JPS634611A - 半導体装置及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体装置の信顛性向上に適用して有
効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置は、−般に半導体基板に種々の回路素子を形
成して製造される。その半導体′ｌ＆＋ｉには、たとえ
ば化合物半導体であるガリウム・ヒ素（ＧａＡＳ）単結
晶からなるもの（以下、単にＧａＡｓ基板ともいう）が
ある。

上記ＧａＡｓ基板に形成する回路素子としては、たとえ
ばＭ　Ｅ　Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（Ｍｅｔａｌ　Ｓｅｍ１ｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ）があるが、その回路素子の製造技術に
ついては、１９８１年１２月１５日、共立出版株式会社
発行、Ｄ、Ｆ、Ｂａｒｂｅ　ｔＡ、岩田倫典訳ｒＶＬｓ
Ｉの基礎と応用ＪＰ１４４に記載があ上記回路素子の製
造は、ＧａＡｓ基板にたとえばシリコンイオン（Ｓｉ”
）等の不純物イオンを打ち込み、次いで所定温度に加熱
する活性化アニールを行い、種々の不純物イオンの濃度
からなる拡散層を形成することにより行われる。

上記不純物イオンの打ち込みおよび活性化７ニールは、
ＧａＡｓ基板の表面に被着形成した二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ２）からなる保護膜（絶縁層）の存在下で有効に行う
ことができる。すなわち、上記保護膜を通して不純物イ
オンを打ち込むことにより、ＧａＡｓ基板の表面にダメ
ージを与えずに、また該表面を異種金属で汚染すること
なく上記イオン打ち込みを行うことができ、また上記保
護膜の存在下で活性化アニールを行うことにより、Ｇａ
Ａｓ基板に結晶欠陥を生じさせることなくその目的を達
成できるものである。それは、ＧａＡＳ単結晶は、たと
えば５００℃以上に加熱されると、主にその構成成分の
Ａｓが飛散して分解し始め、結晶欠陥を発生するという
性質があるのに、上記活性化アニールは、−般に上記分
解温度以上で行われるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、保護膜が上記のようにＳｉｎ、からなる場合
には、イオン打ち込みの雰囲気中や、その他の工程にお
いてナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属、マグネシウ
ム（Ｍｇ）等のアルカリ土類金属またはその他の不純物
金属元素が存在する場合、これらの金属がイオンとして
上記保護膜を通して基板内部に侵透していき、形成され
る拡散層の電気的特性に変動を来すという問題があるこ
とが本発明者により見い出された。

本発明の目的は、化合物半導体装置について、形成され
る回路素子の信頼性を向上できる技術を提供することに
ある。

本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう
。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本願に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、次の通りである。

すなわち、不純物イオン打ち込み時の保護膜、活性化ア
ニール時の保護膜または完成後の半導体装置における第
１絶縁層を、少なくとも基板表面から離れ位置である上
部をホスホシリケートガラス（以下、ＰＳＧともいう）
で形成するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ＰＳＧには金属イオン、特にイ
オン化傾向の大きな金属のイオンを有効に捕捉する機能
があるため、ナトリウムイオン（Ｎａ”）またはマグネ
シウムイオン（Ｍｇ”）等の有害金属イオンが化合物半
導体基板内部に侵入することを防止できる。その結果、
上記イオンに起因して回路素子に電気的特性の変動が生
じることを防止でき、上記目的が達成される。

〔実施例〕

第１図は本発明による一実施例である半導体装置の概略
を示す拡大部分断面図であり、第２図ｆａｔ〜（ｅｌは
上記半導体装置の製造工程の概略を示す拡大部分断面図
である。

本実施例の半導体装置は、いわゆるＧａＡｓ半導体装置
であり、ＧａＡｓ半導体半導体基板板下、単にＧａＡｓ
基板ともいう）に、種々の回路素子が形成されているも
のである。第１図には、上記回路素子の一つであるＭＥ
ＳＦＥＴが示しである。

