ショットキー電極の製造方法
【課題】理想的な特性に近いショットキー電極を製造する方法を提供する。
【解決手段】ＧａＡｓ基板１０１にリセス１０７を形成するためのエッチングを行う際に、このリセス１０７の表面に、水酸基を多く含むＧａ酸化膜１０８が形成される。このＧａ酸化膜１０８はショットキー電極の特性を悪化させる原因になる。このため、エッチング後、このＧａＡｓ基板１０１をホットプレートで加熱することにより、このＧａ酸化膜１０８から水酸基を取り除き、絶縁性の高いＧａ酸化膜１０９に変質させる。その後、Ｇａ酸化膜１０９上にショットキー電極１１１を形成し、レジストパターン１０６や金属層１１０を取り除いた後、保護膜１１３を形成する。この発明によれば、Ｇａ酸化膜１０８内の水酸基が水に変化する反応を加熱処理によって促進させることができ、これにより水酸基を取り除くことができるので、理想的な特性に近いショットキー電極１１１を得ることができる。
【解決手段】ＧａＡｓ基板１０１にリセス１０７を形成するためのエッチングを行う際に、このリセス１０７の表面に、水酸基を多く含むＧａ酸化膜１０８が形成される。このＧａ酸化膜１０８はショットキー電極の特性を悪化させる原因になる。このため、エッチング後、このＧａＡｓ基板１０１をホットプレートで加熱することにより、このＧａ酸化膜１０８から水酸基を取り除き、絶縁性の高いＧａ酸化膜１０９に変質させる。その後、Ｇａ酸化膜１０９上にショットキー電極１１１を形成し、レジストパターン１０６や金属層１１０を取り除いた後、保護膜１１３を形成する。この発明によれば、Ｇａ酸化膜１０８内の水酸基が水に変化する反応を加熱処理によって促進させることができ、これにより水酸基を取り除くことができるので、理想的な特性に近いショットキー電極１１１を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ショットキー電極の製造方法に関する。この発明は、例えば、リセス構造を有する電界効果トランジスタのゲート電極製造工程に適用される。
【背景技術】
【０００２】
ショットキー電極を用いた半導体デバイスとしては、例えば、高出力パワー電界効果トランジスタが知られている。高出力パワー電界効果トランジスタは、例えば、信号パワーの増幅等に使用される。
【０００３】
図２２は、従来の高出力パワー電界効果トランジスタ２２００の一構造例を概念的に示す断面図である。図２２において、ＧａＡｓ基板２２０１の表面には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２が形成される。ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面には、リセス（すなわち溝）２２０３が形成される。そして、リセス２２０３の底面には、ゲート電極２２０４が形成される。一方、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２上のリセス非形成領域には、ソース電極２２０５およびドレイン電極２２０６が形成される。そして、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面には、リセス２２０３や電極２２０４〜２２０６を覆うように、絶縁膜２２０７が堆積される。ここで、ゲート電極２２０４は、ショットキー電極であり、また、ソース電極２２０５およびドレイン電極２２０６はオーミック電極である。
【０００４】
図２２に示した電界効果トランジスタ２２００において、リセス２２０３は、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２をエッチングすることによって形成される。このエッチングでは、例えば、過酸化水素水および燐酸を純水に混合したエッチング液が使用される。このようなエッチング液を使用する場合、リセス２２０３の表面には、Ｇａ酸化物およびＡｓ酸化物が形成される。ここで、Ａｓ酸化物は水溶性が高いので、エッチング液中の純水に溶解する。このため、エッチング終了後には、リセス２２０３の底面や内側面にＧａ酸化膜２３０１が形成されてしまう（図２３参照）。また、Ｇａ酸化膜２３０１は、エッチング工程とは別に、自然酸化膜として形成される場合もある。このため、実際には、ゲート電極２２０４は、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面に直接形成されるのではなく、Ｇａ酸化膜２３０１を介して形成される。
【０００５】
従来、図２３に示したような電界効果トランジスタ２２００には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との間に漏れ電流Ｉgdo が発生するという欠点があった。例えば、ゲート電極２２０４およびドレイン電極２２０６にそれぞれ１６ボルトの電圧を印加したとき、このゲート・ドレイン間に漏れ電流Ｉgdo が流れてしまう。本発明者の検討によれば、漏れ電流Ｉgdo が発生するのは、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との間に上述のようなＧａ酸化膜２３０１が介在するためであると思われる。これに対して、Ｇａ酸化膜２３０１が存在しない場合には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との界面が理想状態に近いショットキー界面となり、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れない。
【０００６】
ここで、漏れ電流Ｉgdo の発生を防止する方法の一つとして、ゲート電極２２０４を形成する前にＧａ酸化膜２３０１を除去する方法が考えられる。しかしながら、Ｇａ酸化膜２３０１を完全に取り除くことは、製造コストや歩留まり等の理由から、現実には困難である。
【０００７】
また、電界効果トランジスタの製造方法を開示する文献としては例えば下記特許文献１〜３があるが、いずれもＧａ酸化膜２３０１に起因する漏れ電流Ｉgdo には着目していない。
【特許文献１】特開平９−６４０６５
【特許文献２】特開平９−９２６０５
【特許文献３】特開平１０−１０７２５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、理想状態に近い特性を有するショットキー電極を、歩留まり良く安価に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、基板表面の半導体領域上にショットキー電極を形成する方法に関する。
【００１０】
そして、半導体領域の表面に形成された酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程と、水酸基除去工程後の酸化膜上にショットキー電極を形成する電極形成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明者の検討によれば、半導体領域とショットキー電極との界面に酸化膜が介在する場合、この酸化膜の水酸基含有量が少ないほど漏れ電流が小さくなる。このため、かかる酸化膜を除去しなくても、この酸化膜中の水酸基含有量を十分に少なくすれば、漏れ電流の発生は無視できるようになる。このような理由から、この発明では、かかる酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程を、新たに設けた。したがって、この発明によれば、理想的な特性に近いショットキー界面を有するショットキー電極を、歩留まり良く安価に製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１３】
第１の実施の形態
以下、第１の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００１４】
図１および図２は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１および図２を用いて説明する。
【００１５】
（１）まず、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、以下のようにして、ｎ型ＧａＡｓ層（本発明の半導体領域に相当）を形成する。まず、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型ＧａＡｓ層を形成すべき領域を露出するような、レジストパターン１０２を形成する（図１（Ａ）参照）。そして、通常の注入装置を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、29Ｓｉ（質量数が２９のシリコン原子）を注入する（図１（Ｂ）参照）。レジストパターン１０２を取り除いた後、ＧａＡｓ基板１０１に対して、アルシン（ＡｓＨ3 ）雰囲気下で、８００℃、１時間のアニールを行うことにより、Ｓｉを活性化する。これにより、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型ＧａＡｓ層１０３を形成することができる（図１（Ｃ）参照）。
【００１６】
（２）次に、ＧａＡｓ基板１０１上に、通常の堆積技術やフォトリソグラフィー技術等を用いて、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極１０４，１０５を形成する（図１（Ｄ）参照）。オーミック電極１０４，１０５の形成材料としては、例えば、ＡｕＧｅを使用することができる。
【００１７】
（３）続いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１０６を形成する（図１（Ｅ）参照）。
【００１８】
（４）そして、このレジストパターン１０６をマスクとしてＧａＡｓ基板１０１の露出面をエッチングすることにより、リセス１０７を形成する（図２（Ａ）参照）。この実施形態では、エッチング液として、５ミリリットルの３５％過酸化水素水と１００ミリリットルの８５％燐酸とを２リットルの純水に混合したものを使用する。
【００１９】
このエッチングでは、リセス１０７の表面に、アモルファス構造のＧａ酸化膜１０８が形成される。このＧａ酸化膜１０８の膜厚は、例えば５０オングストローム以下である。Ｇａ酸化膜１０８が形成される理由については、後述する。
【００２０】
（５）次に、以下のような水酸基除去工程を実行する。この水酸基除去工程により、Ｇａ酸化膜１０８の絶縁性を高めて、漏れ電流Ｉgdo を減少させることができる。水酸基除去工程によってＧａ酸化膜１０８の絶縁性が高まる理由については、後述する。
【００２１】
この水酸基除去工程では、空気雰囲気下で、ホットプレートを用いて、ＧａＡｓ基板１０１がベークされる。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。加えて、湿度も、所定の値に制御される（後述）。これにより、水酸基を多量に含むＧａ酸化膜１０８を、水酸基をほとんど含まないＧａ酸化膜１０９に、変化させることができる（図２（Ｂ）参照）。
【００２２】
（６）その後、例えば蒸着法等を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ゲート電極用の金属を堆積する。これにより、レジストパターン１０６上に金属層１１０が形成されるとともに、Ｇａ酸化膜１０９上にゲート電極１１１が形成される。この実施形態では、ゲート電極１１１を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜（図示せず）で構成する。このため、Ｇａ酸化膜１０９とゲート電極１１１（最下層はチタン層）との界面に、ＧａおよびＴｉの酸化膜１１２が形成される（図２（Ｃ）参照）。
【００２３】
（７）続いて、リフトオフ用の溶媒を用いて、レジストパターン１０６を除去する。これにより、レジストパターン１０６上の金属層１１０も除去される（図２（Ｄ）参照）。
【００２４】
（８）最後に、例えばＣＶＤ(Chemical Vaper Deposition) 法等を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、Ｓｉ酸化膜或いはＳｉ窒化膜などの保護膜１１３を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタ１１４が、完成する（図２（Ｅ）参照）。
【００２５】
次に、上述の水酸基除去工程について（上記工程（５）参照）、詳述する。
【００２６】
上述のように、この実施形態では、Ｇａ酸化膜１０８中の水酸基を、空気中でのベーク処理によって、除去する。したがって、ベーク処理を行う際には、半導体工場内の湿度（以下、環境湿度）を制御することが重要になる。本発明者は、この実施形態に係る高出力パワー電界効果トランジスタ１１４（図２（Ｅ）参照）の特性と水酸基除去工程（ベーク処理）での環境湿度との関係を評価した。以下、この評価試験の結果を説明する。
【００２７】
この評価試験では、上述の工程（５）で環境湿度を変えながら高出力パワー電界効果トランジスタ１１４を作製し、完成後に漏れ電流Ｉgdo の測定および歩留まりの評価を行った。ここで、高出力パワー電界効果トランジスタ１１４のゲートとしては、ゲート長が０．８μｍ且つ単位ゲート幅が１７５μｍの櫛歯状ゲートを２０本有する（したがって総ゲート幅は３．５ｍｍ）ものを使用した。ベークは１００℃且つ１時間とし、環境湿度は４８％から５２．５％の間で変化させた（後述の図５参照）。漏れ電流Ｉgdo は、ゲート電極１１１およびソース電極１０４にそれぞれ１６ボルトの電圧を印加したときのゲート・ソース間電流とした。また、歩留まりを評価するに際しては、漏れ電流Ｉgdo が−８０μＡ以上の場合を良品とし、−８０μＡよりも小さい場合を不良品とした。なお、歩留まりの評価では、他にも多数種類の評価項目を検査したが、結果的に不良品のほとんどは漏れ電流Ｉgdo に起因するものであったため、漏れ電流Ｉgdo のみに基づいて歩留まり評価を行ったものと考えても実質的には同じである。
【００２８】
