JPH09232420A - 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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JPH09232420A
JPH09232420A JP8032215A JP3221596A JPH09232420A JP H09232420 A JPH09232420 A JP H09232420A JP 8032215 A JP8032215 A JP 8032215A JP 3221596 A JP3221596 A JP 3221596A JP H09232420 A JPH09232420 A JP H09232420A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的特性が熱的に不安定になったり、表面
において段差が生じたりする。 【解決手段】 フォトレジスト5によってマスキングが
施された高抵抗GaAs基板に化合物半導体の分解が生
じない時間だけ電子線またはレーザー6を照射し、フォ
トレジスト5の開口部における高抵抗GaAs基板1の
一部及びn−GaAs2を選択的に溶融させて溶融層7
を形成し、溶融層7が、高抵抗GaAs基板1の構成元
素と異なる元素を少なくとも1つ含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体装置
の製造方法に関し、特に、平坦で、かつ熱的に安定な素
子間分離技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、化合物半導体の素子間分離技
術として、メサエッチング技術や結晶欠陥による高抵抗
化を利用するイオン注入技術がある。
【0003】図3は、特開昭61−131526号公報
に開示されている半導体装置の製造方法を示す図であ
る。
【0004】以下に、図3に示す半導体装置の製造方法
について説明する。
【0005】まず、高抵抗GaAs基板1上に、同一元
素のMBEアモルファス層を数十Å厚形成させる(図3
(a))。
【0006】次に、予め決められた第1の温度で加熱し
た状態において、電子線またはレーザー6をMBEアモ
ルファス層9の表面に選択的に照射し、単結晶化部分1
0を形成させる(図3(b))。
【0007】次に、予め決められた第2の温度で加熱し
た状態において、分子線結晶成長(MBE)を行い、単
結晶化部分10にはMBEにより単結晶i−GaAs1
2及び単結晶n−GaAs13を、単結晶化部分10以
外の領域にはMBEアモルファス層またはポリ層11の
高抵抗層をそれぞれ形成させ、その後、単結晶n−Ga
As13上に半導体素子を形成させる(図3(c))。
【0008】上述した従来技術は、電子線アニール、レ
ーザーアニール技術を利用している。
【0009】ビームアニール技術はTransient annealと
も呼ばれ、半導体表面を瞬間的に溶融し、その後、液相
あるいは固相の再結晶化を行う技術である(参考文献Ap
pl Phys. Lett 32, p139 (1978),Solid State Electro
n 21 p485 (1978),IEEE Trans. ED-24 p429 (1977),A
ppl Phys. Lett 35 p546 (1979))。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の半導体装置の製造方法においては以下に
記載するような問題点がある。
【0011】(1)メサエッチング技術においては、段
差近傍においてフォトレジスト厚が均一ではなくなるた
め、ゲート電極のような均一な微細パターンを形成する
ことが困難となってしまう。
【0012】(2)半導体装置表面に形成される結晶欠
陥が熱プロセスにより回復すると、高抵抗層の電気的特
性が変化するため、結晶欠陥を利用するイオン注入技術
においては、半導体装置を製造中に外部から加わる熱に
より電気的特性が不安定になってしまう。
【0013】(3)ビームアニール技術において、半導
体表面は瞬間的とはいえ溶融するために、化合物半導体
中の蒸気圧の低い元素、例えばGaAs中のAsが蒸発
して表面に結晶欠陥が残留するため、MBE単結晶成長
が困難となってしまう。
【0014】また、MBE単結晶成長が達成できた場合
においても、その歩留りは低い。
【0015】さらに、ビームアニール技術自体は素子間
分離技術ではないため、他にMBE成長のための工程が
必要となり、工程数が多くなってしまう。
【0016】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、平坦で電気
