JPH0556025B2 - - Google Patents
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- JPH0556025B2 JPH0556025B2 JP25279387A JP25279387A JPH0556025B2 JP H0556025 B2 JPH0556025 B2 JP H0556025B2 JP 25279387 A JP25279387 A JP 25279387A JP 25279387 A JP25279387 A JP 25279387A JP H0556025 B2 JPH0556025 B2 JP H0556025B2
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置の製造方法、更は詳しくは
砒化ガリムウを用いたMIS型半導体装置の製造方
法に関する。
砒化ガリムウを用いたMIS型半導体装置の製造方
法に関する。
（従来の技術）
砒化ガリウム（以下ではGaAsと記す）を用い
たMIS型（金属−絶縁体−半導体）半導体装置の
特性は絶縁体膜と半導体との界面特性に強く依存
する。従来、良好な界面特性を得るために、
GaAsの表面酸化層及び表面過剰砒素（As）を水
素プラズマで除去する方法（ジヤーナル・オブ・
アプライド・フイジクス（Journal of Applied
Physics）、52［５］3515−3519（1981））あるいは
高純度流水で処理する方法（アプライド・フイジ
クス・レターズ（Applied Physics Letters）50
［５］256−258（1987））等が検討されてきた。こ
れらは、ｎ型GaAsのMIS型半導体装置において
GaAs表面の過剰Asが表面ポテンシヤルをピンニ
ングしてしまい界面特性を悪化させるという問題
の解決を目的にしている。
たMIS型（金属−絶縁体−半導体）半導体装置の
特性は絶縁体膜と半導体との界面特性に強く依存
する。従来、良好な界面特性を得るために、
GaAsの表面酸化層及び表面過剰砒素（As）を水
素プラズマで除去する方法（ジヤーナル・オブ・
アプライド・フイジクス（Journal of Applied
Physics）、52［５］3515−3519（1981））あるいは
高純度流水で処理する方法（アプライド・フイジ
クス・レターズ（Applied Physics Letters）50
［５］256−258（1987））等が検討されてきた。こ
れらは、ｎ型GaAsのMIS型半導体装置において
GaAs表面の過剰Asが表面ポテンシヤルをピンニ
ングしてしまい界面特性を悪化させるという問題
の解決を目的にしている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、過剰Asの除去のためにプラズマを用
いる場合には、プラズマを発生させるための高周
波電源等装置が基板加熱装置以外に必要であると
いう不利の他に、プラズマ条件によつてはGaAs
表面が損傷を受ける危険性がある。すなわちプラ
ズマ処理時間やプラズマ出力が適切でないとAs
除去以上に損傷が生じ界面特性が劣化する。ま
た、流水処理の場合には、流水処理後絶縁体膜を
形成するまでの間にGaAs表面を大気にさらして
はならないため絶縁体膜形成に移行するまでに特
別の工夫が必要とされ、再現性も良くない。
いる場合には、プラズマを発生させるための高周
波電源等装置が基板加熱装置以外に必要であると
いう不利の他に、プラズマ条件によつてはGaAs
表面が損傷を受ける危険性がある。すなわちプラ
ズマ処理時間やプラズマ出力が適切でないとAs
除去以上に損傷が生じ界面特性が劣化する。ま
た、流水処理の場合には、流水処理後絶縁体膜を
形成するまでの間にGaAs表面を大気にさらして
はならないため絶縁体膜形成に移行するまでに特
別の工夫が必要とされ、再現性も良くない。
本発明は以上のような問題点を解決するために
なされたもので、簡便に再現性良くGaAs表面の
過剰Asを処理し良好なMIS特性を実現する方法
を提供することを目的とする。
なされたもので、簡便に再現性良くGaAs表面の
過剰Asを処理し良好なMIS特性を実現する方法
を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明では上記目的のため、GaAs表面酸化層