図３は、この評価試験の試験方法を説明するための概念図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。半導体工場内は、ある程度の湿度制御は行っているものの、数パーセント程度は変動する。このため、この評価試験では、ホットプレート３０１の近傍に湿度計３０２を設置した。また、半導体工場では、工場内のクリーン度を確保するために、ヘパ(HEPA;High Efficiency Particulate Airfilter)と称されるフィルタ３０３が設けられている。このため、ホットプレート３０１に塵や埃が付着することはない。しかしながら、ヘパフィルタ３０３では、空気中の水分を完全に除去することはできない。
【００２９】
図４は、加熱時間と湿度変化との関係を示すグラフであり、縦軸は湿度、横軸は時間である。図４から解るように、環境湿度（湿度計３０２の測定結果）は、ホットプレート３０１の加熱を開始すると一時的に低下し、ある程度の時間が経過すると加熱開始前の湿度付近に戻る。これは、湿度計３０２が、ホットプレート３０１の熱の影響を受けているからであると考えられる。このため、この評価試験では、環境湿度として、ホットプレート３０１による加熱開始時の湿度測定値を採用した。
【００３０】
図５は、環境湿度と、漏れ電流Ｉgdo および歩留まりの評価結果との関係を示す表である。また、図６は、図５の評価結果のうち環境湿度と漏れ電流Ｉgdo との関係をグラフ化したものであり、図７は、図５の評価結果のうち環境湿度と歩留まりとの関係をグラフ化したものである。図５〜図７から解るように、漏れ電流Ｉgdo および歩留まりは、水酸基除去工程の環境湿度に大きく依存し、かかる環境湿度が低い方が望ましい。特に、環境湿度が５０％以下の場合には、８０％以上の高い歩留まりを得ることができる。
【００３１】
次に、この実施形態に係る製造方法によって高出力パワー電界効果トランジスタ１１４の漏れ電流特性および歩留まりを向上させることができる理由について、本発明者の検討結果を説明する。
【００３２】
ゲート電極１１１とＧａＡｓ基板１０１との間に理想的なショットキー接続が形成されている場合には、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れないと考えられる。しかしながら、上述したように、現実の高出力パワー電界効果トランジスタ１１４では、無視できないレベルの漏れ電流Ｉgdo が流れる。そこで、本発明者は、かかる漏れ電流Ｉgdo の発生原因は、ゲート電極１１１とＧａＡｓ基板１０１との間に生成されるＧａ酸化膜１０８（図２（Ａ）参照）にあると考えた。
【００３３】
Ｇａ酸化膜１０８が形成されるのは、以下のような理由によると考えられる。過酸化水素水および燐酸を純水に混合してなるエッチング液を使用してリセス工程すなわちエッチング工程を行う場合（上記工程（４）参照）、過酸化水素がＧａＡｓ基板１０１の表面を酸化することにより、Ｇａ酸化物およびＡｓ酸化物が生成される。このうち、Ａｓ酸化物は、水溶性が高いので、そのまま水に溶解する。また、Ｇａ酸化物の一部は、燐酸と反応して水酸化ガリウムＧａ（ＯＨ）3 となり、純水に溶解する。そして、残りのＧａ酸化物は、リセスされたＧａＡｓ基板１０１の表面にそのまま残り、アモルファス構造のＧａ酸化膜１０８になると考えられる。
【００３４】
ここで、Ｇａ酸化物も、本来的には絶縁物である。したがって、Ｇａ酸化膜が本来の酸化物構造を有していれば、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れないはずである。しかしながら、本発明者の検討によれば、実際には、Ｇａ酸化膜１０８には、無視できないレベルの漏れ電流Ｉgdo が流れる。この原因について、本発明者は、以下のような仮説を立てた。
【００３５】
この実施形態では水中でエッチングを行っているため、Ｇａ酸化膜１０８には多量の水酸基（ＯＨ基）が含まれていると考えられる。すなわち、Ｇａ酸化膜１０８は、図８（Ａ）に示したような状態で、ＧａＡｓ基板１０１の表面に堆積していると考えられる。このような構造において、水酸基を含むＧａ酸化物の局在的なＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital ；最低空軌道）が近接して並んでいるとすれば、このＬＵＭＯを介して電子がホッピング伝導する可能性が考えられる。図８（Ｂ）は、Ｇａ酸化物間を電子がホッピング伝導する様子を概念的に示している。本発明者は、このようなホッピング伝導によってＧａ酸化物間を電子が移動するとすれば、漏れ電流Ｉgdo の原因となり得ると考えた。
【００３６】
このため、本発明者は、水酸基を有するＧａ酸化物でホッピング伝導が生じ得ることを、電子軌道の計算によって立証しようと試みた。ここで、上述のようにＧａ酸化膜１０８はアモルファス構造を有するが、アモルファス構造の電子軌道を求めようとすると、計算時間が長くなりすぎる。このため、本発明者は、図９（Ａ）に示したような、ＧａＡｓ基板の代わりに水素でターミネイトされた構造のＧａ酸化物について、計算を行った。また、ここでは、軌道計算プログラムとしてWAVEFUNCTION社製のPC SPARTAN PRO ver 1.0.5（商標）を使用し、さらに、計算法としては密度汎関数法(DFT;Density Functional Theory) を使用して、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital；最高占有軌道）を算出した。図９（Ｂ）は、この密度汎関数法計算に用いた分子モデルを示している。また、図１０（Ａ）はＬＵＭＯの計算結果、図１０（Ｂ）はＨＯＭＯの計算結果を、それぞれモデル化して示している。
【００３７】
この計算の結果、ＬＵＭＯは、水酸基を有するＧａ酸化物の骨格部分を成すＧａ−Ｏ結合の、σ* 軌道（反結合性σ軌道）となることが解った（図１０（Ａ）参照）。また、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対となった（図１０（Ｂ）参照）。ＬＵＭＯが上述のようなσ* 軌道になることより、Ｇａ酸化物の水酸基が図８（Ａ）のように並んでいる場合には、電子がホッピング伝導を行い得ると考えられる（図８（Ｂ）参照）。なお、以上の計算では、水酸基が２次元的に配列していると仮定し（図８（Ａ）参照）且つＧａ酸化物が水素でターミネイトされているとしたが（図９（Ａ）参照）、水酸基が３次元的に配列され且つＧａ酸化物がＧａＡｓ基板上に堆積されている場合でも、ＬＵＭＯが上述のようなσ* 軌道になることは同じであると考えられ、したがって、そのような場合にも電子がホッピング伝導を行い得ると考えられる。
【００３８】
以上のような計算結果から、本発明者は、漏れ電流Ｉgdo の原因が、Ｇａ酸化膜１０８内の水酸基にある可能性が高いと考えるに至った。このことより、本発明者は、漏れ電流Ｉgdo を低減させるためにはＧａ酸化膜１０８中の水酸基を除去或いは低減させればよいと考えた。
【００３９】
上述のように、ＬＵＭＯは骨格部分を成すＧａ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。このような場合、水酸基の酸素原子（図１１（Ａ）のα１参照）は、その水酸基の水素原子（図１１（Ａ）のα２参照）との結合を解き、近傍に存在する他のＧａ−Ｏ結合のガリウム原子（図１１（Ａ）のα３参照）と結合してＧａ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＧａ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α１に結合していた水素原子α２はＧａ酸化物から分離し、且つ、ガリウム原子α３に結合していた水酸基もＧａ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、Ｇａ酸化膜１０８から取り除かれることになる（図１１（Ｂ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して、水Ｈ2 Ｏを生成すると考えられる（図１１（Ｂ）のα４参照）。
【００４０】
本発明者は、このような脱水反応を促進させることによってＧａ酸化物から水酸基を取り除けば、電子がホッピング伝導できなくなるであろうと考えた。このため、本発明者は、図１２（Ａ）に示したようにして、ゲート電極１１１（図２（Ｃ）参照）を形成する前のＧａＡｓ基板１０１をホットプレート３０１でベークし、これにより上述のような脱水反応を促進させて、漏れ電流Ｉgdo を低減させることを試みた。
【００４１】
その結果、本発明者は、ＧａＡｓ基板１０１を加熱することによって漏れ電流Ｉgdo を低減させることはできるものの、その効果は環境湿度に強く影響されることを知見するに至った（上記図５〜図７参照）。これは、ベークの際にレジストパターン１０６から大量の水が放出されるためであると考えられる。すなわち、図１２（Ｂ）の拡大図に示したように、ベークの際にレジスト１０６内の水分が大量に蒸発するために、ベークの際にリセス１０７近傍の水分量が局所的に非常に多くなって、上述のような脱水反応の促進を妨げていると考えるのが妥当である。したがって、漏れ電流Ｉgdo が小さい高出力パワー電界効果トランジスタ１１４を短時間で製造するためには、ベーク（すなわち水酸基除去工程）における環境湿度を十分に低くすることが望ましい。
【００４２】
効率の良い脱水反応を行わせるためには、真空槽内で真空引きをしながらベークを行う方法も考えられる。しかしながら、真空引きを行うと、レジストパターン１０６が変形を起こす場合がある。また、エッチング工程（上記工程（４）参照）と水酸基除去工程とを真空槽内で連続的に行おうとすると、エッチング時の溶解性が極端に低下してリフトオフを形成できなくなる場合がある。したがって、環境湿度を抑えるためには、真空槽を用いるのではなく、空気中での湿度制御を行うことが望ましい。
【００４３】
以上説明したように、この実施形態に係る製造方法によれば、漏れ電流Ｉgdo が小さいショットキー電極を、歩留まり良く、安価に製造することができる。
【００４４】
なお、この実施形態では基板としてＧａＡｓ基板１０１を使用したが、他の種類の基板を使用する場合にも、この発明を適用することができる。例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか１種類以上とＡｓとによって組成された半導体基板を、この発明の基板として採用することができる。
【００４５】
この実施形態では、エッチング液として、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合させたものを使用したが、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であれば、どのようなものであっても、この発明の製造方法に使用することができる。例えば、燐酸の代わりにクエン酸等の有機酸を含むエッチング液を使用してもよい。
【００４６】
また、この実施形態では、リセス構造を有する高出力パワー電界効果トランジスタを製造する場合を例に採って説明したが、ショットキー電極を有する半導体デバイスであれば、他の種類のデバイスであっても、この発明を適用することができる。
【００４７】
第２の実施の形態
以下、第２の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００４８】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタを形成する基板として、エピタキシャル基板を使用する場合について説明する。
【００４９】
図１３は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１３を用いて説明する。
【００５０】
この実施形態では、エピタキシャル基板１３０４として、ＧａＡｓ基板１３０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２およびｎ型ＧａＡｓ層１３０３をエピタキシャル成長させたものを使用する。ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２およびｎ型ＧａＡｓ層１３０３は、例えばＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)装置或いはＭＯ−ＶＰＥ（Metal Organic - Vaper Phase Epitaxial Growth；有機金属化学気相成長）装置等を用いて、形成することができる（図１３（Ａ）参照）。
【００５１】
（１）まず、エピタキシャル基板１３０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００５２】
（２）続いて、エピタキシャル基板１３０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１３０５を形成する（図１３（Ｂ）参照）。
【００５３】
（３）そして、このレジストパターン１３０５をマスクとしてエピタキシャル基板１３０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１３０４の表面に、リセス１３０６が形成される（図１３（Ｃ）参照）。ここで、エッチング液としては、５ミリリットルの３５％過酸化水素水と１００ミリリットルの８５％燐酸とを２リットルの純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりに、クエン酸を使用してもよい。
【００５４】
