JPH10189533A - 化合物半導体のパターニング方法 - Google Patents
化合物半導体のパターニング方法Info
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- JPH10189533A JPH10189533A JP590697A JP590697A JPH10189533A JP H10189533 A JPH10189533 A JP H10189533A JP 590697 A JP590697 A JP 590697A JP 590697 A JP590697 A JP 590697A JP H10189533 A JPH10189533 A JP H10189533A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体デバイスの作製プロセスを簡単
化する化合物半導体のパターニング方法を提供する。 【解決手段】 アンドープGaN 層４の上にGa2O3 層６を
積層し、次いでGa2O3 層６上にGa層７を所望のパターン
に形成した後、加熱することによりGa層７の下のGa2O3
層６を除去する。
化する化合物半導体のパターニング方法を提供する。 【解決手段】 アンドープGaN 層４の上にGa2O3 層６を
積層し、次いでGa2O3 層６上にGa層７を所望のパターン
に形成した後、加熱することによりGa層７の下のGa2O3
層６を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体デバ
イスの作製に有効な化合物半導体のパターニング方法に
関する。
イスの作製に有効な化合物半導体のパターニング方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】GaAs系の半導体デバイス、例えばＭＩＳ
（金属ー絶縁層ー半導体）構造を有する電界効果型トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）は、以下のような方法で作製され
る。即ち、 １）半絶縁性のGaAs基板上に有機金属気相成長(MOCVD）
装置を用いて、n 型GaAs層、アンドープのGaAs層または
AlGaAsＳ層をトリメチルガリウム（TMG)、トリメチルア
ルミニウム(TMA) とアルシン(AsH3)を原料として成長す
る。 ２）次いで、パターニング化した電極を形成するため
に、SiO2等を結晶成長表面にプラズマＣＶＤ装置を用い
て堆積させた後、フォトレジスト及び化学エッチング液
等を用いてエッチングし、パターニングしたSiO2のマス
クを形成する。 ３）その後、蒸着装置を用いてAuGe/Ni などの金属を前
記マスク上に蒸着し、電極を形成する。
（金属ー絶縁層ー半導体）構造を有する電界効果型トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）は、以下のような方法で作製され
る。即ち、 １）半絶縁性のGaAs基板上に有機金属気相成長(MOCVD）
装置を用いて、n 型GaAs層、アンドープのGaAs層または
AlGaAsＳ層をトリメチルガリウム（TMG)、トリメチルア
ルミニウム(TMA) とアルシン(AsH3)を原料として成長す
る。 ２）次いで、パターニング化した電極を形成するため
に、SiO2等を結晶成長表面にプラズマＣＶＤ装置を用い
て堆積させた後、フォトレジスト及び化学エッチング液
等を用いてエッチングし、パターニングしたSiO2のマス
クを形成する。 ３）その後、蒸着装置を用いてAuGe/Ni などの金属を前
記マスク上に蒸着し、電極を形成する。
【０００３】また、GaAs系のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（ＨＢＴ）は、以下のような方法で作製され
る。即ち、 １）GaAs基板に有機金属気相成長(MOCVD）装置を用い
て、n 型、p 型のGaAs、AlGaAsをトリメチルガリウム
（TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA) とアルシン(AsH
3)を原料として成長する。p 型層となる部分には、気相
成長するだけでなく、Beなどのp 型不純物をイオン注入
することもある。 ２）次いで、パターニング化した電極を形成するため
に、SiO2等を結晶成長表面にプラズマＣＶＤ装置を用い
て堆積させた後、フォトレジスト及び化学エッチング液
等を用いてエッチングし、パターニングしたSiO2のマス
