(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体表面の自然酸化膜等を除去した後、当該化合物半導体表面に所定の金属を被着させることによりショットキー障壁を形成する、化合物半導体のショットキー障壁形成方法において、
前記化合物半導体表面に前記金属を被着させる前に、六フッ化硫黄のガス中で当該化合物半導体表面に光を照射することを特徴とする化合物半導体のショットキー障壁形成方法。
【請求項２】
前記光が紫外線である請求項１記載の化合物半導体のショットキー障壁形成方法。
【請求項３】
前記化合物半導体がガリウム砒素であり、前記金属が金である請求項１記載の化合物半導体のショットキー障壁形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、III-Ｖ族化合物半導体，II-VI 族化合物半導体等の化合物半導体にショットキー障壁を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化合物半導体のショットキー障壁形成方法は、化合物半導体表面の自然酸化膜等を除去した後、化合物半導体表面を例えば硫化アンモニウム（（ＮＨ4 ）2 ＳX ）溶液で処理し（以下、「表面不活性化処理」という。）、化合物半導体表面に所定の金属を被着させるものであった。これらの工程により、化合物半導体の表面準位密度を低減させて、良好なショットキー障壁接触を得ようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例にあっては、化合物半導体の表面不活性化処理が、いわゆるウェット処理であることから、次のような問題を生じていた。
【０００４】
(1) 純水や溶液の純度に限界があることから、化合物半導体表面の汚染を招きやすい。(2) 溶液を洗い落とす工程が必要となることから、製造工程が複雑化する。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、化合物半導体の表面不活性化処理をいわゆるドライ化することにより、ショットキー障壁接触の特性向上及び製造工程の簡略化を可能にする、化合物半導体のショットキー障壁形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、化合物半導体表面の自然酸化膜等を除去した後、当該化合物半導体表面に所定の金属を被着させることによりショットキー障壁を形成する、化合物半導体のショットキー障壁形成方法を改良したものである。すなわち、本発明は、前記化合物半導体表面に前記金属を被着させる前に、六フッ化硫黄のガス中で当該化合物半導体表面に紫外線を照射することを特徴とするものである。前記光は例えば紫外線であり、前記化合物半導体は例えばガリウム砒素であり、前記金属は例えば金である。
【０００７】
【作用】
六フッ化硫黄のガス中で化合物半導体表面に光を照射すると、化合物半導体表面のダングリングボンドに六フッ化硫黄のフッ素又は硫黄の原子等が結合することにより、ショットキー障壁接触の特性が向上すると考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るショットキー障壁形成方法の一実施形態を説明する。本実施形態は、ショットキーダイオードを製造する場合であり、図１にその工程図を示す。
【０００９】
化合物半導体として、面方位(100) ，キャリア濃度2.0 ×1013cm-3のアンドープｎ型ガリウム砒素基板（以下、「ＧａＡｓ基板」という。）を用意し、次の工程▲１▼〜▲４▼に従ってショットキーダイオードを製造する。▲１▼．ＧａＡｓ基板の裏面に、オーミック電極としてニッケル（Ｎｉ）を真空蒸着により被着させる。▲２▼．ＧａＡｓ基板の表面に対して、有機溶剤で洗浄した後、臭素（Ｂｒ）−メタノール（臭素0.1 ％）で自然酸化膜を除去する。▲３▼．六フッ化硫黄（ＳＦ6 ）のガス中で、ＧａＡｓ基板の表面に紫外線を照射する。▲４▼．ＧａＡｓ基板の表面に、ショットキー電極として金（Ａｕ）を真空蒸着により被着させる。こうして、ショットキーダイオード〔ａ〕が完成する。
【００１０】
図２は、工程▲３▼で用いられる光ＣＶＤ装置の反応室の断面図である。反応室１内には、上部にＧａＡｓ基板１０を取り付けたヒータ内蔵の試料台２Ａが設けられ、これに対向して下部に紫外線ＵＶを出力する光源ランプ２Ｂが配設されている。そして、反応室１の左側壁１Ａ部分には必要とするガスを送り込むガス導入部３が設けられている。また、反応室１の右側壁１Ｂ部分には反応室１内を排気するための排気部４が設けられている。ガス導入部３には図示しないガスボンベが接続され、排気部４には図示しない真空ポンプが接続されている。
【００１１】
