JPS59222935A - ＧａＡｓ半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 芹業上の利用分野 本発明は、表面からの不純物イオンの選択注入で活性層
が形成される砒化ガリウム（ＧａＡｓ）半導体装置の製
造方法、特にリーク電流を小さくすることのできる製造
方法に関する０ 従来例の構成とその問題点 ＧａＡｓは、現在の半導体産業の中心となっているシリ
コン（Ｓｉ）にくらべて、電子移動度が極めて高いこと
、禁止帯幅が広く、半絶縁性の拐料となりうろことなど
の優位性を具備しておＶ、高周波用半導体素子あるいは
ホール素子などの出発４２料として多用されるに至って
いる。

ところで、ＧａＡｓ基板を用いて半導体装置を製作する
場合、このＧａＡｓ基板内に活性層を形成することが不
可欠であり、エピタキンヤル成長による方法、あるいは
、不純物イオンの注入による方法のいずれかが採用され
るが、前述した後者の優位性、すなわち、ＧａＡｓが半
絶縁性の拐料となりつる特徴を積極的に活かし、活性層
の分離のためにＧａ　Ａｓ基板をその１ま利用すること
ができるイオン注入方法が主に採用されている。

なお、イオン注入方法によって活性層を形成した場合、
欠陥が生じ、この欠陥の回復ならひにキャリア回復の目
的で加熱処理（アニール）が施される。このアニールの
ｒ＃、ＩｆＵ、　７Ｊ”、入不純物によって多少の違い
はあるが、８００〜９Ｕ○℃程度である０このような温
度のアニールを施すと、イオン注入領域の表面に酸化膜
が形成はれるばかりでなく、砒素（Ａｓ）の空孔および
圧入不純物の析出などにより表面に低抵抗の層が形成さ
れる。

従来は、上記のアニールの後処理として、塩酸（ＨＣβ
）等のｂ液による洗滌を行なっていたが、この処理では
酸化膜の除去は出来ても、低抵抗層１で除去することが
できず、このため、ＧａＡｓ基板内へ少くとも２閘の活
性層が作Ｖ込丑れている」賜金、あるいは、ホール１子
の活性層のように全体としては１つであるが、入力奄４
吏と出力電極をイτ１設する部分が肉１１間している場
合に、これらの間の分離か低抵抗層の存在によって不１
ｒｆｔｉ実となり、表面リークの問題が生じていた。

−５ら明の目的 本発明の目的は、アニールによって発生ずる低抵抗層を
確実に取り除ぐためのエツチング処理をアニールの後処
理に伺加し、ＧａＡｓ半導体装置の表面リーク電流の低
＃をばかることをｂ」能にした製造方法の提供にある。

発明の構成 本発明にがかるＧａＡｓ半導体装置の製造方法は、絶縁
性もしくは生絹縁１４ｔのＧａＡｓ基板上を覆うイオン
注入マスクに選択的に開孔を形成し、同開孔全通して所
定導電型の不純物イオンを注入する工程、所定幅度の加
熱処理を施してキャリアの回復をはかり活性層を形成す
る工程、同工程でＧａＡｓ基板上に形成はれる酸化膜お
よびＧａＡｓ基板表面に形成はれる低抵抗層の前者を除
去する工程、ならびに、後者の低抵抗層を除去するエツ
チング−ｒ＝程とからなるものである。

本発明の製造方法では、アニールの後処理として、洗滌
処理とは別に、低抵抗層を除去するエツチング処理が付
加されているため、リーク電流発生の原因となる低抵抗
層が確実に除去づれ、低す一り電流のＧａＡｓ　＃導体
装置の製造が可能になる。

実施例の説明 以下に図面を参照して本発明を詳、（ｌｉｌに説明する
。

第１図は、ＧａＡｓ基板内へ７リコンイオン（Ｓｉ″−
）を選択的に注入して活性層全形成した場合の深さ方向
の濃度プロファイルケ示す図で、同図ａは活１（１；層
の濃度プロファイルを、同＋＝ｂは非イオン注入部分の
濃度プロファイルを示したものである。

図示するように、活性層なら０・に非イオン注入部分の
いずれにかいても表面近傍にドナー濃度の高い部分が存
在する。この部分の表１１１１からの深さは、１００〜
２００人イ呈度である。