ここで、リセス１３０６は、ｎ型ＧａＡｓ層１３０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２にまで達するように（すなわちＡｌＧａＡｓが露出するように）形成してもよい。リセス１３０６がｎ型ＧａＡｓ層１３０３内に形成される場合、このリセス１３０６の表面には、酸化膜１３０７として、Ｇａ酸化膜が形成される。一方、リセス１３０６がｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２まで達するように形成される場合、このリセス１３０６の表面には、酸化膜１３０７として、ＡｌＧａ酸化膜が形成される。いずれの場合も、酸化膜１３０７には、第１実施形態と同様、大量の水酸基が含まれる。なお、第１実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１３０６の表面膜にならない。
【００５５】
（４）次に、第１実施形態と同様、空気雰囲気下で、ホットプレートを用いて、エピタキシャル基板１３０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。加えて、第１実施形態と同様、湿度も、所定の値に制御する。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１３０７を、水酸基をほとんど含まない酸化膜１３０８に、変化させることができる（図３（Ｄ）参照）。
【００５６】
（５）その後、第１実施形態と同様にして、ゲート電極（図示せず）を堆積し、レジストパターン１３０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００５７】
本発明者の検討によれば、酸化膜１３０７がＡｌＧａ酸化膜の場合は、リセス１３０６の表面に、図１４（Ａ）に示したような状態で、ＡｌＧａ酸化膜が形成されると考えられる。すなわち、このような場合も、上述の第１実施形態（すなわち酸化膜がＧａ酸化膜の場合）と同様、酸化膜１３０７には水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様にして、ＡｌＧａ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＡｌＧａ酸化物の場合にも、電子がホッピング伝導できるような状態になっていることが解った（図１４（Ａ）参照）。このようにして、本発明者は、酸化膜１３０７がＡｌＧａ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、水酸基ＯＨおよび水素Ｈ（図１４（Ｂ）のα５参照）を取り除いて水（図１４（Ｃ）のα６参照）に変化させることができるので、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００５８】
このため、本発明者は、上述のようにして高出力パワー電界効果トランジスタを作製し、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、酸化膜１３０７がＧａ酸化膜の場合およびＡｌＧａ酸化膜の場合ともに、第１実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００５９】
以上説明したように、この実施形態によれば、基板としてエピタキシャル基板１３０４を使用する場合に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００６０】
なお、この実施形態では、エピタキシャル基板１３０４として、ＧａＡｓ基板１３０１にＡｌＧａＡｓ層１３０２およびＧａＡｓ層１３０３をエピタキシャル成長させてなるものを使用したが、他の種類のエピタキシャル層を成長させたエピタキシャル基板を使用する場合にも、この発明を適用することができる。例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか１種類以上とＡｓとによって組成された半導体層を、この発明のエピタキシャル層として採用することができる。
【００６１】
また、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１実施形態と同様である。
【００６２】
第３の実施の形態
以下、第３の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００６３】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタのゲート（すなわちショットキー電極）として、Ｔ型ゲート電極を形成する場合について説明する。
【００６４】
図１５および図１６は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１５および図１６を用いて説明する。
【００６５】
この実施形態では、半導体基板として、ＧａＡｓ基板１５０１上にＡｌＧａＡｓ層１５０２およびｎ型ＧａＡｓ層１５０３を形成してなる、エピタキシャル基板１５０４を使用する（図１５（Ａ）参照）。
【００６６】
（１）まず、エピタキシャル基板１５０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００６７】
（２）次に、ｎ型ＧａＡｓ層１５０３の表面に、例えばＣＶＤ(Chemical Vaper Deposition) 等の堆積技術を用いて、シリコン窒化膜１５０５を形成する（図１５（Ｂ）参照）。なお、シリコン窒化膜１５０５に代えて、シリコン酸化膜を形成してもよい。
【００６８】
（３）続いて、シリコン窒化膜１５０５の表面にレジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてパターニングすることにより、レジストパターン１５０６を形成する（図１５（Ｃ）参照）。
【００６９】
（４）そして、このレジストパターン１５０６をマスクとし、例えば反応性イオンエッチング等のエッチング技術を用いて、シリコン窒化膜１５０５をエッチングする。このようにして、シリコン窒化膜１５０５から、ゲート形成予定領域のｎ型ＧａＡｓ層１５０３を露出させる（図１５（Ｄ）参照）。
【００７０】
（５）その後、レジスト剥離液等を用いて、レジストパターン１５０６を除去する（図１５（Ｅ）参照）。
【００７１】
（６）続いて、エピタキシャル基板１５０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工する。これにより、ゲート形成予定領域のｎ型ＧａＡｓ層１５０３とその周辺領域のシリコン窒化膜１５０５とが露出する、レジストパターン１５０７が形成される（図１６（Ａ）参照）。
【００７２】
（７）そして、このレジストパターン１５０７をマスクとして、エピタキシャル基板１５０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１５０４の表面に、リセス１５０８が形成される（図１６（Ｂ）参照）。エッチング液としては、上述の第２実施形態と同様の、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりにクエン酸を使用してもよい。
【００７３】
ここで、リセス１５０８は、ｎ型ＧａＡｓ層１５０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１５０２にまで達するように形成してもよいが、本実施形態ではｎ型ＡｌＧａＡｓ層１５０２にまで達するように形成した場合を説明する。この場合、リセス１５０８の表面には、上述の第２実施形態と同様、酸化膜１５０９としてＡｌＧａ酸化膜が形成される。そして、第２実施形態と同様、ＡｌＧａ酸化膜１５０９には、大量の水酸基が含まれる。なお、第１、第２実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１５０８の表面膜にならない。
【００７４】
（８）次に、第１、第２実施形態と同様、空気雰囲気下で、ホットプレートを用い、所定の湿度制御の下で、エピタキシャル基板１５０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１５０９を、水酸基をほとんど含まないＡｌＧａ酸化膜１５１０に、変化させることができる（図１６（Ｃ）参照）。
【００７５】
（９）その後、通常の堆積技術およびフォトリソグラフィー技術等を用いてゲート電極１５１１を形成し、レジストパターン１５０７およびシリコン窒化膜１５０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、図１６（Ｄ）に示したような、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００７６】
この実施形態のようにＴ型ゲート電極を形成する場合も、上述の第２実施形態と同様の、水酸基を大量に含むＡｌＧａ酸化膜が形成されると考えられる（図１４（Ａ）参照）。このため、ＬＵＭＯの状態も第２実施形態と同様となり、電子がホッピング伝導できると考えられる。したがって、本発明者は、第１、第２実施形態と同様の脱水処理（図１４（Ｂ）、（Ｃ）参照）を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えた。
【００７７】
このため、本発明者は、上述のようにして作製した高出力パワー電界効果トランジスタについて、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、第１、第２実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００７８】
以上説明したように、この実施形態によれば、Ｔ型ゲート電極を使用する高出力パワー電界効果トランジスタの製造に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００７９】
なお、他の種類の半導体材料で形成された領域上にショットキー電極を形成する場合にもこの発明を適用できる点、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１、第２実施形態と同様である。
【００８０】
第４の実施の形態
以下、第４の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００８１】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタを形成する基板を、ＩｎＰ基板を用いて形成した場合について説明する。
【００８２】
図１７は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１７を用いて説明する。
【００８３】
この実施形態では、エピタキシャル基板１７０４として、ＩｎＰ基板１７０１上にｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２およびｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３を形成したものを使用する。なるエピタキシャル基板１７０４を使用する（図１７（Ａ）参照）。ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２およびｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３は、上述の第２実施形態と同様、ＭＢＥ装置やＭＯ−ＶＰＥ装置を使用して、形成することができる。
【００８４】
（１）まず、エピタキシャル基板１７０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００８５】
（２）続いて、エピタキシャル基板１７０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１７０５を形成する（図１７（Ｂ）参照）。
【００８６】
（３）そして、このレジストパターン１７０５をマスクとしてエピタキシャル基板１７０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１７０４の表面に、リセス１７０６が形成される（図１７（Ｃ）参照）。ここで、エッチング液としては、第１〜第３実施形態と同様、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりに、クエン酸を使用してもよい。
【００８７】
ここで、リセス１７０６は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２にまで達するように（すなわちＩｎＡｌＡｓが露出するように）形成してもよい。リセス１７０６がｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３内に形成される場合には、このリセス１７０６の表面に、酸化膜１７０７として、ＩｎＧａ酸化膜が形成される。一方、リセス１７０６がｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２まで達するように形成される場合には、このリセス１７０６の表面に、酸化膜１７０７として、ＩｎＡｌ酸化膜が形成される。いずれの場合も、酸化膜１７０７には、第１〜第３実施形態と同様、大量の水酸基が含まれる。なお、第１〜第３実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１７０６の表面膜にならない。
【００８８】
（４）次に、第１〜第３実施形態と同様、空気雰囲気下で、湿度制御下で、ホットプレートを用いて、エピタキシャル基板１７０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１７０７を、水酸基をほとんど含まない酸化膜１７０８に、変化させることができる（図１７（Ｄ）参照）。
【００８９】
（５）その後、第１実施形態と同様にして、ゲート電極（図示せず）を堆積し、レジストパターン１７０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００９０】
