JP3256941B2 - 化合物半導体の表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体から
なる半導体層の表面にショットキー接触を形成する場合
などに好適な化合物半導体の表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波やミリ波領域に用いるトラン
ジスタとして、例えば、ＧａＡｓ（ガリウム−ひ素）Ｆ
ＥＴやＧａＡｓ系ＨＥＭＴ（High Electron Mobility T
ransistor ）などの化合物系の半導体からなるトランジ
スタが実用化されている。これらの化合物半導体トラン
ジスタにおいては、ゲート電極としてＭＯＳ構造を採用
するのではなく、専らショットキー接触によりゲート電
極を形成することが一般的に行なわれている。このよう
なＧａＡｓＦＥＴは、例えば次のような工程を経て製作
される（図９の工程流れ図参照）。

【０００３】まず、半絶縁性のＧａＡｓ半導体基板上に
ＧａＡｓバッファ層、ｎ形ＧａＡｓチャネル層および高
濃度ドーピングｎ形ＧａＡｓオーミック接触層を順次エ
ピタキシャル成長により形成する（図９中、工程１）。
次に、素子間分離のために、素子形成部を除いた周囲を
エッチングするメサエッチング処理を行った後、オーミ
ック接触層表面にソース電極およびドレイン電極を形成
する。

【０００４】その後、ソース電極とドレイン電極の間の
オーミック接触層に開口部を設けるリセスエッチング処
理を行って（同図中、工程２，３）、その部分にｎ形Ｇ
ａＡｓチャネル層を露出させる。このとき、リセスエッ
チング処理後の表面には時間が経過することに伴って酸
化膜が形成されていく。そこで、次の工程に移行する直
前に希塩酸によりエッチングを行なってこれを除去する
（同図中、工程４）。最後に、リセスエッチング処理に
より露出したチャネル層表面にゲート電極蒸着およびリ
フトオフ処理を行なうことによりゲート電極を形成し
（同図中、工程５，６）、ＧａＡｓＦＥＴが形成され
る。

【０００５】ここでゲート電極は、化合物半導体である
ｎ形ＧａＡｓチャネル層表面上に形成されることで、整
流性を有する接触である、いわゆるショットキー接触
（金属−半導体接触）を形成する。これにより、ゲート
電極にゲート電圧が印加されたときにチャネル層に電界
を与えてチャネル領域を制御することができるのであ
る。この場合、ゲート電極の特性として、良好なショッ
トキー接触が得られているかどうかがＦＥＴやＨＥＭＴ
の特性を決定づける大きな要因となっている。

【０００６】このようなショットキー接触の良否を示す
指標として、一般に、理想係数（ｎ値）や、ショットキ
ー障壁高さ（φＢ）、逆方向電流密度などが用いられて
おり、これらはショットキー特性と言われている。この
ショットキー障壁とは、図１０に示すように、金属と半
導体とを接触させたときに生ずるバンドの曲りから発生
するもので、半導体，金属の種類に応じてバンドギャッ
プや仕事関数が異なるため、接触させたときに電位レベ
ルを一致させるようにバンドが曲って内部に電界が形成
されるもので、これによって整流特性が得られるのであ
る。

【０００７】このとき、ショットキー障壁を乗り越えて
流れる順方向電流の大きさは、次式（１）のように示さ
れる。ここで、Ｊｏの値は式（２）で定義されている。

【０００８】 Ｊ ＝Ｊｏ・ｅｘｐ（ｑＶ／ｋＴ） …（１） Ｊｏ＝Ａ^＊Ｔ^２・ｅｘｐ（−φＢ／ｋＴ） …（２） Ａ^＊＝４πｑｍ_ｅ ^＊ｋ^２／ｈ^３ …（３） 上式において、Ａ^＊；リチャードソン定数，ｑ；電子の
電荷、Ｖ；印加電圧、ｋ；ボルツマン定数、Ｔ；絶対温
度、φＢ；ショットキー障壁の高さ、ｍ_ｅ ^＊；伝導電子
の有効質量、ｈ；プランク定数を示している。

