JPH0883811A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0883811A
JPH0883811A JP6534191A JP6534191A JPH0883811A JP H0883811 A JPH0883811 A JP H0883811A JP 6534191 A JP6534191 A JP 6534191A JP 6534191 A JP6534191 A JP 6534191A JP H0883811 A JPH0883811 A JP H0883811A
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JP
Japan
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film
vapor
inp substrate
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deposited
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JP6534191A
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English (en)
Inventor
Hironori Kusumi
大乗 久須美
Yukio Okubo
幸夫 大久保
Kazuko Shimizu
一子 清水
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】InPなどIII-V族化合物半導体に作成した絶
縁膜上に安定性・均一性に優れた特性を有するショット
キー接合を形成する方法を提供するものである。 【構成】半導体上にP25(五酸化リン)を蒸着し熱処
理後、酸素プラズマで処理を行う、または、蒸着・熱処
理後水洗し、真空中で熱処理するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、InPなどのIII-V族
化合物半導体上にショットキー電極を形成する製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、マイクロ波半導体装置に用いられ
る半導体材料としてGaAsが主に用いれている。In
Pは、GaAsよりも電子移動度・飽和ドリフト速度が
大きく、しかも熱伝導率が大きいなどの特性を備えてい
る。このため、InPは、GaAsよりも優れた高周波
動作可能な半導体装置を作成できる半導体材料として注
目されている。しかし、InPに対して、ショットキー
障壁の高さ(バリアハイト)が高く、かつ逆方向リーク
電流の少ないショットキー接合は得られていない。この
ため、InP上のショットキー接合を利用したダイオー
ドやMESFETなどは実用化されていない。
【0003】ショットキー接合を構成する金属電極と半
導体の間に厚みが100Å以下の絶縁膜を設けると、電
子が絶縁膜をトンネル効果で突き抜けることができる。
このため、実効的なバリアハイトが高く、理想因子が小
さいショットキー構造が得られる。
【0004】そこで、従来、InPと金属電極との間
に、熱CVD法、陽極酸化法、化学的処理などの手法を
用いて形成した100Å以下の薄い絶縁膜を入れること
が試みられた。しかしながら、これらの方法により作成
したInPのショットキーダイオードでは、バリアハイ
トΦbが低い(0.5eV以下)、逆方向リーク電流が
大きい、あるいは、順方向電流−電圧特性における理想
因子nが悪い(1.5以上)特性しか得られなかった。
【0005】本出願人らは先に、InP基板上に、P2
5をソースとして窒素雰囲気中で抵抗加熱によりPx
Oy膜の蒸着を行った後、酸素及び不活性ガス中での熱
処理を行ってInPxOy絶縁膜を形成することで、優
れた特性のショットキー接合を作成する方法を開発し、
提案した(PCT/JP89/00060)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
よる絶縁膜は、安定性・均一性に関して充分なものでは
ない。つまり、絶縁膜形成し直ちにメタルマスクなどを
用いてショットキー接合を構成する金属電極を作成した
場合、優れたショットキー接合の特性が得られる。とこ
ろが、絶縁膜の表面にフォトレジスト等の膜を形成・除
去した後に金属電極を作成した場合、ショットキー接合
の特性が劣化し不均一となり充分な特性が得られない。
そのため、複雑な構造のダイオードやMESFETを作
成する場合、所定の特性が得られないという問題があっ
た。
【0007】この発明の目的は、絶縁膜の表面にフォト
レジスト等の膜を形成・除去した後にも、順方向電流−
電圧特性が均一で実効的なバリアハイトが高く、逆方向
の電流リークが少ないという優れた特性を有するショッ
トキー接合をInPなどIII-V族化合物半導体上に形成
する方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、In(インジウム)およびP(リン)を
含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リン)を
