JPS61183960A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS61183960A JPS61183960A JP2363385A JP2363385A JPS61183960A JP S61183960 A JPS61183960 A JP S61183960A JP 2363385 A JP2363385 A JP 2363385A JP 2363385 A JP2363385 A JP 2363385A JP S61183960 A JPS61183960 A JP S61183960A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
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- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/47—Schottky barrier electrodes
- H01L29/475—Schottky barrier electrodes on AIII-BV compounds
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はｍ−ｖ族化合物半導体電界効果トランジスタ
を含む半導体装置の製造方法に関する。
を含む半導体装置の製造方法に関する。
ｍ−ｖ族化合物半導体、とりわけ砒化ガリウムは超高速
集積回路を構成する素子用材料として注目されている。
集積回路を構成する素子用材料として注目されている。
近年、砒化ガリウム集積回路実現のために砒化ガリウム
と耐熱性ショットキーゲートより構成されるセルファラ
イン型ＦＥＴが注目されている（応用物理５３巻１号
１９８４年３４ページ）。セルファライン型ＦＥＴは、
ゲート電極をマスクに、動作層と同−電導型を有する不
純物をイオン注入し、高温アニールによる注入不純物の
電気的活性化を経て、導電層をゲート電極とソースドレ
イン電極間に設ける事により、各電極間の寄生抵抗の低
減を意図したものである。
と耐熱性ショットキーゲートより構成されるセルファラ
イン型ＦＥＴが注目されている（応用物理５３巻１号
１９８４年３４ページ）。セルファライン型ＦＥＴは、
ゲート電極をマスクに、動作層と同−電導型を有する不
純物をイオン注入し、高温アニールによる注入不純物の
電気的活性化を経て、導電層をゲート電極とソースドレ
イン電極間に設ける事により、各電極間の寄生抵抗の低
減を意図したものである。
このためにはイオン注入後のアニールに対して耐熱性を
持ったゲート材料が必要であり、高融点金属窒化膜が注
目されている〔特願昭５７−１８６６９号（特開昭５８
−１３５６８０号） ｒＷ、 Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａのい
ずれかの窒化物からなるゲート電極」〕。特にタングス
テンナイトライドのうちでＷ２Ｎ相を組成に有する材料
をゲート電極として用い、熱処理保護膜としてシリコン
ナイトライド膜を用いる製造プロセス（特願昭５９−２
０３２３１号「半導体装置の製造方法」野崎、実用）に
よれば極めてすぐれた特性が得られる事が知られている
。しかし、この特許出願明細書の中では、得られたタン
グステンナイトライド膜をＸ線回折により測定した結果
、Ｗ２ Ｎの回折ピークに加えて元素状のタングステン
の微弱なピークが依然としてみられる事も述べられてい
る。単体タングステンの存在は母体構成元素ＧａやＡｓ
との反応性を有するため、タングステンナイトライド層
中に残存する単体のタングステンが、砒化ガリウム層と
反応し、ショットキー接合の耐熱性を低下させる一因と
なる。また、実際に単体タングステンが含まれるＷ２
Ｎ相を組成として有するタングステンナイトライド層と
砒化ガリウムより構成されるショットキー接合の特性は
アルミニウムショットキーに匹敵する値を示す場合があ
るが再現性の点で未だ充分とは言えない。これを、実際
のデータに基づいて説明する。
持ったゲート材料が必要であり、高融点金属窒化膜が注
目されている〔特願昭５７−１８６６９号（特開昭５８
−１３５６８０号） ｒＷ、 Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａのい
