JPH09321041A - 半導体装置の保護膜とその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板等の半導体基板の
表面に形成することができ、従来例に比較して、不純物
が少なくかつ半導体と良好な界面を有する半導体装置の
保護膜と、その形成方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板上に形成された非晶質酸化ガ
リウム膜又は非晶質窒化ガリウム膜からなる半導体装置
の保護膜であって、１０^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸
発させた金属ガリウム分子を基板温度が２００℃以下に
なるように設定された半導体基板上に堆積させることに
より形成された金属ガリウム膜を、酸化処理又は窒化処
理することにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成された、例えば電界効果トランジスタなどの半導体装
置の保護膜と、その形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＧａＡｓ電界効果トランジスタ等
の保護膜として使用される非晶質酸化ガリウム膜は、Ｇ
ａＡｓ基板の表面を直接に酸化する方法と、非晶質酸化
ガリウムを真空蒸着する方法（例えば、Ｍ．Ｐａｓｓｌ
ａｃｋ ｅｔ．ａｌ，“Ｉｎｓｉｔｕ ｆａｂｒｉｃａ
ｔｅｄ Ｇａ₂Ｏ₃−ＧａＡｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗ
ｉｔｈ ｌｏｗ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｒｅｃｏｍｂｉ
ｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ”，Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ，Ｎｏ．５，Ｖｏｌ．６
６，ｐｐ．６２５，１９９５年に記載されている。）と
のいずれかの方法によって形成されていた。また、Ｇａ
Ａｓ基板の表面を直接に酸化して非晶質酸化ガリウム膜
を形成する方法は、以下に示す５つの方法がよく知られ
ている。 （１）ＧａＡｓ基板を超純水中で静水浸漬放置又は流水
浸漬放置する方法。 （２）ＧａＡｓ基板を酸素雰囲気中で熱処理する方法。 （３）ＧａＡｓ基板の表面を陽極酸化する方法。 （４）ＧａＡｓ基板を大気中に放置する方法。 （５）ＧａＡｓ基板の表面を酸素プラズマ処理する方
法。 これらの方法は、例えば、柴富等，“Ｓｕｒｆａｃｅ
Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｆｏｒ ＧａＡｓ”，Ｉｎｓｔ
ｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｎｏ．８２，ｐｐ．１８５，１９
８６年に記載されている。

【０００３】また、非晶質酸化ガリウム膜と同様にＧａ
Ａｓ電界効果トランジスタ等の保護膜として使用される
非晶質窒化ガリウム膜は、ＧａＡｓ基板を窒化処理する
方法やＧａＡｓ基板表面を窒素プラズマ処理する方法の
いずれかの方法により形成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＧａＡｓ基板
の表面を直接酸化して非晶質酸化ガリウム膜を形成する
方法は、酸化しようとする表面にガリウムを含む化合物
が露出していなければならず、例えばＩｎＰ基板等のＧ
ａＡｓ基板以外の基板上には非晶質酸化ガリウム膜を形
成することができないという問題点があった。また、Ｇ
ａＡｓ基板上に形成された例えばＡｌＩｎＡｓ、ＩｎＰ
等のガリウムを含まない層が表面に露出している場合
は、たとえＧａＡｓ基板を用いた場合であっても非晶質
酸化ガリウム膜を形成することができないという問題点
があった。

【０００５】また、ＧａＡｓ基板の表面を直接酸化する
場合、酸化処理の工程でガリウムとともに、ガリウムと
化合物をなすひ素も酸化され、酸化ひ素（Ａｓ_２Ｏ_３，
Ａｓ_２Ｏ_５）が形成される。このためにＧａＡｓ基板の
表面には酸化ひ素と非晶質酸化ガリウムとが混在した膜
が形成され、純粋な非晶質酸化ガリウム膜を形成するこ
とができないという問題点があった。

【０００６】さらに、ＧａＡｓ基板の表面を直接酸化し
て非晶質酸化ガリウム膜を形成する方法のうち上述の
（１）乃至（４）の方法を用いた場合、酸化処理をする
とき又は酸化処理をする前にＧａＡｓ基板の表面が大気
中あるいは純水中にさらされるので、例えばエピタキシ
ャル成長によって形成された活性層の清浄な表面が汚染
されて、界面において界面準位の発生が少ない良好な非
晶質酸化ガリウム／半導体界面を形成することができな
いという問題点があった。また、上述の（５）の酸化プ
ラズマを用いる方法では、活性層の表面を酸素プラズマ
にさらすために活性層の表面に損傷を与えることになり
活性層の特性を損なうという問題点があった。