及び表面過剰Asの処理を熱的プロセス、すなわ
ち温度と雰囲気の管理のみで行なう。本発明は、
第１の工程として、GaAs表面酸化層の除去をAs
雰囲気中550℃以上での熱処理またはGaAsエピ
タキシヤル成長によつて行なつた後、500℃から
550℃の温度に降温してからAs雰囲気からＰ（リ
ン）雰囲気に変え熱処理する第２の工程ののち続
けて450℃以下で窒化物、弗化物等非酸化物系絶
縁体膜を被着させるものである。本発明では第２
の工程の後該絶縁体膜形成直前または同形成中さ
らに同形成後までＰ雰囲気を継続しても、該絶縁
体膜の絶縁性に大きな影響が無いかぎり構わな
い。
及び表面過剰Asの処理を熱的プロセス、すなわ
ち温度と雰囲気の管理のみで行なう。本発明は、
第１の工程として、GaAs表面酸化層の除去をAs
雰囲気中550℃以上での熱処理またはGaAsエピ
タキシヤル成長によつて行なつた後、500℃から
550℃の温度に降温してからAs雰囲気からＰ（リ
ン）雰囲気に変え熱処理する第２の工程ののち続
けて450℃以下で窒化物、弗化物等非酸化物系絶
縁体膜を被着させるものである。本発明では第２
の工程の後該絶縁体膜形成直前または同形成中さ
らに同形成後までＰ雰囲気を継続しても、該絶縁
体膜の絶縁性に大きな影響が無いかぎり構わな
い。
（作用）
As雰囲気中550℃以上でGaAsを熱処理するこ
とにより表面分解を抑えながら表面酸化層を除去
するかまたはGaAsエピタキシヤル成長を行なう
ことにより表面酸化層を含まないGaAs表面を形
成する。上記の酸化膜除去効果は気相成長法ある
いは分子線エピタキシー法で一般に知られている
ものである。500℃から550℃の温度でＰ雰囲気中
熱処理することにより過剰Asが除去されＰが吸
着される。このＰによる置換は、分子線エピタキ
シー装置及び気相成長装置内でPH3（フオスフイ
ン）圧を加えた場合に関し、Anger分支法により
確認した。絶縁体膜には非酸化物系膜を用い、絶
縁体膜とGaAsとの反応により界面に過剰Asが生
じないようにし、さらに被着を450℃以下で行な
うことによりGaAs表面の損傷を防ぐ。ここで、
絶縁体膜を非酸化物系膜に限定する理由は、
GaAs表面の酸化を回避することにより、絶縁体
膜とGaAs界面における過剰Asの生成などを抑制
する効果を期待したためである。
とにより表面分解を抑えながら表面酸化層を除去
するかまたはGaAsエピタキシヤル成長を行なう
ことにより表面酸化層を含まないGaAs表面を形
成する。上記の酸化膜除去効果は気相成長法ある
いは分子線エピタキシー法で一般に知られている
ものである。500℃から550℃の温度でＰ雰囲気中
熱処理することにより過剰Asが除去されＰが吸
着される。このＰによる置換は、分子線エピタキ
シー装置及び気相成長装置内でPH3（フオスフイ
ン）圧を加えた場合に関し、Anger分支法により
確認した。絶縁体膜には非酸化物系膜を用い、絶
縁体膜とGaAsとの反応により界面に過剰Asが生
じないようにし、さらに被着を450℃以下で行な
うことによりGaAs表面の損傷を防ぐ。ここで、
絶縁体膜を非酸化物系膜に限定する理由は、
GaAs表面の酸化を回避することにより、絶縁体
膜とGaAs界面における過剰Asの生成などを抑制
する効果を期待したためである。
（実施例）
以下、本発明を実施例により説明する。
第１の実施例においては全工程を気相成長装置
によつて行なつた。As雰囲気にはAsH3（アルシ
ン）を、Ｐ雰囲気にはPH3（フオスフイン）を用
い、絶縁体としてAIN（窒化アルミニウム）を
TMA（トリメチルアルミニウム）およびN2H4
（ヒドラジン）の系により堆積した。
によつて行なつた。As雰囲気にはAsH3（アルシ
ン）を、Ｐ雰囲気にはPH3（フオスフイン）を用
い、絶縁体としてAIN（窒化アルミニウム）を
TMA（トリメチルアルミニウム）およびN2H4
（ヒドラジン）の系により堆積した。
まず、化学的エツチングを行なつた（100）
GaAs基板（ｎ型、キヤリア濃度１×1016cm-3）
を縦型石英ガラス製反応管内のカーボンサセプタ
上に載せ、H2（水素）を毎分41、AsH3を毎分0.5
c.c.供給し、650℃に昇温させ20分間熱処理を行な
つた。次に、500℃まで降温し、AsH3供給を止