クを形成する。 ３）その後、蒸着装置を用いてn 型電極材としてAuGe/N
i 、p 型電極材としてAu/Zn/Auなどの金属を前記マスク
上に蒸着し、コレクタ、エミッタ、ベース電極を形成す
る。
ンジスタ（ＨＢＴ）は、以下のような方法で作製され
る。即ち、 １）GaAs基板に有機金属気相成長(MOCVD）装置を用い
て、n 型、p 型のGaAs、AlGaAsをトリメチルガリウム
（TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA) とアルシン(AsH
3)を原料として成長する。p 型層となる部分には、気相
成長するだけでなく、Beなどのp 型不純物をイオン注入
することもある。 ２）次いで、パターニング化した電極を形成するため
に、SiO2等を結晶成長表面にプラズマＣＶＤ装置を用い
て堆積させた後、フォトレジスト及び化学エッチング液
等を用いてエッチングし、パターニングしたSiO2のマス
クを形成する。 ３）その後、蒸着装置を用いてn 型電極材としてAuGe/N
i 、p 型電極材としてAu/Zn/Auなどの金属を前記マスク
上に蒸着し、コレクタ、エミッタ、ベース電極を形成す
る。
【０００４】ところで、最近になり、GaAsよりも高温動
作が可能で、耐放射線性に優れるGaN 、AlGaN などのワ
イドギャップ半導体を用いた半導体デバイスが注目され
ている。これらGaN 系半導体を成長させる方法として
は、サファイア基板上に有機金属気相成長法で成長させ
る方法が知られており、GaN 系半導体のデバイス化に
は、GaAs系半導体と同様に、プラズマＣＶＤ装置や蒸着
装置を用いて形成したパターニングしたSiO2などのマス
クを用いている。
作が可能で、耐放射線性に優れるGaN 、AlGaN などのワ
イドギャップ半導体を用いた半導体デバイスが注目され
ている。これらGaN 系半導体を成長させる方法として
は、サファイア基板上に有機金属気相成長法で成長させ
る方法が知られており、GaN 系半導体のデバイス化に
は、GaAs系半導体と同様に、プラズマＣＶＤ装置や蒸着
装置を用いて形成したパターニングしたSiO2などのマス
クを用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、化合物
半導体デバイスの作製プロセスでは、結晶成長には有機
金属気相成長(MOCVD）装置を、マスクのパターニングに
はプラズマＣＶＤ装置やエッチング装置、電極形成には
蒸着装置を用いるなど、異なる複数の装置を用いている
ため、作製プロセスが複雑化し、生産性の向上に限界が
生ずるという問題があった。本発明は上述した問題に鑑
み、化合物半導体デバイスの作製プロセスを簡単化する
化合物半導体のパターニング方法を提供することを目的
とする。
半導体デバイスの作製プロセスでは、結晶成長には有機
金属気相成長(MOCVD）装置を、マスクのパターニングに
はプラズマＣＶＤ装置やエッチング装置、電極形成には
蒸着装置を用いるなど、異なる複数の装置を用いている
ため、作製プロセスが複雑化し、生産性の向上に限界が
生ずるという問題があった。本発明は上述した問題に鑑
み、化合物半導体デバイスの作製プロセスを簡単化する
化合物半導体のパターニング方法を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、化合
物半導体層の上にGa2O3 層を積層し、次いでGa2O3 層上
にGa層を所望のパターンに形成した後、加熱することに
よりGa層の下のGa2O3 層を除去する工程を有することを
特徴とする化合物半導体のパターニング方法である。
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、化合
物半導体層の上にGa2O3 層を積層し、次いでGa2O3 層上
にGa層を所望のパターンに形成した後、加熱することに
よりGa層の下のGa2O3 層を除去する工程を有することを
特徴とする化合物半導体のパターニング方法である。
【０００７】また、請求項２記載の発明は、化合物半導
体層の上にGa2O3 層を積層し、次いでGa2O3 層上に所望
のパターンに原子状水素を照射した後、加熱することに
より原子状水素を照射した部分のGa2O3 層を除去する工
程を有することを特徴とする化合物半導体のパターニン
グ方法である。
体層の上にGa2O3 層を積層し、次いでGa2O3 層上に所望
のパターンに原子状水素を照射した後、加熱することに
より原子状水素を照射した部分のGa2O3 層を除去する工