【０００９】しかし、上述のような式（１）で表せる特
性はショットキー接触の理想的なものであり、実際には
このような特性を得ることが難しく、式（１）に示す値
からずれを生じてしまう。そこで、このような特性のず
れを示す指標の一つとして理想係数ｎを導入してショッ
トキー特性を表した実験式を式（４）のようにして表現
する。そして、実際に測定した特性の値から式（４）の
理想係数ｎを求めたときに、その値が１に近いほど理想
的なショットキー特性に近いことを示すことがわかる。 Ｊ ＝Ｊｏ・ｅｘｐ（ｑＶ／ｎｋＴ） …（４）

【００１０】次に、ショットキー障壁高さφＢは、金属
と半導体との接触部分に形成されるダイオードの電位差
の大きさを示すもので、一般的には金属の仕事関数φｍ
と半導体の電子親和力χとの差の値として定義されたも
のである。この特性は、実際にはショットキー界面の良
否によって変動する。そして、このショットキー障壁高
さφＢが大きいと電子の整流性が良くなる。

【００１１】また、逆方向電流密度は、ショットキーダ
イオードの金属電極側が負の電圧に、半導体側が正の電
圧となるように印加したときつまりダイオードに逆バイ
アスを印加したときの電流密度である。

【００１２】ところで、ＧａＡｓＦＥＴの製造工程にお
いては、リセスエッチングを行ってからゲート電極を形
成するまでの間に、露出したチャネル層の表面が酸化さ
れてショットキー特性が劣化するという問題があった。
このような問題に対し、例えば、特開平２−２１５１６
０号公報に示されるように、リセスエッチング後、塩酸
溶液を用いてチャネル表面のＧａＡｓ酸化膜を除去し、
直ちにゲート電極を形成するという解決策の提案がなさ
れた。

【００１３】一方、近年、より高い周波数領域で動作す
るトランジスタの要求に対し、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａ
Ａｓ系（インジウム−アルミニウム−ひ素／インジウム
−ガリウム−ひ素系化合物半導体）の材料を用いたＨＥ
ＭＴ、すなわち基板にＩｎＰを、チャネル層にＩｎＧａ
Ａｓを、キャリア供給層やゲート接触層にＩｎＡｌＡｓ
を用いた新しい構造のＨＥＭＴが開発された。このＩｎ
ＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴにおいては、ＧａＡ
ｓＦＥＴやチャネル層のＩｎＧａＡｓ層の電気的特性と
して、ＧａＡｓＨＥＭＴよりも高い電子移動度を有して
おり、これによって高い周波数領域での動作に有利とな
る点で注目されている。

【００１４】このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭ
Ｔの製造工程は、基本的には上述のＧａＡｓＦＥＴの製
造工程と同様のものである。すなわち、まず、半絶縁性
ＩｎＰ基板上にノンドープＩｎＧａＡｓバッファ層、ノ
ンドープＩｎＧａＡｓチャネル層、ノンドープＩｎＡｌ
Ａｓスペーサ層、高濃度ドーピングｎ形ＩｎＧａＡｓ接
触層を順次エピタキシャル成長させる。次に、素子間分
離のためにメサエッチングを行ない、この後、ＩｎＧａ
Ａｓオーミック接触層表面にソース電極およびドレイン
電極を形成する。

【００１５】その後、ソース電極とドレイン電極の間の
ＩｎＧａＡｓオーミック接触層に開口部を設けるリセス
エッチングを行なう。最後に、リセスエッチングにより
露出したＩｎＡｌＡｓゲート接触層表面に、ＩｎＧａＡ
ｓオーミック接触層の開口部を貫通したゲート電極を形
成してＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴを作製す
るものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ＩｎＡｌＡｓ
／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴの製造工程においても、Ｇａ
ＡｓＦＥＴやＧａＡｓＨＥＭＴと同様に、リセスエッチ
ング処理を行なってからゲート電極を形成するまでの間
に、露出しているＩｎＡｌＡｓゲート接触層の表面が酸
化して薄い酸化膜が生成するため、前述したショットキ
ー特性が悪くなると共に、耐熱性も悪くなるという問題
が生じていた。

【００１７】また、リセスエッチング処理において、ド
ライエッチング法を用いたり、レジスト除去のためにＯ
_２プラズマアッシングを行なった場合など、ＩｎＡｌＡ
ｓゲート接触層表面がプラズマにさらされてダメージが
入ったままの状態でゲート電極を形成した場合にもショ
ットキー特性やその耐熱性が悪い。

