JPH02232970A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02232970A JPH02232970A JP5342289A JP5342289A JPH02232970A JP H02232970 A JPH02232970 A JP H02232970A JP 5342289 A JP5342289 A JP 5342289A JP 5342289 A JP5342289 A JP 5342289A JP H02232970 A JPH02232970 A JP H02232970A
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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、Inを含む化合物半導体を動作層とする半導
体装置の製造方法、特に良好な界面特性を有する半導体
装置の製造方法に関する。
体装置の製造方法、特に良好な界面特性を有する半導体
装置の製造方法に関する。
Inを含む化合物半導体を動作層とする金属一絶縁体一
半導体(Mis)′t1界効果トランジスタ(FET)
の製造方法を、中でもInPを例にとり説明する。
半導体(Mis)′t1界効果トランジスタ(FET)
の製造方法を、中でもInPを例にとり説明する。
第2図は従来の製造方法によるディプレ7ションモード
のInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を示す
図である。インターナショナルエレクトロン デバイス
ミーティング(Interna−tional Ei
ectron Device Meeting 198
6−P771)に伊東(T. I toh)らが述べて
いるように、従来、半絶Q性1 n P基板1にイオン
注入とアニールにより、あるいはVPEなどにより動作
層2およびコンタクト層3を形成し〔第2図(al,
(b)) 、これにゲート絶縁膜である/l/!GaA
s層をMBE等により成長した後〔第2図(C)〕、ゲ
ート電極6,ソース電極7.ドレイン電極8を形成して
〔第2図(d)〕電界効果トランジスタを実現してきた
。
のInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を示す
図である。インターナショナルエレクトロン デバイス
ミーティング(Interna−tional Ei
ectron Device Meeting 198
6−P771)に伊東(T. I toh)らが述べて
いるように、従来、半絶Q性1 n P基板1にイオン
注入とアニールにより、あるいはVPEなどにより動作
層2およびコンタクト層3を形成し〔第2図(al,
(b)) 、これにゲート絶縁膜である/l/!GaA
s層をMBE等により成長した後〔第2図(C)〕、ゲ
ート電極6,ソース電極7.ドレイン電極8を形成して
〔第2図(d)〕電界効果トランジスタを実現してきた
。
上述した従来の製造方法によるディプレッションモード
のI n P M I S電界効果トランジスタのゲー
ト・ソース容量のゲートバイアス依存特性および静特性
を第3図に示す。蓄積領域において周波数分散がみられ
フラット容量を示す電圧は負バイアス側にシフトしてい
る。また、FETにおいては、ソース・ドレイン電流の
上づまりが見られる. このように従来の製造方法で作成したMISFETにお
いて、成長後の界面には低減されてはいるものの未だ界
面準位が存在し、これが容量電圧特性において蓄積領域
での周波数分敗や、ヒステリシスを生じさせ、さらに界
面あるいは絶縁膜中に存在すると思われる固定電荷によ
り容量のフラット電圧がシフトする等の問題が生じる.
また、ディプレッションモードのFET特性においては
、ドレイン電流の上づまりやエンハンスしにくいといっ
た形で悪影響を及ぼし、大振幅動作での高周波特性など
に大きな影響を及ぼす。
のI n P M I S電界効果トランジスタのゲー
ト・ソース容量のゲートバイアス依存特性および静特性
を第3図に示す。蓄積領域において周波数分散がみられ
フラット容量を示す電圧は負バイアス側にシフトしてい
る。また、FETにおいては、ソース・ドレイン電流の
上づまりが見られる. このように従来の製造方法で作成したMISFETにお
いて、成長後の界面には低減されてはいるものの未だ界
面準位が存在し、これが容量電圧特性において蓄積領域
での周波数分敗や、ヒステリシスを生じさせ、さらに界
面あるいは絶縁膜中に存在すると思われる固定電荷によ
り容量のフラット電圧がシフトする等の問題が生じる.