程を有することを特徴とする化合物半導体のパターニン
グ方法である。
【０００８】請求項１記載の発明は、鋭意検討した結果
として得られた新しい実験的知見に基づくものである。
即ち、化合物半導体層の上に積層されたGa2O3 層は、加
熱することにより熱脱離し、除去されるが、この加熱温
度はGa2O3 層の上にGa層を積層すると低下する。言い換
えると、表面のGa2O3 層を蒸発させて除去する加熱温度
は６３０℃以上であることを要するが、Ga2O3 層の上に
Ga層を積層した場合のGa2O3 層を除去する加熱温度は５
５０℃以上であればよい。この現象は以下のような化学
反応に基づく。即ち、GaとGa2O3 は２００℃で次のよう
な化学反応を起こす。 Ga2O3 ＋ 4Ga → 3Ga2O この反応で生成したGa2Oは５５０℃で蒸発する。本発明
はこの現象を利用したもので、Ga2O3 層上にパターニン
グしたGa層を形成した後、加熱することにより、上記化
学反応でGa層下のGa2O3 をGa2Oに変化させ、５５０℃に
加熱してGa層の下のGa2O3 層のみを除去して、Ga2O3 層
をパターニングする。そうすると、Ga2O3 層を除去した
部分のみに化合物半導体や電極を選択成長できる。従っ
て、本発明によれば、プラズマＣＶＤ装置やエッチング
装置用いることなく、化合物半導体デバイスの作製に必
要なマスクパターンを形成することができ、また、この
マスクは単に加熱することにより除去することができ
る。
として得られた新しい実験的知見に基づくものである。
即ち、化合物半導体層の上に積層されたGa2O3 層は、加
熱することにより熱脱離し、除去されるが、この加熱温
度はGa2O3 層の上にGa層を積層すると低下する。言い換
えると、表面のGa2O3 層を蒸発させて除去する加熱温度
は６３０℃以上であることを要するが、Ga2O3 層の上に
Ga層を積層した場合のGa2O3 層を除去する加熱温度は５
５０℃以上であればよい。この現象は以下のような化学
反応に基づく。即ち、GaとGa2O3 は２００℃で次のよう
な化学反応を起こす。 Ga2O3 ＋ 4Ga → 3Ga2O この反応で生成したGa2Oは５５０℃で蒸発する。本発明
はこの現象を利用したもので、Ga2O3 層上にパターニン
グしたGa層を形成した後、加熱することにより、上記化
学反応でGa層下のGa2O3 をGa2Oに変化させ、５５０℃に
加熱してGa層の下のGa2O3 層のみを除去して、Ga2O3 層
をパターニングする。そうすると、Ga2O3 層を除去した
部分のみに化合物半導体や電極を選択成長できる。従っ
て、本発明によれば、プラズマＣＶＤ装置やエッチング
装置用いることなく、化合物半導体デバイスの作製に必
要なマスクパターンを形成することができ、また、この
マスクは単に加熱することにより除去することができ
る。
【０００９】また、請求項２記載の発明は、化合物半導
体層の上に積層されたGa2O3 層に原子状水素を照射した
後、加熱することにより原子状水素を照射した部分のGa
2O3層を除去することができるという現象を利用したも
のである。この現象は以下のような化学反応に基づく。
即ち、３００〜５００℃の温度でGa2O3 層に原子状水素
を照射すると、 Ga2O3 ＋ 6H → 2Ga ＋ 3H2O このような化学反応が起こる。従って、原子状水素を照
射後に、５５０℃に加熱すると、請求項１の場合と同様
に、Ga層の下のGa2O3 層のみを除去して、Ga2O3層をパ
ターニングすることができる。
体層の上に積層されたGa2O3 層に原子状水素を照射した
後、加熱することにより原子状水素を照射した部分のGa
2O3層を除去することができるという現象を利用したも
のである。この現象は以下のような化学反応に基づく。
即ち、３００〜５００℃の温度でGa2O3 層に原子状水素
を照射すると、 Ga2O3 ＋ 6H → 2Ga ＋ 3H2O このような化学反応が起こる。従って、原子状水素を照
射後に、５５０℃に加熱すると、請求項１の場合と同様
に、Ga層の下のGa2O3 層のみを除去して、Ga2O3層をパ
ターニングすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （実施形態１）図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明にかかる
化合物半導体のパターニング方法の一実施形態を用いた
電界効果トランジスタの作製工程の説明図である。その
工程は成長室とパターニング室を有する超高真空の有機