【００１８】これらの問題を解決するためには、ＩｎＡ
ｌＡｓゲート接触層の表面酸化膜やダメージ層をエッチ
ングすることが有効である。しかし、ＧａＡｓＦＥＴや
ＧａＡｓＨＥＭＴとは異なり、ゲート接触層がＩｎＡｌ
Ａｓであるために、上述の文献に用いられる方法や一般
的なシリコンの酸化物エッチングによく用いられるバッ
ファドフッ酸（ＢＨＦ）では効果的な結果が得られな
い。

【００１９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、化合物半導体、特にＩｎＡｌＡｓ層に
ショットキー接触を形成する際に、良好なショットキー
特性を得ることができるようにした化合物半導体の表面
処理方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、化合物半導体のショットキー接触を形成する領域に
対応して、ショットキー接触を形成する工程に先だって
クエン酸によりエッチング処理を行なって表面酸化膜あ
るいはプラズマダメージ層を除去し、ショットキー接触
を形成する層の表面に清浄な化合物半導体表面を露出さ
せた状態で障壁形成用の電極金属を接触させることがで
き、良好な特性を示すショットキー接触を形成すること
ができる。

【００２１】請求項２の発明によれば、組成中にＡｌを
含む化合物半導体のショットキー接触を形成する領域に
対応して、その化合物半導体の表面領域に存在するＡｌ
原子の成分比率を低下させることのない酸系のエッチン
グ液を用いてエッチング処理を行なって表面酸化膜ある
いはプラズマダメージ層を除去するので、ショットキー
特性に大きく影響を与えるＡｌの組成比の低下を防止し
てショットキー接触を形成する層の表面に清浄な化合物
半導体表面を露出させた状態として良好なショットキー
接触を形成することができる。

【００２２】請求項３記載の発明によれば、ショットキ
ー接触を形成する層であるＩｎＡｌＡｓ層の表面に自然
に形成される薄い酸化膜あるいはプラズマダメージ層
を、ショットキー電極を形成する直前に除去することが
でき、良好な特性のショットキー接触を形成することが
できるようになる。

【００２３】請求項４記載の発明によれば、化合物半導
体を用いたＦＥＴやＨＥＭＴなどにおいてゲート電極と
してショットキー接触を形成する場合にショットキー接
触層を露出させた状態で酸化膜あるいはプラズマダメー
ジ層を除去するようにエッチング処理するので、清浄な
ショットキー接触層を露出させて、良好な特性のショッ
トキー接触を形成することができるようになり、ひいて
は優れた特性のＦＥＴやＨＥＭＴを形成することができ
るようになる。

【００２４】請求項５記載の発明によれば、化合物半導
体を用いたＦＥＴやＨＥＭＴ等の素子においてショット
キー接触を形成する場合に化合物半導体層を露出させる
ためにリセスエッチングを行なうが、このとき、露出さ
れた化合物半導体層の表面に薄い酸化膜が自然に形成さ
れたり、あるいはプラズマ処理を経ることにより発生し
ている表層のダメージ領域を化合物半導体層に悪影響を
与えることなく除去することができるので、清浄なショ
ットキー接触層を露出させて、良好な特性のショットキ
ー接触を形成することができるようになり、ひいては優
れた特性のＦＥＴやＨＥＭＴを形成することができるよ
うになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、本発明をＩｎＡｌＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓ系ＨＥＭＴの製造工程に適用した場合の第１の
実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。
図１は製造工程の概略の流れを示す図で、図２および図
３は工程の流れにしたがって形成される素子の断面を模
式的に示したものである。この製造工程を経て形成され
るＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ１は、図３
（ｂ）に示すような断面構成となっている。

【００２６】半絶縁性のＩｎＰ（インジウム−リン）基
板２上に、下層側から順に、ノンドープＩｎ_０．５２Ａ
ｌ_０．４８Ａｓバッファ層３、ノンドープＩｎ_０．５３
Ｇａ_０．４７Ａｓチャネル層４、ノンドープＩｎ
_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓスペーサ層５、ＳｉドープＩ
ｎ_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓキャリア供給層６、ノンド
ープＩｎ_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓゲート接触層７、高
濃度ＳｉドープＩｎ_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓオーミッ
ク接触層８がＭＢＥ（分子線エピタキシー）法等を用い
て順次所定の膜厚で積層されている。