【０００７】また、非晶質酸化ガリウムを真空蒸着する
方法は、基板を直接酸化する場合に比較すると用いるこ
とのできる基板に制限はないので、どのような基板の表
面にも非晶質酸化ガリウム膜を形成することができる。
しかし、非晶質酸化ガリウムは、蒸発し難く、蒸発させ
るためには電子ビーム蒸着装置を用い、かつガドリウム
ガリウムガーネット（分子式Ｇｄ₃Ｇａ₅Ｏ₁₂で表され、
ＧＧＧと略して呼ばれる。）等の化合物を用いる必要が
ある。これによって、蒸発させるために用いた電子ビー
ムが基板表面に損傷を与え、良好な非晶質酸化ガリウム
／半導体界面を形成することができないという問題点が
あった。また、蒸発源にガドリウムガリウムガーネット
を用いているために、Ｇｄ原子を不純物として含んだ非
晶質酸化ガリウム膜が形成され、純粋な非晶質酸化ガリ
ウム膜を形成することができないという問題点があっ
た。

【０００８】また、ＧａＡｓ基板の表面を直接窒化して
非晶質窒化ガリウム膜を形成する方法は、非晶質酸化ガ
リウム膜を形成する場合と同様に、窒化しようとする表
面にガリウムを含む化合物が露出していなければなら
ず、ＧａＡｓ基板以外の基板上には非晶質窒化ガリウム
膜を形成することができないという問題点があった。ま
た、ＧａＡｓ基板上にＡｌＩｎＡｓ、ＩｎＰ等のガリウ
ムを含まない層が形成されている場合には、非晶質窒化
ガリウム膜を形成することができないという問題点があ
った。

【０００９】また、ＧａＡｓ基板の表面を直接窒化する
場合、窒化処理の工程でガリウムとともに、ガリウムと
化合物をなすひ素も窒化され、ＧａＡｓ基板の表面には
窒化ひ素と非晶質窒化ガリウムとが混在した膜が形成さ
れ、純粋な非晶質窒化ガリウム膜を形成することができ
ないという問題点があった。

【００１０】さらに、ＧａＡｓ基板の表面を直接窒化し
て非晶質窒化ガリウム膜を形成する方法は、窒化処理す
るとき又は窒化処理する前にＧａＡｓ基板の表面が大気
中にさらされるので、例えばエピタキシャル成長によっ
て形成された活性層の清浄な表面が汚染されて、良好な
非晶質窒化ガリウム／半導体界面を形成することができ
ないという問題点があった。

【００１１】本発明の目的は、以上の問題点を解決し
て、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板等の半導体基板の表面に
形成することができ、従来例に比較して、不純物が少な
くかつ半導体との間に良好な界面を形成することができ
る半導体装置の保護膜と、その形成方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の半導体装置の保護膜は、半導体基板上に形成された
金属ガリウム膜を酸化処理してなることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る請求項２記載の半導体
装置の保護膜の形成方法は、半導体基板上に金属ガリウ
ム膜を形成することと、上記金属ガリウム膜を酸化処理
することとを含むことを特徴とする。

【００１４】さらに、請求項３記載の半導体装置の保護
膜の形成方法は、請求項２記載の半導体装置の保護膜の
形成方法において、上記金属ガリウム膜を形成すること
は、１０^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガ
リウム分子を基板温度が２０℃以上で２００℃以下にな
るように設定された半導体基板上に堆積させることによ
り形成することを含むことを特徴とする。

【００１５】本発明に係る請求項４記載の半導体装置の
保護膜は、半導体基板上に形成された金属ガリウム膜を
窒化処理してなることを特徴とする。

【００１６】本発明に係る請求項５記載の半導体装置の
保護膜の形成方法は、半導体基板上に金属ガリウム膜を
形成することと、上記金属ガリウム膜を窒化処理するこ
ととを含むことを特徴とする。

【００１７】また、請求項６記載の半導体装置の保護膜
の形成方法は、請求項５記載の半導体装置の保護膜の形
成方法において、上記金属ガリウム膜を形成すること
は、１０^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガ
リウム分子を基板温度が２０℃以上で２００℃以下にな
るように設定された半導体基板上に堆積させることによ
り形成することを含むことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】

