半导体基板、半导体装置、及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

以实用且简单的手法，形成良好的３－５族化合物半导体与氧化层的界面。本发明专利技术公开了一种半导体基板，具有：晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ且不包含砷的３－５族化合物的第１半导体层；以及，邻接于所述第１半导体层而形成的且晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ的３－５族化合物的能够相对于所述笫１半导体层选择性的氧化的第２半导体层。另外，公开一种半导体装置，具有：晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ且不包含砷的３－５族化合物的第１半导体层；将邻接于所述第１半导体层而形成且晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ的３－５族化合物的第２半导体层的至少一部分相对于所述第１半导体层进行选择性的氧化而形成的氧化层；以及控制电极，对形成于所述第１半导体层的通道施加电场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本专利技术尤其涉及 可以通过简单的工序形成MOS构造的可有效适用于化合物半导体装置的半导体基板、半导 体装置、以及半导体装置的制造方法。
技术介绍
从具有高电子迁移率的特性角度，以化合物半导体所制的MOSFET(金属氧半导体 场效应晶体管)的实用化受到期望。例如，非专利文献1揭示有关InAIAs的氧化处理、以 及将其应用于半导体装置制造用的半导体基板的技术。即，记载有假想InAlAs/InGaAs系 的MOS型HEMT(高电子迁移率晶体管)中的栅极绝缘层，并氧化形成于半导体基板而具有 作为通道层功能的InGaAs层上的η形InAlAs层而构成的半导体基板。非专利文献1 :Ν. C. Paul 等著，Jpn. J. App 1. Phys…第 44 卷(2005 年)，No. 3，第 1174 至 1180 页。然而，化合物半导体例如具有3-5族化合物半导体的半导体基板中，难以形成良 好的MOS界面(半导体层与氧化物层间的界面)，而成为半导体装置的制造障碍。因此，期 望能够以实用且简单的手法，形成3-5族化合物半导体与氧化层间的良好界面的半导体基 板。
技术实现思路
为了解决上述课题，在本专利技术的第一方式中所提供的半导体基板，具有晶格匹配 或准晶格匹配于InP且不包含砷的3-5族化合物的第1半导体层；以及，邻接于所述第1半 导体层而形成的、晶格匹配或准晶格匹配于InP的3-5族化合物半导体层的、且可选择性的 相对于所述第1半导体层氧化的第2半导体层。上述第1半导体层可以是不含有铝的层。 可以具有与所述第1半导体层相接而形成的、晶格匹配或准晶格匹配于InP的、且电子亲和 力比InP更大的3-5族化合物半导体。上述第2半导体层，可以包含铝；具体而言，上述第 2半导体层是InxAl1^xAs, χ可以是0与1之间的值。在本专利技术的第二方式中，提供的半导体装置具有晶格匹配或准晶格匹配于InP 且不包含砷的3-5族化合物的第1半导体层；氧化层，其是将邻接于所述第1半导体层而 形成的且晶格匹配或准晶格匹配于InP的3-5族化合物的第2半导体层的至少一部分，相 对于所述第1半导体层选择性的氧化而形成的；以及，在形成于所述第1半导体层的通道 施加电场的控制电极。所述氧化层可以是形成在所述第1半导体层与所述控制电极之间的 控制电极绝缘层，或是比所述第1半导体层更埋入基板侧而形成的埋入氧化层。在与所述 氧化层同一层，残留有所述第2半导体层的非氧化部，半导体装置可以具有欧姆层(ohmic layer)，其形成在比所述第2半导体层的所述非氧化部更上层，且具有在形成有所述氧化 层的部分有开口部；以及，一对输入输出电极，其形成于比所述欧姆层更上层，用于对所述 通道供给流动的电流。所述控制电极可形成于所述开口部的内部的所述绝缘层之上。所述欧姆层可为晶格匹配或准晶格匹配于InP且不含铝的3-5族化合物半导体层，所述欧姆层 可被掺杂为P型或η型。在本专利技术的第三方式中所提供的半导体装置的制造方法，包括基板准备步骤，该 步骤中准备半导体基板，该半导体基板具有为晶格匹配或准晶格匹配于InP且不包含砷的 3-5族化合物的第1半导体层、邻接于所述第1半导体层而形成的且晶格匹配或准晶格匹 配于InP的3-5族化合物的第2半导体层；氧化步骤，将所述第2半导体层相对于所述第1 半导体层选择性氧化而形成氧化层；以及控制电极形成步骤，在所述氧化步骤所形成的所 述氧化层的上层形成控制电极。