【００２７】これらＭＢＥ法により積層された各層３〜
８は、ＩｎＰ基板２上で他の領域と分離するようにメサ
状に形成されている。また、ＩｎＧａＡｓオーミック接
触層８には上面側からゲート電極用の開口部８ａが形成
されＩｎＡｌＡｓゲート接触層７の表面が露出されるよ
うにリセス９が形成された状態とされている。そして、
ＩｎＧａＡｓオーミック接触層８上には、ソース電極１
０とドレイン電極１１としてＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕア
ロイオーミック電極が形成されており、リセス９に露出
しているＩｎＡｌＡｓゲート接触層７にはＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕを蒸着してリフトオフ法により形成したショットキ
ー接触によるゲート電極１２が設けられている。

【００２８】次に、このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系
ＨＥＭＴ１の製造方法について説明する。図２（ａ）に
示すように、上述したＭＢＥ法により半絶縁性ＩｎＰ基
板２上に各エピタキシャル層３〜８が形成されると（図
１中、工程１）、続いて、図２（ｂ）に示すように、素
子間分離のためにメサエッチング処理が行なわれ、この
後、ＩｎＧａＡｓオーミック接触層８上にソース電極１
０とドレイン電極１１が形成される（図１中、工程
２）。

【００２９】続いて、図２（ｃ）に示すように、リセス
／ゲート電極形成用フォトレジスト１３を用いて、リセ
ス形成領域をフォトリソグラフィ処理で開口させ、クエ
ン酸水溶液（５０ｗｔ％）：過酸化水素水＝１：１のエ
ッチャント（エッチング薬液）で、ＩｎＧａＡｓオーミ
ック接触層８を選択的にエッチングしてＩｎＡｌＡｓゲ
ート接触層７の表面を露出させ、ソース電極１０とドレ
イン電極１１との間にリセス９を形成する（図１中、工
程３）。

【００３０】その後、図３（ａ）に示すように、リセス
／ゲート電極形成用フォトレジスト１３をそのまま継続
して用い、クエン酸水溶液（５０ｗｔ％）でノンドープ
ＩｎＡｌＡｓゲート接触層７の表面酸化膜１４をエッチ
ング処理して除去した後（図１中、工程４）、図３
（ｂ）に示すように、直ちに電子線（ＥＢ）蒸着装置に
てＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着し、リフトオフ法でゲート電
極１２を形成した（図１中、工程５）。さらに、この
後、１００〜３００℃にて熱処理が行なわれる。

【００３１】このようにして製造したＩｎＡｌＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ１においては、ゲート電極１２の
ショットキー特性として、理想係数ｎ，ショットキー障
壁φＢおよび逆方向電流の値が良好なものが得られ、ま
た、耐熱性にも優れていた。これは、リセスエッチング
処理により露出したリセス９のノンドープＩｎＡｌＡｓ
ゲート接触層７の表面に形成された表面酸化膜１４をエ
ッチング処理により除去する際に、クエン酸水溶液を用
いているので、従来一般的に用いられるエッチャントで
ある塩酸やＢＨＦなどを用いた場合に比べて良好な特性
が得られるようになる。また、この場合において、クエ
ン酸水溶液を用いることが、ＩｎＡｌＡｓゲート接触層
７の表面のＡｌ原子の組成が低下することを防止してい
るので、ショットキー接触を良好なものとしている。

【００３２】さて、発明者らは、上述の効果を裏付ける
データとして、次のような比較検討を行なった。すなわ
ち、本発明の特徴であるクエン酸水溶液エッチングを用
いて形成したＴｉ−ＩｎＡｌＡｓ縦形ショットキーダイ
オードのショットキー特性を表１に示す。このＴｉ−Ｉ
ｎＡｌＡｓ縦形ショットキーダイオードは、ＩｎＡｌＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴのゲート部分である金属−
ＩｎＡｌＡｓショットキー接触をモデル化したものであ
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】また、クエン酸水溶液エッチングの代わり
に、塩酸およびＢＨＦを用いた場合についても比較のた
めに示した。縦形ショットキーダイオードの構成は、ｎ
形ＩｎＰ基板上にｎ形Ｉｎ_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓ層
（１００ｎｍ）とノンドープＩｎ_０．５２Ａｌ_０．４８
Ａｓ層（５００ｎｍ）を分子線エピタキシャル（ＭＢ
Ｅ）法で積層し、裏面オーミック電極にＡｕ−Ｇｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕアロイ電極を、ショットキー電極に直径０．２
ｍｍのＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を形成したものである。こ
のショットキー電極形成前に、ノンドープＩｎ_０．５２
Ａｌ_０．４８Ａｓ層表面の酸化膜をクエン酸水溶液、塩
酸あるいはＢＨＦでエッチングした。

