をｐ形ＧａＡｓに対する低抵抗接触電極として利用
することもできる。
域で高感度となるように所望のバリアハイド（ｎ形Ｇａ
Ａｓに対する場合はφｓｎ、ｐ形ＧａＡｓに対する場合
はφ８．）を有するショットキバリアを形成する必要が
ある。この場合にも、金属１４の金属を種々選択するこ
とによりバリアハイドφＢｎｑφ８ｐを所望の値に制御
しやすい本発明は好都合である。更に、バリアハイドφ
８ｎを十分に小さく形成すれば、金属層４をｎ形である
半導体領域２に対する低抵抗接触電極として利用するこ
ともできる。バリアハイドφａ１１を十分に大きく形成
すれば、バリアハイドφ８ｐが十分に小さくなり、金属
層４をｐ形ＧａＡｓに対する低抵抗接触電極として利用
することもできる。
一方、上記表に示した例のいずれにおいても、本発明に
よって形成したショットキバリアの逆電流は、硫化アン
モニウム処理を行わない場合の逆電流よりも約１桁小さ
い値となる。逆電流が大幅に低減できることは、整流用
ショットキバリアダイオードでは整流性の向上はもちろ
ん電力損失の低減に寄与し、光センサではＳ（信号）／
Ｎ（ノイズ）比の向上に寄与する。
よって形成したショットキバリアの逆電流は、硫化アン
モニウム処理を行わない場合の逆電流よりも約１桁小さ
い値となる。逆電流が大幅に低減できることは、整流用
ショットキバリアダイオードでは整流性の向上はもちろ
ん電力損失の低減に寄与し、光センサではＳ（信号）／
Ｎ（ノイズ）比の向上に寄与する。
なお、ＧａＡｓ表面を硫化ナトリウム（ＮａｔＳ）の溶
液で処理する工程によってもＧａＡｓ表面にＳのＡ１［
層３を形成することができ、この工程を利用して金属−
半導体（Ｇ ａＡ ｓ）接触を形成しても、Ｓの薄層３
を形成しない場合よりは好結果が得られる。
液で処理する工程によってもＧａＡｓ表面にＳのＡ１［
層３を形成することができ、この工程を利用して金属−
半導体（Ｇ ａＡ ｓ）接触を形成しても、Ｓの薄層３
を形成しない場合よりは好結果が得られる。
しかし、本発明のように硫化アンモニウム溶液で処理す
る工程を利用すると、上記の場合よりも更に好結果が得
られる。特に、硫化アンモニウムとして前述の（Ｎ Ｈ
４）２Ｓ Ｘ（Ｘ＞ １ ）を用いることにより著しく
好結果が得られる。
る工程を利用すると、上記の場合よりも更に好結果が得
られる。特に、硫化アンモニウムとして前述の（Ｎ Ｈ
４）２Ｓ Ｘ（Ｘ＞ １ ）を用いることにより著しく
好結果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、金属−半導体（
ＧａＡｓ）接触のバリアハイドφ８ｎｓ φＢ、をかな
り広範囲に制御することができる。また、逆電流の小さ
いショットキバリアを形成することができる。したがっ
て、本発明はＧａＡｓ半導体装置の性能や信頼性の向上
あるいはコストダウンに寄与できるものである。
ＧａＡｓ）接触のバリアハイドφ８ｎｓ φＢ、をかな
り広範囲に制御することができる。また、逆電流の小さ
いショットキバリアを形成することができる。したがっ
て、本発明はＧａＡｓ半導体装置の性能や信頼性の向上
あるいはコストダウンに寄与できるものである。
第１図（Ａ ）（＋３ ）（Ｃ”）は、本発明の実施例
に係わるショットキバリアの形成方法を説明するための
断面図である。 ■・・・・・・・・・・・・半導体基板、２・・・・・
・・・・・・・ｎ形ＧａＡｓから成る半導体領域、３・
・・・・・・・・・・・Ｓの薄層、４・・・・・・・・
・・・・金属層第１図
に係わるショットキバリアの形成方法を説明するための
断面図である。 ■・・・・・・・・・・・・半導体基板、２・・・・・
・・・・・・・ｎ形ＧａＡｓから成る半導体領域、３・
・・・・・・・・・・・Ｓの薄層、４・・・・・・・・
・・・・金属層第１図
Claims (2)
- （１）砒化ガリウム（ＧａＡｓ）から成る半導体領域の
表面を硫化アンモニウムの溶液と接触させる工程を経て
前記表面に前記硫化アンモニウムの成分である硫黄（Ｓ
）が被着した薄層を形成し、しかる後に、前記薄層の上
に重ねるように金属層を前記表面に形成することを特徴
とするＧａＡｓ半導体装置の製造方法。 - （２）前記硫化アンモニウムは、化学式（ＮＨ＿４）＿
２Ｓｘ（ｘ＞１）で表すことのできる硫黄過剰の硫化ア
ンモニウムである請求項１記載のＧａＡｓ半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292067A JP2794180B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ＧａＡｓ半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63292067A JP2794180B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ＧａＡｓ半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137370A true JPH02137370A (ja) | 1990-05-25 |
| JP2794180B2 JP2794180B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=17777106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63292067A Expired - Lifetime JP2794180B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ＧａＡｓ半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794180B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757738B1 (ko) * | 2006-09-21 | 2007-09-12 | 연세대학교 산학협력단 | 금속/ＧａＡｓ 쇼트키 접합 계면 불순물 제거 방법 |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP63292067A patent/JP2794180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JAPANESE JORNAL OF APPLIEND PHYSICS=1988 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757738B1 (ko) * | 2006-09-21 | 2007-09-12 | 연세대학교 산학협력단 | 금속/ＧａＡｓ 쇼트키 접합 계면 불순물 제거 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2794180B2 (ja) | 1998-09-03 |
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