＜第１の実施形態＞図１は、本発明に係る第１の実施形
態である非晶質酸化ガリウム膜３を備えたの電界効果ト
ランジスタ２１の縦断面図である。当該非晶質酸化ガリ
ウム膜３は、電界効果トランジスタ２１において保護膜
として用いられ、半導体基板１０の活性層１の上面に形
成された金属ガリウム膜２を酸化処理してなることを特
徴とする。

【００１９】以下、図２乃至図６を参照して、図１の電
界効果トランジスタ２１の製造方法について詳細に説明
する。電界効果トランジスタ２１の製造方法においては
まず、図２に示すように、例えばＧａＡｓからなる半導
体基板１０の上面に、真空槽内でエピタキシャル成長さ
せることにより活性層１を形成する。次に、図３に示す
ように活性層１の上面に金属ガリウム膜２を好ましくは
２０ｎｍ以上の厚さになるように形成する。ここで、金
属ガリウム膜２は、好ましくは１０^-7Ｔｏｒｒより低い
圧力になるように減圧された真空槽内で、半導体基板１
０の基板温度を好ましくは−１９６℃から２０℃の間の
所定の温度になるように設定し、蒸発させた金属ガリウ
ム分子を活性層１の上面に堆積させることにより形成さ
れる。第１の実施形態においては、金属ガリウム膜２を
形成する時の条件は上述のように設定したが、本発明は
これに限らず、半導体基板１０の基板温度を−１９６℃
以下に設定してもよいし、２０℃以上に設定してもよ
い。また、真空槽内の圧力は少なくとも１０^-5Ｔｏｒｒ
以下の圧力に減圧されていればよい。

【００２０】次に、酸素ガス圧が１０^-7Ｔｏｒｒ以上に
なるように真空層内に酸素ガスを注入、又は酸素分子線
を照射、あるいは酸素ラジカルビームを照射して、当該
真空層内において、半導体基板１０を５０℃から６００
℃の間の所定の基板温度になるように設定して５分以上
放置することにより金属ガリウム膜２を酸化処理して、
図４に示すように活性層１上に非晶質酸化ガリウム膜３
を形成する。または、上述の方法に代えて、酸素圧力下
あるいは酸素ビーム下で金属ガリウム膜２を形成するよ
うにしてもよい。このようにすると、金属ガリウム膜の
形成中に非晶質酸化ガリウム膜３が形成される。ここ
で、図２の活性層１をエピタキシャル成長させる工程
と、図３の金属ガリウム膜２を形成する工程と、図４の
酸化処理をする工程は、同一の真空槽内でかつ各工程の
間で半導体基板１０を当該真空槽から取り出すことなく
連続して行う。

【００２１】次に、図５に示すように非晶質ガリウム膜
３と活性層１の両端を除去して、電界効果トランジスタ
２１の両側に隣接して形成される、例えば他の電界効果
トランジスタや受動素子等の他の素子（図示せず）と電
界効果トランジスタ２１とを分離するための素子間分離
を行う。そして、図６に示すようにゲート電極１１、ド
レイン電極１２及びソース電極１３を形成するためにそ
れらを形成する部分の非晶質酸化ガリウム膜３をエッチ
ングによって除去した後、活性層１上にゲート電極１
１、ドレイン電極１２及びソース電極１３を形成する。
ここで、ドレイン電極１２とソース電極１３はそれぞ
れ、ゲート電極１１の両側にゲート電極１１と所定の間
隔を隔てて形成される。そして最後に、例えば、窒化シ
リコン又は酸化シリコンにてなる絶縁保護膜１５を形成
することにより図１の電界効果トランジスタ２１は製造
される。

【００２２】以上の第１の実施形態の非晶質酸化ガリウ
ム膜３の形成方法においては、金属ガリウム膜２を形成
して、金属ガリウム膜２を酸化処理することにより非晶
質酸化ガリウム膜３を形成しているので、活性層１に損
傷を与えることなく、酸化ひ素等の他の酸化物の混入の
ない純度のよい非晶質酸化ガリウム膜３を形成すること
ができる。