【００３５】表１から明らかなように、本実施形態にお
けるクエン酸水溶液エッチング処理を行なったものが、
理想係数ｎの値が１．１０と最も１に近い値となり、シ
ョットキー障壁φＢの値が０．６５ｅＶと最も高い値と
なり、さらに、逆方向電流密度の値が４．８×１０^−４
Ａ／ｃｍ^２と最も小さい値となっており、総じて良好な
Ｔｉ−ＩｎＡｌＡｓショットキー接触を得ることができ
ているのがわかる。

【００３６】次に、ＩｎＡｌＡｓ表面をクエン酸水溶液
でエッチングした場合と、ＢＨＦでエッチングした場合
について、エッチング前後のＩｎＡｌＡｓ表面をＸ線励
起光電子分光法（ＸＰＳ）で組成分析した結果について
のべる。図４はその結果を組成比で示すもので、この図
に示されるように、ＢＨＦを用いた場合、エッチング前
に比べてＡｌの組成比が大きく減少しているのがわか
る。一方、クエン酸水溶液を用いた場合には組成比の大
きな変化は見られない。

【００３７】この場合、一般に、Ａｌを全く含まないＩ
ｎＡｓ化合物半導体では、金属と接触してもショットキ
ー障壁を形成せず、オーミック接触となることが知られ
ており、（例えば、最新化合物半導体ハンドブック、発
行所；株式会社サイエンスフォーラム、監修；生駒俊
明、ｐｐ．１６５など）、ＩｎＡｌＡｓ表面のＡｌ組成
の減少が、ショットキー障壁φＢを低くし、逆方向電流
を大きくしている原因と考えられる。この点において、
クエン酸水溶液によりエッチング処理を行なう本実施形
態の場合においては、Ａｌの組成比の低下を防止しなが
ら表面酸化膜をエッチングすることができるので、良好
なショットキー障壁φＢの値を得ることができるものと
考えられる。

【００３８】また、クエン酸水溶液あるいはＢＨＦでＩ
ｎＡｌＡｓ層表面の酸化膜をエッチングしたＴｉ−Ｉｎ
ＡｌＡｓ縦形ショットキーダイオードについて、１００
℃で１０分間あるいは３００℃で６０分間熱処理した後
のショットキー特性を、表２および表３に示す。この結
果からわかるように、ＢＨＦでエッチング処理を行なっ
た場合には、理想係数ｎの値、ショットキー障壁φＢの
値および逆方向電流密度の値のすべてに渡ってショット
キー特性の低下が顕著であるのに対し、クエン酸水溶液
をエッチング薬液として用いた場合には、耐熱性が良好
であると共に、ショットキー特性の向上が見られる。

【００３９】

【表２】

【表３】

【００４０】さらに、図５（ａ），（ｂ）には、クエン
酸水溶液あるいはＢＨＦでＩｎＡｌＡｓ層表面の酸化膜
をエッチング処理したＴｉ−ＩｎＡｌＡｓ縦形ショット
キーダイオードについて、熱的な安定性を確認するため
に、１２５℃にて恒温保存したときの時間経過に伴うシ
ョットキー特性の変動を測定した結果を示している。図
５（ａ）は、ショットキー障壁φＢの値の経時変動を示
し、同図（ｂ）は逆方向電流密度の値の経時変動を示し
ている。この結果、やはり、クエン酸水溶液をエッチャ
ントとした場合のものが良好な特性を示していることが
わかる。なお、図示はしないが、理想係数ｎの値につい
ても経時変動を測定した結果では、両者ともにほとんど
変動していないことがわかっている。

【００４１】（第２の実施形態）図６ないし図８は本発
明の第２の実施形態を示すもので、以下第１の実施形態
と異なる部分について説明する。図６は製造工程の概略
の流れを示す図で、図７および図８は工程の流れにした
がって形成される素子の断面を模式的に示したものであ
る。本実施例では、ＩｎＡｌＡｓ／歪ＩｎＧａＡｓＨＥ
ＭＴ１５に適用した場合について説明する。