蒸着して蒸着膜を形成する工程と、該蒸着膜を酸素雰囲
気および/または不活性雰囲気において熱処理を行う工
程と、該蒸着膜を酸素プラズマで処理する工程と、該蒸
着膜上に、前記III-V族化合物半導体とショットキー接
合を形成する電極を形成する工程とを順次行なうことを
要旨とするものである。なお、酸素プラズマでの処理は
通常3分以上60分以下行なう。
【0009】または、In(インジウム)およびP(リ
ン)を含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リ
ン)を蒸着して蒸着膜を形成する工程と、該蒸着膜を酸
素雰囲気および/または不活性雰囲気において熱処理を
行う工程と、該蒸着膜を水洗する工程と、該蒸着膜を真
空中で熱処理する工程と、該蒸着膜上に、前記III-V族
化合物半導体とショットキー接合を形成する電極を形成
する工程とを順次行なうことをを要旨とするものであ
る。なお、真空中での熱処理は、100torr以下の
真空度で150℃〜250℃において15分〜60分間
程度行なう。
【0010】望ましくは、InP、InGaAsPなど
のInおよびPを含むIII-V族化合物半導体基板上に、
窒素、不活性ガスなどの雰囲気中でP25を加熱し昇華
させて蒸着する。この後、半導体基板を酸素雰囲気にお
いて250℃以上360℃以下の所定温度で30分以上
の熱処理を行う。次に、窒素、不活性ガスなどの不活性
雰囲気において前記所定温度より20℃(もしくは、1
0〜40℃)高い温度で30分以上の熱処理を行うこと
が望ましい。
【0011】ショットキー接合を形成する電極として
は、Au、Pd、Moなどの金属電極などを用いること
ができる。なお、Alなどの酸化リンの蒸着膜と反応す
る金属を用いることはできない。
【0012】
【作用】蒸着膜を酸素プラズマで処理すること、また
は、蒸着膜を水洗し真空中で熱処理することにより、絶
縁膜となる蒸着膜内の残留不純物(水分、五酸化りんな
ど)を除去することができ、絶縁膜の安定性が向上す
る。
【0013】
【実施例】
[実施例1]本発明に係る半導体装置の製造方法の第1
の実施例として、図1に断面図を示すショットキーダイ
オードの製造方法について以下に説明する。
【0014】キャリア濃度が1〜20×1016/cm3
のn型のInP基板1の表面をレジスト膜等で覆い、裏
面にAuGe/Ni/Au層からなるオーミック電極4
を形成する。次に、窒素雰囲気において硫酸系もしくは
リン酸系などからなるエッチャントを用いて、InP基
板1の表面処理を行い、自然酸化物を除去する。
【0015】その後直ちに、InP基板1の表面にPx
Oyを蒸着する。この蒸着は、窒素雰囲気に設置される
この蒸着装置を用いて行なわれ、蒸着ソースとしてはP
25粉末が用いられる。P25粉末を310℃(250
〜400℃でもよい)に加熱し、昇華させるとともに、
InP基板1の裏面を280℃(200〜300℃でも
よい)に加熱し、1〜7分間でInP基板1の表面にP
25膜を蒸着する。P25膜を蒸着したInP基板1を
大気圧の酸素雰囲気中において300〜360℃の温度
で30〜60分間の熱処理を行う。
【0016】その後、大気圧の窒素雰囲気中において3
20〜380℃の温度で30〜60分間の熱処理を行
う。これにより、リン酸化物(InPxOy:x〉0,
Y〉0))からなる絶縁膜2がInP基板1の表面に形
成される。絶縁膜2の厚みを100Å以下(望ましく
は、60〜80Å)とするように上記の蒸着条件および
熱処理条件を調整している。
【0017】その後直ちに、InP基板1をバレル型プ
ラズマアッシング装置内に装着し、酸素プラズマに絶縁
膜2を約10分間曝した。
【0018】次に、絶縁膜2上にフォトレジスト膜を形
成し、通常のリソグラフィー工程を用いて直径1mmの
ショットキー電極3の位置に対応する開口部を形成す
る。全面にAu膜を真空蒸着法で形成し、フォトレジス
ト膜を溶解除去することで所定形状のショットキー電極
3を形成する。
【0019】こうして得られたショットキーダイオード
の順方向電流−電圧特性を測定したところ、ダイオード
特性の良否を示す理想因子nは1.4、バリアハイトΦ
bは0.93eVであった。さらに逆方向の電流−電圧
特性を測定したところ、−3Vの印加時においてリーク
電流は90〜98nA/cm2と非常に小さく、かつ、
基板面内において均一であった。
【0020】[実施例2]本発明に係る半導体装置の製
造方法の第2の実施例として、図1に断面図を示すショ
ットキーダイオードの製造方法について以下に説明す
る。
【0021】InP基板1の表面にPxOyを蒸着し、
酸素雰囲気中および窒素雰囲気中において熱処理を行う
までは第1の実施例と同一であるので説明を省略する。
窒素雰囲気中の熱処理後直ちに、InP基板1を超純水
(比抵抗18MΩ以上)により3〜5分間流水洗浄す
る。乾燥窒素ガスを吹き付けることによりInP基板1
を乾燥した後、真空中(10torr)で175℃に加
熱して30分間ベーキングする。次に、第1の実施例と
同一のリソグラフィー工程を用いて所定形状のショット
キー電極3を形成する。
【0022】こうして得られたショットキーダイオード
の順方向電流−電圧特性を測定したところ、ダイオード