ずれかの窒化物からなるゲート電極」〕。特にタングス
テンナイトライドのうちでＷ２Ｎ相を組成に有する材料
をゲート電極として用い、熱処理保護膜としてシリコン
ナイトライド膜を用いる製造プロセス（特願昭５９−２
０３２３１号「半導体装置の製造方法」野崎、実用）に
よれば極めてすぐれた特性が得られる事が知られている
。しかし、この特許出願明細書の中では、得られたタン
グステンナイトライド膜をＸ線回折により測定した結果
、Ｗ２ Ｎの回折ピークに加えて元素状のタングステン
の微弱なピークが依然としてみられる事も述べられてい
る。単体タングステンの存在は母体構成元素ＧａやＡｓ
との反応性を有するため、タングステンナイトライド層
中に残存する単体のタングステンが、砒化ガリウム層と
反応し、ショットキー接合の耐熱性を低下させる一因と
なる。また、実際に単体タングステンが含まれるＷ２
Ｎ相を組成として有するタングステンナイトライド層と
砒化ガリウムより構成されるショットキー接合の特性は
アルミニウムショットキーに匹敵する値を示す場合があ
るが再現性の点で未だ充分とは言えない。これを、実際
のデータに基づいて説明する。
周知のようにショットキー接合の電流■と印加電圧Ｖの
関係式は、 Ｉｏｃｅｘｐ （ｅＶ／ｎｋＴ） と書ける。但しｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｅ
は単位電荷で、ｎは理想値〔ジー（Ｓ、Ｍ、５ｚｅ）著
、フィジクスオブセミコンダクターデバイス（Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕＣｔｏｒ ｄｅｖｉ
ｃｅｓ ） 、２版、２６４ページ、ジョン・ワイリー
アンドサンズ（ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆５ＯＮＳ）出版
〕である。理想的ショットキー接合では前記した式で定
義されるｎが１を示す事が初等的な拡散理論より知られ
ている。
関係式は、 Ｉｏｃｅｘｐ （ｅＶ／ｎｋＴ） と書ける。但しｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｅ
は単位電荷で、ｎは理想値〔ジー（Ｓ、Ｍ、５ｚｅ）著
、フィジクスオブセミコンダクターデバイス（Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕＣｔｏｒ ｄｅｖｉ
ｃｅｓ ） 、２版、２６４ページ、ジョン・ワイリー
アンドサンズ（ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆５ＯＮＳ）出版
〕である。理想的ショットキー接合では前記した式で定
義されるｎが１を示す事が初等的な拡散理論より知られ
ている。
砒化ガリウム基板上に直接タングステンナイトライドを
堆積させる従来の製造方法により作製されたショットキ
ー接合の特性として、上記ｎ値および逆耐圧を室温で評
価した結果を表１に示す。
堆積させる従来の製造方法により作製されたショットキ
ー接合の特性として、上記ｎ値および逆耐圧を室温で評
価した結果を表１に示す。
表１
この表１には、従来の製造方法により作製したショット
キー接合の特性を１ｏ点測定した結果を示した。参考デ
ータとしてアルミニウムショットキー特性の値を併せて
示した。平均値は各々ｎ値が１．０９、逆方向耐圧が１
．８ｖでアルミニウムショットキーに匹敵する値を示す
が、データにばらつきがみられる。すなわちｎ値は１．
０５〜１．２１に、逆方向耐圧は１．５〜１．９■の範
囲にばらついている。このように、従来の製造方法によ
り作製されたショットキー接合は、再現性の点で未だ充
分ではない。
キー接合の特性を１ｏ点測定した結果を示した。参考デ
ータとしてアルミニウムショットキー特性の値を併せて
示した。平均値は各々ｎ値が１．０９、逆方向耐圧が１
．８ｖでアルミニウムショットキーに匹敵する値を示す
が、データにばらつきがみられる。すなわちｎ値は１．
０５〜１．２１に、逆方向耐圧は１．５〜１．９■の範
囲にばらついている。このように、従来の製造方法によ
り作製されたショットキー接合は、再現性の点で未だ充
分ではない。
本発明の目的は前記従来の欠点を解決し、高融点金属窒
化膜とｍ−ｖ族化合物半導体との界面を再現性良く制御
