JPS63170938A - 化合物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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半導体を用い
た半導体装置の製造方法に係り、特に化合物半導体装置
を集積化する際の素子間分離用高抵抗層を形成する工程
の改良に関する。

（従来の技術） ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半導体は、格子定数・熱張
係数等の物理的制約から適当な表面保護膜がなく、化合
物半導体素子間を分離するためには素子間を削り取って
空間を設け、この空間で素子間を分離したり、高比抵抗
物質をこの空間に埋め込んで素子間の分離を行っていた
。

しかるに、化合物半導体素子の微細化および高集積化が
進んで、従来の化合物半導体素子間を削り取って素子間
を分離する方法では、高価な化合物半導体基板の有効活
用・加工精度等不利な点があるため、水素あるいはボロ
ン等の元素を化合物半導体素子間にイオン注入して高抵
抗化し、化合物半導体素子間の分離を行う方法が採られ
るようになって来た。

第３図は従来の方法による第１の高抵抗層５の更に下層
に水素をイオン注入して第２の高抵抗層８を形成する工
程の一部横断面斜視図で、マスク４を通して第１の高抵
抗層５中の開口部６から水素をイオン注入する概念図で
ある。

図中、第１の高抵抗層５は２度のボロンイオン注（加速
電圧７０ＫｅＶと１５０ＫｅＶで、それぞれ５ｘｉｏ１
２個／　ｃｄ　）を行ワて後高温熱処理（８００℃、４
Ｓｅｃ）を施して形成されている。

したがって、更に、加速電圧１　ｇ　ＱＫｅＶ程度で水
素をイオン注入すると、ＬＳＳ理論によって、水素イオ
ン注入層の分布の拡がりの裾が第１の高抵抗層５の下端
に掛り第１の高抵抗層５と第２の高抵抗層８とが連続し
て表面から水素イオン注入層の下端まで一体の高抵抗層
を形成する。

（発明が解決しようとする問題点） 第３図に示したように、第１の高抵抗層５の下層に水素
をイオン注入して、第２の高抵抗層８を形成し、一体の
高抵抗層を形成しようとすると、水素オンの分布が１の
高抵抗層５中にも拡がるため、工の高抵抗層５中に注入
された水素イオンは電荷が放電しにくい。このため第１
の高抵抗層５中に電荷が蓄積し、■の高抵抗層５の表面
電荷として第１の高抵抗層５に入って来る水素イオンを
抑制し、第２の高抵抗層８を形成すべきところに所定の
濃度の水素イオンが注入出来ず、したがって所望の高抵
抗層が形成出来ないという問題がある。

本発明は、前記問題点を解消することを目的とするもの
である。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 前記第１の高抵抗層５中に蓄積した電荷が、後からの水
素イオンの進入を阻止して、第２の高抵抗層８が所定の
通りに形成出来ないという問題に対して、第１の高抵抗
層５中の水素イオンの電荷を速かに放電させれば良いこ
とは明白である。

しかし、電子回路中の機能素子である化合物半導体素子
の素子間分離に用いられる程の高抵抗層中から蓄積した
電荷を排除するのは困難である。

そこで、本発明では、通常イオン注入される半導体基板
の裏面は、接地電位に接触しているものを利用し、■の
高抵抗ＪＷ５の表面の電位を見掛は上、接地電位に引き
下げ、水素イオンの注入をスムースに行う了く第１の高
抵抗層５の表面に抵抗である半導体あるいは金属等を配
置し、この半導体あるいは金属等を接地電位に保持し、
水素のイオン注入ウニの高抵抗層５の表面のマスク４に
よる開口部６の表面電位が上昇するのを抑制して、第２
の高抵抗層８形成領域に所定の濃度の水素イオンを注入
し、前記問題点を解決するものである。

（作　用） 高抵抗層を通して、更にその深部にイオンを注入する過
程は、電子回路的に視ると、コンデンサと高抵抗の並列
回路に高電圧を印加して電流を流す回路と同等であり、
コンデンサを充電するためにのみ大部分の電流が流れ、
高抵抗を流れる電流は、抵抗の両端の電位差と抵抗値の
みによって決定される。今、イオンが高抵抗層領域を通
り抜は半導体領域まで到達して電荷を放出すると前記コ
ンデンサの充電には同等関与しない。しかし、イオンが
高抵抗層を通り抜けられず高抵抗層中で停止し、電荷の
放出が行なわれないでいると、次々と注入されてくるイ
オンは先行イオンのために反発を受け、注入速度を減速
される。