金属分子線エピタキシャル(MOMBE) 装置を用い、以下の
通りである。即ち、 １）先ず、図１（ａ) に示すように、成長室において半
絶縁性のサファイア基板１上に、ジメチルヒドラジン
（3x10-6Torr）とメタルGa（5x10-7Torr）を用いて分子
線エピタキシャル成長法により、成長温度640 ℃でGaN
バッファ層２を形成する。次いで、その上にメタルGa
（1x10-6Torr) とアンモニア（5x10-5Torr）を用い、ド
ーパントとしてSi（5x10-8Torr）を用いて、成長温度85
0 ℃でｎ型GaN層３を形成する。次いで、メタルGa（1x1
0-6Torr）とアンモニア（5x10-5Torr）を用いて、成長
温度900 ℃で半絶縁性のアンドープGaN 層４を成長す
る。次いで、半絶縁のGa層５をGa（1x10-6Torr) を用い
て、１０〜２０モノレイヤーの厚さに成長させる。 ２）次いで、10Torrの圧力に酸素を導入し、光照射して
Ga層５を酸化して、Ga2O 3 層６を形成する( 図１（ｂ)
）。 ３）次いで、結晶成長した半絶縁性のサファイア基板１
を成長室からパターニング室に真空中で搬送し、予めパ
ターニングしたメタルマスクをGa2O3 層６上に密着さ
せ、選択的にGa膜７を蒸着する( 図１（ｃ) ）。 ４）次いで、メタルマスクを外し、基板温度を５５０℃
まで上げて、Ga膜７と、Ga膜７直下のGa2O3 層６を熱脱
離させて、Ga2O3 層６をパターニングする( 図１（ｄ)
）。 ５）次いで、ジメチルアルミニウムハイドライドを用
い、Alを選択的に成長させて、ソース、ゲート、ドレイ
ンの各電極８、９、１０を形成する( 図１（ｅ) ）。こ
の際、Ga2O3 層６上にはAlは成長しない。 ６）最後に、基板温度を６３０℃まで上昇させ、残って
いたGa2O3 層６を完全に除去する( 図１（ｆ) ）。 本実施形態では、Ga2O3 層６を加熱して除去するには、
加熱温度が６３０℃以上であることを要するが、Ga膜７
下のGa2O3 層６を加熱して除去するには、加熱温度を５
５０℃まで上昇すればよく、この温度差を利用してGa2O
3 層６をパターニングしたものである。本実施形態で
は、真空一貫プロセスとなり、有機金属分子線エピタキ
シャル装置のみでＦＥＴを作製することができる。
施の形態を詳細に説明する。 （実施形態１）図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明にかかる
化合物半導体のパターニング方法の一実施形態を用いた
電界効果トランジスタの作製工程の説明図である。その
工程は成長室とパターニング室を有する超高真空の有機
金属分子線エピタキシャル(MOMBE) 装置を用い、以下の
通りである。即ち、 １）先ず、図１（ａ) に示すように、成長室において半
絶縁性のサファイア基板１上に、ジメチルヒドラジン
（3x10-6Torr）とメタルGa（5x10-7Torr）を用いて分子
線エピタキシャル成長法により、成長温度640 ℃でGaN
バッファ層２を形成する。次いで、その上にメタルGa
（1x10-6Torr) とアンモニア（5x10-5Torr）を用い、ド
ーパントとしてSi（5x10-8Torr）を用いて、成長温度85
0 ℃でｎ型GaN層３を形成する。次いで、メタルGa（1x1
0-6Torr）とアンモニア（5x10-5Torr）を用いて、成長
温度900 ℃で半絶縁性のアンドープGaN 層４を成長す
る。次いで、半絶縁のGa層５をGa（1x10-6Torr) を用い
て、１０〜２０モノレイヤーの厚さに成長させる。 ２）次いで、10Torrの圧力に酸素を導入し、光照射して
Ga層５を酸化して、Ga2O 3 層６を形成する( 図１（ｂ)
）。 ３）次いで、結晶成長した半絶縁性のサファイア基板１
を成長室からパターニング室に真空中で搬送し、予めパ
ターニングしたメタルマスクをGa2O3 層６上に密着さ
せ、選択的にGa膜７を蒸着する( 図１（ｃ) ）。 ４）次いで、メタルマスクを外し、基板温度を５５０℃
まで上げて、Ga膜７と、Ga膜７直下のGa2O3 層６を熱脱
離させて、Ga2O3 層６をパターニングする( 図１（ｄ)
）。 ５）次いで、ジメチルアルミニウムハイドライドを用
い、Alを選択的に成長させて、ソース、ゲート、ドレイ
ンの各電極８、９、１０を形成する( 図１（ｅ) ）。こ
の際、Ga2O3 層６上にはAlは成長しない。 ６）最後に、基板温度を６３０℃まで上昇させ、残って