本発明者の検討によれば、酸化膜１７０７がＩｎＧａ酸化膜の場合は、リセス１７０６の表面に、図１８（Ａ）に示したような状態で、ＩｎＧａ酸化物が形成されると考えられる。このような場合も、上述の第１〜第３実施形態と同様、酸化膜１７０７には水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様の計算によって、ＩｎＧａ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＩｎＧａ酸化物の場合も電子がホッピング伝導できるような状態になっているとの結論を得た（図１８（Ａ）参照）。ＩｎＧａ酸化膜の場合は、ＬＵＭＯは、骨格部分を成すＩｎ−Ｏ結合およびＧａ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。このような場合、水酸基の酸素原子（図１８（Ｂ）のα７参照）は、その水酸基の水素原子（図１８（Ｂ）のα８参照）との結合を解き、隣に存在する他のＧａ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合のＧａ原子或いはＩｎ原子（図１８（Ｂ）のα９参照）と結合して新たなＧａ−Ｏ結合或いはＩｎ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＧａ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α７に結合していた水素原子α８はＩｎＧａ酸化物から分離し、且つ、Ｇａ原子やＩｎ原子α９に結合していた水酸基もＩｎＧａ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、ＩｎＧａ酸化膜から取り除かれることになる（図１８（Ｃ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して水Ｈ2 Ｏ（図１８（Ｃ）のα１０参照）を生成すると考えられる。このようにして、本発明者は、酸化膜１７０７がＩｎＧａ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００９１】
また、酸化膜１７０７がＩｎＡｌ酸化膜の場合は、リセス１７０６の表面に、図１９（Ａ）に示したような状態で、ＩｎＡｌ酸化物が形成されると考えられる。そして、酸化膜１７０７には、水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様の計算によって、ＩｎＡｌ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＩｎＡｌ酸化物の場合も電子がホッピング伝導できるような状態になっているとの結論を得た（図１９（Ａ）参照）。ＩｎＡｌ酸化膜の場合は、ＬＵＭＯは、骨格部分を成すＩｎ−Ｏ結合およびＡｌ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。したがって、上述のＩｎＧａ酸化物の場合と同様、水酸基の酸素原子（図１９（Ｂ）のα１１参照）は、その水酸基の水素原子（図１９（Ｂ）のα１２参照）との結合を解き、近傍に存在する他のＡｌ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合のＡｌ原子或いはＩｎ原子（図１９（Ｂ）のα１３参照）と結合して新たなＡｌ−Ｏ結合或いはＩｎ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＡｌ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α１１に結合していた水素原子α１２はＩｎＡｌ酸化物から分離し、且つ、Ａｌ原子やＩｎ原子α１３に結合していた水酸基もＩｎＡｌ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、ＩｎＡｌ酸化膜から取り除かれることになる（図１９（Ｃ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して水Ｈ2 Ｏ（図１９（Ｃ）のα１４参照）を生成すると考えられる。このようにして、本発明者は、酸化膜がＩｎＡｌ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００９２】
以上のような理由から、本発明者は、上述のようにして高出力パワー電界効果トランジスタを作製し、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、酸化膜１７０７がＧａ酸化膜の場合およびＡｌＧａ酸化膜の場合ともに、第１実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００９３】
以上説明したように、この実施形態によれば、ＩｎＰ基板を用いた高出力パワー電界効果トランジスタの製造に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００９４】
なお、他の種類の半導体材料で形成された領域上にショットキー電極を形成する場合にもこの発明を適用できる点、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１〜第３実施形態と同様である。
【００９５】
第５の実施の形態
次に、第５の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について説明する。
【００９６】
この実施形態では、水酸基除去工程において湿度を制御する方法について、他の例を説明する。
【００９７】
上述の第１〜第４実施形態では、半導体工場の湿度（すなわち環境湿度）を管理することによって、水酸基除去工程の湿度制御を行った。しかしながら、水酸基除去工程のために半導体工場全体の湿度を管理することは、非効率的であり、実用的ではない。すなわち、低コストで効率的に湿度を制御するためには、被処理基板の周囲の湿度を局所的に制御することが望ましい。このため、この実施形態では、以下のようなシステムを用いて湿度制御を行った。
【００９８】
図２０は、この実施形態に係る湿度制御システムを示す概念図である。図２０に示したように、この実施形態では、被処理基板２００１をベークするためのホットプレート２００２と、被処理基板２００１にドライエアー等を吹き付けるための穴あき配管２００３とを設ける。
【００９９】
通常、半導体工場内の空調システムには、ヘパフィルタ２００４が設けられている。しかしながら、上述したようにヘパフィルタ２００４は空気中の水分量を完全に除去することができない。
【０１００】
このため、この実施形態では、穴あき配管２００３を用いてベーク処理中の被処理基板２００１にドライエアー等を吹き付けることにより、酸化膜１０８（図２参照）の周囲湿度を十分に低く制御する。このときの好適な湿度は、例えば５０％以下である（図５参照）。
【０１０１】
ホットプレート２００２の加熱条件（温度やベーク時間等）は、特に限定されず、例えば上述の第１実施形態と同じでよい。
【０１０２】
穴あき配管２００３に設けられる排気穴の個数、サイズ、配置等は特に限定されず、被処理基板２００１の周囲湿度を好適な値に維持できるように決定される。
【０１０３】
穴あき配管２００３から排気されるガスは、ドライエアーに限定されず、被処理基板２００１に実質的に影響を与えることなく、周囲湿度を制御できればよい。例えば、ドライエアーに代えて、窒素等を使用してもよい。また、穴あき配管２００３から排気されるガスの流量、温度、湿度等の条件も特に限定されず、ホットプレート２００２によるベークを妨げることなく好適な湿度が得られるような条件であればよい。
【０１０４】
本発明者は、このようなシステムを用いて、上述の第１〜第４実施形態で示したような製造工程により高出力パワー電界効果トランジスタを製造し、漏れ電流および歩留まりを評価した。その結果、第１〜第４実施形態と同様の評価結果（図５参照）を得ることができた。
【０１０５】
以上説明したように、本実施形態によれば、被処理基板２００１の周囲湿度を局所的に制御することができ、したがって、水酸基除去工程における湿度制御を低コストで効率的に行うことができる。
【０１０６】
第６の実施の形態
次に、第６の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について説明する。
【０１０７】
この実施形態では、水酸基除去工程において湿度を制御する方法について、さらに他の例を説明する。
【０１０８】
図２１は、この実施形態に係る湿度制御システムを示す概念図である。図２１に示したように、この実施形態では、被処理基板２１１０をベークするためのホットプレート２１２０と、このホットプレート２１２０を収容する処理容器２１３０とが設けられる。
【０１０９】
処理容器２１３０は、吸気口２１３１と、排気口２１３２とを備えている。吸気口２１３１からは、例えばドライエアー等の、所定湿度のガスが吸気される。また、排気口２１３２からは、このガスが排気される。このガスの好適な湿度は、例えば５０％以下である（図５参照）。
【０１１０】
ホットプレート２００２の温度やベーク時間等は、特に限定されず、例えば上述の第１実施形態と同じでよい。
【０１１１】
吸気口２１３１および排気口２１３２のサイズ、位置等は特に限定されず、被処理基板２１１０の周囲湿度を好適な値に維持できるように決定される。
【０１１２】
また、吸気口２１３１から吸気されるガスは、ドライエアーに限定されず、被処理基板２００１に実質的に影響を与えることなく、周囲湿度を制御できればよい。例えば、ドライエアーに代えて、窒素等を使用してもよい。このガスの流量、温度、湿度等の条件も特に限定されず、ホットプレート２００２によるベークを妨げることなく好適な湿度が得られるような条件であればよい。
【０１１３】
本発明者は、このようなシステムを用いて、上述の第１〜第４実施形態で示したような製造工程により高出力パワー電界効果トランジスタを製造し、漏れ電流および歩留まりを評価した。その結果、第１〜第４実施形態と同様の評価結果（図５参照）を得ることができた。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、被処理基板２１１０の周囲湿度を局所的に制御することができ、したがって、水酸基除去工程における湿度制御を低コストで効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】第１の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図３】第１の実施の形態に係る評価試験の試験方法を説明するための概念図である。
【図４】第１の実施の形態に係る評価試験の試験方法を説明するためのグラフである。
【図５】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するための表である。
【図６】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するためのグラフである。
【図７】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するためのグラフである。
【図８】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図９】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１８】第４の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る製造方法の水酸基除去工程に使用するシステムを示す概念図である。
【図２１】第６の実施の形態に係る製造方法の水酸基除去工程に使用するシステムを示す概念図である。
【図２２】従来の高出力パワー電界効果トランジスタの一構造例を概念的に示す断面図である。
【図２３】従来の高出力パワー電界効果トランジスタの一構造例を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０１ ＧａＡｓ基板
１０２，１０６ レジストパターン
１０３ ｎ型ＧａＡｓ層
１０４，１０５ オーミック電極
１０７ リセス
１０８ 水酸基を多く含むＧａ酸化膜
１０９ 水酸基をほとんど含まないＧａ酸化膜
１１０ 金属層
１１１ ゲート電極
１１２ ＧａおよびＴｉの酸化膜
１１３ 保護膜
１１４ 高出力パワー電界効果トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ショットキー電極の製造方法に関する。この発明は、例えば、リセス構造を有する電界効果トランジスタのゲート電極製造工程に適用される。
【背景技術】
【０００２】
ショットキー電極を用いた半導体デバイスとしては、例えば、高出力パワー電界効果トランジスタが知られている。高出力パワー電界効果トランジスタは、例えば、信号パワーの増幅等に使用される。
【０００３】
図２２は、従来の高出力パワー電界効果トランジスタ２２００の一構造例を概念的に示す断面図である。図２２において、ＧａＡｓ基板２２０１の表面には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２が形成される。ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面には、リセス（すなわち溝）２２０３が形成される。そして、リセス２２０３の底面には、ゲート電極２２０４が形成される。一方、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２上のリセス非形成領域には、ソース電極２２０５およびドレイン電極２２０６が形成される。そして、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面には、リセス２２０３や電極２２０４〜２２０６を覆うように、絶縁膜２２０７が堆積される。ここで、ゲート電極２２０４は、ショットキー電極であり、また、ソース電極２２０５およびドレイン電極２２０６はオーミック電極である。
【０００４】