できる半導体装置の製造方法を提供する事にある。
化膜とｍ−ｖ族化合物半導体との界面を再現性良く制御
できる半導体装置の製造方法を提供する事にある。
本発明の半導体装置の製造方法は、ｍ−ｖ族化合物半導
体表面を窒化した後に、Ｗ２ Ｎを組成として有するタ
ングステンナイトライド膜を形成させる事を特徴として
いる。
体表面を窒化した後に、Ｗ２ Ｎを組成として有するタ
ングステンナイトライド膜を形成させる事を特徴として
いる。
以下、この発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を説明するための図であり、
窒化タングステン膜と砒化ガリウム基板との界面に砒化
ガリウムの窒化層を挿入した構造の半導体装置の各製造
工程における断面図である。
窒化タングステン膜と砒化ガリウム基板との界面に砒化
ガリウムの窒化層を挿入した構造の半導体装置の各製造
工程における断面図である。
本実施例では、まず、３ Ｘ １０”ｃｍ’の電子濃度
を有するＳｉドープ砒化ガリウム基板１ 〔第１図（ａ
）〕を過酸化水素、硫酸、水の１：３：１の混合溶液（
液温７５℃）中で６０秒間エツチングした後５分間水洗
した。さらに塩酸に１分間浸漬し再び１０秒間水洗した
後窒素ブローした。その後、基板１を速やかにスパッタ
装置内に導入し、試料室を１０−’ ｔｏｒｒの真空度
まで排気した。基板温度を２００℃に昇温した後、試料
室内に１Ｏ−５ｔｏｒｒの圧力までアンモニア（ＮＨ３
）を導入し、そのまま１０秒間静置する事により砒化ガ
リウム基板１の表面を窒化し、砒化ガリウムの窒化層２
を形成させた〔第１図（ｂ）〕。
を有するＳｉドープ砒化ガリウム基板１ 〔第１図（ａ
）〕を過酸化水素、硫酸、水の１：３：１の混合溶液（
液温７５℃）中で６０秒間エツチングした後５分間水洗
した。さらに塩酸に１分間浸漬し再び１０秒間水洗した
後窒素ブローした。その後、基板１を速やかにスパッタ
装置内に導入し、試料室を１０−’ ｔｏｒｒの真空度
まで排気した。基板温度を２００℃に昇温した後、試料
室内に１Ｏ−５ｔｏｒｒの圧力までアンモニア（ＮＨ３
）を導入し、そのまま１０秒間静置する事により砒化ガ
リウム基板１の表面を窒化し、砒化ガリウムの窒化層２
を形成させた〔第１図（ｂ）〕。
次に、試料室を１０−７ｔｏｒｒまで排気し、アルゴン
及び窒素の混合ガスを５ Ｘ １０’ｔｏｒｒの圧力ま
で導入した。窒素分圧を２０％にしたこのような混合雰
囲気中でタングステンターゲットをスパッタリングする
事により２０００人厚のタングステンナイトライド膜３
を形成させた〔第１図（ｃ）〕。スパッタリングは、高
周波マグネトロンスパッタ装置により、パワーは６００
ｗで、基板温度２００℃で７分間行った。
及び窒素の混合ガスを５ Ｘ １０’ｔｏｒｒの圧力ま
で導入した。窒素分圧を２０％にしたこのような混合雰
囲気中でタングステンターゲットをスパッタリングする
事により２０００人厚のタングステンナイトライド膜３
を形成させた〔第１図（ｃ）〕。スパッタリングは、高
周波マグネトロンスパッタ装置により、パワーは６００
ｗで、基板温度２００℃で７分間行った。
パターン化したレジスト４〔第１図（ｄ）〕をマスクに
タングステンナイトライド膜３を直径４００μｍの円形
パターンで残るようにＳＦ６ガスを用いた反応性イオン
エツチングによりパターニングした〔第１図（ｅ）〕。
タングステンナイトライド膜３を直径４００μｍの円形
パターンで残るようにＳＦ６ガスを用いた反応性イオン
エツチングによりパターニングした〔第１図（ｅ）〕。
レジスト４の除去後、試料全面に熱処理保護膜として厚
さ３００人のシリコン窒化膜５を堆積し８００℃で２０
分間窒素雰囲気下で熱処理を施した〔第１図（ｆ）〕。
さ３００人のシリコン窒化膜５を堆積し８００℃で２０
分間窒素雰囲気下で熱処理を施した〔第１図（ｆ）〕。
砒化ガリウム基板１とのオーミー／り電極６の形成は次
の手順で行った。基板裏面に金（Ａｕ）。
の手順で行った。基板裏面に金（Ａｕ）。
ゲルマニウム（Ｇｅ）及びニッケル（Ｎ ｉ ） 金蒸
着し４００℃で２分間、水素雰囲気下でアロイ処理を施
した〔第１図（ｇ）〕。
着し４００℃で２分間、水素雰囲気下でアロイ処理を施
した〔第１図（ｇ）〕。
以上の工程の後シリコン窒化膜５を除去し、タングステ
ンナイトライド膜３をショットキー電極とするダイオー
ドを製造し〔第１図（ｈ））、１−■特性によりダイオ
