JPS61292964A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPS61292964A
JPS61292964A JP13400185A JP13400185A JPS61292964A JP S61292964 A JPS61292964 A JP S61292964A JP 13400185 A JP13400185 A JP 13400185A JP 13400185 A JP13400185 A JP 13400185A JP S61292964 A JPS61292964 A JP S61292964A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon oxynitride
oxynitride film
film
doped
plasma
Prior art date
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Pending
Application number
JP13400185A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsushi Oshika
大鹿 克志
Hiromitsu Mishimagi
三島木 宏光
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS61292964A publication Critical patent/JPS61292964A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To inhibit dissociation through a high-temperature thermal decomposition CVD method for a compound semiconductor while obtaining a passivation film capable of relaxing thermal stress by a method wherein ions are implanted, a plasma silicon oxynitride film is formed, ions are doped to the silicon oxynitride film and the whole is annealed for activation. CONSTITUTION:A plasma silicon oxynitride film 5 is shaped onto the whole surfaces of the upper sections of a substrate 1 and an electrode 3. The silicon oxynitride film 5 lowers the temperature of a process, and a plasma CVD method is used for inhibiting the dissociation of As. P by phosphine PH3 is doped to the silicon oxynitride film 5. The P-doped silicon oxynitride film 5 is employed as a passivation film for annealing a cap, and the whole is annealed for activation. Source and drain electrodes 6 and 7 are formed through a boring process for a contact and the processes of evaporation, a lift-off, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は化合物半導体ME S (Metal Sem
1−conductor) F E Tの製造方法に関
し、特にGaAsMESFETの活性化アニールの技術
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to compound semiconductor MES (Metal Sem
1-conductor) The present invention relates to a method for manufacturing FETs, and particularly relates to activation annealing techniques for GaAs MESFETs.

〔背景技術〕[Background technology]

化合物半導体MESFETの活性化アニールにおいて、
GaAsからのA8の解離防止また重金属汚染を防ぐた
めのパッシベーション膜を用いている。このパッシベー
ション膜は、主として、5insおよび5iaN4が用
いられている。ところで、5ift膜は、GaAsM′
ESFITにおいては、GaK対する外部拡散抑止力が
小さく、従って、界面反応が生じやすく良好な界面特性
が得られないという問題がある。またSi、N4膜は、
Gaの外部拡散抑止力が大きく活性化率も良好であり、
パッシベーション膜とじては810!膜より優れている
と考えられる。しかしながら、密着性の面でStO,よ
り劣り、これは裏をかえせばダングリングボンドが多く
界面準位が多いと考えられる。
In activation annealing of compound semiconductor MESFET,
A passivation film is used to prevent the dissociation of A8 from GaAs and to prevent heavy metal contamination. This passivation film mainly uses 5ins and 5iaN4. By the way, the 5ift film is made of GaAsM'
ESFIT has a problem in that the external diffusion inhibiting force against GaK is small, and therefore interfacial reactions are likely to occur and good interfacial properties cannot be obtained. In addition, Si and N4 films are
The ability to inhibit external diffusion of Ga is large, and the activation rate is also good.
The passivation film is 810! It is considered to be superior to membranes. However, it is inferior to StO in terms of adhesion, and this is thought to be due to the fact that there are many dangling bonds and many interface states.

また、CVD法による51mN4膜は高温形成(700
〜900℃)であり%600℃以上でA!Iの解離がは
げしくなるという問題がある。そのため、低温で行える
プラズマ5taN4膜が用いられているが。
In addition, the 51mN4 film by CVD method was formed at high temperature (700mN).
~900℃) and %600℃ or higher is A! There is a problem that the dissociation of I becomes severe. Therefore, a plasma 5taN4 film that can be used at low temperatures is used.

大きな°圧縮応力がかかるという問題がある。There is a problem that large compressive stress is applied.

なお、GaAaデバイスのアニールについては。Regarding the annealing of GaAa devices.

例えば日経エレクトロニクス1982年11 月88号
、P118〜P119に示されている。
For example, it is shown in Nikkei Electronics November 88, 1982, pages 118 to 119.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、化合物半導体、たとえばGaA3のA
sの高温熱分解CVD法による解離を抑えるとともに、
熱応力を緩和できるパッシベーション膜の製造技術を提
供するものである。
The object of the present invention is to obtain A of a compound semiconductor, for example, GaA3.
In addition to suppressing the dissociation of s by high-temperature pyrolysis CVD method,
The present invention provides a technology for manufacturing a passivation film that can alleviate thermal stress.

本発明の前記ならびKそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう〇 〔発明の概要〕 本H忙おいて開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
The above and other objects and novel features of the present invention are:
[Summary of the Invention] Representative inventions disclosed in this specification will be briefly summarized as follows.

すなわち、低温で処理できるプラズマシリコンオキシナ
イトライド膜を形成し、このシリコンオキシナイトライ
ド膜にたとえばGaAsの場合はP(リン)ltドーピ
ングし、その後活性化のための7二−ルを行っている。
That is, a plasma silicon oxynitride film that can be processed at a low temperature is formed, this silicon oxynitride film is doped with P (phosphorus) lt in the case of GaAs, and then 7-nitro is performed for activation. .

