提供一种半导体－绝缘体界面的界面能级降低后的半导体基板及其制造方法以及半导体装置。提供的半导体基板具有：含砷的３至５族化合物的半导体层以及氧化物、氮化物或氮氧化物的绝缘层。其是在所述半导体层与所述绝缘层之间检测不出砷的氧化物的半导体基板。在该第一方案中，半导体基板可以是在以存在于所述半导体层与所述绝缘层之间的元素为对象的Ｘ射线光电子分光法的光电子强度分光观察中，在起因于砷的元素峰值的高结合能量侧检测不出起因于氧化的砷的氧化物峰值的半导体基板。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体基板、半导体基板的制造方法及半导体装置。本专利技术尤其涉及 在含有砷的化合物半导体的半导体装置中降低了 Mis结构的界面能级的结构，及其制造用 的半导体基板、半导体基板的制造方法。
技术介绍
在通道层使用了化合物半导体的MISFET (Metal InsulatorSemiconductor Field Effect Transmission 金属/绝缘体/半导体场效晶体管)被期待为适合用于高频操作及 大功率动作的开关器件。然而在半导体-绝缘体的界面存在形成界面能级的问题，在非专 利文献1中揭示了化合物半导体表面的硫化物处理在降低界面能级上有效。(非专利文献 1)S. Arabasz，et al.著，Vac. 80 卷(2006 年)，第 888 页。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体_绝缘体界面的界面能级降低了的半导体基 板、其制造方法以及半导体装置。如上所述，在化合物半导体MISFET的实用化中，降低界面 能级被视为一个课题。因此，本专利技术人等围绕对界面能级造成影响的种种原因进行深入研 究，得出了在半导体-绝缘体界面(以下简称界面)中的氧化物的影响巨大的结论逐完成 了本专利技术。为了解决上述课题，本专利技术的第一方案提供一种半导体基板，其具有含砷的3至 5族化合物的半导体层，以及氧化物、氮化物或氮氧化物的绝缘层，其中，在所述半导体层与 所述绝缘层之间检测不出砷的氧化物。在该第一方案中，半导体基板可以是在以存在于所 述半导体层与所述绝缘层之间的元素为对象的X射线光电子分光法的光电子强度分光观 察中，在起因于砷的元素峰值的高结合能量侧检测不出起因于氧化了的砷的氧化物峰值的 半导体基板。或者，可以是在用存在于所述半导体层与所述绝缘层之间的元素为对象的X 射线光电子分光法进行光电子强度的分光观察中，在起因于砷的元素峰值的高结合能量侧 检测不出来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值的半导体基板。在此，来自与氧结合的 砷的3d轨道的光电子峰值可以是在结合能量42eV至45eV的范围内可被观测到的光电子 峰值。另外，“检测不出”指以在本申请时的时间点的测量技术中的X射线光电子分光法无 法检测到的意思，但随着测量技术的进步有可能将来能被检测到。另外，“检测不出”指当将 所测量的X射线光电子分光光通过曲线近似法等的合理分析法而指定原因元素时，在假设 原因元素不存在时的曲线近似法中的近似结果可充分合理的重现实测数据时，也视为“检 测不出”。另外，在曲线近似的结果中，当“来自与氧结合的砷的3d轨道的光电子峰值”与 其他峰值比较而足够小时，也包含于“检测不出”。例如，在当“来自与氧结合的砷的3d轨 道的光电子峰值”与其他峰值比较为10分的1以下，优选为100分之1以下时，则视为该峰 值检测不出。半导体基板形成在所述半导体与所述绝缘层之间，其还可以具有防止砷的氧化的4中间层。所述中间层也可包含氧以外的6族元素，所述6族元素可为硫或硒。所述中间层 也可包含被氧化或氮化而成为绝缘体的金属元素，此时，所述中间层可包含铝。本专利技术的第二方案提供一种半导体基板的制造方法，包括使含砷的3至5族化合 物半导体层外延成长的阶段、以及在所述半导体层的表面施以防止砷的氧化的处理的抗氧 化处理阶段。在第二方案中，也可进一步具有将所述半导体层保持于不含砷的气氛中而去 除所述半导体层表面的多余的砷的阶段。所述抗氧化处理阶段可为在所述半导体层的表面 形成含有硫、硒或铝的覆膜的覆膜形成阶段。