図２２に示した電界効果トランジスタ２２００において、リセス２２０３は、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２をエッチングすることによって形成される。このエッチングでは、例えば、過酸化水素水および燐酸を純水に混合したエッチング液が使用される。このようなエッチング液を使用する場合、リセス２２０３の表面には、Ｇａ酸化物およびＡｓ酸化物が形成される。ここで、Ａｓ酸化物は水溶性が高いので、エッチング液中の純水に溶解する。このため、エッチング終了後には、リセス２２０３の底面や内側面にＧａ酸化膜２３０１が形成されてしまう（図２３参照）。また、Ｇａ酸化膜２３０１は、エッチング工程とは別に、自然酸化膜として形成される場合もある。このため、実際には、ゲート電極２２０４は、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２の表面に直接形成されるのではなく、Ｇａ酸化膜２３０１を介して形成される。
【０００５】
従来、図２３に示したような電界効果トランジスタ２２００には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との間に漏れ電流Ｉgdo が発生するという欠点があった。例えば、ゲート電極２２０４およびドレイン電極２２０６にそれぞれ１６ボルトの電圧を印加したとき、このゲート・ドレイン間に漏れ電流Ｉgdo が流れてしまう。本発明者の検討によれば、漏れ電流Ｉgdo が発生するのは、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との間に上述のようなＧａ酸化膜２３０１が介在するためであると思われる。これに対して、Ｇａ酸化膜２３０１が存在しない場合には、ｎ型ＧａＡｓ層２２０２とゲート電極２２０４との界面が理想状態に近いショットキー界面となり、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れない。
【０００６】
ここで、漏れ電流Ｉgdo の発生を防止する方法の一つとして、ゲート電極２２０４を形成する前にＧａ酸化膜２３０１を除去する方法が考えられる。しかしながら、Ｇａ酸化膜２３０１を完全に取り除くことは、製造コストや歩留まり等の理由から、現実には困難である。
【０００７】
また、電界効果トランジスタの製造方法を開示する文献としては例えば下記特許文献１〜３があるが、いずれもＧａ酸化膜２３０１に起因する漏れ電流Ｉgdo には着目していない。
【特許文献１】特開平９−６４０６５
【特許文献２】特開平９−９２６０５
【特許文献３】特開平１０−１０７２５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、理想状態に近い特性を有するショットキー電極を、歩留まり良く安価に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、基板表面の半導体領域上にショットキー電極を形成する方法に関する。
【００１０】
そして、半導体領域の表面に形成された酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程と、水酸基除去工程後の酸化膜上にショットキー電極を形成する電極形成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明者の検討によれば、半導体領域とショットキー電極との界面に酸化膜が介在する場合、この酸化膜の水酸基含有量が少ないほど漏れ電流が小さくなる。このため、かかる酸化膜を除去しなくても、この酸化膜中の水酸基含有量を十分に少なくすれば、漏れ電流の発生は無視できるようになる。このような理由から、この発明では、かかる酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程を、新たに設けた。したがって、この発明によれば、理想的な特性に近いショットキー界面を有するショットキー電極を、歩留まり良く安価に製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。
【００１３】
第１の実施の形態
以下、第１の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００１４】
図１および図２は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１および図２を用いて説明する。
【００１５】
（１）まず、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、以下のようにして、ｎ型ＧａＡｓ層（本発明の半導体領域に相当）を形成する。まず、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型ＧａＡｓ層を形成すべき領域を露出するような、レジストパターン１０２を形成する（図１（Ａ）参照）。そして、通常の注入装置を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、29Ｓｉ（質量数が２９のシリコン原子）を注入する（図１（Ｂ）参照）。レジストパターン１０２を取り除いた後、ＧａＡｓ基板１０１に対して、アルシン（ＡｓＨ3 ）雰囲気下で、８００℃、１時間のアニールを行うことにより、Ｓｉを活性化する。これにより、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型ＧａＡｓ層１０３を形成することができる（図１（Ｃ）参照）。
【００１６】
（２）次に、ＧａＡｓ基板１０１上に、通常の堆積技術やフォトリソグラフィー技術等を用いて、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極１０４，１０５を形成する（図１（Ｄ）参照）。オーミック電極１０４，１０５の形成材料としては、例えば、ＡｕＧｅを使用することができる。
【００１７】
（３）続いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１０６を形成する（図１（Ｅ）参照）。
【００１８】
（４）そして、このレジストパターン１０６をマスクとしてＧａＡｓ基板１０１の露出面をエッチングすることにより、リセス１０７を形成する（図２（Ａ）参照）。この実施形態では、エッチング液として、５ミリリットルの３５％過酸化水素水と１００ミリリットルの８５％燐酸とを２リットルの純水に混合したものを使用する。
【００１９】
このエッチングでは、リセス１０７の表面に、アモルファス構造のＧａ酸化膜１０８が形成される。このＧａ酸化膜１０８の膜厚は、例えば５０オングストローム以下である。Ｇａ酸化膜１０８が形成される理由については、後述する。
【００２０】
（５）次に、以下のような水酸基除去工程を実行する。この水酸基除去工程により、Ｇａ酸化膜１０８の絶縁性を高めて、漏れ電流Ｉgdo を減少させることができる。水酸基除去工程によってＧａ酸化膜１０８の絶縁性が高まる理由については、後述する。
【００２１】
この水酸基除去工程では、空気雰囲気下で、ホットプレートを用いて、ＧａＡｓ基板１０１がベークされる。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。加えて、湿度も、所定の値に制御される（後述）。これにより、水酸基を多量に含むＧａ酸化膜１０８を、水酸基をほとんど含まないＧａ酸化膜１０９に、変化させることができる（図２（Ｂ）参照）。
【００２２】
（６）その後、例えば蒸着法等を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ゲート電極用の金属を堆積する。これにより、レジストパターン１０６上に金属層１１０が形成されるとともに、Ｇａ酸化膜１０９上にゲート電極１１１が形成される。この実施形態では、ゲート電極１１１を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜（図示せず）で構成する。このため、Ｇａ酸化膜１０９とゲート電極１１１（最下層はチタン層）との界面に、ＧａおよびＴｉの酸化膜１１２が形成される（図２（Ｃ）参照）。
【００２３】
（７）続いて、リフトオフ用の溶媒を用いて、レジストパターン１０６を除去する。これにより、レジストパターン１０６上の金属層１１０も除去される（図２（Ｄ）参照）。
【００２４】
（８）最後に、例えばＣＶＤ(Chemical Vaper Deposition) 法等を用いて、ＧａＡｓ基板１０１の表面に、Ｓｉ酸化膜或いはＳｉ窒化膜などの保護膜１１３を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタ１１４が、完成する（図２（Ｅ）参照）。
【００２５】
次に、上述の水酸基除去工程について（上記工程（５）参照）、詳述する。
【００２６】
上述のように、この実施形態では、Ｇａ酸化膜１０８中の水酸基を、空気中でのベーク処理によって、除去する。したがって、ベーク処理を行う際には、半導体工場内の湿度（以下、環境湿度）を制御することが重要になる。本発明者は、この実施形態に係る高出力パワー電界効果トランジスタ１１４（図２（Ｅ）参照）の特性と水酸基除去工程（ベーク処理）での環境湿度との関係を評価した。以下、この評価試験の結果を説明する。
【００２７】
この評価試験では、上述の工程（５）で環境湿度を変えながら高出力パワー電界効果トランジスタ１１４を作製し、完成後に漏れ電流Ｉgdo の測定および歩留まりの評価を行った。ここで、高出力パワー電界効果トランジスタ１１４のゲートとしては、ゲート長が０．８μｍ且つ単位ゲート幅が１７５μｍの櫛歯状ゲートを２０本有する（したがって総ゲート幅は３．５ｍｍ）ものを使用した。ベークは１００℃且つ１時間とし、環境湿度は４８％から５２．５％の間で変化させた（後述の図５参照）。漏れ電流Ｉgdo は、ゲート電極１１１およびソース電極１０４にそれぞれ１６ボルトの電圧を印加したときのゲート・ソース間電流とした。また、歩留まりを評価するに際しては、漏れ電流Ｉgdo が−８０μＡ以上の場合を良品とし、−８０μＡよりも小さい場合を不良品とした。なお、歩留まりの評価では、他にも多数種類の評価項目を検査したが、結果的に不良品のほとんどは漏れ電流Ｉgdo に起因するものであったため、漏れ電流Ｉgdo のみに基づいて歩留まり評価を行ったものと考えても実質的には同じである。
【００２８】
図３は、この評価試験の試験方法を説明するための概念図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。半導体工場内は、ある程度の湿度制御は行っているものの、数パーセント程度は変動する。このため、この評価試験では、ホットプレート３０１の近傍に湿度計３０２を設置した。また、半導体工場では、工場内のクリーン度を確保するために、ヘパ(HEPA;High Efficiency Particulate Airfilter)と称されるフィルタ３０３が設けられている。このため、ホットプレート３０１に塵や埃が付着することはない。しかしながら、ヘパフィルタ３０３では、空気中の水分を完全に除去することはできない。
【００２９】
図４は、加熱時間と湿度変化との関係を示すグラフであり、縦軸は湿度、横軸は時間である。図４から解るように、環境湿度（湿度計３０２の測定結果）は、ホットプレート３０１の加熱を開始すると一時的に低下し、ある程度の時間が経過すると加熱開始前の湿度付近に戻る。これは、湿度計３０２が、ホットプレート３０１の熱の影響を受けているからであると考えられる。このため、この評価試験では、環境湿度として、ホットプレート３０１による加熱開始時の湿度測定値を採用した。
【００３０】
図５は、環境湿度と、漏れ電流Ｉgdo および歩留まりの評価結果との関係を示す表である。また、図６は、図５の評価結果のうち環境湿度と漏れ電流Ｉgdo との関係をグラフ化したものであり、図７は、図５の評価結果のうち環境湿度と歩留まりとの関係をグラフ化したものである。図５〜図７から解るように、漏れ電流Ｉgdo および歩留まりは、水酸基除去工程の環境湿度に大きく依存し、かかる環境湿度が低い方が望ましい。特に、環境湿度が５０％以下の場合には、８０％以上の高い歩留まりを得ることができる。
【００３１】
次に、この実施形態に係る製造方法によって高出力パワー電界効果トランジスタ１１４の漏れ電流特性および歩留まりを向上させることができる理由について、本発明者の検討結果を説明する。
【００３２】
ゲート電極１１１とＧａＡｓ基板１０１との間に理想的なショットキー接続が形成されている場合には、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れないと考えられる。しかしながら、上述したように、現実の高出力パワー電界効果トランジスタ１１４では、無視できないレベルの漏れ電流Ｉgdo が流れる。そこで、本発明者は、かかる漏れ電流Ｉgdo の発生原因は、ゲート電極１１１とＧａＡｓ基板１０１との間に生成されるＧａ酸化膜１０８（図２（Ａ）参照）にあると考えた。
【００３３】
Ｇａ酸化膜１０８が形成されるのは、以下のような理由によると考えられる。過酸化水素水および燐酸を純水に混合してなるエッチング液を使用してリセス工程すなわちエッチング工程を行う場合（上記工程（４）参照）、過酸化水素がＧａＡｓ基板１０１の表面を酸化することにより、Ｇａ酸化物およびＡｓ酸化物が生成される。このうち、Ａｓ酸化物は、水溶性が高いので、そのまま水に溶解する。また、Ｇａ酸化物の一部は、燐酸と反応して水酸化ガリウムＧａ（ＯＨ）3 となり、純水に溶解する。そして、残りのＧａ酸化物は、リセスされたＧａＡｓ基板１０１の表面にそのまま残り、アモルファス構造のＧａ酸化膜１０８になると考えられる。
【００３４】
ここで、Ｇａ酸化物も、本来的には絶縁物である。したがって、Ｇａ酸化膜が本来の酸化物構造を有していれば、漏れ電流Ｉgdo はほとんど流れないはずである。しかしながら、本発明者の検討によれば、実際には、Ｇａ酸化膜１０８には、無視できないレベルの漏れ電流Ｉgdo が流れる。この原因について、本発明者は、以下のような仮説を立てた。
【００３５】
