(57)【要約】【課題】  化合物半導体装置の特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができる化合物半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  露出したｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層１０５上にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉからなるショットキー電極１１１を蒸着し、剥離液を用いてリフトオフをおこなった後、１３ｍｇ／L以下のオゾン濃度のオゾン（Ｏ3）水および６以上８以下の水素イオン濃度（ｐＨ）の水素（Ｈ2）水のいずれか一方、又は両方を用いてｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層１０５表面を遮光した状態で洗浄する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体層上にレジストパターンを形成するパターニング工程と、
前記レジストパターンを除去した後、前記化合物半導体層表面をオゾン（Ｏ3）水および水素（Ｈ2）水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄する除去工程とを含む
ことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記オゾン水のオゾン濃度は、１３ｍｇ／L以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記除去工程における前記化合物半導体層表面の洗浄は、遮光した状態で行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記除去工程において、オゾン水および水素水を用いて洗浄する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記化合物半導体層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰあるいはＩｎＰからなる層を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記洗浄される化合物半導体層表面は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰあるいはＩｎＰからなる
ことを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体装置の製造方法に関し、特にレジストパターン除去後の表面洗浄工程を含む化合物半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程では、半導体層上にレジストパターンを形成した後、このレジストパターンを用いて半導体層をエッチングし、レジストパターンを剥離液等により除去することが行われている。
上記リソグラフィー工程において、レジストパターン除去後、半導体層上にレジスト等の有機物が残存すると膜剥がれ等の原因となり信頼性問題を引き起こす可能性がある。そこで、有機残存物の除去のために、レジスト除去後にO2プラズマアッシングを施して残存物を灰化させている（例えば、非特許文献１に記載）。また、特許文献１に記載の技術では、オゾンガス、オゾン水および水素水を組み合わせて、Ｓｉからなる半導体層上の有機残存物を除去している。
【特許文献１】特開２００１−１８５５２０号公報
【非特許文献１】Ralph E.Williams著 「Gallium Arsenide Processing Techniques」（米国）,ARTECH HOUSE,INC, 1984
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、半導体層がＳｉでは無くＧａＡｓ等からなる化合物半導体層である場合、そのような化合物半導体層を備える化合物半導体装置のリソグラフィー工程においてO2プラズマアッシングにより有機残存物を除去すると、化合物半導体装置の所望のデバイス特性が得られなくなるという問題がある。すなわち、レジストパターン除去後に化合物半導体層が露出している状態でO2プラズマアッシングを施すと、化合物半導体層がダメージを受けるのである。
【０００４】
ここで、O2プラズマアッシングでは無くオゾンガス、オゾン水および水素水により化合物半導体層上の有機物を除去することは、オゾンガス、オゾン水および水素水の強い酸化力を考慮して、行われていなかった。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、化合物半導体装置の特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができる化合物半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の化合物半導体装置の製造方法は、化合物半導体層上にレジストパターンを形成するパターニング工程と、前記レジストパターンを除去した後、前記化合物半導体層表面をオゾン（Ｏ3）水および水素（Ｈ2）水の少なくともいずれか一方を用いて洗浄する除去工程とを含むことを特徴とする。ここで、前記オゾン水のオゾン濃度は、１３ｍｇ／L以下であってもよい。また、前記化合物半導体層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰあるいはＩｎＰからなる層を備えてもよいし、前記洗浄される化合物半導体層表面は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰあるいはＩｎＰからなってもよい。
【０００６】
これによって、化合物半導体層にダメージを与えること無く、有機残存物を除去することができるので、化合物半導体装置の特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができる化合物半導体装置の製造方法を実現することができる。
ここで、前記除去工程における前記化合物半導体層表面の洗浄は、遮光した状態で行ってもよい。
【０００７】