また、ディプレッションモードのFET特性においては
、ドレイン電流の上づまりやエンハンスしにくいといっ
た形で悪影響を及ぼし、大振幅動作での高周波特性など
に大きな影響を及ぼす。
本発明の目的は、上述のような問題点を解決した半導体
装置の製造方法を提供することにある.〔課題を解決す
るための手段〕 本発明は、Inを含む化合物半導体を動作層とし、この
動作層上にA lxG a t−xA s層(但し0≦
X≦1)を設けた半導体装置の製造方法において、 前記A It XQ a ,−XA S層を形成後に熱
処理することを特徴とする. 本発明によれば、熱処理の温度は600〜850℃とす
るのが好適である. 〔作用〕 動作層であるInPと絶縁層であるAIGaASとの界
面は従来の製造方法ではMBEチャンバー内で清浄化が
できるので、他の方法に比べて良好に行える.しかし、
再成長界面であり界面不純物の残留により界面準位が形
成される。仮に連続成長を行うか、完全に界面の清浄化
が行えたとしても、InPとAjlGaAsの間には3
.7%の格子不整が存在し、これが欠陥を作り界面にお
いて特性の劣化を招く. しかしながら、本発明の製造方法である成膜後の熱処理
により、界面準位は減少、もしくはエネルギー的に移動
し、良好な界面が得られ、容量電圧特性において蓄積領
域での周波数分散や、ヒステリシスが小さくなることが
明らかになった。さらに固定電荷によると思われた電圧
シフトもなくなり、良好な容量電圧特性が得られた。ま
たFET特性においてもドレイン電流の上づまりの改善
やエンハンスメント側での特性の向上がみられた.ここ
で熱処理の温度は低すぎるとその効果は小さく、高すぎ
ると界面の劣化が生じるため600〜850℃が最適で
ある。さらにこの熱処理による表面からのV族元素の離
脱による劣化を防ぐために、熱処理においては、S i
O.あるいはPSG膜等により表面を保護しておく. 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明する. 第1図は、本発明の熱処理を施したディプレッションモ
ードのInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を
示す図である. まず第1図(a). (b)に示すように、半絶縁性I
nP基板1上にVPE法によりn−InP動作層2およ
びソース・ゲート電極を形成する部分にn゜−1nPコ
ンタクト層3を形成する. 次に第1図(C)に示すように、゜例゜えばMBE法に
よりゲート絶縁膜であるA ’ o.sG a 11.
TA S層4を1000人成長する。
装置の製造方法を提供することにある.〔課題を解決す
るための手段〕 本発明は、Inを含む化合物半導体を動作層とし、この
動作層上にA lxG a t−xA s層(但し0≦
X≦1)を設けた半導体装置の製造方法において、 前記A It XQ a ,−XA S層を形成後に熱
処理することを特徴とする. 本発明によれば、熱処理の温度は600〜850℃とす
るのが好適である. 〔作用〕 動作層であるInPと絶縁層であるAIGaASとの界
面は従来の製造方法ではMBEチャンバー内で清浄化が
できるので、他の方法に比べて良好に行える.しかし、
再成長界面であり界面不純物の残留により界面準位が形
成される。仮に連続成長を行うか、完全に界面の清浄化
が行えたとしても、InPとAjlGaAsの間には3
.7%の格子不整が存在し、これが欠陥を作り界面にお
いて特性の劣化を招く. しかしながら、本発明の製造方法である成膜後の熱処理
により、界面準位は減少、もしくはエネルギー的に移動
し、良好な界面が得られ、容量電圧特性において蓄積領
域での周波数分散や、ヒステリシスが小さくなることが
明らかになった。さらに固定電荷によると思われた電圧
シフトもなくなり、良好な容量電圧特性が得られた。ま
たFET特性においてもドレイン電流の上づまりの改善
やエンハンスメント側での特性の向上がみられた.ここ
で熱処理の温度は低すぎるとその効果は小さく、高すぎ
ると界面の劣化が生じるため600〜850℃が最適で
ある。さらにこの熱処理による表面からのV族元素の離
脱による劣化を防ぐために、熱処理においては、S i
O.あるいはPSG膜等により表面を保護しておく. 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明する. 第1図は、本発明の熱処理を施したディプレッションモ
ードのInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を
示す図である. まず第1図(a). (b)に示すように、半絶縁性I
nP基板1上にVPE法によりn−InP動作層2およ
びソース・ゲート電極を形成する部分にn゜−1nPコ
ンタクト層3を形成する. 次に第1図(C)に示すように、゜例゜えばMBE法に
よりゲート絶縁膜であるA ’ o.sG a 11.