第２図に、ｄａ　Ａｓ電界効果トランンスタのゲート形
成前の状態、すなわち、ドレインおよびソース領域をシ
リコンのイオン注入で形成した状態を示す図であり、Ｇ
ａＡｓ基板１の中にドレイン領域２とノース領域３がツ
タ「定の離間間隔を付与して作り込唸れている。ゲート
電極は両領域間のＧａＡｓ基板ｒ′１Ｂ分４の表面上に
形成される。

この構造とした場合には、ドレイン領域２およびソース
領域３の濃度プロファイルが第１図ａで示したものとな
り、一方、ＧａＡｓ基板部分４の濃度プロファイルが第
１図すで示したものとなる。

これらの表面層に形成されるドナー濃度の高い部分は、
すでに説明したように、Ａｓの空孔ならひにＳｉの析出
により形成はれるものである。

て°゛ ところで、第２図専示すＧａＡｓ電界効果トランジスタ
かエンハンスメント形であると、ＧａＡ　ｓ基板部分４
の表面層に形成きれるトナー濃度の高い部分によりドレ
イン・ソース間のリーク電流の増加がもたらされてし甘
う。

本発明では、上記のドレインならひにンース包１、＋ 域の形成、すなわち、Ｓｌの注入ならひにアニールかな
はれたのち、たとえば、弗酸（ＨＦ）による処理で表面
の酸化膜を除去し、次いて、トナーａ度の高い部分（低
抵抗層）をエツチングにより除去する。この低抵抗層の
ノ享みは、上記のよ’５に１００〜２００人程度と極め
て博いものであるため、ＧａＡｓ基＆に対するエツチン
グ速度が遅く、エツチング量の制御が容易なエツチング
液を用いることが大切てあり、このエツチング液として
、例えげ、酒石酸もしくはクエン酸を使用する。以」二
の処理を施すことにより、表向リークの原因と石：る低
抵抗層か除去され、表面リークの問題が生しることのな
い低いトナー献１隻の表面状態が＜４ｆられ７る。

ところで、上記の説明では、２つの活性層が離間して作
り込まれるＧａＡ　ｓ電界効果トランジスタ全例示した
が、Ｇａ　Ａｓ基板を出発月利とするホール素子あるい
はＧａＡｓ集積回路などでも同様の問題が生じる。これ
らのＣＴａＡｓ半導体装１離の製造にも本発明の製造方
法は適用可能であり、上記と同一の効果が１４）られる
。

第３図および第４図は、本発明の効果確認のために実施
した従来方法との比較実験の結果を示す図であり、第３
図は、ホール素子の１制圧の比較結果を、丑だ、第４図
はショットキ接合形ダイオードの逆方向’＋Ｗ　ｙＡ、
の比較結果を示す。いずれの結果も、低抵抗層を除去す
る本発明の製造方法によるものの方が勝っている。

発明の効果 本発明の製造方法によれ１げ、表面リークの問題が排除
された高性能のＧａＡｓ半導体装置の製造が可能となり
、その応用範囲全拡大することができること、製造歩留
ｖを向上させることができることなどの効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂｉｌ−ｊ：、ＧａＡｓ基板内へイオン
注入で活性層を形成したときの、活性層および非イ）刀 オン注入部分の深さ方向の濃度プロファイｐで第２図は
、ＧａＡｓ電界効果トランジスタのゲート形成前の状態
を示す断面構造図、第３図および第４図は本発明の効果
確認の実験結果を示す図である。 １・・・・・ＧａＡｓ基板、２・・・・・ドレイン領域
（Ｉ占性層）、３・・・・・ソース頭載（活性層）、４
・・・・ＧａＡｓ基板部分（チャネル形成部分）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性もしくは半絶縁性のＧａＡｓ基板上を覆う
   イオン注入マスクに選択的に開孔を形成し、同開化を通
   して所定導電型の不純物イオンを注入する工程、所定温
   度の加熱処理を施してキャリアの回復をはかり活性層を
   形成する工程、同工程でＧａＡｓ基板上に形成される酸
   化膜およびＧａＡｓ基板表面に形成される低抵抗層の前
   者を除去する工程、ならひに、後者の低抵抗層を除恭 去するエツチング工程と備していることを特徴とするＧ
   ａＡｓ半導体装置の製造方法。
2. （２）エツチング工程で用いるエツチング液が、酒石厳
   重たはクエン酸のいずれかであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のＧａＡｓ半導体装置の製造方
   法。