【００２３】また、以上の第１の実施形態の非晶質酸化
ガリウム膜３の形成方法においては、活性層１をエピタ
キシャル成長させる工程と、非晶質酸化ガリウム膜３を
形成する工程とを、同一の真空槽内でかつ各工程の間で
半導体基板１０を真空槽から取り出すことなく連続して
行っているので、不純物等の付着のない清浄な活性層１
の表面に非晶質酸化ガリウム膜３を形成することができ
る。これによって、従来例に比較して活性層１と非晶質
酸化ガリウム膜３との間に不純物等のない良好な界面を
形成することができる。

【００２４】さらに、以上の第１の実施形態における非
晶質酸化ガリウム膜３の形成方法では、堆積量を精度良
く制御できる金属ガリウム分子を用いて金属ガリウム膜
２を所定の膜厚に精度良く形成して、当該金属ガリウム
膜２を酸化処理して非晶質酸化ガリウム膜３を形成して
いるので、従来例に比較して非晶質酸化ガリウム膜３を
所望の膜厚に精度良く形成することができる。

【００２５】また、以上の第１の実施形態の非晶質酸化
ガリウム膜３の形成方法においては、真空槽内で金属ガ
リウム膜２の酸化処理を行っているので、酸化処理をす
る工程で不純物原子が非晶質酸化ガリウム膜３に混入す
ることがなく、従来例に比較して純度の良い非晶質酸化
ガリウム膜３を形成することができる。

【００２６】さらに、以上の第１の実施形態の非晶質酸
化ガリウム膜３を備えた電界効果トランジスタ２１は、
活性層１と非晶質酸化ガリウム３との間に不純物等の存
在しない良好な界面を形成することができるので、従来
例に比較して当該不純物に起因して発生する界面準位の
数を少なくでき、ゲート・ソース間の表面リーク電流を
小さくできかつドレイン耐圧を向上させることができ
る。

【００２７】また、以上の第１の実施形態の非晶質酸化
ガリウム膜３を備えた電界効果トランジスタ２１は、不
純物を含まない純度の高い非晶質酸化ガリウム膜３を形
成することができるので、活性層１と非晶質酸化ガリウ
ム膜３との界面で発生する界面準位の数を少なくでき、
従来例に比較してゲート・ソース間の表面リーク電流を
小さくできかつドレイン耐圧を向上させることができ
る。

【００２８】以上の第１の実施形態の非晶質酸化ガリウ
ム膜３を備えた電界効果トランジスタ２１は、界面準位
の少ない絶縁膜−半導体界面を備えでいるので、従来例
に比較して表面のキャリアトラップ（捕獲、放出）準位
に起因するマイクロ波入出力のヒステリシスやドリフト
現象を抑制することができる。ここで、ヒステリシスと
は、一度、飽和出力以上の過入力状態に設定すると、入
力レベルを下げても元の利得が得られない現象のことを
いい、ドリフト現象とは、ドレイン電流あるいは、電力
利得等が時間とともに変動する現象のことである。

【００２９】以上の第１の実施形態の非晶質酸化ガリウ
ム膜３を備えた電界効果トランジスタ２１は、その製造
工程において、活性層１の表面が常に非晶質酸化ガリウ
ム膜３に覆われて保護されているので、活性層１の表面
が不純物等によって汚染されることがない。従って、従
来例に比較して不純物に起因して発生する界面準位の数
を少なくでき、ゲート・ソース間の表面リーク電流を小
さくできかつドレイン耐圧を向上させることができる。

【００３０】＜第２の実施形態＞図７は、本発明に係る
第２の実施形態の非晶質窒化ガリウム膜４を保護膜とし
て備えた電界効果トランジスタ２２の断面図である。当
該電界効果トランジスタ２２は、図１の電界効果トラン
ジスタ２１に比べて非晶質酸化ガリウム膜３に代えて非
晶質窒化ガリウム膜４を備えた所が異なり、他の部分は
図１の電界効果トランジスタ２１と同様に構成される。