プラズマCVD法による低温処理であるのでAsの解離
も少す<、マた、シリコンオキシナイトライド膜(5i
OxNy)のX。
Because it is a low-temperature treatment using the plasma CVD method, there is little dissociation of As.
OxNy)

y組成比を制御することによってGaの外部拡散量が制
御できる。このため、適度なGa空孔を生成して高活性
化率を達成するものである。さらにPドーピングによっ
て応力を緩和しこれを零とすることも可能である。
By controlling the y composition ratio, the amount of Ga externally diffused can be controlled. Therefore, an appropriate amount of Ga vacancies are generated to achieve a high activation rate. Furthermore, it is also possible to relax the stress and make it zero by P doping.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の一実施例を第1図から第3図を参照して説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

本実施例においては、化合物半導体としてGaAIBが
用いられている。第1図において符号1はGaA3半絶
縁性基板を示す。この基板1に対して所要のパターニン
グを行ったホトレジスト膜を用いて、tfNチャネル層
2を形成する。このNチャネル層2はシリコンイオンの
打込みで形成される。
In this embodiment, GaAIB is used as the compound semiconductor. In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a GaA3 semi-insulating substrate. A tfN channel layer 2 is formed on this substrate 1 using a photoresist film that has been patterned as required. This N channel layer 2 is formed by implanting silicon ions.

さらにNチャネル層2を形成した後、高融点金属である
WSiあるいはTiW等のゲート電極材料を蒸着し、こ
れを選択エツチングすることによってゲート電極3ft
形成する。
After forming the N channel layer 2, a gate electrode material such as WSi or TiW, which is a high melting point metal, is deposited and selectively etched to form a gate electrode of 3 ft.
Form.

このゲート電極3をマスクとしてシリコンイオンの打込
みを再び行ってオーミックコンタクト用のN+匿領斌4
を形成する。N+型領領域4形成にあたっては、ソース
およびゲートの分離を確保するために、たとえば、ゲー
ト電極3のサイドゥオールノ形成技術等C技術を用いる
ことができる。
Using this gate electrode 3 as a mask, silicon ions are implanted again to form an N+ implant 4 for ohmic contact.
form. In forming the N+ type region 4, for example, a C technique such as a sidewall formation technique for the gate electrode 3 can be used in order to ensure separation between the source and the gate.

このようにして形成されたMESFETの半導体領域、
すなわち、Nチャネル層2およびソースとドレインとな
るN+型領領域4活性化アニールを行うにあたり、本実
施例では以下の工程を経る。
The semiconductor region of the MESFET thus formed,
That is, in performing the activation annealing of the N channel layer 2 and the N+ type regions 4 that will become the source and drain, the following steps are performed in this embodiment.

第2図において、基板1および電極3の上部全面にプラ
ズマシリコンオキシナイトライド(SioxN)’)膜
5を形成する。このシリコンオキシナイトライド膜5は
、プロセス低温化を行いAsの解離を抑制するためにプ
ラズマCVD法を用いている。たとえばS i H4+
 N O1系ガスアルイはSIH,+NO,+N Ha
系ガスを用いることができ、処理温度は約300〜35
0℃である。また、シリコンオキシナイトライド(5i
OxNy)膜5のX、7組成比はS I H4+ N 
Oを系ガスにありてはNot/SiH4流量比で制御で
きることが知られている。たとえば。
In FIG. 2, a plasma silicon oxynitride (SioxN) film 5 is formed on the entire upper surface of the substrate 1 and the electrode 3. As shown in FIG. This silicon oxynitride film 5 is produced using a plasma CVD method in order to lower the process temperature and suppress the dissociation of As. For example, S i H4+
N O1 type gas aloy is SIH, +NO, +N Ha
system gas can be used, and the processing temperature is about 300 to 35
It is 0°C. In addition, silicon oxynitride (5i
OxNy) The X, 7 composition ratio of the film 5 is S I H4 + N
It is known that O in the system gas can be controlled by the Not/SiH4 flow rate ratio. for example.

1981年4月刊行のEvert、 P、 G、 T、
 Vande Vanによる’ 5olid 5tat
e Tech、 ”にこの制御技術が開示されている。
Evert, P. G. T., published in April 1981.
'5olid 5tat by Vande Van
This control technology is disclosed in ``e Tech.''.

このため、Gaの外部拡散量を制御することによって、
適度なGa空孔な生じさせて高活性化率を得ることが可
能である。
Therefore, by controlling the amount of Ga external diffusion,
It is possible to obtain a high activation rate by generating an appropriate amount of Ga vacancies.