いたGa2O3 層６を完全に除去する( 図１（ｆ) ）。 本実施形態では、Ga2O3 層６を加熱して除去するには、
加熱温度が６３０℃以上であることを要するが、Ga膜７
下のGa2O3 層６を加熱して除去するには、加熱温度を５
５０℃まで上昇すればよく、この温度差を利用してGa2O
3 層６をパターニングしたものである。本実施形態で
は、真空一貫プロセスとなり、有機金属分子線エピタキ
シャル装置のみでＦＥＴを作製することができる。
【００１１】なお、上記実施形態において、GaN バッフ
ァ層２、ｎ型GaN 層３、半絶縁性のGaN 層４の窒素源と
してジメチルヒドラジンとアンモニアを用いたが、プラ
ズマ窒素、ラジカル窒素等を用いてもよい。また、Ga源
としては、トリエチルガリウム、トリメチルガリウムな
どの有機金属ガスを用いてもよい。また、ｎ型GaN 層３
の代わりに、SiをドープしたInGaN 、InGaAlN 、AlN を
用いてもよい。さらに、半絶縁性のGaN 層４の代わり
に、アンドープのInGaN 、InGaAlN 、AlN を用いてもよ
い。
ァ層２、ｎ型GaN 層３、半絶縁性のGaN 層４の窒素源と
してジメチルヒドラジンとアンモニアを用いたが、プラ
ズマ窒素、ラジカル窒素等を用いてもよい。また、Ga源
としては、トリエチルガリウム、トリメチルガリウムな
どの有機金属ガスを用いてもよい。また、ｎ型GaN 層３
の代わりに、SiをドープしたInGaN 、InGaAlN 、AlN を
用いてもよい。さらに、半絶縁性のGaN 層４の代わり
に、アンドープのInGaN 、InGaAlN 、AlN を用いてもよ
い。
【００１２】（実施形態２）図２（ａ）〜（ｇ）は、本
発明にかかる化合物半導体のパターニング方法の他の実
施形態を用いたヘテロバイポーラトランジスタの作製工
程の説明図である。その工程は成長室とパターニング室
を有する超高真空の有機金属分子線エピタキシャル(MOM
BE) 装置を用い、以下の通りである。即ち、 １）先ず、図２（ａ）に示すように、成長室において半
絶縁性のサファイア基板２１上に、ジメチルヒドラジン
(DMHy)（3x10-6Torr）とメタルGa（5x10-7Torr）を用い
て分子線エピタキシャル成長法により、成長温度640 ℃
でGaN バッファ層２２を形成し、次いで、その上にメタ
ルGa（1x10-6Torr）、メタルAl（5x10-7Torr) とアンモ
ニア（5x10-6Torr）を用い、ドーパントとしてSi（5x10
-8Torr) を用いて、成長温度850 ℃でn 型AlGaN 層２３
を形成し、更に、コレクタ層となる高濃度ドープのn 型
AlGaN 層２４を形成する。その後、メタルGaを１５モノ
レーヤー成長させ、１０Torrの酸素を導入し、光照射下
でGa2O3 層２５を形成する。 ２）次いで、開口部を設けたメタルマスクを表面に設置
して、その開口部にGaを成長させてGa層を形成した後、
Ga層の下のGa2O3 層２５のみを550 ℃の温度で熱的に除
去し、Ga2O3 層２５に開口部２５ａを設ける( 図１
（ｂ））。 ３）その後、開口部２５ａに低濃度ドープのn 型AlGaN
層２６をトリメチルガリウム(TMG) 、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド(DMAH)、ジメチルヒドラジン(DMHy)、
ドーパントのジシラン等を用いて600 ℃成長する。更に
その上に、TMG 、DMAH、シクロペンタジエニエルマグネ
シウム等をp 型のドーパントとして、ベース層となる高
濃度のp 型AlGaN 層２７を選択的に成長する( 図１(
ｃ))。この際マスクとなるGa2O3 層２５上には結晶は堆
積せず、開口部２５ａにのみ結晶を選択的に成長させる
ことができる。 ４）次いで、エミッタ層を選択成長させるために、Ga2O
3 層２５の場合と同様に、Ga2O3 層２８を成長表面全面
に付け、真空中でパターニングして開口部２８ａを設け
る( 図１（ｄ） )。 ５）次いで、上記反応性ガス(TMG、DMHy、ジシラン）を
用いn 型GaN 層２９を選択的に成長し、更にその上にTM
G 、DMHy、DMAH、ジシラン等を用いて高濃度ドープn 型
AlGaN 層３０を選択的形成する( 図１（ｅ））。この際
マスクとなるGa2O 3 層２８上には結晶は堆積せず、開口
部２８ａにのみ結晶を選択的に成長させることができ
る。 ６）次いで、Ga2O3 層２５、２８を真空中で630 ℃の温
度で熱的に除去する( 図１（ｆ））。 ７）次いで、メタルマスクを用い、n 型AlGaN 層２４の