TA S層4を1000人成長する。
次に第1図(d)に示すように、熱処理の表面保護膜と
してCVD法によりPに含むS i Ot膜(PSG膜
) 5を形成する.これをH2雰囲気中で700℃で1
5分の熱処理を行う。
してCVD法によりPに含むS i Ot膜(PSG膜
) 5を形成する.これをH2雰囲気中で700℃で1
5分の熱処理を行う。
最後に第1図(e)に示すように、通常の方法によりゲ
ート電極6.ソース電極7,ドレイン電極8を設けFE
Tを作製する. 以上のようにして作製されたFETのゲート・ソース容
量のゲートバイアス依存特性および静特性を第4図に示
す。容量電圧特性から蓄積領域における周波数分散がな
くなり負バイアス側のシフトもなくなり良好な界面を形
成している.。このように、蓄積領域に置ける周波数分
散はなくなりフラット容量を示す電圧も理想的なものに
近《なっている.さらにFET特性においてもドレイン
電流の上づまりがなくなり、エンハンスモードでの延び
も生じ、良好に動作する. 以上本発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実施
例に限られるものではなく、本発明゜の範囲内で種々の
実施例が可能である。
ート電極6.ソース電極7,ドレイン電極8を設けFE
Tを作製する. 以上のようにして作製されたFETのゲート・ソース容
量のゲートバイアス依存特性および静特性を第4図に示
す。容量電圧特性から蓄積領域における周波数分散がな
くなり負バイアス側のシフトもなくなり良好な界面を形
成している.。このように、蓄積領域に置ける周波数分
散はなくなりフラット容量を示す電圧も理想的なものに
近《なっている.さらにFET特性においてもドレイン
電流の上づまりがなくなり、エンハンスモードでの延び
も生じ、良好に動作する. 以上本発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実施
例に限られるものではなく、本発明゜の範囲内で種々の
実施例が可能である。
例えば、上記実施例においては、熱処理を別に行ってい
るが、絶縁膜のAjl!GaAsを形成した後、MBE
チャンバー中で行うことも可能である。
るが、絶縁膜のAjl!GaAsを形成した後、MBE
チャンバー中で行うことも可能である。
また、熱処理温度についても熱処理時間との兼ね合いで
変化させうるちのである。また上記実施例において熱処
理保護膜としてPSG膜を用いたが、この限りではない
。雰囲気ガスについても実施例においては、水素ガスを
用いたが窒素ガスあるいはアルゴンガス等を用いること
も可能である。また、動作層およびコンタクト層の形成
にあたり本実施例においてはVPE法により形成したエ
ビ層を用いたが、イオン注入層を用いても構わないし、
InPに限らずInGaAs層などを動作層としても良
い。絶縁膜Al zG a l−xA Sについても、
その組成比を本実施例においてはX=0.3としたがこ
れも変えることができる。
変化させうるちのである。また上記実施例において熱処
理保護膜としてPSG膜を用いたが、この限りではない
。雰囲気ガスについても実施例においては、水素ガスを
用いたが窒素ガスあるいはアルゴンガス等を用いること
も可能である。また、動作層およびコンタクト層の形成
にあたり本実施例においてはVPE法により形成したエ
ビ層を用いたが、イオン注入層を用いても構わないし、
InPに限らずInGaAs層などを動作層としても良
い。絶縁膜Al zG a l−xA Sについても、
その組成比を本実施例においてはX=0.3としたがこ
れも変えることができる。
なお、上記実施例のように良好なAfGaAs/ I
n P界面が形成できる方法は、FET以外にも、例え
ばCharge Coupled Devices (
C C D )作製にも応用が可能である。
n P界面が形成できる方法は、FET以外にも、例え
ばCharge Coupled Devices (
C C D )作製にも応用が可能である。
本発明によれば、成膜後の熱処理により、界面準位は減
少もしくはエネルギー的に移動し、良好な界面が得られ
蓄積領域での周波数分敗や、ヒステリシスが小さくなる
ことが明らかになった。さらに固定電荷によると思われ
た電圧シフトもなくなり良好な容量電圧特性やFET特
性を示すことが判明した。
少もしくはエネルギー的に移動し、良好な界面が得られ
蓄積領域での周波数分敗や、ヒステリシスが小さくなる
ことが明らかになった。さらに固定電荷によると思われ