的特性が熱的に安定で、かつ簡単で歩留まりが高い半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、化合物半導体からなる半導体基板上におい
て素子間分離が施された半導体装置の製造方法であっ
て、前記高抵抗基板上に導電層を形成する工程と、前記
導電層上に開口部を設けてマスキングを施す工程と、前
記マスキングが施された前記高抵抗基板に表面において
段差が生じない程度の時間だけエネルギービームを照射
し、前記開口部における前記高抵抗基板の一部及び前記
導電層を選択的に溶融させて溶融層を形成する工程と、
溶融層が、前記高抵抗基板の構成元素と異なる元素を少
なくとも1つ含有した状態で再結晶化した後、前記導電
層のうち溶融されずに残った部分上に半導体装置を形成
する工程とを順次行うことを特徴とする。
【0018】また、前記エネルギービームは、電子線で
あることを特徴とする。
【0019】また、前記エネルギービームは、レーザー
光であることを特徴とする。
【0020】また、前記エネルギービームは、イオンビ
ームであることを特徴とする。
【0021】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、マスキングが施された高抵抗基板にエネルギ
ービームを照射する際、その時間とエネルギーが、化合
物半導体の分解がわずかな元素蒸発程度であるので、半
導体基板の表面において微細加工に支障をきたすような
段差が生じることはない。
【0022】また、溶融層が、高抵抗基板の構成元素と
異なる元素を少なくとも1つ含有するので、再結晶化の
際にアモルファス層またはポリ層となり、素子間分離の
歩留りが高く、工程が簡単である。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0024】なお、本形態においては、GaAs電界効
果型トランジスタ(MESFET)を例にあげて素子間
分離技術について説明するが、素子間分離技術の基本機
能は、他の化合物半導体やHBT、縦型FET、光デバ
イス等にも有効である。
【0025】(第1の実施の形態)図1は、本発明の半
導体装置の製造方法の第1の実施の形態を示す図であ
る。
【0026】以下に、図1に示す半導体装置の製造方法
について説明する。
【0027】まず、化合物半導体からなる高抵抗GaA
s基板1上にノンドープAlGaAs3を2000Å
厚、さらに、ノンドープAlGaAs3上に導電層とな
る2×1017cm-3のn−GaAs2を2000Å厚そ
れぞれ成長させる(図1(a))。ここで、ノンドープ
AlGaAs3及びn−GaAs2の成長については、
MBE法による単結晶成長(例えば基板温度を450℃
とする)とする。
【0028】次に、n−GaAs2上に、高抵抗化する
領域に開口部を設けてマスクとなるフォトレジスト5を
1μm厚形成させる(図1(b))。
【0029】なお、マスクとしては、SiO2膜やSi
N膜等もn−GaAs2とフォトレジスト5との中間層
として適用することができる。この際、開口領域のSi
2膜やSiN膜を除去するプロセスが追加される。
【0030】次に、1.5J/cm2のエネルギーを有
する電子線(加速エネルギー40keV)またはレーザ
ー(例えばYAG)6を200nsec程度の時間照射
し、開口領域のn−GaAs2、ノンドープAlGaA
s3及び高抵抗GaAs基板1の一部に溶融層7を形成
させる(図1(c))。ここで、電子線またはレーザー
6の照射による溶融層7の形成においては、通常ウェー
ハ製造プロセスにおいて加えられる温度以上による熱プ
ロセスである。また、溶融層7の形成においては、イオ
ンビームの照射によっても行われる。
【0031】溶融層7が形成されると、溶融層7におい
て液相または固相の再結晶化が始まるが、この際、溶融
層7は、均一なAlGaAsとなっており、再結晶化の
種結晶となる高抵抗GaAs基板1とは結晶構成元素が
異なるため、高抵抗GaAs基板1上において素子分離
層となるアモルファス層またはポリ層8として成長して
電気的に高抵抗を有するようになる(図1(d))。こ
こで、電子線またはレーザー6の照射時間が200ns
ecと短時間であるため、溶融中のGaやAsの蒸発は
わずかであり、また、表面状態の変化も微小であり、ほ
ぼ平坦な面が得られる。
【0032】以上の工程により素子間分離が完成し、そ
の後、半導体装置であるn−GaAs2上にゲート電極
14、ソース電極15及びドレイン電極16を形成さ
せ、GaAsMESFETが完成する(図1(e))。
【0033】(第2の実施の形態)図2は、本発明の半
導体装置の製造方法の第2の実施の形態を示す図であ
る。