在所述基板准备步骤之后，可还具有形成将所述第2半导 体层覆盖的欧姆层的步骤、以及在所述欧姆层上形成开口部，在所述开口部的底面露出所 述第2半导体层的步骤，所述氧化步骤，可以是使露出于所述开口部的所述第2半导体层氧 化而在所述开口部选择性地形成所述氧化层的步骤。所述氧化步骤，可以是以所述欧姆层 作为掩模而使所述开口部中露出的所述第2半导体层曝露于氧化环境下，以此使所述氧化 层自我匹配地形成在所述掩模上的步骤。所述欧姆层可为晶格匹配或准晶格匹配于InP、且 不含铝的3-5族化合物的ρ型半导体层或η型半导体层，所述氧化步骤也可为通过湿化氧 化法而形成所述氧化层的步骤。本专利技术的第四方式中提供半导体基板，其具有第1半导体层，由不包含砷的3-5 族化合物所构成，作为晶体管的通道而发挥功能；以及第2半导体层，设置于所述第1半导 体层之上，且在氧化环境中被氧化而成为绝缘体。所述第1半导体层及所述第2半导体可 为晶格匹配或准晶格匹配于InP。所述第1半导体优选为在氧化环境中不被氧化的层。所 述第2半导体可以是能通过将覆盖非氧化区域而露出氧化区域的掩模配置于所述第2半导 体的表面来选择性地进行氧化的层。附图说明图1是表示本实施方式的半导体装置100的剖面例的图。图2是表示半导体装置100的制造过程中的剖面例的图。图3是表示半导体装置100的制造过程中的剖面例的图。图4是表示半导体装置100的制造过程中的剖面例的图。图5是表示半导体装置100的制造过程中的剖面例的图。图6是表示实验样本的电流电压特性的图。图7是表示已实施湿化氧化45分钟之后的样本的电容电压特性的图。100半导体装置102 基板104缓冲层106第1半导体层108第2半导体层110氧化层112控制电极114欧姆层5116输入输出电极118 开 口区域120 区域具体实施例方式图1表示本实施方式的半导体装置100的剖面例。半导体装置100具备基板102、 缓冲层104、第1半导体层106、第2半导体层108、氧化层110、控制电极112、欧姆层114、 以及输入输出电极116。基板102只要其表面可形成化合物半导体的结晶层，就可以选择任意的材质等。 作为基板102，可以列举例如单晶硅晶圆、蓝宝石基板、单晶InP基板等。缓冲层104可为与第1半导体层106晶格匹配或准晶格匹配的化合物半导体层， 其形成于第1半导体层106与基板102之间。缓冲层104可以是以提升第1半导体层106 的结晶性为目的，或者，以降低来自基板102的杂质影响为目的而形成的。缓冲层104，可例 示有掺杂杂质或没有掺杂杂质的InP层、InGaAs层、或InAlAs层、或这些的层叠。此时，InP 层、InGaAs层、或InAlAs层例如能够使用以有机金属气体作为原料气体的MOCVD法(有机 金属气相成长法)形成。第1半导体层106可以是晶格匹配或准晶格匹配于InP的不包含砷的3_5族化合 物。另外，第1半导体层106也可以是不包含铝的物质。通过不包含铝，能够在氧化第2半 导体层108形成氧化层110时，第1半导体层106不被氧化。另外，第1半导体层106可以 是电子亲和力比InP更大的物质，通过增大电子亲和力，而可缩小形成于第1半导体层106 与氧化层110间的界面的界面能级的深度。结果即可提高装置的性能。第1半导体层106可具有作为电子装置的功能层来发挥功能，例如可为形成有 MISFET通道的通道层。作为第1半导体层106，可例示InP层。第1半导体层106可掺杂 杂质，也可没有掺杂杂质。第1半导体层106例如可以使用以有机金属气体作为原料气体 的MOCVD法形成。另外，可在缓冲层104与第1半导体层106之间，形成其他半导体层。其他半导 体层可包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体基板，具有：晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ，且不包含砷的３－５族化合物的第１半导体层；以及邻接于所述第１半导体层而形成的、晶格匹配或准晶格匹配于ＩｎＰ的３－５族化合物的、能够相对于所述第１半导体层选择性的氧化的第２半导体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹中充，高木信一，秦雅彦，市川磨，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]