これによって、洗浄される化合物半導体層が電池効果作用によりエッチングされないので、更に化合物半導体装置の特性の劣化を防ぐ化合物半導体装置の製造方法を実現することができる。
また、前記除去工程において、オゾン水および水素水を用いて洗浄してもよい。
これによって、オゾン水の酸化作用と水素水の還元作用とにより、多くの有機残存物を除去することができ、かつ水素水によるすすぎ（リンス）の効果により、化合物半導体層表面の残存液を除去することができるので、化合物半導体層表面をより清浄化することができる化合物半導体装置の製造方法を実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る化合物半導体装置の製造方法によれば、化合物半導体装置の特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができる。
よって、本発明により、化合物半導体装置の特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができる化合物半導体装置の製造方法を提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態における化合物半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態の電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記載）の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程を説明するためのＦＥＴの断面図である。
まず、図１（ａ）に示すように、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０２上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓチャネル層１０３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層１０４、ｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層１０５およびｎ型ＧａＡｓオーミックコンタクト層１０６を順次エピタキシャル成長させてエピタキシャル層１０１を作製する。
【００１０】
次に、図１（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法によりエピタキシャル層１０１上に例えば厚さが３００ｎｍのＳｉＯ2膜１０７を形成する。
次に、図１（ｃ）に示すように、オーミック電極１０９形成のためのレジストパターン１０８を形成した後、そのレジストパターン１０８を用いてＳｉＯ2膜１０７の所定領域を弗酸によりエッチングし、ｎ型ＧａＡｓオーミックコンタクト層１０６を露出させる。
【００１１】
次に、図１（ｄ）に示すように、露出したｎ型ＧａＡｓオーミックコンタクト層１０６上にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ系からなるオーミック電極１０９を蒸着した後、剥離液を用いてリフトオフを行う。
次に、図１（ｅ）に示すように、ショットキー電極１１１形成のためのレジストパターン１１０を形成した後、そのレジストパターン１１０を用いてＳｉＯ2膜１０７の所定領域を弗酸によりエッチングする。
【００１２】
次に、図１（ｆ）に示すように、エピタキシャル層１０１をリセスエッチングし、ｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層１０５を露出させる。
次に、図１（ｇ）に示すように、露出したｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層１０５上にＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ系からなるショットキー電極１１１を蒸着した後、剥離液を用いてリフトオフをおこなう。さらに、１３ｍｇ／L以下、例えば５ｍｇ／Lのオゾン濃度のオゾン（Ｏ3）水を用いて例えば約９０ｓｅｃ常温でディッピングしてエピタキシャル層１０１表面を洗浄し、有機残存物を除去する。ここで、洗浄は、エピタキシャル層１０１に光が当たらないように遮光した状態でおこなわれる。なお、オゾン水では無く６以上８以下、例えば７の水素イオン濃度（ｐＨ）の水素水、又は水素水およびオゾン水によりエピタキシャル層１０１表面を洗浄してもよい。水素水およびオゾン水によりエピタキシャル層１０１表面を洗浄する場合には、水素水あるいはオゾン水による洗浄の後に、オゾン水あるいは水素水による洗浄が行われる。また、オゾン水のディッピング処理で説明したが、ＧａＡｓ基板をスピンさせて、オゾン水をノズルから吐出させるスピン処理でも同様の効果が得られる。
【００１３】
図２は、上記リソグラフィー工程を経て製造されたＦＥＴのデバイス特性を示すドレイン電流Ｉds−ゲート電圧Ｖgs特性を示す図である。なお、図２において、破線はO2プラズマアッシングにより有機残存物を除去して製造された従来のＦＥＴのＩds−Ｖgs特性を示し、実線はオゾン水により有機残存物を除去して製造された本発明のＦＥＴのＩds−Ｖgs特性を示している。
【００１４】
図２から、本発明のＦＥＴは従来のＦＥＴと比較して良好なピンチオフ特性が得られることがわかる。これは、従来のO2プラズマアッシングによる洗浄では、プラズマによりエピタキシャル層１０１にダメージが与えられ、リーク成分が増加するが、本発明のオゾン水による洗浄では、プラズマを用いないためにエピタキシャル層１０１表面にダメージが与えられないためである。
【００１５】
図３は、図１（ｇ）で示す工程において有機残存物を除去すること無く製造されたＦＥＴのパーティクル数と、O2プラズマアッシングで有機残存物を除去して製造されたＦＥＴのパーティクル数、オゾン水だけで有機残存物を除去して製造されたＦＥＴのパーティクル数、オゾン水および水素水で有機残存物を除去して製造されたＦＥＴのパーティクル数との比較結果を示す図である。なお、図３においては、有機残存物を除去すること無く製造されたＦＥＴのパーティクル数を１と換算して比較をおこなっている。
【００１６】
