半導體基板、半導體基板的制造方法及半導體裝置的制作方法

專利名稱：半導體基板、半導體基板的制造方法及半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體基板、半導體基板的制造方法及半導體裝置。本發明尤其涉及 在含有砷的化合物半導體的半導體裝置中降低了 Mis結構的界面能級的結構，及其制造用 的半導體基板、半導體基板的制造方法。
背景技術：
在通道層使用了化合物半導體的MISFET (Metal InsulatorSemiconductor Field Effect Transmission 金屬/絕緣體/半導體場效晶體管)被期待為適合用于高頻操作及 大功率動作的開關器件。然而在半導體-絕緣體的界面存在形成界面能級的問題，在非專 利文獻1中揭示了化合物半導體表面的硫化物處理在降低界面能級上有效。(非專利文獻 1)S. Arabasz，et al.著，Vac. 80 卷(2006 年)，第 888 頁。

發明內容
本發明的目的在于提供一種半導體_絕緣體界面的界面能級降低了的半導體基 板、其制造方法以及半導體裝置。如上所述，在化合物半導體MISFET的實用化中，降低界面 能級被視為一個課題。因此，本發明人等圍繞對界面能級造成影響的種種原因進行深入研 究，得出了在半導體-絕緣體界面(以下簡稱界面)中的氧化物的影響巨大的結論逐完成 了本發明。為了解決上述課題，本發明的第一方案提供一種半導體基板，其具有含砷的3至 5族化合物的半導體層，以及氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣層，其中，在所述半導體層與 所述絕緣層之間檢測不出砷的氧化物。在該第一方案中，半導體基板可以是在以存在于所 述半導體層與所述絕緣層之間的元素為對象的X射線光電子分光法的光電子強度分光觀 察中，在起因于砷的元素峰值的高結合能量側檢測不出起因于氧化了的砷的氧化物峰值的 半導體基板。或者，可以是在用存在于所述半導體層與所述絕緣層之間的元素為對象的X 射線光電子分光法進行光電子強度的分光觀察中，在起因于砷的元素峰值的高結合能量側 檢測不出來自與氧結合的砷的3d軌道的光電子峰值的半導體基板。在此，來自與氧結合的 砷的3d軌道的光電子峰值可以是在結合能量42eV至45eV的范圍內可被觀測到的光電子 峰值。另外，“檢測不出”指以在本申請時的時間點的測量技術中的X射線光電子分光法無 法檢測到的意思，但隨著測量技術的進步有可能將來能被檢測到。另外，“檢測不出”指當將 所測量的X射線光電子分光光通過曲線近似法等的合理分析法而指定原因元素時，在假設 原因元素不存在時的曲線近似法中的近似結果可充分合理的重現實測數據時，也視為“檢 測不出”。另外，在曲線近似的結果中，當“來自與氧結合的砷的3d軌道的光電子峰值”與 其他峰值比較而足夠小時，也包含于“檢測不出”。例如，在當“來自與氧結合的砷的3d軌 道的光電子峰值”與其他峰值比較為10分的1以下，優選為100分之1以下時，則視為該峰 值檢測不出。半導體基板形成在所述半導體與所述絕緣層之間，其還可以具有防止砷的氧化的
4中間層。所述中間層也可包含氧以外的6族元素，所述6族元素可為硫或硒。所述中間層 也可包含被氧化或氮化而成為絕緣體的金屬元素，此時，所述中間層可包含鋁。本發明的第二方案提供一種半導體基板的制造方法，包括使含砷的3至5族化合 物半導體層外延成長的階段、以及在所述半導體層的表面施以防止砷的氧化的處理的抗氧 化處理階段。在第二方案中，也可進一步具有將所述半導體層保持于不含砷的氣氛中而去 除所述半導體層表面的多余的砷的階段。所述抗氧化處理階段可為在所述半導體層的表面 形成含有硫、硒或鋁的覆膜的覆膜形成階段。所述抗氧化處理階段可為以含氫的氣氛處理 所述半導體層的階段。所述抗氧化處理階段可為在含氫的氣氛中，在所述半導體層上形成 覆膜的階段。在形成所述覆膜的階段之前的所述半導體層的表面可以是具有(2X4)結構 或c (8 X 2)結構的Ga穩定化面。本發明的第三方案提供一種半導體基板的制造方法，其具有使含砷的3至5族 化合物的半導體層外延成長的階段；將所述外延成長后的所述半導體層保持在不含砷的氣 氛下的階段；以及將所述被保持的所述半導體層的表面在含硫或硒的氣氛中進行處理的階 段。