上とn 型AlGaN 層３０の上面にn 型電極となるAuGe/Au
などを真空蒸着し、コレクタ３１、エミッタ電極３２を
形成する。さらに、p 型AlGaN 層２７の上にp 型電極と
なるAu/Zn/Auなどを真空蒸着しベース電極３３を形成す
る( 図１（ｇ））。 本実施形態では、真空一貫プロセスとなり、有機金属分
子線エピタキシャル装置のみでＨＢＴを作製することが
できる。
発明にかかる化合物半導体のパターニング方法の他の実
施形態を用いたヘテロバイポーラトランジスタの作製工
程の説明図である。その工程は成長室とパターニング室
を有する超高真空の有機金属分子線エピタキシャル(MOM
BE) 装置を用い、以下の通りである。即ち、 １）先ず、図２（ａ）に示すように、成長室において半
絶縁性のサファイア基板２１上に、ジメチルヒドラジン
(DMHy)（3x10-6Torr）とメタルGa（5x10-7Torr）を用い
て分子線エピタキシャル成長法により、成長温度640 ℃
でGaN バッファ層２２を形成し、次いで、その上にメタ
ルGa（1x10-6Torr）、メタルAl（5x10-7Torr) とアンモ
ニア（5x10-6Torr）を用い、ドーパントとしてSi（5x10
-8Torr) を用いて、成長温度850 ℃でn 型AlGaN 層２３
を形成し、更に、コレクタ層となる高濃度ドープのn 型
AlGaN 層２４を形成する。その後、メタルGaを１５モノ
レーヤー成長させ、１０Torrの酸素を導入し、光照射下
でGa2O3 層２５を形成する。 ２）次いで、開口部を設けたメタルマスクを表面に設置
して、その開口部にGaを成長させてGa層を形成した後、
Ga層の下のGa2O3 層２５のみを550 ℃の温度で熱的に除
去し、Ga2O3 層２５に開口部２５ａを設ける( 図１
（ｂ））。 ３）その後、開口部２５ａに低濃度ドープのn 型AlGaN
層２６をトリメチルガリウム(TMG) 、ジメチルアルミニ
ウムハイドライド(DMAH)、ジメチルヒドラジン(DMHy)、
ドーパントのジシラン等を用いて600 ℃成長する。更に
その上に、TMG 、DMAH、シクロペンタジエニエルマグネ
シウム等をp 型のドーパントとして、ベース層となる高
濃度のp 型AlGaN 層２７を選択的に成長する( 図１(
ｃ))。この際マスクとなるGa2O3 層２５上には結晶は堆
積せず、開口部２５ａにのみ結晶を選択的に成長させる
ことができる。 ４）次いで、エミッタ層を選択成長させるために、Ga2O
3 層２５の場合と同様に、Ga2O3 層２８を成長表面全面
に付け、真空中でパターニングして開口部２８ａを設け
る( 図１（ｄ） )。 ５）次いで、上記反応性ガス(TMG、DMHy、ジシラン）を
用いn 型GaN 層２９を選択的に成長し、更にその上にTM
G 、DMHy、DMAH、ジシラン等を用いて高濃度ドープn 型
AlGaN 層３０を選択的形成する( 図１（ｅ））。この際
マスクとなるGa2O 3 層２８上には結晶は堆積せず、開口
部２８ａにのみ結晶を選択的に成長させることができ
る。 ６）次いで、Ga2O3 層２５、２８を真空中で630 ℃の温
度で熱的に除去する( 図１（ｆ））。 ７）次いで、メタルマスクを用い、n 型AlGaN 層２４の
上とn 型AlGaN 層３０の上面にn 型電極となるAuGe/Au
などを真空蒸着し、コレクタ３１、エミッタ電極３２を
形成する。さらに、p 型AlGaN 層２７の上にp 型電極と
なるAu/Zn/Auなどを真空蒸着しベース電極３３を形成す
る( 図１（ｇ））。 本実施形態では、真空一貫プロセスとなり、有機金属分
子線エピタキシャル装置のみでＨＢＴを作製することが
できる。
【００１３】なお、上記実施形態において、コレクタ層
にn 型AlGaN 層２４を用いたが、Si等をドープしたInGa
N 、InGaAlN 、AlN 、GaN を用いてもよい。また、ベー
ス層にp 型AlGaN 層２７を用いたが、p 型のInGaN, Ga
N, InGaAlN, AlN, GaN を用いてもよい。さらに、エミ
ッタ層にn 型AlGaN 層３０を用いたが、n 型のInGaN, G
aN, InGaAlN, AlN, GaN を用いてもよい。
にn 型AlGaN 層２４を用いたが、Si等をドープしたInGa
N 、InGaAlN 、AlN 、GaN を用いてもよい。また、ベー
ス層にp 型AlGaN 層２７を用いたが、p 型のInGaN, Ga
N, InGaAlN, AlN, GaN を用いてもよい。さらに、エミ
ッタ層にn 型AlGaN 層３０を用いたが、n 型のInGaN, G