すなわち、ＧａＡｓ基板１に形成されたｎ型領域からな
るチャネル２の両側にｎ９型領域からなるソース３およ
びドレイン４が接触形成されており、上記チャネル２の
基板表面にはケイ化タングステン（ＷＳｉ、ｔ）からな
るショットキーゲート電極５が被着形成されている。そ
して、上記ショットキーゲート電極５および基板表面に
は、ＰＳＧからなる第１絶縁層６が被着されている。

上記ソース３およびドレインＡの上方の第１絶）１１６
にはそれぞれ開口部７および７ａが穿孔形成され、該開
口部７および７ａにはオーミック電極８および８ａが被
着形成されている。このオーミック電極８，８ａは、基
板表面から順に金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）合金、
ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）を積層（図示せず）
して形成することができる。そして、上記オーミック電
極８．８ａには、第１絶縁Ｎ６の上に被着形成された金
とモリブデン（Ａｕ／Ｍｏ）からなる配線層９および９
ａが電気的に接続されている。

また、ショットキーゲートを極５の上方の第１絶縁層６
には開口部７ｂが形成され、該開口部７ｂには、上記ゲ
ート電極５に電気的に接続されたＡ　ｕ　／　Ｍ　ｏか
らなる配線層９ｂが形成されている。

本実施例の半導体装置は、次のようにして製造すること
ができる。

まず、ＧａＡｓ基板１を用意し、その表面全体にＰＳＧ
からなる！縁層６ａを、いわゆるＣＶＤ法により被着形
成する０次いで、常法に基づいて上記絶縁層６ａの上に
第２図ｉａｌに示すような所定形状のレジストパターン
１０を被着形成し、該レジストパターン１０をマスクと
して矢印で示すようにＧａＡｓ基板１にシリコンイオン
（Ｓ　ｉ’　）の打ち込みを行う、その際、上記絶縁層
６ａはＧａＡｓ基ｖｉ１の汚染防止等に有効な保護膜と
して機能する。

上記イオン打ち込みの後、レジストパターン１０を除去
し、上記絶縁層６ａをキャップ膜として所定温度に加熱
する活性化アニールを行い、ｎ型領域１１を形成する０
次いで、上記絶縁Ｎ５　ａを除去した後、常法に基づき
、上記ｎ型領域１１の基板表面に所定形状のケイ化タン
グステンをスパッタ蒸着し、第２開山）に示すようにゲ
ート電極５を形成する。

その後、第２図（Ｃ１に示すように、再度全体にＰＳＧ
からなる絶縁層（第１絶縁層）６を被着し、該絶縁層６
に所定形状のレジストパターン１０ａを被着し、該レジ
ストパターン１０ａと上記ゲート電極５とをマスクとし
てＳｉ゛の打ち込みを行う０次いで、レジストパターン
１０ａを除去し、活性化アニールを行うことにより、ｎ
゛型領領域らなるソース３およびドレイン４、それに該
両者の間に位置するｎ型領域からなるチャネル２を形成
する。

上記活性化アニールの後、第２図（ｄｌに示すように、
常法に基づいて上記絶縁層６の所定位置に開口部７，７
ａおよび７ｂを穿孔形成する０次に、上記開口部７およ
び７ａにオーミック電極８および８ａをスパッタ蒸着法
で形成し、続いて全体にモリブデンと金を順次蒸着し、
所定形状にエツチングすることにより、前記配線層９．
９ａおよび９ｂの形成が達成される。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

＋１１．ＧａＡｓ基板に直に被着する第１絶縁畢６をＰ
ＳＧで形成することにより、ＰＳＧにはＮａ”等の金属
イオンの捕捉能があるので、その製造工程等においてＮ
ａ゛等が存在する場合でも、２ｉ　Ｎａ゛等が回路素子
を構成する活性領域に侵入することを防止できる。