【００４２】図８（ｂ）は、ＩｎＡｌＡｓ／歪ＩｎＧａ
ＡｓＨＥＭＴ１５の断面構造を示している。なお、ここ
で、ＩｎＡｌＡｓ／歪ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴは、チャネ
ル層としてＩｎ_０．８Ｇａ_０．２Ａｓ層を用いるもの
で、このＩｎ_０．８Ｇａ_０．２Ａｓ層はＩｎＰの格子定
数（５．８６９オングストローム）よりも大きい値に設
定されているもので、このような組成とすることで歪み
のない組成を有する第１の実施形態のものよりも高い電
子移動度や高いキャリア濃度を得ようとするもので、よ
り高性能で高周波化が可能な構成とすることができるも
のである。

【００４３】図８（ｂ）において、半絶縁性ＩｎＰ基板
１６上に、下層側から順に、ノンドープＩｎ_０．５２Ａ
ｌ_０．４８Ａｓバッファ層１７、ノンドープ歪Ｉｎ
_０．８Ｇａ_０．２Ａｓチャネル層１８、ノンドープＩｎ
_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓ電子分布制御層１９、ノンド
ープＩｎ_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓスペーサ層２０、Ｓ
ｉδ（デルタ）ドープ層２１、ノンドープＩｎ_０．５２
Ａｌ_０．４８Ａｓゲート接触層２２、高濃度Ｓｉドープ
Ｉｎ_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓオーミック接触層２３が
ＭＢＥ法等を用いて順次所定の膜厚で積層されている。

【００４４】これらＭＢＥ法により積層された各層１７
〜２３は、ＩｎＰ基板１６上で他の領域と分離するよう
にメサ状に形成されている。また、ＩｎＧａＡｓオーミ
ック接触層２３には上面側からゲート電極用の開口部２
３ａが形成されＩｎＡｌＡｓゲート接触層２２の表面２
２ａが露出されるようにリセス２４が形成された状態と
されている。そして、ＩｎＧａＡｓオーミック接触層２
３上には、ソース電極２５とドレイン電極２６としてＡ
ｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕノンアロイオーミック電極が形成
されており、リセス２４に露出しているＩｎＡｌＡｓゲ
ート接触層２２にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着してリフト
オフ法により形成したショットキー接触によるゲート電
極２７が設けられている。ＩｎＡｌＡｓゲート接触層２
２の露出している部分には表面酸化膜２８が形成されて
いる。

【００４５】次に、このＩｎＡｌＡｓ／歪ＩｎＧａＡｓ
系ＨＥＭＴ１５の製造方法について説明する。図７
（ａ）に示すように、上述したＭＢＥ法により半絶縁性
ＩｎＰ基板１６上に各エピタキシャル層１７〜２３が形
成されると（図６中、工程１）、続いて、図７（ｂ）に
示すように、素子間分離のためにメサエッチング処理が
行なわれ、この後、ＩｎＧａＡｓオーミック接触層２３
上にソース電極２５とドレイン電極２６が形成される
（図６中、工程２）。

【００４６】続いて、図７（ｃ）に示すように、リセス
形成用フォトレジスト２９を用いて、リセス形成領域を
フォトリソグラフィ処理で開口させ、クエン酸水溶液
（５０ｗｔ％）：過酸化水素水＝１：１のエッチャント
で、ＩｎＧａＡｓオーミック接触層２３を選択的にエッ
チングしてＩｎＡｌＡｓゲート接触層２２の表面を露出
させ、ソース電極２５とドレイン電極２６との間にリセ
ス２４を形成する（図６中、工程３）。

【００４７】その後、図８（ａ）に示すように、ゲート
電極形成用フォトレジスト３０を新たに用いて、ゲート
電極２７のパターンをフォトリソグラフィ処理により開
口形成し、この後、微細パターン部のフォトレジスト３
０残渣を除去するために弱いＯ_２プラズマ処理を行な
い、さらに、クエン酸水溶液（５０ｗｔ％）でノンドー
プＩｎＡｌＡｓゲート接触層２２の表面に形成されてい
る表面酸化膜２８をエッチング処理して除去する（図６
中、工程４）。そして、図８（ｂ）に示すように、直ち
に電子線（ＥＢ）蒸着装置にてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着
し、リフトオフ法でゲート電極１２を形成した（図１
中、工程５）。