在第三方案中還可以具有將在含硫或硒的氣氛處理后的所述半導體層的表面在含氫 的氣氛內進行處理的階段。所述含硫的氣氛可含有硫的氫化物。所述包含硒的氣氛可含有 硒的氫化物。可還具有在所述半導體基板的表面形成含鋁、硫或硒的覆膜的階段。用以形 成所述含鋁的覆膜的鋁原料可為有機鋁。用以形成所述含硫的覆膜的硫原料可為硫的氫化 物。用以形成所述含硒的覆膜的硒原料可為硒的氫化物。在形成所述覆膜階段前的所述半 導體層的表面可為具有(2X4)結構或c(8X2)結構的Ga穩定化面。可還具有形成氧化物、 氮化物、或氮氧化物的絕緣層的階段。本發明的第四方案提供一種半導體基板，其包括含有砷的3至5族化合物半導 體、以及設置于所述3至5族化合物半導體上的絕緣物，且在所述3至5族化合物半導體與 所述絕緣物之間，或在所述絕緣物的內部含有抑制砷的氧化的中間層。在本發明的第五方案中提供一種半導體裝置，其具有含砷的3至5族化合物的半 導體層；氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣層；以及所述絕緣層上的控制電極，且在所述半 導體層與所述絕緣層之間檢測不出砷氧化物。或者，提供一種半導體裝置，其具有；所述第 一實施方式或所述第四方式中的半導體基板，以及所述絕緣層上的控制電極



附圖標記100半導體裝置102 基板104緩沖層106半導體層108中間層110絕緣層112控制電極114輸入輸出電極120、122 覆膜124導電層
具體實施例方式圖1表示本實施方式的半導體裝置100的剖面例。半導體裝置100具有基板102、 緩沖層104、半導體層106、中間層108、絕緣層110、控制電極112以及輸入輸出電極114。只要可在其表面形成化合物半導體的結晶層，基板102可選擇任意的材質等。作 為基板102，可以列舉例如單晶硅晶片、藍寶石、單晶GaAs晶片等。緩沖層104可為與半導體層106晶格匹配或準晶格匹配(quasi-latticematched) 的化合物半導體層，形成在半導體層106與基板102之間。緩沖層104可為以提高半導體 層106的結晶性為目的，或者以降低來自基板102的雜質影響為目的而形成。關于緩沖層 104，可例示有摻雜質或沒有摻雜質的GaAs層。此時，GaAs層例如可使用以有機金屬氣體 作為原料氣體的M0CVD法(有機金屬氣相沉積法)而形成。半導體層106可為含砷的3至5族化合物的半導體。半導體層106可作為電子元 件的功能層而發揮功能，例如作為電子元件而形成MISFET時，半導體層106可以是形成FET 的通道的通道層。作為半導體層106，可例示GaAs層。半導體層106可摻有雜質，也可不摻 雜質。但當使其作為MISFET的通道層而發揮功能時，最好是摻雜有使其成為n型半導體的 n形雜質。半導體層106是使用例如以有機金屬氣體為原料氣體的M0CVD法而形成。絕緣層110可為氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣體。絕緣層110在作為電子元 件而形成MISFET時，作為可以是控制電極的一例的柵極電極下的柵極絕緣層而發揮功能。 就絕緣層110而言，例如可例示氧化鋁、氧化硅、氧化鉭、氧化鉿、氧化鋯、氮化鋁、氮化硅、 氮氧化硅等。當使絕緣層110作為MISFET的柵極絕緣層而發揮功能時，絕緣層110優選為 表現出高電容率的材料。絕緣層110例如可通過將成為絕緣層110的材料用作靶材的濺射 法而形成。中間層108形成于半導體層106與絕緣層110之間，防止砷的氧化。根據本發人 等得出的見解，作為形成半導體-絕緣體界面的界面能級的物質，有砷的氧化物。因此，通 過使防止砷的氧化的中間層108形成于半導體層106與絕緣層110間的界面部分，能夠抑 制砷的氧化而降低界面能級。中間層108例如也可包含除了氧以外的6族元素，就6族元素而言可列舉硫或硒。 尤其是硫，當半導體層106為GaAs層時，在中間層108與半導體層106的界面中，以硫化鎵形式存在。硫化鎵不產生界面能級，可形成穩定的界面。中間層108可包含被氧化或氮化而成為絕緣體的金屬元素。如上所述的金屬元素 例如可列舉鋁。