（２）、上記＋１１により、活性領域の電気的特性に変
動を来すことを防止できるので、回路素子の信頼性を向
上できる。

（３）、上記回路素子がＭＥＳＦＥＴである場合、その
しきい値電圧（Ｖｔｈ）　、相互コンダクタンス（ｇａ
）等に特性変動を来すことを防止できる。

＋４１．ＧａＡｓ基板１に直に被着する第１絶縁層をＰ
ＳＧで形成する場合、第１絶縁層を不純物イオンの打ち
込み時の保護膜や活性化アニール時のキャップ膜として
使用することができることにより、不純物イオン打ち込
みまたは活性化アニール時のキャンプ膜として使用する
ことができることにより、不純物イオン打ち込みまたは
活性化アニール時にＧａＡｓ基板１の内部にＮａ”等が
侵入することを防止できるので、ＧａＡｓ基板１に形成
される回路素子の信鯨性を向上できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要舌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。

たとえば、回路素子としてＭＥＳＦＥＴのみを示したが
これに限るものでなく、バイポーラトランジスタ等、種
々の回路素子について適用して有効であることはいうま
でもない、また、ＭＥＳＦＥＴの形成材料等は、前記実
施例に示したものに限るものでなく、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

さらに、前記実施例では、第１絶縁層６および絶縁層６
ａ、Ａ（ＰＳＧのみからなるものについて説明したが、
これに限らず、基板側である下部が二酸化ケイ素で、そ
の反対側の上部がＰＳＧで形成された二層構造からなる
ものであってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野であるＧａＡｓ半導体装置に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではなく
、たとえば、インジニウム・リン等の他の化合物半導体
基板からなる種々の化合物半導体装置に適用して有効な
技術である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、化合物半導体基板に直に被着する絶縁層の少
な（ともその上部をＰＳＧで形成することにより、ＰＳ
ＧにはＮａ’等の金属イオンの捕捉能があるので、その
製造工程においてＮ　ａ４等が存在する場合でも、該Ｎ
ａ”等が回路素子を構成する活性領域に侵入することを
防止できる。

それ故、活性領域の電気的特性に変動を来すことを防止
できるため、回路素子の信頼性を向上できるものである
。

化合物半導体基板に直に被着する絶縁層の少なくともそ
の上部がＰＳＧで形成する場合、絶縁層を不純物イオン
の打ち込み時の保護膜や活性アニール時のキャップ膜と
して使用することができることにより、不純物イオン打
ち込みまたは活性化アニール時に半導体基板の内部にＮ
　ａ＋等が侵入することを防止できる。したがって、上
記半導体装置の合理的製造が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例である半導体装置の概略
を示す拡大部分断面図、 第２図＋ａｌ〜ｔｅｌは上記半導体装置の製造工程の概
略を示す拡大部分断面図である。 １・・・ＧａＡｓ半導体基板、２・・・チャネル、３・
・・ソース、４・・・ドレイン、５・・・シッソトキー
ゲート電極、６・・・第１絶縁層、６ａ・・・絶縁層、
７，７ａ・・・開口部、８゜８ａ・・・オーミック電極
、９，９ａ、９ｂ・・・配線層、１０，１０ａ・・・レ
ジストパターン、１１・・・ｎ型領域。 第　　１　　図 第　　２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともその上部がホスホシリケートガラスから
   なる絶縁層が、化合物半導体基板に直に被着されてなる
   半導体装置。 ２、化合物半導体基板が、ガリウム・ヒ素単結晶からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
   装置。 ３、ホスホシリケートガラスが二酸化ケイ素膜上に被着
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の半導体装置。 ４、化合物半導体基板に直に、少なくともその上部がホ
   スホシリケートガラスからなる絶縁層を被着し、該絶縁
   層の存在下で不純物イオンの打ち込みおよび活性化アニ
   ールを行う半導体装置の製造方法。 ５、化合物半導体基板が、ガリウム・ヒ素単結晶からな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体
   装置の製造方法。 ６、ホスホシリケートガラスが、二酸化ケイ素膜上に被
   着されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の半導体装置の製造方法。