め、PH3を毎分0.5c.c.供給し10分間熱処理を行な
つた。しかるのち400℃でPH3供給を止めN2H4と
TMAを、それぞれ毎分４c.c.、毎分0.2c.c.供給し、
20分間でAIN膜を厚さ900A被着させた。以上の
工程はすべて圧力0.1気圧で行なつた。
GaAs基板（ｎ型、キヤリア濃度１×1016cm-3）
を縦型石英ガラス製反応管内のカーボンサセプタ
上に載せ、H2（水素）を毎分41、AsH3を毎分0.5
c.c.供給し、650℃に昇温させ20分間熱処理を行な
つた。次に、500℃まで降温し、AsH3供給を止
め、PH3を毎分0.5c.c.供給し10分間熱処理を行な
つた。しかるのち400℃でPH3供給を止めN2H4と
TMAを、それぞれ毎分４c.c.、毎分0.2c.c.供給し、
20分間でAIN膜を厚さ900A被着させた。以上の
工程はすべて圧力0.1気圧で行なつた。
上記工程によつて得た試料にAl（アルミニウ
ム）を真空蒸着しMIS構造ダイオードを作成し
た。ｎ型GaAsのMIS特性で問題とされる蓄積側
容量分散は１キロヘルツから10メガヘルツの間で
５％と小さく、従来の、H2プラズマを用いて過
剰Asを除去した結果のうち良好な特性を示した
ものと同等の良好な特性が実現されていることが
わかつた。更にこの特性は、再現性良く得られ、
H2中600℃20分間の熱処理によつても劣化しなか
つた。一方、従来の水素プラズマで処理した試料
では、500℃という低温で蓄積側特性の劣化が起
きた。またこれらの結果は雰囲気と温度の制御の
みで再現性良く得られた。
ム）を真空蒸着しMIS構造ダイオードを作成し
た。ｎ型GaAsのMIS特性で問題とされる蓄積側
容量分散は１キロヘルツから10メガヘルツの間で
５％と小さく、従来の、H2プラズマを用いて過
剰Asを除去した結果のうち良好な特性を示した
ものと同等の良好な特性が実現されていることが
わかつた。更にこの特性は、再現性良く得られ、
H2中600℃20分間の熱処理によつても劣化しなか
つた。一方、従来の水素プラズマで処理した試料
では、500℃という低温で蓄積側特性の劣化が起
きた。またこれらの結果は雰囲気と温度の制御の
みで再現性良く得られた。
第２の実施例においては、650℃でTMG（トリ
メチルガリウム）とAsH3（アルシン）を原料と
するMOCVD法によりGaAs層をエタピタキシヤ
ル成長させてから第１の実施例と同様にAsH3供
給を500℃で止め、直ちに、PH3を毎分0.5c.c.供給
し５分間熱処理を行なつた。こののち370℃で
N2H4−TMAを用いてAIN膜を形成した。この
場合にはPH3を膜堆積終了まで供給した。本実施
例で作成したAIN膜抵抗率は７×1015ΩcmPH3を
供給しなかつた場合とほぼ等しい。
メチルガリウム）とAsH3（アルシン）を原料と
するMOCVD法によりGaAs層をエタピタキシヤ
ル成長させてから第１の実施例と同様にAsH3供
給を500℃で止め、直ちに、PH3を毎分0.5c.c.供給
し５分間熱処理を行なつた。こののち370℃で
N2H4−TMAを用いてAIN膜を形成した。この
場合にはPH3を膜堆積終了まで供給した。本実施
例で作成したAIN膜抵抗率は７×1015ΩcmPH3を
供給しなかつた場合とほぼ等しい。
本実施例で作成したGaAs MISも第１の実施
例と同等の特性を示した。
例と同等の特性を示した。
第３の実施例においてはMOMBE（有機金属分
子線エタピタキヤル）装置中でGaAs基板の表面
酸化膜をAsフラツクス1016cm-2sec-1下650℃で除
去したのち500℃でAsフラツクスを止めPH3を１
ｍTorr供給し10分間熱処理したのちCaF2（弗化
カルシウム）を蒸着した。本実施例で作成した試
料でも第１の実施例と同等の特性が得られた。
子線エタピタキヤル）装置中でGaAs基板の表面
酸化膜をAsフラツクス1016cm-2sec-1下650℃で除
去したのち500℃でAsフラツクスを止めPH3を１
ｍTorr供給し10分間熱処理したのちCaF2（弗化
カルシウム）を蒸着した。本実施例で作成した試
料でも第１の実施例と同等の特性が得られた。
なお上述においてはMIS型半導体装置をMIS型
ダイオードとして得る場合の実施例により本発明
のMIS型半導体装置の製造方法を説明したが、本