【0034】以下に、図2に示す半導体装置の製造方法
について説明する。
【0035】まず、高抵抗GaAs基板1上にn−Ga
As2を、さらに、n−GaAs2上にPドープSiO
2膜であるPSG膜4をそれぞれ成長させる(図2
(a))。
【0036】次に、PSG4上に、高抵抗化する領域に
開口部を設けてマスクとなるフォトレジスト5を1μm
厚形成させる(図2(b))。
【0037】次に、電子線またはレーザー6を第1の実
施の形態と同一条件で照射し、開口領域のn−GaAs
2及び高抵抗GaAs基板1の一部に溶融層7を形成さ
せる(図2(c))。ここで、溶融層7においては、溶
融中にPSG膜4よりPが拡散して均一なGaAsPと
なる。
【0038】次に、PSG膜4を除去する。また、溶融
層7は、高抵抗GaAs基板1と結晶構成元素が異なる
ため、高抵抗GaAs基板1上においてアモルファス層
またはポリ層8として成長して電気的に高抵抗を有する
ようになる(図2(d))。ここで、電子線またはレー
ザー6の照射時間が200nsecと短時間であるた
め、溶融中のGaやAsの蒸発はわずかであり、また、
表面状態の変化も微小であり、ほぼ平坦な面が得られ
る。
【0039】以上の工程により素子間分離が完成し、そ
の後、n−GaAs2上にゲート電極14、ソース電極
15及びドレイン電極16を形成させ、GaAsMES
FETが完成する(図2(e))。
【0040】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0041】(1)マスキングが施された高抵抗基板に
エネルギービームを照射する際の時間が、瞬間的であ
り、半導体基板の表面において段差が生じることはなく
平坦となる。
【0042】(2)溶融層が、高抵抗基板の構成元素と
異なる元素を少なくとも1つ含有するため、溶融層の液
相または固相の再結晶化過程において確実にアモルファ
ス層またはポリ層が形成され、素子間分離層の形成が確
実なものとなる。
【0043】(3)素子間分離層となるアモルファス層
またはポリ層の形成において、通常ウェーハ製造プロセ
スにおいて加えられる温度以上による熱プロセスが行わ
れるため、素子間分離層の電気的特性は熱的に安定であ
る。
【0044】(4)エネルギービームを照射することに
より素子間分離層となるアルモファス層またはポリ層が
形成されるため、工程数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の第1の実施の
形態を示す図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の第2の実施の
形態を示す図である。
【図3】特開昭61−131526号公報に開示されて
いる半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
1 高抵抗GaAs基板 2 n−GaAs 3 ノンドープAlGaAs 4 PSG膜 5 フォトレジスト 6 電子線またはレーザー 7 溶融層 8 アモルファス層またはポリ層 14 ゲート電極 15 ソース電極 16 ドレイン電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体からなる半導体基板上にお
    いて素子間分離が施された半導体装置の製造方法であっ
    て、 前記高抵抗基板上に導電層を形成する工程と、 前記導電層上に開口部を設けてマスキングを施す工程
    と、 前記マスキングが施された前記高抵抗基板に表面におい
    て段差が生じない程度の時間だけエネルギービームを照
    射し、前記開口部における前記高抵抗基板の一部及び前
    記導電層を選択的に溶融させて溶融層を形成する工程
    と、 溶融層が、前記高抵抗基板の構成元素と異なる元素を少
    なくとも1つ含有した状態で再結晶化した後、前記導電
    層のうち溶融されずに残った部分上に半導体装置を形成
    する工程とを順次行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記エネルギービームは、電子線であることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記エネルギービームは、レーザー光であることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記エネルギービームは、イオンビームであることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
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