特性の良否を示す理想因子nは1.03±0.007、
バリアハイトΦbは0.93±0.04eVであった。
さらに逆方向の電流−電圧特性を測定したところ、−3
Vの印加時においてリーク電流は40〜400nA/c
2であった。
【0023】[比較例]比較例として、InP基板1の
表面にPxOyを蒸着し、酸素雰囲気中および窒素雰囲
気中において熱処理を行うまでは第1のおよび第2の実
施例と同一とし、蒸着膜の酸素プラズマでの処理および
真空中の熱処理を行なわない工程によりショットキーダ
イオードを作成した。
【0024】こうして得られたショットキーダイオード
の順方向電流−電圧特性を測定したところ、ダイオード
特性の良否を示す理想因子nは1.52±0.024、
バリアハイトΦbは0.86±0.17eVであった。
さらに逆方向の電流−電圧特性を測定したところ、−3
Vの印加時においてリーク電流は40〜400nA/c
2であった。
【0025】以上の結果から、実施例1の酸素プラズマ
の処理を行なった場合、リーク電流が顕著に減少し、ダ
イオード特性の均一性が向上することが分かる。また、
実施例2の真空中の熱処理を行なった場合、理想因子n
およびバリアハイトΦbの均一性が著しく向上する。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
装置の製造方法は、In(インジウム)およびP(リ
ン)を含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リ
ン)を蒸着して蒸着膜を形成する工程と、該蒸着膜を酸
素雰囲気および/または不活性雰囲気において熱処理を
行う工程と、該蒸着膜を酸素プラズマで処理する工程
と、該蒸着膜上に、前記III-V族化合物半導体とショッ
トキー接合を形成する電極を形成する工程とを順次行な
うことを要旨とするものである。
【0027】または、In(インジウム)およびP(リ
ン)を含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リ
ン)を蒸着して蒸着膜を形成する工程と、該蒸着膜を酸
素雰囲気および/または不活性雰囲気において熱処理を
行う工程と、該蒸着膜を水洗する工程と、該蒸着膜を真
空中で熱処理する工程と、該蒸着膜上に、前記III-V族
化合物半導体とショットキー接合を形成する電極を形成
する工程とを順次行なうことをを要旨とするものであ
る。
【0028】本発明により、絶縁膜となる蒸着膜内の残
留不純物(水分、五酸化りんなど)を除去することがで
き、絶縁膜の安定性が向上し、均一で良好なショットキ
ー接合の特性を示すショットキー電極の作製が可能とな
る。したがって、インジウムリン等を用いたショットキ
ーダイオード及びMESFETなどの製造における均一
性・生産性が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例により製造されたショットキー
ダイオードを説明するための断面図である。
【符号の説明】
1…InP基板、 2…絶縁膜、3…ショットキー
電極、4…オーミック電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 In(インジウム)およびP(リン)を
    含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リン)を
    蒸着して蒸着膜を形成する工程と、 該蒸着膜を酸素雰囲気および/または不活性雰囲気にお
    いて熱処理を行う工程と、 該蒸着膜を酸素プラズマで処理する工程と、 該蒸着膜上に、前記III-V族化合物半導体とショットキ
    ー接合を形成する電極を形成する工程とを順次行なうこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 In(インジウム)およびP(リン)を
    含むIII-V族化合物半導体上にP25(五酸化リン)を
    蒸着して蒸着膜を形成する工程と、 該蒸着膜を酸素雰囲気および/または不活性雰囲気にお
    いて熱処理を行う工程と、 該蒸着膜を水洗する工程と、 該蒸着膜を真空中で熱処理する工程と、 該蒸着膜上に、前記III-V族化合物半導体とショットキ
    ー接合を形成する電極を形成する工程とを順次行なうこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP6534191A 1991-03-07 1991-03-07 半導体装置の製造方法 Pending JPH0883811A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737904A (ja) * 1993-07-20 1995-02-07 Fujitsu Ltd 半導体装置、その製造方法、及びその製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737904A (ja) * 1993-07-20 1995-02-07 Fujitsu Ltd 半導体装置、その製造方法、及びその製造装置

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