aN, InGaAlN, AlN, GaN を用いてもよい。
【００１４】なお、上記実施形態では、Ga2O3 層のパタ
ーニングしたマスクはGaN 層上あるいはAlGaN 層上に形
成されているが、GaAs、GaP 、InP など他の化合物半導
体層上にも形成することができる。
ーニングしたマスクはGaN 層上あるいはAlGaN 層上に形
成されているが、GaAs、GaP 、InP など他の化合物半導
体層上にも形成することができる。
【００１５】（実施形態３）図３（ａ）〜（ｆ）は、本
発明にかかる化合物半導体のパターニング方法のさらな
る他の実施形態を用いた電界効果トランジスタの作製工
程の説明図である。その工程は以下の通りである。即
ち、 １）先ず、実施形態１と同様に、半絶縁性のサファイア
基板１上に、GaN バッファ層２、ｎ型GaN 層３、アンド
ープGaN 層４、半絶縁のGa層５を順次積層し（図３
（ａ) ）、光照射してGa層５を酸化して、Ga2O3 層６を
形成する（図３（ｂ)）。 ２）次いで、Ga2O3 層６の表面上に、予めパターニング
したメタルマスク４１を設置し、原子状水素を基板温度
３００〜５００℃にて照射し（図３（ｃ) ）、その後、
基板温度を５５０℃まで上げて、照射した部分のGa2O3
層６を熱脱離させて、Ga2O3 層６をパターニングする
（図３（ｄ) ）。 ３）次いで、ジメチルアルミニウムハイドライドを用
い、Alを選択的に成長させて、ソース、ゲート、ドレイ
ンの各電極８、９、１０を形成し（図３（ｅ) ）、最後
に、基板温度を６３０℃まで上昇させ、残っていたGa2O
3 層６を完全に除去する( 図３（ｆ) ）ことは、実施形
態１と同様である。
発明にかかる化合物半導体のパターニング方法のさらな
る他の実施形態を用いた電界効果トランジスタの作製工
程の説明図である。その工程は以下の通りである。即
ち、 １）先ず、実施形態１と同様に、半絶縁性のサファイア
基板１上に、GaN バッファ層２、ｎ型GaN 層３、アンド
ープGaN 層４、半絶縁のGa層５を順次積層し（図３
（ａ) ）、光照射してGa層５を酸化して、Ga2O3 層６を
形成する（図３（ｂ)）。 ２）次いで、Ga2O3 層６の表面上に、予めパターニング
したメタルマスク４１を設置し、原子状水素を基板温度
３００〜５００℃にて照射し（図３（ｃ) ）、その後、
基板温度を５５０℃まで上げて、照射した部分のGa2O3
層６を熱脱離させて、Ga2O3 層６をパターニングする
（図３（ｄ) ）。 ３）次いで、ジメチルアルミニウムハイドライドを用
い、Alを選択的に成長させて、ソース、ゲート、ドレイ
ンの各電極８、９、１０を形成し（図３（ｅ) ）、最後
に、基板温度を６３０℃まで上昇させ、残っていたGa2O
3 層６を完全に除去する( 図３（ｆ) ）ことは、実施形
態１と同様である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
空一貫プロセスで化合物半導体デバイスの作製に必要な
マスクパターンを形成することができるので、化合物半
導体デバイスの作製プロセスが簡単化し、生産性が向上
するという優れた効果がある。
空一貫プロセスで化合物半導体デバイスの作製に必要な
マスクパターンを形成することができるので、化合物半
導体デバイスの作製プロセスが簡単化し、生産性が向上
するという優れた効果がある。
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明にかかる化合物半導
体のパターニング方法の一実施形態を用いた電界効果ト
ランジスタの作製工程の説明図である。
体のパターニング方法の一実施形態を用いた電界効果ト
ランジスタの作製工程の説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、本発明にかかる化合物半導
体のパターニング方法の他の実施形態を用いたヘテロバ
イポーラトランジスタの作製工程の説明図である。
体のパターニング方法の他の実施形態を用いたヘテロバ
イポーラトランジスタの作製工程の説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明にかかる化合物半導
体のパターニング方法のさらなる他の実施形態を用いた
電界効果トランジスタの作製工程の説明図である。
体のパターニング方法のさらなる他の実施形態を用いた
電界効果トランジスタの作製工程の説明図である。