図３から、オゾン水による有機残存物の除去は有機残存物を除去しない場合と比較してパーティクル数を減少させ、且つその減少率はO2プラズマアッシングよる有機残存物の除去と同程度であることがわかる。更に、オゾン水および水素水による有機残存物の除去はオゾン水のみで有機残存物を除去した場合と比較してパーティクル数を更に減少させることがわかる。これは、オゾン水の酸化作用と水素水の還元作用とが組み合わされ、より多くの有機残存物が除去されることによるものである。
【００１７】
図４は、図１（ｇ）で示す工程においてオゾン水のオゾン濃度を変化させた場合のＦＥＴのＩds変化量（図においては、δＩds）を示す図である。すなわち、Ｉdsのオゾン濃度依存性を示す図である。
図４から、オゾン濃度が１３ｍｇ／Lより高くなると、Ｉds変化量が大きくなることがわかる。これは、オゾン濃度が高くなりすぎるとエピタキシャル層１０１の表面酸化が進み、ショットキー電極１１１とｉ型ＩｎＧａＡｓチャネル層１０３との距離が変化し、Ｉdsが変化するためである。よって、本発明のＦＥＴの製造方法によれば、オゾン濃度が１３ｍｇ／Ｌより低いので、Ｉdsを変化させること無く有機残存物を除去することができる。
【００１８】
以上のように本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程によれば、１３ｍｇ／L以下のオゾン濃度のオゾン水、あるいは６以上８以下の水素イオン濃度の水素水で有機残存物を除去する。よって、エピタキシャル層にダメージを与えること無く、有機残存物を除去することができるので、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程は、ＦＥＴの特性を劣化させること無く、有機残存物を除去することができるＦＥＴのリソグラフィー工程を実現することができる。
【００１９】
また、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程によれば、洗浄はエピタキシャル層１０１に光が当たらないように遮光した状態で行われる。よって、エピタキシャル層が電池効果作用によりエッチングされないので、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程は、更にＦＥＴの特性の劣化を防ぐＦＥＴのリソグラフィー工程を実現することができる。
【００２０】
また、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程によれば、洗浄はオゾン水および水素水の両方を用いて行われる。よって、オゾン水の酸化作用と水素水の還元作用とにより、多くの有機残存物を除去することができ、かつ水素水によるすすぎ（リンス）の効果により、化合物半導体層表面の残存液を除去することができるので、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程は、エピタキシャル層表面をより清浄化することができるＦＥＴのリソグラフィー工程を実現することができる。
【００２１】
なお、本実施の形態のＦＥＴのリソグラフィー工程において、ショットキー電極１１１を形成した後でエピタキシャル層１０１表面を洗浄するとした。しかし、オーミック電極１０９を形成した後も、１３ｍｇ／L以下のオゾン濃度のオゾン水、６以上８以下の水素イオン濃度の水素水、あるいは両方でエピタキシャル層１０１表面を洗浄してもよい。これによって、ｎ型ＧａＡｓオーミックコンタクト層１０６表面における酸化物の形成を防止することができるので、コンタクト抵抗の増加を防止し、ＦＥＴの特性の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
また、本実施の形態において、化合物半導体装置はＦＥＴであるとした。しかし、化合物半導体装置は、製造プロセスにリソグラフィー工程を含む化合物半導体装置であればそれに限られず、他の化合物半導体装置であってもよい。
また、本実施の形態において、化合物半導体装置は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓからなる層を備えるとした。しかし、化合物半導体装置は、例えばＩｎＰあるいはＩｎＧａＰ等の他の化合物半導体材料からなる層を備えてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態において、洗浄に際して露出している層は、ＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓからなる化合物半導体層であるとした。しかし、洗浄に際して露出している層は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰあるいはＩｎＰ等の他の化合物半導体材料からなる化合物半導体層であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、化合物半導体装置の製造方法に利用でき、特に化合物半導体装置の製造プロセスにおけるリソグラフィー工程等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態のリソグラフィー工程を説明するためのＦＥＴの断面図である。
【図２】同実施の形態のリソグラフィー工程を経て製造されたＦＥＴのＩds−Ｖgs特性を示す図である。
【図３】同実施の形態のリソグラフィー工程を経て製造されたＦＥＴのパーティクル数と、従来のリソグラフィー工程を経て製造されたＦＥＴのパーティクル数との比較結果を示す図である。
【図４】同実施の形態のリソグラフィー工程において、オゾン水のオゾン濃度を変化した場合のＦＥＴのＩds変化量を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１    エピタキシャル層
１０２    ＧａＡｓ基板
１０３    ｉ型ＩｎＧａＡｓチャネル層
１０４    ｎ型ＡｌＧａＡｓ電子供給層
１０５    ｉ型ＡｌＧａＡｓショットキー層
１０６    ｎ型ＧａＡｓオーミックコンタクト層
１０７    ＳｉＯ2膜
１０８、１１０    レジストパターン
１０９    オーミック電極
１１１    ショットキー電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005217262.tif 000006