【００３１】電界効果トランジスタ２２において、非晶
質窒化ガリウム膜４は、第１の実施形態における金属ガ
リウム膜２の酸化処理に代えて金属ガリウム膜２を窒化
処理することによって形成される。ここで、第２の実施
形態の非晶質窒化ガリウム膜４の形成方法では、窒素ガ
ス圧が１０^-7Ｔｏｒｒ以上になるように真空層内に活性
窒素を注入、又は窒素分子線を照射、あるいは窒素ラジ
カルビームを照射して、して、当該真空層内において、
半導体基板１０を５０℃から６００℃の間の所定の基板
温度になるように設定して５分以上放置することによ
り、金属ガリウム膜２を窒化処理して非晶質窒化ガリウ
ム膜４を形成する。または、上述の方法に代えて、窒素
圧力下あるいは窒素ビーム下で金属ガリウム膜２を形成
するようにしてもよい。このようにすると、金属ガリウ
ム膜の形成中に非晶質窒化ガリウム膜４が形成される。
当該窒化処理に使用する活性窒素は例えばクラッキング
ファーネス又はＥＣＲプラズマ等の方法を用いて発生さ
せる。また、金属ガリウム膜２の形成と、窒化処理の工
程は、同一の真空槽内でかつ各工程の間で半導体基板１
０を当該真空槽から取り出すことなく連続して行う。

【００３２】以上の第２の実施形態の非晶質窒化ガリウ
ム膜の形成方法においては、金属ガリウム膜２を形成し
て、金属ガリウム膜２を窒化処理することにより非晶質
窒化ガリウム膜４を形成しているので、活性層１に損傷
を与えることなく、窒化ひ素等の他の窒化物の混入のな
い純度の良い非晶質窒化ガリウム膜４を形成することが
できる。

【００３３】また、以上の第２の実施形態の非晶質窒化
ガリウム膜４の形成方法においては、活性層１をエピタ
キシャル成長させる工程と、非晶質窒化ガリウム４を形
成する工程とを、同一の真空槽内でかつ各工程の間で半
導体基板１０を真空槽から取り出すことなく連続して行
っているので、不純物等の付着のない清浄な活性層１の
表面に非晶質窒化ガリウム膜４を形成することができ
る。これによって、従来例に比較して活性層１と非晶質
窒化ガリウム膜４との間に不純物等の存在しない良好な
界面を形成することができる。

【００３４】さらに、以上の第２の実施形態の非晶質窒
化ガリウム膜４の形成方法においては、堆積量を精度良
く制御できる金属ガリウム分子を用いて金属ガリウム膜
２を形成して非晶質窒化ガリウム膜４を形成しているの
で、従来例に比較して非晶質窒化ガリウム膜４を所望の
膜厚に精度良く形成することができる。

【００３５】また、以上の第２の実施形態の非晶質窒化
ガリウム膜４の形成方法においては、真空槽内で金属ガ
リウム膜２の窒化処理をしているので、窒化処理の工程
で不純物原子が非晶質窒化ガリウム膜４に混入すること
がなく、従来例に比較して純度の良い非晶質窒化ガリウ
ム膜４を形成することができる。

【００３６】以上の図７の電界効果トランジスタ２２
は、以上のように形成された第２の実施形態の非晶質窒
化ガリウム膜４を備えているので、図１の電界効果トラ
ンジスタ２１と同様に動作し、同様な効果を有する。

【００３７】＜変形例＞以上の第１と第２の実施形態で
は、半導体基板１０の上面にエピタキシャル成長させる
ことにより形成した活性層１の上面に、非晶質酸化ガリ
ウム膜３又は非晶質窒化ガリウム膜４を形成したが、本
発明はこれに限らず、予め活性層１が形成された半導体
基板１０を用い、真空槽内において、活性層１の表面に
存在する自然酸化膜及び不純物を除去した後、当該真空
槽から取り出すことなく当該真空槽内で第１又は第２の
実施形態と同様に金属ガリウム膜２を形成するようにし
てもよい。この場合、活性層１の表面に存在する自然酸
化膜及び不純物は、例えば、半導体基板１０を５００℃
以上の温度で熱処理したり、原子状の水素や水素プラズ
マ等を活性層１の表面に照射することにより、自然酸化
膜や不純物を除去する。以上のようにしても、自然酸化
膜や不純物等のない清浄な活性層１の表面に非晶質酸化
ガリウム膜３や非晶質窒化ガリウム膜４を形成すること
ができ、活性層１と非晶質酸化ガリウム膜３との間に、
界面準位の発生の少ない良好な境界面を形成することが
できる。すなわち、以上のようにしても第１と第２の実
施形態と同様な効果を有する。