したがって高抵抗層領域中で停止するイオン数は指数関
数的に増加し、高抵抗層中に蓄積する電荷も増加して、
高抵抗層表面の電位が上昇する。

この結果高抵抗層にも注入されず、その表面で追い返さ
れるイオンも出てくる。こうなるとイオン注入は行なわ
れなくなるが、高抵抗層の表面を接地電位あるいはそれ
に近い電位に保ち続ければ、イオンは加速電圧で加速さ
れた最終速度で高抵抗層表面に到達し、イオン注入が行
なわれる。一方、注入イオンの分離を精度よく行ったと
しても、必ず、必要でないイオンや同種の低エネルギー
のイオンも注入面に到達し、前記表面電位の上昇に関与
する。したがって、高抵抗層や高誘電体層表面からのイ
オン注入には、本発明による方法が盲動である。

（実施例） 第１図（ａ）〜（ｇ）は、この発明による各実施例を説
明するための部分的に断面で示す斜視図である。

図中、１はｎ　型ＧａＡｓ層（エミッタ）、１′はｎ型
ＧａＡｓ層、２はｎ型ＧａＡｓ層、＋ ２′はｎ　型Ｇ　ａ　Ａ　、ｓ基板（コレクタ）、３は
Ｐ　型ＧａＡｓ層（ベース）、４はイオン注入用マスク
、５はＢ　イオン注入高抵抗層、６は水素イオン注入用
開口、７は開口部に設けた低抵抗層あるいは低抵抗体、
８は水素イオンを注入して形成する高抵抗層を示してい
る。

これらの製造において、ＧａＡｓ化合物半導体の第１の
高抵抗層５の三方を取り囲むように、まだ低抵抗の基板
表面７が露出したイオン注入用開口部６を設けて、第２
の高抵抗層８を形成するために水素イオン注入が行われ
る。

第２図は、この発明による他の実施例を部分的に断面で
示す斜視図である。ＧａＡｓ化合物半導体の第１の高抵
抗層５上イオン注入用開ロ部６表面に金属等による低抵
抗の電極７を設け、第２の高抵抗層８を形成するために
水素イオンを注入するものである。

［発明の効果］ この発明によると、にａＡｓ化合物半導体の高抵抗層の
更に深部に高抵抗槽を形成して素子分離を行う工程で、
水素イオン注入するため設けた開口部の表面の一部分に
接地電位に保持出来る低抵抗層が露出しているので、第
２の高抵抗層を形成する領域に間違いなくイオン注入が
行なわれる。

一方、イオン注入するため設けた開口部の表面の電位が
上昇するとＧａＡｓ化合物半導体装置のベースとコレク
ターおよびベースとエミッタといったダイオードを破壊
してしまうことがあったが、本発明のようにイオン注入
する開口部の表面の電位上昇を抑制すると、ダイオード
の破壊がなくなるので製造歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の各実施例を説明するため半導体装置を
部分的に断面で示す斜視図、第２図は低抵抗体を開口部
に形成する方法を示す図、第３図は、従来の方法でイオ
ン注入用開口部を形成する方法を示す図である。 １・・・ｎ　型ＧａＡｓ層（エミッタ）、１／、、、ｎ
型ＧａＡｓ層、 ２−・−ｎ’型ＧａＡｓ層、 ２′・・・ｎ　型ＧａＡｓ基板（コレクタ）、３−Ｐ　
　型ＧａＡｓ層（ベース）、 ４・・・イオン注入用マスク、 ５・・・Ｂ　イオン注入高抵抗層、 ６・・・水素イオン注入用開口、 ７・・・開口部に設けた低抵抗層あるいは低抵抗体８・
・・水素イオンを注入して形成する高抵抗層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）III−Ｖ族化合物半導体の第１の高抵抗層に水素
   をイオン注入して、該第１の高抵抗層より深い位置に第
   ２の高抵抗層を形成するに際し、予めイオン注入する面
   の一部分に抵抗層を露出するように形成しておいて前記
   水素をイオン注入することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
2. （２）前記III−Ｖ族化合物半導体はＧａＡｓであり、
   前記第１の高抵抗層はボロンをイオン注入し、さらに熱
   処理して形成した高抵抗層である特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）前記第２の高抵抗層はヘテロ接合バイポーラトラ
   ンジスタの素子分離用高抵抗層である特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置の製造方法。
4. （４）前記低抵抗層は、前記第１の高抵抗層の外側部分
   の表面を露出させたものであり且つ半導体基板に低抵抗
   で接続されてなる特許請求の範囲第１項記載や半導体装
   置の製造方法。
5. （５）前記低抵抗層は、前記第１の高抵抗層の面上に一
   部分金属等の低抵抗体を露出して設けたものであり且つ
   この低抵抗体が半導体基板に低抵抗で接続されてなる特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。