この実施形態では水中でエッチングを行っているため、Ｇａ酸化膜１０８には多量の水酸基（ＯＨ基）が含まれていると考えられる。すなわち、Ｇａ酸化膜１０８は、図８（Ａ）に示したような状態で、ＧａＡｓ基板１０１の表面に堆積していると考えられる。このような構造において、水酸基を含むＧａ酸化物の局在的なＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital ；最低空軌道）が近接して並んでいるとすれば、このＬＵＭＯを介して電子がホッピング伝導する可能性が考えられる。図８（Ｂ）は、Ｇａ酸化物間を電子がホッピング伝導する様子を概念的に示している。本発明者は、このようなホッピング伝導によってＧａ酸化物間を電子が移動するとすれば、漏れ電流Ｉgdo の原因となり得ると考えた。
【００３６】
このため、本発明者は、水酸基を有するＧａ酸化物でホッピング伝導が生じ得ることを、電子軌道の計算によって立証しようと試みた。ここで、上述のようにＧａ酸化膜１０８はアモルファス構造を有するが、アモルファス構造の電子軌道を求めようとすると、計算時間が長くなりすぎる。このため、本発明者は、図９（Ａ）に示したような、ＧａＡｓ基板の代わりに水素でターミネイトされた構造のＧａ酸化物について、計算を行った。また、ここでは、軌道計算プログラムとしてWAVEFUNCTION社製のPC SPARTAN PRO ver 1.0.5（商標）を使用し、さらに、計算法としては密度汎関数法(DFT;Density Functional Theory) を使用して、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital；最高占有軌道）を算出した。図９（Ｂ）は、この密度汎関数法計算に用いた分子モデルを示している。また、図１０（Ａ）はＬＵＭＯの計算結果、図１０（Ｂ）はＨＯＭＯの計算結果を、それぞれモデル化して示している。
【００３７】
この計算の結果、ＬＵＭＯは、水酸基を有するＧａ酸化物の骨格部分を成すＧａ−Ｏ結合の、σ* 軌道（反結合性σ軌道）となることが解った（図１０（Ａ）参照）。また、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対となった（図１０（Ｂ）参照）。ＬＵＭＯが上述のようなσ* 軌道になることより、Ｇａ酸化物の水酸基が図８（Ａ）のように並んでいる場合には、電子がホッピング伝導を行い得ると考えられる（図８（Ｂ）参照）。なお、以上の計算では、水酸基が２次元的に配列していると仮定し（図８（Ａ）参照）且つＧａ酸化物が水素でターミネイトされているとしたが（図９（Ａ）参照）、水酸基が３次元的に配列され且つＧａ酸化物がＧａＡｓ基板上に堆積されている場合でも、ＬＵＭＯが上述のようなσ* 軌道になることは同じであると考えられ、したがって、そのような場合にも電子がホッピング伝導を行い得ると考えられる。
【００３８】
以上のような計算結果から、本発明者は、漏れ電流Ｉgdo の原因が、Ｇａ酸化膜１０８内の水酸基にある可能性が高いと考えるに至った。このことより、本発明者は、漏れ電流Ｉgdo を低減させるためにはＧａ酸化膜１０８中の水酸基を除去或いは低減させればよいと考えた。
【００３９】
上述のように、ＬＵＭＯは骨格部分を成すＧａ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。このような場合、水酸基の酸素原子（図１１（Ａ）のα１参照）は、その水酸基の水素原子（図１１（Ａ）のα２参照）との結合を解き、近傍に存在する他のＧａ−Ｏ結合のガリウム原子（図１１（Ａ）のα３参照）と結合してＧａ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＧａ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α１に結合していた水素原子α２はＧａ酸化物から分離し、且つ、ガリウム原子α３に結合していた水酸基もＧａ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、Ｇａ酸化膜１０８から取り除かれることになる（図１１（Ｂ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して、水Ｈ2 Ｏを生成すると考えられる（図１１（Ｂ）のα４参照）。
【００４０】
本発明者は、このような脱水反応を促進させることによってＧａ酸化物から水酸基を取り除けば、電子がホッピング伝導できなくなるであろうと考えた。このため、本発明者は、図１２（Ａ）に示したようにして、ゲート電極１１１（図２（Ｃ）参照）を形成する前のＧａＡｓ基板１０１をホットプレート３０１でベークし、これにより上述のような脱水反応を促進させて、漏れ電流Ｉgdo を低減させることを試みた。
【００４１】
その結果、本発明者は、ＧａＡｓ基板１０１を加熱することによって漏れ電流Ｉgdo を低減させることはできるものの、その効果は環境湿度に強く影響されることを知見するに至った（上記図５〜図７参照）。これは、ベークの際にレジストパターン１０６から大量の水が放出されるためであると考えられる。すなわち、図１２（Ｂ）の拡大図に示したように、ベークの際にレジスト１０６内の水分が大量に蒸発するために、ベークの際にリセス１０７近傍の水分量が局所的に非常に多くなって、上述のような脱水反応の促進を妨げていると考えるのが妥当である。したがって、漏れ電流Ｉgdo が小さい高出力パワー電界効果トランジスタ１１４を短時間で製造するためには、ベーク（すなわち水酸基除去工程）における環境湿度を十分に低くすることが望ましい。
【００４２】
効率の良い脱水反応を行わせるためには、真空槽内で真空引きをしながらベークを行う方法も考えられる。しかしながら、真空引きを行うと、レジストパターン１０６が変形を起こす場合がある。また、エッチング工程（上記工程（４）参照）と水酸基除去工程とを真空槽内で連続的に行おうとすると、エッチング時の溶解性が極端に低下してリフトオフを形成できなくなる場合がある。したがって、環境湿度を抑えるためには、真空槽を用いるのではなく、空気中での湿度制御を行うことが望ましい。
【００４３】
以上説明したように、この実施形態に係る製造方法によれば、漏れ電流Ｉgdo が小さいショットキー電極を、歩留まり良く、安価に製造することができる。
【００４４】
なお、この実施形態では基板としてＧａＡｓ基板１０１を使用したが、他の種類の基板を使用する場合にも、この発明を適用することができる。例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか１種類以上とＡｓとによって組成された半導体基板を、この発明の基板として採用することができる。
【００４５】
この実施形態では、エッチング液として、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合させたものを使用したが、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であれば、どのようなものであっても、この発明の製造方法に使用することができる。例えば、燐酸の代わりにクエン酸等の有機酸を含むエッチング液を使用してもよい。
【００４６】
また、この実施形態では、リセス構造を有する高出力パワー電界効果トランジスタを製造する場合を例に採って説明したが、ショットキー電極を有する半導体デバイスであれば、他の種類のデバイスであっても、この発明を適用することができる。
【００４７】
第２の実施の形態
以下、第２の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００４８】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタを形成する基板として、エピタキシャル基板を使用する場合について説明する。
【００４９】
図１３は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１３を用いて説明する。
【００５０】
この実施形態では、エピタキシャル基板１３０４として、ＧａＡｓ基板１３０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２およびｎ型ＧａＡｓ層１３０３をエピタキシャル成長させたものを使用する。ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２およびｎ型ＧａＡｓ層１３０３は、例えばＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)装置或いはＭＯ−ＶＰＥ（Metal Organic - Vaper Phase Epitaxial Growth；有機金属化学気相成長）装置等を用いて、形成することができる（図１３（Ａ）参照）。
【００５１】
（１）まず、エピタキシャル基板１３０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００５２】
（２）続いて、エピタキシャル基板１３０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１３０５を形成する（図１３（Ｂ）参照）。
【００５３】
（３）そして、このレジストパターン１３０５をマスクとしてエピタキシャル基板１３０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１３０４の表面に、リセス１３０６が形成される（図１３（Ｃ）参照）。ここで、エッチング液としては、５ミリリットルの３５％過酸化水素水と１００ミリリットルの８５％燐酸とを２リットルの純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりに、クエン酸を使用してもよい。
【００５４】
ここで、リセス１３０６は、ｎ型ＧａＡｓ層１３０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２にまで達するように（すなわちＡｌＧａＡｓが露出するように）形成してもよい。リセス１３０６がｎ型ＧａＡｓ層１３０３内に形成される場合、このリセス１３０６の表面には、酸化膜１３０７として、Ｇａ酸化膜が形成される。一方、リセス１３０６がｎ型ＡｌＧａＡｓ層１３０２まで達するように形成される場合、このリセス１３０６の表面には、酸化膜１３０７として、ＡｌＧａ酸化膜が形成される。いずれの場合も、酸化膜１３０７には、第１実施形態と同様、大量の水酸基が含まれる。なお、第１実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１３０６の表面膜にならない。
【００５５】
（４）次に、第１実施形態と同様、空気雰囲気下で、ホットプレートを用いて、エピタキシャル基板１３０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。加えて、第１実施形態と同様、湿度も、所定の値に制御する。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１３０７を、水酸基をほとんど含まない酸化膜１３０８に、変化させることができる（図３（Ｄ）参照）。
【００５６】
（５）その後、第１実施形態と同様にして、ゲート電極（図示せず）を堆積し、レジストパターン１３０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００５７】
本発明者の検討によれば、酸化膜１３０７がＡｌＧａ酸化膜の場合は、リセス１３０６の表面に、図１４（Ａ）に示したような状態で、ＡｌＧａ酸化膜が形成されると考えられる。すなわち、このような場合も、上述の第１実施形態（すなわち酸化膜がＧａ酸化膜の場合）と同様、酸化膜１３０７には水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様にして、ＡｌＧａ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＡｌＧａ酸化物の場合にも、電子がホッピング伝導できるような状態になっていることが解った（図１４（Ａ）参照）。このようにして、本発明者は、酸化膜１３０７がＡｌＧａ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、水酸基ＯＨおよび水素Ｈ（図１４（Ｂ）のα５参照）を取り除いて水（図１４（Ｃ）のα６参照）に変化させることができるので、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００５８】
このため、本発明者は、上述のようにして高出力パワー電界効果トランジスタを作製し、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、酸化膜１３０７がＧａ酸化膜の場合およびＡｌＧａ酸化膜の場合ともに、第１実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００５９】
以上説明したように、この実施形態によれば、基板としてエピタキシャル基板１３０４を使用する場合に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００６０】
なお、この実施形態では、エピタキシャル基板１３０４として、ＧａＡｓ基板１３０１にＡｌＧａＡｓ層１３０２およびＧａＡｓ層１３０３をエピタキシャル成長させてなるものを使用したが、他の種類のエピタキシャル層を成長させたエピタキシャル基板を使用する場合にも、この発明を適用することができる。例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか１種類以上とＡｓとによって組成された半導体層を、この発明のエピタキシャル層として採用することができる。
【００６１】
また、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１実施形態と同様である。
【００６２】
第３の実施の形態