【００３８】以上の第１又は第２の実施形態では、金属
ガリウム膜２を形成する工程と、酸化処理又は窒化処理
の工程は、同一の真空槽内でかつ各工程の間で半導体基
板１０を当該真空槽から取り出すことなく連続して行っ
たが、本発明はこれに限らず、半導体基板１０を当該真
空槽から取り出して、他の真空槽において、酸化処理を
するようにしてもよい。以上のようにしても、第１又は
第２の実施形態と同様の効果を有する。

【００３９】以上の第１の実施形態では、酸素を用いて
酸化処理を行ったが、本発明はこれに限らず、酸素プラ
ズマを用いて酸化処理するようにしてもよいし、流水若
しくは静水中に金属ガリウム膜２が形成された半導体基
板１０を浸漬することにより酸化処理をするようにして
もよい。以上のようにしても、第１の実施形態と同様の
効果を有する。

【００４０】以上の図１の電界効果トランジスタ２１と
図７の電界効果トランジスタ２２では、半導体基板１０
としてＧａＡｓ基板を用いたが、本発明はこれに限らず
ＩｎＰ基板等の他の半導体基板を用いて構成しても良
い。以上のように構成しても電界効果トランジスタ２
１，２２と同様に動作し同様の効果を有する。

【００４１】以上の図１の電界効果トランジスタ２１と
図７の電界効果トランジスタ２２では、縦断面形状が略
矩形のゲート電極１１を用いたが、本発明はこれに限ら
ず、例えば図８に示す縦断面形状がＴ型のゲート電極１
１ａを用いてもよいし、縦断面形状が他の形状のゲート
電極を用いてもよい。以上のように構成しても電界効果
トランジスタ２１，２２と同様に動作し同様の効果を有
する。ここで、縦断面形状がＴ型のゲート電極１１ａの
抵抗は、縦断面形状が略矩形のゲート電極１１の抵抗に
比較して小さくできる。

【００４２】以上の図１の電界効果トランジスタ２１と
図７の電界効果トランジスタ２２は、リセスを形成して
いないプレーナ構造の電界効果トランジスタであるが、
本発明はこれに限らず、図９に示すように活性層１の上
面のゲート電極１１を形成する部分にリセス６を形成し
てもよい。以上のようにリセス６を備えた電界効果トラ
ンジスタ２４は、電界効果トランジスタ２１，２２と同
様に動作し同様の効果を有するとともに、電界効果トラ
ンジスタ２１，２２に比較して、寄生抵抗を小さくでき
るのでドレイン飽和電流を大きくできる。

【００４３】また、以上の図１の電界効果トランジスタ
２１と図７の電界効果トランジスタ２２は、バリア層を
備えていないが、本発明はこれに限らず、図１０に示す
ように活性層１とゲート電極１１、ドレイン電極１２、
ソース電極１３及び非晶質酸化ガリウム膜３との間にバ
リア層５を形成してもよい。以上のようにバリア層５を
備えたヘテロ構造の電界効果トランジスタ２５は、電界
効果トランジスタ２１，２２と同様に動作し同様の効果
を有するとともに、電界効果トランジスタ２１，２２に
比較して、高耐圧、低リーク電流を得ることができる。

【００４４】以上の第１の実施形態の非晶質酸化ガリウ
ム膜３と第２の実施形態の非晶質窒化ガリウム膜４を用
いて電界効果トランジスタ２１，２２を構成したが、本
発明はこれに限らず、非晶質酸化ガリウム膜３と第２の
実施形態の非晶質窒化ガリウム膜４を用いて、バイポー
ラトランジスタ、ダイオード、接合型ゲートトランジス
タ等の他の半導体装置を構成してもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の半導体装置
の保護膜によれば、基板上に形成された金属ガリウム膜
を酸化処理してなるので、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板等
の半導体基板の表面に形成することができ、従来例に比
較して、不純物が少なくかつ半導体との間に良好な界面
を形成できる。

【００４６】また、本発明に係る請求項２記載の半導体
装置の保護膜の形成方法によれば、基板上に金属ガリウ
ム膜を形成し、上記金属ガリウム膜を酸化処理すること
により半導体装置の保護膜を形成するので、従来例に比
較して不純物が少なくかつ半導体との間に良好な界面を
有する半導体装置の保護膜を形成できる。