さらに、前記シリコンオキシナイトライド膜5はフォス
フインPHsにょるPドーピングが行なわれている。こ
のことは、プラズマ5iaN4よりもその圧縮応力は小
さいが、なおかなりの圧縮応力がプラズマシリコンオキ
シナイトライド膜5にかかるから、ドーピングしたPに
よって緩和するものである。最適化をはかることによっ
て応力を零とすることも可能である。また、本実施例に
おいては、ドーピングするPは■族であるため、GaA
sのA8の空きを埋めて界面特性を向上させる可能性も
ある。
Further, the silicon oxynitride film 5 is doped with P using phosphine PHs. This is because although the compressive stress is smaller than that of the plasma 5iaN4, a considerable compressive stress is still applied to the plasma silicon oxynitride film 5, which is alleviated by the doped P. It is also possible to reduce the stress to zero through optimization. In addition, in this example, since P to be doped is group II, GaA
There is also a possibility that the interfacial properties may be improved by filling the vacancy at A8 of s.

このあと、Pドーピングしたシリコンオキシナイトライ
ド膜5をキャップアニールのバクシベーシロン膜として
用い活性化アニールを行う。
Thereafter, activation annealing is performed using the P-doped silicon oxynitride film 5 as a bacsibasilon film for cap annealing.

さらに、@3図忙おいて、コンタクト用の孔あけ工程、
蒸着、リフトオフ等の工程を経て、ソースおよびドレイ
ン電極6および7を形成する。この電極金属は、たとえ
ば、GaAsとオーミックコンタクトをとるAuGe/
Ni/Au合金である。
Furthermore, as shown in Figure 3, the process of drilling holes for contacts,
Source and drain electrodes 6 and 7 are formed through processes such as vapor deposition and lift-off. This electrode metal is, for example, AuGe/
It is a Ni/Au alloy.

〔効果〕〔effect〕

(1)  バクシベーシヲン膜をプラズマCVD法によ
る300〜350℃の低温プロセスで形成してt)る。
(1) A vacuum film is formed by a plasma CVD method at a low temperature of 300 to 350°C.

このためA3の解離が少なく界面特性の安定化が計れる
という効果が得られる。
Therefore, it is possible to obtain the effect that the dissociation of A3 is small and the interfacial properties can be stabilized.

(2)バクシベーシリン膜としてのプラズマシリコンオ
キシナイトライド膜のx+y組成制御によるGaの外部
拡散量を最適化できる。したがって、SlがGa空孔に
入りドナーとして働き、活性化率の向上に寄与するとい
う効果が得られる。
(2) The amount of outward diffusion of Ga can be optimized by controlling the x+y composition of the plasma silicon oxynitride film as the bacsibasilin film. Therefore, an effect can be obtained in that Sl enters the Ga vacancy and acts as a donor, contributing to an improvement in the activation rate.

(3)バッジページリン膜に対しGaAaのm合!iA
gと同族のP9!ニド−ピングしているので、熱応力の
最適化を計れる。したがって、界面特性、活性化率の向
上がもたらせるという効果が得られる。
(3) M combination of GaAa to badge page phosphorus film! iA
P9 of the same family as g! Since it is doped, thermal stress can be optimized. Therefore, the effect of improving interfacial properties and activation rate can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

〔利用分野〕[Application field]

本発明は化合物半導体の活性化アニールに用いることが
でき、特KGaAa半導体装置に用いて好適である。
The present invention can be used for activation annealing of compound semiconductors, and is particularly suitable for use in KGaAa semiconductor devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

tJX1図からWXs図は本発明による半導体装置の製
造方法をGaAaMESFBTK適用した一実施例の製
造プロセスを示す素子断面図である・1・・・半絶縁性
基板、2・・・Nチャネル層、3・・・ゲ−)を極、4
・・・NW領領域5・・・パッジベージ1ン層、6・・
・ソース電極、7・・・ゲート電極。
Figures tJX1 to WXs are device cross-sectional views showing the manufacturing process of an embodiment in which the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is applied to GaAa MESFBTK. 1... Semi-insulating substrate, 2... N channel layer, 3・・・Ge-) to pole, 4
...NW territory 5...Pudge page 1st layer, 6...
- Source electrode, 7... gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、化合物半導体を用いたMESFETの半導体領域形
成のためのイオン打込みを行い、この半導体領域の活性
化アニールのためのパッシベーション膜としてプラズマ
シリコンオキシナイトライド膜を形成し、さらにこのプ
ラズマシリコンオキシナイトライド膜の熱応力緩和のた
めのドーピングを行い、その後前記活性化アニールを行
うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. Perform ion implantation to form a semiconductor region of MESFET using a compound semiconductor, form a plasma silicon oxynitride film as a passivation film for activation annealing of this semiconductor region, and further perform ion implantation to form a semiconductor region of MESFET using a compound semiconductor. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that doping is performed to relieve thermal stress in a film, and then the activation annealing is performed.
JP13400185A 1985-06-21 1985-06-21 Manufacture of semiconductor device Pending JPS61292964A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0496232A (en) * 1990-08-04 1992-03-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Heat treatment method for compound semiconductor wafer
US7202568B2 (en) * 1998-06-26 2007-04-10 Intel Corporation Semiconductor passivation deposition process for interfacial adhesion

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