工程▲３▼は、次の条件で行った。（１）混合ガス構成：ＳＦ6 ／Ｎ2 ／ＮＨ3 、（２）ＳＦ6 流量：50sccm、（３）Ｎ2 流量：100 sccm、（４）ＮＨ3 流量：100 sccm、（５）処理圧力：400 Pa、（６）基板温度：200 ℃、（７）処理時間：30分、（８）照射したランプの波長：182 nm。
【００１２】
図３及び図４は、ショットキーダイオード〔ａ〕及び比較例としてのショットキーダイオード〔ｂ〕，〔ｃ〕，〔ｄ〕について、電圧−電流特性（逆方向電流密度ＪR 及び順方向電流密度ＪF ）を測定した結果を示すグラフである。ショットキーダイオード〔ｂ〕は、工程▲２▼及び▲３▼を省略した「無処理」のものである。ショットキーダイオード〔ｃ〕は、工程▲３▼を省略した「不活性化処理なし」のものである。ショットキーダイオード〔ｄ〕は、工程▲３▼の代わりに従来のウェット処理を施した「ウェット処理」のものである。図３及び図４から明らかなように、本実施形態のショットキーダイオード〔ａ〕は、比較例のものに比べて、順方向電流密度ＪF が減少しているものの、それ以上に逆方向電流密度ＪR が減少しているので、ショットキー障壁接触の特性向上が認められた。
【００１３】
また、一般的なショットキーダイオードの電圧−電流特性の式に図４の結果を外挿して、各ショットキーダイオードについて逆方向飽和電流密度ＪS を求めた。続いて、逆方向飽和電流密度ＪS と次の式(1) により、各ショットキーダイオードについてショットキー障壁高さφBnを求めた。ｑφBn＝ｋＴ・ｌｎ（Ａ**Ｔ2 ／ＪS ）・・・ (1)、ここで、Ｔ＝300K，ｋ＝1.38×10-23J/K，Ａ**＝8.16A cm-2 K-2とした。その結果、ショットキーダイオード〔ｂ〕はＪS ＝8.84×10-7A/cm2 ，φBn＝0.714eV 、ショットキーダイオード〔ｃ〕はＪS ＝6.36×10-7A/cm2 ，φBn＝0.722eV 、ショットキーダイオード〔ｄ〕はＪS ＝1.10×10-7A/cm2 ，φBn＝0.768eV であったのに対して、本実施形態のショットキーダイオード〔ａ〕はＪS ＝1.09×10-7A/cm2 ，φBn＝0.769eV であった。このように、本実施形態のショットキーダイオード〔ａ〕は、比較例のものに比べて、逆方向飽和電流密度ＪS が減少しているとともに、ショットキー障壁高さφBnが増加しているので、ショットキー障壁接触の特性向上が認められた。
【００１４】
次に、本実施形態のショットキーダイオード〔ａ〕について、工程▲３▼の条件を変えて製造し、そのショットキー障壁高さφBnを測定した結果を図５に示す。
【００１５】
（１）ＳＦ6 流量依存性を曲線（イ）に示す。ＳＦ6 流量のみを20，50，80sccmと変化させた。その結果、図５から明らかなように、20sccm（流量比0.1 ）の場合のφBn＝0.781eV が最も高くなることが認められた。
【００１６】
（２）基板温度依存性を曲線（ロ）に示す。基板温度のみを室温（27℃），200 ℃，300 ℃と変化させた。その結果、図５から明らかなように、150 ℃付近でφBnが最も高くなると考えられる。
【００１７】
（３）混合ガス構成依存性。混合ガス構成のみを、ＳＦ6 ／Ｎ2 ／ＮＨ3 、ＳＦ6 ／Ｎ2 、ＳＦ6 と変化させた。その結果、図示しないが、ＳＦ6 ／Ｎ2 でφBn＝0.773eV が最も高くなることが認められた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、化合物半導体表面にショットキー電極となる金属を被着させる前に、六フッ化硫黄のガス中で化合物半導体表面に光を照射するようにしたので、ショットキー障壁接触の特性を向上できる。しかも、表面不活性化処理をドライ化できることになるので、洗浄工程を減らすことができ、これにより製造工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る化合物半導体のショットキー障壁形成方法の一実施形態を示す工程図である。
【図２】図１の実施形態で用いられる光ＣＶＤ装置の反応室の断面図である。
【図３】図１の実施形態で製造されたショットキーダイオードの電圧−逆方向電流特性を示すグラフである。
【図４】図１の実施形態で製造されたショットキーダイオードの電圧−順方向電流特性を示すグラフである。
【図５】図１の実施形態の条件を変えて製造されたショットキーダイオードについて、ショットキー障壁高さを測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  反応室
２Ａ  試料台
２Ｂ  光源ランプ
３  ガス導入部
４  排気部
１０  ＧａＡｓ基板
ＵＶ  紫外線（光）
【図１】
0003734534.tif 000002
【図２】
0003734534.tif 000003
【図３】
0003734534.tif 000004
【図４】
0003734534.tif 000005
【図５】
0003734534.tif 000006