発明はこれをGaAs及び絶縁膜間の界面特性を利
用する種々合のMIS型半導体装置例えばMIS型電
界効果トランジスタなどを得る場合に適用し得
る。またGaAs基板上の絶縁膜はAINやCaF2ばか
りでなくSi3N4など他の絶縁膜を用いても、本発
明を適用し得ることは明らかであろう。さらに絶
縁膜の堆積法も上記した気相成長、MOMBEに
限られものではなく他の堆積法例えばプラズマ気
相成長法など他の堆積法などを用いても良い。熱
処理雰囲気としてもそれぞれAs及びＰを構成要
素として含むものであれば有効である。
ダイオードとして得る場合の実施例により本発明
のMIS型半導体装置の製造方法を説明したが、本
発明はこれをGaAs及び絶縁膜間の界面特性を利
用する種々合のMIS型半導体装置例えばMIS型電
界効果トランジスタなどを得る場合に適用し得
る。またGaAs基板上の絶縁膜はAINやCaF2ばか
りでなくSi3N4など他の絶縁膜を用いても、本発
明を適用し得ることは明らかであろう。さらに絶
縁膜の堆積法も上記した気相成長、MOMBEに
限られものではなく他の堆積法例えばプラズマ気
相成長法など他の堆積法などを用いても良い。熱
処理雰囲気としてもそれぞれAs及びＰを構成要
素として含むものであれば有効である。
（発明の効果）
以上に述べたように本発明によれば簡便に再現
性良く良好なGaAsのMIS界面特性を得ることが
可能になる。
性良く良好なGaAsのMIS界面特性を得ることが
可能になる。
Claims (1)
- １ 砒化ガリウム上に非酸化物系絶縁体膜を形成
する方法であつて、該絶縁体膜形成前に砒化ガリ
ウムを砒素雰囲気中550℃以上で熱処理するかま
たは砒化ガリウムをエピタキシヤル成長させる第
１の工程と、500℃から550℃の温度に降温してか
ら砒素雰囲気をリン雰囲気に変え熱処理を行なう
第２の工程の後450℃以下で非酸化物系絶縁体膜
を被着させる工程を含むことを特徴とする砒化ガ
リウムを用いたMIS型半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25279387A JPH0194663A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 砒化ガリウムを用いたｍｉｓ型半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25279387A JPH0194663A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 砒化ガリウムを用いたｍｉｓ型半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194663A JPH0194663A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0556025B2 true JPH0556025B2 (ja) | 1993-08-18 |
Family
ID=17242327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25279387A Granted JPH0194663A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 砒化ガリウムを用いたｍｉｓ型半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0194663A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990064934A (ko) * | 1999-05-25 | 1999-08-05 | 이환철 | 금속-절연체-반도체소자용 절연박막의 제조방법 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25279387A patent/JPH0194663A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0194663A (ja) | 1989-04-13 |
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