【００４７】さらに、請求項３記載の半導体装置の保護
膜の形成方法によれば、請求項２記載の半導体装置の保
護膜の形成方法において、上記金属ガリウム膜を、１０
^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガリウム分
子を基板温度が２０℃以上で２００℃以下になるように
設定された基板上に堆積させることにより形成するの
で、高純度の金属ガリウム膜を形成することができ、従
来例に比較して高純度の半導体装置の保護膜を形成する
ことができる。

【００４８】また、請求項４記載の半導体装置の保護膜
によれば、基板上に形成された金属ガリウム膜を窒化処
理してなるので、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板等の半導体
基板の表面に形成することができ、従来例に比較して不
純物が少なくかつ半導体との間に良好な界面を形成でき
る。

【００４９】また、請求項５記載の半導体装置の保護膜
の形成方法は、基板上に金属ガリウム膜を形成し、上記
金属ガリウム膜を窒化処理するので、従来例に比較して
不純物が少なくかつ半導体との間に良好な界面を有する
半導体装置の保護膜を形成できる。

【００５０】さらに、請求項６記載の半導体装置の保護
膜の形成方法は、請求項５記載の半導体装置の保護膜の
形成方法において、上記金属ガリウム膜を、１０^-7Ｔｏ
ｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガリウム分子を基
板温度が２０℃以上で２００℃以下になるように設定さ
れた基板上に堆積させることにより形成するので、高純
度の金属ガリウム膜を形成することができ、従来例に比
較して高純度の半導体装置の保護膜を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態の非晶質酸化ガ
リウム膜３を備えた電界効果トランジスタ２１の縦断面
図である。

【図２】 図１の電界効果トランジスタ２１の製造工程
において、半導体基板１０の上面に活性層１を形成した
ときの半導体基板１０の縦断面図である。

【図３】 図２の活性層１の上面に金属ガリウム膜２を
形成したときの半導体基板１０の縦断面図である。

【図４】 図３の金属ガリウム膜２を酸化処理して非晶
質酸化ガリウム膜３を形成した半導体基板１０の縦断面
図である。

【図５】 素子間分離したときの半導体基板１０の縦断
面図である。

【図６】 ゲート電極１１、ドレイン電極１２及びソー
ス電極１３を形成したときの半導体基板１０の縦断面図
である。

【図７】 本発明に係る第２の実施形態の非晶質窒化ガ
リウム膜４を備えた電界効果トランジスタ２２の縦断面
図である。

【図８】 変形例の電界効果トランジスタ２３の縦断面
図である。

【図９】 変形例の電界効果トランジスタ２４の縦断面
図である。

【図１０】 変形例の電界効果トランジスタ２５の縦断
面図である。

【符号の説明】 １…活性層、 ２…金属ガリウム膜、 ３…非晶質酸化ガリウム膜、 ４…非晶質窒化ガリウム膜、 ５…バリア層、 ６…リセス、 １０…半導体基板、 １１，１１ａ…ゲート電極、 １２…ドレイン電極、 １３…ソース電極、 １５…絶縁保護膜、 ２１，２２，２３，２４…電界効果トランジスタ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された金属ガリウム
   膜を酸化処理してなることを特徴とする半導体装置の保
   護膜。
2. 【請求項２】 半導体基板上に金属ガリウム膜を形成す
   ることと、 上記金属ガリウム膜を酸化処理することとを含むことを
   特徴とする半導体装置の保護膜の形成方法。
3. 【請求項３】 上記金属ガリウム膜を形成することは、
   １０^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガリウ
   ム分子を基板温度が２０℃以上で２００℃以下になるよ
   うに設定された半導体基板上に堆積させることにより形
   成することを含むことを特徴とする請求項２記載の半導
   体装置の保護膜の形成方法。
4. 【請求項４】 半導体基板上に形成された金属ガリウム
   膜を窒化処理してなることを特徴とする半導体装置の保
   護膜。
5. 【請求項５】 半導体基板上に金属ガリウム膜を形成す
   ることと、 上記金属ガリウム膜を窒化処理することとを含むことを
   特徴とする半導体装置の保護膜の形成方法。
6. 【請求項６】 上記金属ガリウム膜を形成することは、
   １０^-7Ｔｏｒｒ以下の真空中で、蒸発させた金属ガリウ
   ム分子を基板温度が２０℃以上で２００℃以下になるよ
   うに設定された半導体基板上に堆積させることにより形
   成することを含むことを特徴とする請求項５記載の半導
   体装置の保護膜の形成方法。