ードを評価した。その評価結果によれば、ｎ値は１．０
５〜１．１０の範囲に、逆方向耐圧は１．７〜１．９Ｖ
の範囲に各々おさまり、したがって再現性が向上し、か
つその再現性は格段に上がっていることがわかる。
ンナイトライド膜３をショットキー電極とするダイオー
ドを製造し〔第１図（ｈ））、１−■特性によりダイオ
ードを評価した。その評価結果によれば、ｎ値は１．０
５〜１．１０の範囲に、逆方向耐圧は１．７〜１．９Ｖ
の範囲に各々おさまり、したがって再現性が向上し、か
つその再現性は格段に上がっていることがわかる。
以上の実施例においては砒化ガリウム基板を用いたが他
のｍ−ｖ族化合物半導体についても表面を窒化後に高融
点Ｗ２Ｎを形成する方法は同様に実施できることは明ら
かである。
のｍ−ｖ族化合物半導体についても表面を窒化後に高融
点Ｗ２Ｎを形成する方法は同様に実施できることは明ら
かである。
以上説明したように、本発明によればタングステンナイ
トライド膜形成の前段階として■−■族化合物半導体基
板を窒化する。したがって、ｍ−■族化合物半導体と単
体のタングステンとの反応は窒化されたｍ−ｖ族化合物
半導体が介在する事により抑制可能となり、界面構造の
制御は格段に向上する。
トライド膜形成の前段階として■−■族化合物半導体基
板を窒化する。したがって、ｍ−■族化合物半導体と単
体のタングステンとの反応は窒化されたｍ−ｖ族化合物
半導体が介在する事により抑制可能となり、界面構造の
制御は格段に向上する。
したがって、タングステンナイトライド層中に残存する
単体のタングステンが、砒化ガリウム層と反応すること
によりショットキー接合の耐熱性を低下させることはな
くなる。さらに、ダイオードの評価結果ではアルミニウ
ムショットキー特性に匹敵する値が再現性良く得られる
。
単体のタングステンが、砒化ガリウム層と反応すること
によりショットキー接合の耐熱性を低下させることはな
くなる。さらに、ダイオードの評価結果ではアルミニウ
ムショットキー特性に匹敵する値が再現性良く得られる
。
第１図は本発明の一実施例を説明するための各製造工程
における断面を示す図である。 ｌ・・・・・砒化ガリウム基板 ２・・・・・砒化ガリウムの窒化層 ３・・・・・タングステンナイトライド膜４・・・・・
レジスト ５・・・・・シリコン窒化膜 ６・・・・・電極
における断面を示す図である。 ｌ・・・・・砒化ガリウム基板 ２・・・・・砒化ガリウムの窒化層 ３・・・・・タングステンナイトライド膜４・・・・・
レジスト ５・・・・・シリコン窒化膜 ６・・・・・電極
Claims (1)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体表面を窒化した後に、Ｗ
＿２Ｎを組成として有するタングステンナイトライド膜
を形成させる事を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2363385A JPS61183960A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2363385A JPS61183960A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183960A true JPS61183960A (ja) | 1986-08-16 |
| JPH0587990B2 JPH0587990B2 (ja) | 1993-12-20 |
Family
ID=12115984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2363385A Granted JPS61183960A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61183960A (ja) |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP2363385A patent/JPS61183960A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587990B2 (ja) | 1993-12-20 |
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