【００４８】このようにして製造したＩｎＡｌＡｓ／歪
ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ１５においては、第１の実施形
態のものと同様に、ゲート電極２７のショットキー特性
としては良好なものが得られ、また、耐熱性にも優れて
いた。

【００４９】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。クエン
酸以外にも、ＩｎＡｌＡｓゲート接触層のＡｌの組成を
低下させないような酸系のエッチャントであれば使用す
ることができる。素子としては、ＨＥＭＴ以外にＦＥＴ
等にも適用することができるし、ショットキー障壁を有
する素子全般に適用することができる。熱処理は、１０
０〜３００℃の範囲で適宜行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す製造工程の概略
的な流れ図

【図２】素子の形成工程を示す模式的断面図（その１）

【図３】素子の形成工程を示す模式的断面図（その２）

【図４】ＸＰＳ法によるエッチング表面の組成分析結果
を示す図

【図５】ショットキー障壁の値および逆方向電流の恒温
保存の経時変化測定結果図

【図６】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図

【図７】図２相当図

【図８】図３相当図

【図９】従来例を示す図１相当図

【図１０】ショットキー障壁を説明するためのバンドダ
イアグラム

【符号の説明】

１はＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ、２，１６
は半絶縁性のＩｎＰ基板、３，１７はノンドープＩｎ
_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓバッファ層、４はノンドープ
Ｉｎ_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓチャネル層、５，２０は
ノンドープＩｎ_{０ ．５２}Ａｌ_０．４８Ａｓスペーサ層、
６はＳｉドープＩｎ_０．５２Ａｌ_０．４８Ａｓキャリア
供給層、７，２２はノンドープＩｎ_０．５２Ａｌ
_０．４８Ａｓゲート接触層、８，２３は高濃度Ｓｉドー
プＩｎ_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓオーミック接触層、
９，２４はリセス、１０，２５はソース電極、１１，２
６はドレイン電極、１２，２７はゲート電極、１３はリ
セス／ゲート電極形成用フォトレジスト、１４，２８は
表面酸化膜あるいはプラズマダメージ層、１５はＩｎＡ
ｌＡｓ／歪ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴ、１８はノンドープ歪
Ｉｎ_０．８Ｇａ_０．２Ａｓチャネル層、１９はノンドー
プＩｎ_０．５３Ｇａ_０．４７Ａｓ電子分布制御層、２１
はＳｉδ（デルタ）ドープ層、２９はリセス形成用フォ
トレジスト、３０はゲート電極形成用フォトレジストで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−275656（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−7004（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−147289（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264761（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/872 H01L 21/28 H01L 21/338 H01L 29/812

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化合物半導体のショットキー接触を形成
   する領域に対応して行なう化合物半導体の表面処理方法
   において、 前記化合物半導体の表面に対して前記ショットキー接触
   を形成する工程に先だってクエン酸によりエッチング処
   理を行なって表面酸化膜あるいはプラズマダメージ層を
   除去することを特徴とする化合物半導体の表面処理方
   法。
2. 【請求項２】 組成中にＡｌを含む化合物半導体のショ
   ットキー接触を形成する領域に対応して行なう化合物半
   導体の表面処理方法において、 前記化合物半導体の表面領域に存在するＡｌ原子の成分
   比率を低下させることのない酸系のエッチング液でエッ
   チング処理を行なって表面酸化膜あるいはプラズマダメ
   ージ層を除去することを特徴とする化合物半導体の表面
   処理方法。
3. 【請求項３】 前記化合物半導体のショットキー接触を
   形成する部分はＩｎＡｌＡｓ層であることを特徴とする
   請求項１または２記載の化合物半導体の表面処理方法。
4. 【請求項４】 前記化合物半導体のショットキー接触を
   形成する部分は、ＦＥＴあるいはＨＥＭＴ（High Elect
   ron Mobility Transistor ）等の電圧制御形素子のゲー
   ト電極として用いられる部分であることを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の化合物半導体の表面
   処理方法。
5. 【請求項５】 前記化合物半導体のショットキー接触を
   形成する部分は、リセスエッチング処理により露出され
   た表面であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の化合物半導体の表面処理方法。
6. 【請求項６】 前記化合物半導体のショットキー接触を
   形成する部分に金属を積層して接触させることによりシ
   ョットキー接触を形成した後に、１００〜３００℃の範
   囲で熱処理を行なうことを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の化合物半導体の表面処理方法。