１、２１ サファイア基板 ２、２２ GaN バッファ層 ３、２９ n 型GaN 層 ４ アンドープGaN 層 ５ Ga層 ６、２５、２８ Ga2O3 層 ７ Ga膜 ８、９、１０、３１、３２、３３電極 ２３、２６、３０、２４ n 型AlGaN 層 ２５ａ、２８ａ 開口部 ２７ p 型AlGaN 層 ４１ メタルマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/812
Claims (2)
- 【請求項１】 化合物半導体層の上にGa2O3 層を積層
し、次いでGa2O3 層上にGa層を所望のパターンに形成し
た後、加熱することによりGa層の下のGa2O3 層を除去す
る工程を有することを特徴とする化合物半導体のパター
ニング方法。 - 【請求項２】 化合物半導体層の上にGa2O3 層を積層
し、次いでGa2O3 層上に所望のパターンに原子状水素を
照射した後、加熱することにより原子状水素を照射した
部分のGa2O3 層を除去する工程を有することを特徴とす
る化合物半導体のパターニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP590697A JPH10189533A (ja) | 1996-10-28 | 1997-01-17 | 化合物半導体のパターニング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28525896 | 1996-10-28 | ||
| JP8-285258 | 1996-10-28 | ||
| JP590697A JPH10189533A (ja) | 1996-10-28 | 1997-01-17 | 化合物半導体のパターニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189533A true JPH10189533A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=26339932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP590697A Pending JPH10189533A (ja) | 1996-10-28 | 1997-01-17 | 化合物半導体のパターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189533A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004779A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体バイポーラトランジスタ及び窒化物半導体バイポーラトランジスタの製造方法 |
| WO2015130189A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for oxidation of two-dimensional materials |
| CN112133757A (zh) * | 2020-10-07 | 2020-12-25 | 西安电子科技大学 | 基于p-i-n结构的栅控氧化镓场效应晶体管及其制备方法 |
-
1997
- 1997-01-17 JP JP590697A patent/JPH10189533A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008004779A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体バイポーラトランジスタ及び窒化物半導体バイポーラトランジスタの製造方法 |
| WO2015130189A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Nokia Technologies Oy | Method and apparatus for oxidation of two-dimensional materials |
| CN112133757A (zh) * | 2020-10-07 | 2020-12-25 | 西安电子科技大学 | 基于p-i-n结构的栅控氧化镓场效应晶体管及其制备方法 |
| CN112133757B (zh) * | 2020-10-07 | 2022-03-04 | 西安电子科技大学 | 基于p-i-n结构的栅控氧化镓场效应晶体管及其制备方法 |
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