た電圧シフトもなくなり良好な容量電圧特性やFET特
性を示すことが判明した。
本発明の製造方法により良好な絶縁膜を有したInPを
動作層とする半導体装置が得られ、高周波の高速な集積
回路や、高周波高速の高出力デバイスとして通信や論理
回路等への寄与は大きい。
動作層とする半導体装置が得られ、高周波の高速な集積
回路や、高周波高速の高出力デバイスとして通信や論理
回路等への寄与は大きい。
さらに、高速な転送装置等への応用も可能である。
第1図は、本発明の熱処理を施したディプレッションモ
ードのrnPMIs電界効果トランジスタの製造方法を
示す図、 第2図は従来の製造方法によるディプレッションモード
のInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を示す
図、 第3図は、従来の製造方法によるディブレッションモー
ドのInPMIS電界効果トランジスタのゲート・ソー
ス容量のゲートバイアス依存特性及び静特性を示す図、 第4図は、本発明によるディブレッションモードのIn
PMIS電界効果トランジスタのゲート・ソース容量の
ゲートバイアス依存特性及び静特性を示す図である。 1・・・半絶縁性InP基板 2・・・動作層 3・・・コンタクト層 4・・・ゲート絶縁膜 5・・・アニール保護膜 6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極 8・・・ドレイン電極 代理人弁理士 岩 佐 義 幸第 1 区 第 図 第3区 第 図
ードのrnPMIs電界効果トランジスタの製造方法を
示す図、 第2図は従来の製造方法によるディプレッションモード
のInPMIS電界効果トランジスタの製造方法を示す
図、 第3図は、従来の製造方法によるディブレッションモー
ドのInPMIS電界効果トランジスタのゲート・ソー
ス容量のゲートバイアス依存特性及び静特性を示す図、 第4図は、本発明によるディブレッションモードのIn
PMIS電界効果トランジスタのゲート・ソース容量の
ゲートバイアス依存特性及び静特性を示す図である。 1・・・半絶縁性InP基板 2・・・動作層 3・・・コンタクト層 4・・・ゲート絶縁膜 5・・・アニール保護膜 6・・・ゲート電極 7・・・ソース電極 8・・・ドレイン電極 代理人弁理士 岩 佐 義 幸第 1 区 第 図 第3区 第 図
Claims (1)
- (1)Inを含む化合物半導体を動作層とし、この動作
層上にAl_xGa_1_−_xAs層(但し0≦X≦
1)を設けた半導体装置の製造方法において、前記Al
_xGa_1_−_xAs層を形成後に熱処理すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5342289A JPH02232970A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5342289A JPH02232970A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02232970A true JPH02232970A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12942404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5342289A Pending JPH02232970A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02232970A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0212875A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-17 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP5342289A patent/JPH02232970A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0212875A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-17 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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