以下、第３の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００６３】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタのゲート（すなわちショットキー電極）として、Ｔ型ゲート電極を形成する場合について説明する。
【００６４】
図１５および図１６は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１５および図１６を用いて説明する。
【００６５】
この実施形態では、半導体基板として、ＧａＡｓ基板１５０１上にＡｌＧａＡｓ層１５０２およびｎ型ＧａＡｓ層１５０３を形成してなる、エピタキシャル基板１５０４を使用する（図１５（Ａ）参照）。
【００６６】
（１）まず、エピタキシャル基板１５０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００６７】
（２）次に、ｎ型ＧａＡｓ層１５０３の表面に、例えばＣＶＤ(Chemical Vaper Deposition) 等の堆積技術を用いて、シリコン窒化膜１５０５を形成する（図１５（Ｂ）参照）。なお、シリコン窒化膜１５０５に代えて、シリコン酸化膜を形成してもよい。
【００６８】
（３）続いて、シリコン窒化膜１５０５の表面にレジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてパターニングすることにより、レジストパターン１５０６を形成する（図１５（Ｃ）参照）。
【００６９】
（４）そして、このレジストパターン１５０６をマスクとし、例えば反応性イオンエッチング等のエッチング技術を用いて、シリコン窒化膜１５０５をエッチングする。このようにして、シリコン窒化膜１５０５から、ゲート形成予定領域のｎ型ＧａＡｓ層１５０３を露出させる（図１５（Ｄ）参照）。
【００７０】
（５）その後、レジスト剥離液等を用いて、レジストパターン１５０６を除去する（図１５（Ｅ）参照）。
【００７１】
（６）続いて、エピタキシャル基板１５０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工する。これにより、ゲート形成予定領域のｎ型ＧａＡｓ層１５０３とその周辺領域のシリコン窒化膜１５０５とが露出する、レジストパターン１５０７が形成される（図１６（Ａ）参照）。
【００７２】
（７）そして、このレジストパターン１５０７をマスクとして、エピタキシャル基板１５０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１５０４の表面に、リセス１５０８が形成される（図１６（Ｂ）参照）。エッチング液としては、上述の第２実施形態と同様の、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりにクエン酸を使用してもよい。
【００７３】
ここで、リセス１５０８は、ｎ型ＧａＡｓ層１５０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１５０２にまで達するように形成してもよいが、本実施形態ではｎ型ＡｌＧａＡｓ層１５０２にまで達するように形成した場合を説明する。この場合、リセス１５０８の表面には、上述の第２実施形態と同様、酸化膜１５０９としてＡｌＧａ酸化膜が形成される。そして、第２実施形態と同様、ＡｌＧａ酸化膜１５０９には、大量の水酸基が含まれる。なお、第１、第２実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１５０８の表面膜にならない。
【００７４】
（８）次に、第１、第２実施形態と同様、空気雰囲気下で、ホットプレートを用い、所定の湿度制御の下で、エピタキシャル基板１５０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１５０９を、水酸基をほとんど含まないＡｌＧａ酸化膜１５１０に、変化させることができる（図１６（Ｃ）参照）。
【００７５】
（９）その後、通常の堆積技術およびフォトリソグラフィー技術等を用いてゲート電極１５１１を形成し、レジストパターン１５０７およびシリコン窒化膜１５０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、図１６（Ｄ）に示したような、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００７６】
この実施形態のようにＴ型ゲート電極を形成する場合も、上述の第２実施形態と同様の、水酸基を大量に含むＡｌＧａ酸化膜が形成されると考えられる（図１４（Ａ）参照）。このため、ＬＵＭＯの状態も第２実施形態と同様となり、電子がホッピング伝導できると考えられる。したがって、本発明者は、第１、第２実施形態と同様の脱水処理（図１４（Ｂ）、（Ｃ）参照）を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えた。
【００７７】
このため、本発明者は、上述のようにして作製した高出力パワー電界効果トランジスタについて、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、第１、第２実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００７８】
以上説明したように、この実施形態によれば、Ｔ型ゲート電極を使用する高出力パワー電界効果トランジスタの製造に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００７９】
なお、他の種類の半導体材料で形成された領域上にショットキー電極を形成する場合にもこの発明を適用できる点、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１、第２実施形態と同様である。
【００８０】
第４の実施の形態
以下、第４の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について、この発明を高出力パワー電界効果トランジスタの製造工程に適用する場合を例に採って説明する。
【００８１】
この実施形態では、高出力パワー電界効果トランジスタを形成する基板を、ＩｎＰ基板を用いて形成した場合について説明する。
【００８２】
図１７は、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。以下、この実施形態に係る電界効果トランジスタの製造方法について、図１７を用いて説明する。
【００８３】
この実施形態では、エピタキシャル基板１７０４として、ＩｎＰ基板１７０１上にｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２およびｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３を形成したものを使用する。なるエピタキシャル基板１７０４を使用する（図１７（Ａ）参照）。ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２およびｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３は、上述の第２実施形態と同様、ＭＢＥ装置やＭＯ−ＶＰＥ装置を使用して、形成することができる。
【００８４】
（１）まず、エピタキシャル基板１７０４の表面に、上述の第１実施形態と同様にして、ソース電極およびドレイン電極としてのオーミック電極を形成する（図示せず）。
【００８５】
（２）続いて、エピタキシャル基板１７０４の表面にレジスト膜を形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術等を用いてリフトオフ加工することにより、ゲート用のレジストパターン１７０５を形成する（図１７（Ｂ）参照）。
【００８６】
（３）そして、このレジストパターン１７０５をマスクとしてエピタキシャル基板１７０４の表面をエッチングする。これにより、エピタキシャル基板１７０４の表面に、リセス１７０６が形成される（図１７（Ｃ）参照）。ここで、エッチング液としては、第１〜第３実施形態と同様、過酸化水素水と燐酸とを純水に混合したものを使用することができる。また、燐酸の代わりに、クエン酸を使用してもよい。
【００８７】
ここで、リセス１７０６は、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３内のみに形成してもよいし、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２にまで達するように（すなわちＩｎＡｌＡｓが露出するように）形成してもよい。リセス１７０６がｎ型ＩｎＧａＡｓ層１７０３内に形成される場合には、このリセス１７０６の表面に、酸化膜１７０７として、ＩｎＧａ酸化膜が形成される。一方、リセス１７０６がｎ型ＩｎＡｌＡｓ層１７０２まで達するように形成される場合には、このリセス１７０６の表面に、酸化膜１７０７として、ＩｎＡｌ酸化膜が形成される。いずれの場合も、酸化膜１７０７には、第１〜第３実施形態と同様、大量の水酸基が含まれる。なお、第１〜第３実施形態と同様、Ａｓ酸化物は、エッチング液中の水に溶解するので、リセス１７０６の表面膜にならない。
【００８８】
（４）次に、第１〜第３実施形態と同様、空気雰囲気下で、湿度制御下で、ホットプレートを用いて、エピタキシャル基板１７０４全体をベークする。ベーク温度は例えば１００℃、ベーク時間は例えば１時間である。これにより、水酸基を多量に含む酸化膜１７０７を、水酸基をほとんど含まない酸化膜１７０８に、変化させることができる（図１７（Ｄ）参照）。
【００８９】
（５）その後、第１実施形態と同様にして、ゲート電極（図示せず）を堆積し、レジストパターン１７０５を除去し、さらに、保護膜（図示せず）を堆積する。これにより、高出力パワー電界効果トランジスタが完成する。
【００９０】
本発明者の検討によれば、酸化膜１７０７がＩｎＧａ酸化膜の場合は、リセス１７０６の表面に、図１８（Ａ）に示したような状態で、ＩｎＧａ酸化物が形成されると考えられる。このような場合も、上述の第１〜第３実施形態と同様、酸化膜１７０７には水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様の計算によって、ＩｎＧａ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＩｎＧａ酸化物の場合も電子がホッピング伝導できるような状態になっているとの結論を得た（図１８（Ａ）参照）。ＩｎＧａ酸化膜の場合は、ＬＵＭＯは、骨格部分を成すＩｎ−Ｏ結合およびＧａ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。このような場合、水酸基の酸素原子（図１８（Ｂ）のα７参照）は、その水酸基の水素原子（図１８（Ｂ）のα８参照）との結合を解き、隣に存在する他のＧａ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合のＧａ原子或いはＩｎ原子（図１８（Ｂ）のα９参照）と結合して新たなＧａ−Ｏ結合或いはＩｎ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＧａ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α７に結合していた水素原子α８はＩｎＧａ酸化物から分離し、且つ、Ｇａ原子やＩｎ原子α９に結合していた水酸基もＩｎＧａ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、ＩｎＧａ酸化膜から取り除かれることになる（図１８（Ｃ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して水Ｈ2 Ｏ（図１８（Ｃ）のα１０参照）を生成すると考えられる。このようにして、本発明者は、酸化膜１７０７がＩｎＧａ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００９１】
また、酸化膜１７０７がＩｎＡｌ酸化膜の場合は、リセス１７０６の表面に、図１９（Ａ）に示したような状態で、ＩｎＡｌ酸化物が形成されると考えられる。そして、酸化膜１７０７には、水酸基が大量に含まれる。このため、本発明者は、第１実施形態と同様の計算によって、ＩｎＡｌ酸化物に形成されるＬＵＭＯおよびＨＯＭＯを算出した。その結果、ＩｎＡｌ酸化物の場合も電子がホッピング伝導できるような状態になっているとの結論を得た（図１９（Ａ）参照）。ＩｎＡｌ酸化膜の場合は、ＬＵＭＯは、骨格部分を成すＩｎ−Ｏ結合およびＡｌ−Ｏ結合のσ* 軌道であると考えられ、且つ、ＨＯＭＯは、水酸基を構成する酸素原子の孤立電子対であると考えられる。したがって、上述のＩｎＧａ酸化物の場合と同様、水酸基の酸素原子（図１９（Ｂ）のα１１参照）は、その水酸基の水素原子（図１９（Ｂ）のα１２参照）との結合を解き、近傍に存在する他のＡｌ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合のＡｌ原子或いはＩｎ原子（図１９（Ｂ）のα１３参照）と結合して新たなＡｌ−Ｏ結合或いはＩｎ−Ｏ結合を作ろうとするであろうと、発明者は考えた。このようにして新しいＡｌ−Ｏ結合やＩｎ−Ｏ結合が生成された場合、酸素原子α１１に結合していた水素原子α１２はＩｎＡｌ酸化物から分離し、且つ、Ａｌ原子やＩｎ原子α１３に結合していた水酸基もＩｎＡｌ酸化物から分離する。これにより、２個の水酸基が、ＩｎＡｌ酸化膜から取り除かれることになる（図１９（Ｃ）参照）。このとき、分離した水素原子および水酸基は、互いに結合して水Ｈ2 Ｏ（図１９（Ｃ）のα１４参照）を生成すると考えられる。このようにして、本発明者は、酸化膜がＩｎＡｌ酸化膜の場合にも、第１実施形態と同様の脱水処理を行えば、漏れ電流Ｉgdo を低減することができると考えるに至った。
【００９２】