所述抗氧化处理阶段可为以含氢的气氛处理 所述半导体层的阶段。所述抗氧化处理阶段可为在含氢的气氛中，在所述半导体层上形成 覆膜的阶段。在形成所述覆膜的阶段之前的所述半导体层的表面可以是具有(2X4)结构 或c (8 X 2)结构的Ga稳定化面。本专利技术的第三方案提供一种半导体基板的制造方法，其具有使含砷的3至5族 化合物的半导体层外延成长的阶段；将所述外延成长后的所述半导体层保持在不含砷的气 氛下的阶段；以及将所述被保持的所述半导体层的表面在含硫或硒的气氛中进行处理的阶 段。在第三方案中还可以具有将在含硫或硒的气氛处理后的所述半导体层的表面在含氢 的气氛内进行处理的阶段。所述含硫的气氛可含有硫的氢化物。所述包含硒的气氛可含有 硒的氢化物。可还具有在所述半导体基板的表面形成含铝、硫或硒的覆膜的阶段。用以形 成所述含铝的覆膜的铝原料可为有机铝。用以形成所述含硫的覆膜的硫原料可为硫的氢化 物。用以形成所述含硒的覆膜的硒原料可为硒的氢化物。在形成所述覆膜阶段前的所述半 导体层的表面可为具有(2X4)结构或c(8X2)结构的Ga稳定化面。可还具有形成氧化物、 氮化物、或氮氧化物的绝缘层的阶段。本专利技术的第四方案提供一种半导体基板，其包括含有砷的3至5族化合物半导 体、以及设置于所述3至5族化合物半导体上的绝缘物，且在所述3至5族化合物半导体与 所述绝缘物之间，或在所述绝缘物的内部含有抑制砷的氧化的中间层。在本专利技术的第五方案中提供一种半导体装置，其具有含砷的3至5族化合物的半 导体层；氧化物、氮化物或氮氧化物的绝缘层；以及所述绝缘层上的控制电极，且在所述半 导体层与所述绝缘层之间检测不出砷氧化物。或者，提供一种半导体装置，其具有；所述第 一实施方式或所述第四方式中的半导体基板，以及所述绝缘层上的控制电极附图说明 附图标记100半导体装置102 基板104缓冲层106半导体层108中间层110绝缘层112控制电极114输入输出电极120、122 覆膜124导电层具体实施例方式图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具有基板102、 缓冲层104、半导体层106、中间层108、绝缘层110、控制电极112以及输入输出电极114。只要可在其表面形成化合物半导体的结晶层，基板102可选择任意的材质等。作 为基板102，可以列举例如单晶硅晶片、蓝宝石、单晶GaAs晶片等。缓冲层104可为与半导体层106晶格匹配或准晶格匹配(quasi-latticematched) 的化合物半导体层，形成在半导体层106与基板102之间。缓冲层104可为以提高半导体 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。关于缓冲层 104，可例示有掺杂质或没有掺杂质的GaAs层。此时，GaAs层例如可使用以有机金属气体 作为原料气体的M0CVD法(有机金属气相沉积法)而形成。半导体层106可为含砷的3至5族化合物的半导体。半导体层106可作为电子元 件的功能层而发挥功能，例如作为电子元件而形成MISFET时，半导体层106可以是形成FET 的通道的通道层。作为半导体层106，可例示GaAs层。半导体层106可掺有杂质，也可不掺 杂质。但当使其作为MISFET的通道层而发挥功能时，最好是掺杂有使其成为n型半导体的 n形杂质。半导体层106是使用例如以有机金属气体为原料气体的M0CVD法而形成。绝缘层110可为氧化物、氮化物或氮氧化物的绝缘体。绝缘层110在作为电子元 件而形成MISFET时，作为可以是控制电极的一例的栅极电极下的栅极绝缘层而发挥功能。 就绝缘层110而言，例如可例示氧化铝、氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化锆、氮化铝、氮化硅、 氮氧化硅等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：杉山正和，霜垣幸浩，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
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