以上のような理由から、本発明者は、上述のようにして高出力パワー電界効果トランジスタを作製し、漏れ電流および歩留まりを評価した。この結果、酸化膜１７０７がＧａ酸化膜の場合およびＡｌＧａ酸化膜の場合ともに、第１実施形態と同様の、優れた評価結果を得ることができた。
【００９３】
以上説明したように、この実施形態によれば、ＩｎＰ基板を用いた高出力パワー電界効果トランジスタの製造に、この発明に係る製造方法を適用することができる。
【００９４】
なお、他の種類の半導体材料で形成された領域上にショットキー電極を形成する場合にもこの発明を適用できる点、過酸化水素水と酸またはアルカリとを用いたエッチング液であればどのようなものであっても使用できる点、ショットキー電極を有する半導体デバイスであればリセス構造の高出力パワー電界効果トランジスタ以外のデバイスであってもこの発明を適用できる点は、上述の第１〜第３実施形態と同様である。
【００９５】
第５の実施の形態
次に、第５の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について説明する。
【００９６】
この実施形態では、水酸基除去工程において湿度を制御する方法について、他の例を説明する。
【００９７】
上述の第１〜第４実施形態では、半導体工場の湿度（すなわち環境湿度）を管理することによって、水酸基除去工程の湿度制御を行った。しかしながら、水酸基除去工程のために半導体工場全体の湿度を管理することは、非効率的であり、実用的ではない。すなわち、低コストで効率的に湿度を制御するためには、被処理基板の周囲の湿度を局所的に制御することが望ましい。このため、この実施形態では、以下のようなシステムを用いて湿度制御を行った。
【００９８】
図２０は、この実施形態に係る湿度制御システムを示す概念図である。図２０に示したように、この実施形態では、被処理基板２００１をベークするためのホットプレート２００２と、被処理基板２００１にドライエアー等を吹き付けるための穴あき配管２００３とを設ける。
【００９９】
通常、半導体工場内の空調システムには、ヘパフィルタ２００４が設けられている。しかしながら、上述したようにヘパフィルタ２００４は空気中の水分量を完全に除去することができない。
【０１００】
このため、この実施形態では、穴あき配管２００３を用いてベーク処理中の被処理基板２００１にドライエアー等を吹き付けることにより、酸化膜１０８（図２参照）の周囲湿度を十分に低く制御する。このときの好適な湿度は、例えば５０％以下である（図５参照）。
【０１０１】
ホットプレート２００２の加熱条件（温度やベーク時間等）は、特に限定されず、例えば上述の第１実施形態と同じでよい。
【０１０２】
穴あき配管２００３に設けられる排気穴の個数、サイズ、配置等は特に限定されず、被処理基板２００１の周囲湿度を好適な値に維持できるように決定される。
【０１０３】
穴あき配管２００３から排気されるガスは、ドライエアーに限定されず、被処理基板２００１に実質的に影響を与えることなく、周囲湿度を制御できればよい。例えば、ドライエアーに代えて、窒素等を使用してもよい。また、穴あき配管２００３から排気されるガスの流量、温度、湿度等の条件も特に限定されず、ホットプレート２００２によるベークを妨げることなく好適な湿度が得られるような条件であればよい。
【０１０４】
本発明者は、このようなシステムを用いて、上述の第１〜第４実施形態で示したような製造工程により高出力パワー電界効果トランジスタを製造し、漏れ電流および歩留まりを評価した。その結果、第１〜第４実施形態と同様の評価結果（図５参照）を得ることができた。
【０１０５】
以上説明したように、本実施形態によれば、被処理基板２００１の周囲湿度を局所的に制御することができ、したがって、水酸基除去工程における湿度制御を低コストで効率的に行うことができる。
【０１０６】
第６の実施の形態
次に、第６の実施形態に係るショットキー電極の製造方法について説明する。
【０１０７】
この実施形態では、水酸基除去工程において湿度を制御する方法について、さらに他の例を説明する。
【０１０８】
図２１は、この実施形態に係る湿度制御システムを示す概念図である。図２１に示したように、この実施形態では、被処理基板２１１０をベークするためのホットプレート２１２０と、このホットプレート２１２０を収容する処理容器２１３０とが設けられる。
【０１０９】
処理容器２１３０は、吸気口２１３１と、排気口２１３２とを備えている。吸気口２１３１からは、例えばドライエアー等の、所定湿度のガスが吸気される。また、排気口２１３２からは、このガスが排気される。このガスの好適な湿度は、例えば５０％以下である（図５参照）。
【０１１０】
ホットプレート２００２の温度やベーク時間等は、特に限定されず、例えば上述の第１実施形態と同じでよい。
【０１１１】
吸気口２１３１および排気口２１３２のサイズ、位置等は特に限定されず、被処理基板２１１０の周囲湿度を好適な値に維持できるように決定される。
【０１１２】
また、吸気口２１３１から吸気されるガスは、ドライエアーに限定されず、被処理基板２００１に実質的に影響を与えることなく、周囲湿度を制御できればよい。例えば、ドライエアーに代えて、窒素等を使用してもよい。このガスの流量、温度、湿度等の条件も特に限定されず、ホットプレート２００２によるベークを妨げることなく好適な湿度が得られるような条件であればよい。
【０１１３】
本発明者は、このようなシステムを用いて、上述の第１〜第４実施形態で示したような製造工程により高出力パワー電界効果トランジスタを製造し、漏れ電流および歩留まりを評価した。その結果、第１〜第４実施形態と同様の評価結果（図５参照）を得ることができた。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、被処理基板２１１０の周囲湿度を局所的に制御することができ、したがって、水酸基除去工程における湿度制御を低コストで効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】第１の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図２】第１の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図３】第１の実施の形態に係る評価試験の試験方法を説明するための概念図である。
【図４】第１の実施の形態に係る評価試験の試験方法を説明するためのグラフである。
【図５】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するための表である。
【図６】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するためのグラフである。
【図７】第１の実施の形態に係る評価試験の評価結果を説明するためのグラフである。
【図８】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図９】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１１】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る電界効果トランジスタの製造方法を説明するための断面工程図である。
【図１８】第４の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図１９】第４の実施の形態に係る製造方法の作用を説明するための概念図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る製造方法の水酸基除去工程に使用するシステムを示す概念図である。
【図２１】第６の実施の形態に係る製造方法の水酸基除去工程に使用するシステムを示す概念図である。
【図２２】従来の高出力パワー電界効果トランジスタの一構造例を概念的に示す断面図である。
【図２３】従来の高出力パワー電界効果トランジスタの一構造例を概念的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０１ ＧａＡｓ基板
１０２，１０６ レジストパターン
１０３ ｎ型ＧａＡｓ層
１０４，１０５ オーミック電極
１０７ リセス
１０８ 水酸基を多く含むＧａ酸化膜
１０９ 水酸基をほとんど含まないＧａ酸化膜
１１０ 金属層
１１１ ゲート電極
１１２ ＧａおよびＴｉの酸化膜
１１３ 保護膜
１１４ 高出力パワー電界効果トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の半導体領域上にショットキー電極を形成する方法であって、
前記半導体領域の表面に形成された酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程と、
当該水酸基除去工程後の前記酸化膜上にショットキー電極を形成する電極形成工程と、
を有することを特徴とするショットキー電極の製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜が、前記水酸基除去工程よりも前に行われるエッチング工程で形成される酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項３】
前記半導体領域が、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか一つ以上とＡｓとを組成材料として含む半導体領域であり、且つ、前記エッチング工程が酸またはアルカリと過酸化水素水とを含むエッチング液を使用して当該半導体領域の表面をエッチングする工程であることを特徴とする請求項２に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程が、前記半導体領域の表面に、前記ショットキー電極を形成するリセスを設けるための工程であることを特徴とする請求項２または３に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜が、前記水酸基除去工程よりも前に形成された自然酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項６】
前記水酸基除去工程が、ホットプレートを用いて、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項７】
前記水酸基除去工程が、湿度５０％以下の環境下で、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項８】
前記水酸基除去工程が、湿度管理されたガスを前記半導体領域に吹き付けることにによって湿度制御を行いつつ、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項９】
前記水酸基除去工程が、湿度管理されたガスを処理容器内に導入することによって湿度制御を行いつつ、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項１】
基板表面の半導体領域上にショットキー電極を形成する方法であって、
前記半導体領域の表面に形成された酸化膜中の水酸基を減少させるための水酸基除去工程と、
当該水酸基除去工程後の前記酸化膜上にショットキー電極を形成する電極形成工程と、
を有することを特徴とするショットキー電極の製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜が、前記水酸基除去工程よりも前に行われるエッチング工程で形成される酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項３】
前記半導体領域が、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎのいずれか一つ以上とＡｓとを組成材料として含む半導体領域であり、且つ、前記エッチング工程が酸またはアルカリと過酸化水素水とを含むエッチング液を使用して当該半導体領域の表面をエッチングする工程であることを特徴とする請求項２に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程が、前記半導体領域の表面に、前記ショットキー電極を形成するリセスを設けるための工程であることを特徴とする請求項２または３に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜が、前記水酸基除去工程よりも前に形成された自然酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項６】
前記水酸基除去工程が、ホットプレートを用いて、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項７】
前記水酸基除去工程が、湿度５０％以下の環境下で、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項８】
前記水酸基除去工程が、湿度管理されたガスを前記半導体領域に吹き付けることにによって湿度制御を行いつつ、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【請求項９】
前記水酸基除去工程が、湿度管理されたガスを処理容器内に導入することによって湿度制御を行いつつ、前記基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のショットキー電極の製造方法。
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−９３５９５（Ｐ２００６−９３５９５Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７９９００（Ｐ２００４−２７９９００）
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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