尤其是鋁的氧化的氧化鋁在化學上較為穩定，當選擇氧化鋁為絕緣層110 時，可使中間層108與絕緣層110 —體化，也能夠使中間層108作為柵極絕緣層而發揮功 能。中間層108可根據構成材料選擇方法而形成。例如當采用硫時，可選擇包含硫的 氣體，例如可選擇H2S氣氛下的熱處理法(熱CVD)。當為鋁時，可選擇以有機鋁為原料的 M0CVD 法。此外，也可采用濺鍍法、蒸鍍法等其他覆膜形成方法而形成中間層108。如上所述，中間層108可抑制存在于半導體層106與絕緣層110之間的砷的氧化。 因此，至少以現有的分析方法無法在半導體層106與絕緣層110之間檢測出砷的氧化物。例 如，在以存在于半導體層106與絕緣層110之間的元素作為對象的X射線光電子分光法而 進行的光電子強度分光觀察中，在起因于砷的元素峰值的高結合能源側，無法檢測出起因 于被氧化的砷的氧化物峰值。在此，起因于氧化后的砷的氧化物峰值指來自與氧結合后的 砷的3d軌道的光電子峰值。控制電極112系形成在絕緣層110的上。控制電極112例如可作為MISFET的柵 極電極發揮功能。控制電極112，例如可例示任意的金屬、多晶硅、金屬硅化物等。輸入輸出電極114例如發揮作為MISFET的源極或漏極的功能。也可在輸入輸出 電極114與半導體層106之間形成可得到歐姆接觸的歐姆層。輸入輸出電極114，可選擇與 底層材料歐姆接觸的任意材料。例如作為輸入輸出電極114，可例示鎳、鉬、金等金屬、重度 摻雜的多晶硅、金屬硅化物等。另外，在上述說明中，雖然對半導體裝置100進行了說明，但也可將基板102、緩沖 層104、半導體層106、中間層108、以及絕緣層110視為一個半導體基板。如上所述的半導 體基板具有中間層108，且是以絕緣層110覆蓋表面的狀態，可以不使界面劣化地作為商品 來流通。半導體基板中的緩沖層104并非必須，半導體層106自身也可是基板102。另外，在上述說明中，作為半導體裝置100以MISFET為例進行了說明，但也可是其 他的電子器件，例如半導體裝置100也可為用控制電極112以及半導體層106挾持中間層 108及絕緣層110的電容器。圖2至圖6表示在半導體裝置100的制造過程中的剖面圖。如圖2所示，準備在 上層形成緩沖層104，且在緩沖層104的更上層處形成半導體層106的基板102。半導體層 106例如通過采用M0CVD法的外延成長而形成。形成半導體層106后，將半導體層106維持于不含砷的氣氛下，而可將半導體層 106的表面的多余的砷去除。通過去除多余的砷，可減低砷的氧化物，得以將上述中間層 108的界面能級降低的效果協同地提高。去除多余的砷的處理例如可在400°C以上(較好 為600°C以上)、620°C以下的溫度實施。或者，形成半導體層106后，將半導體層106維持于不含砷的氣氛下，將半導體層 106的表面的多余的砷去除后，還可以利用含有硫或硒的氣氛對半導體層106的表面進行 處理。之后，也可再將半導體層106維持于不含砷、硫或硒的氣氛下。或者，也可將在含有 硫或硒的氣氛下處理后的半導體層106的表面在含氫的環境下處理。這樣，能夠進一步去除多余的砷。通過如上所述的處理可更加減低砷的氧化物，而可將中間層108的界面能級降低 效果協同地提高。去除多余的砷的處理，例如將半導體層106維持于不含砷的氣氛下的處 理、在含有硫或砷的氣氛下對半導體層106的表面的處理、或者在含氫氣的氣氛下對半導 體層106的表面的處理，均可以在例如400°C以上620°C以下的溫度下實施。所謂不含有砷的氣氛，具體而言可選擇氫氣氛、或氬等惰性氣氛、或真空環境，較 好為氫氣氛。作為含有硫或硒的氣氛下進行的處理，可以選擇硫的氫化氣體或硒的氫化氣 體，例如含有壓5或11256的氣氛下的熱處理。作為不含有砷、硫或硒的氣氛下進行的處理而 言，具體而言可以選擇氫氣氛、或氬等惰性氣氛、或真空環境，最好是氫氣環境。形成半導體層106的后，在不含砷的氣氛下維持半導體層106，將半導體層106的 表面的多余的砷去除后，半導體表面具有(2X4)Ga穩定化面結構。進一步，將具有(2X4) Ga穩定化面結構的半導體層106用包含硫或硒的氣氛進行表面處理后，再將半導體層106 維持在不包含砷、硫、或硒的氣氛中，以此，可以進一步去除多余的砷，而得到c(8X2)Ga穩 定化面。在此，所謂(2 X 4) Ga穩定化面結構，是依照Wood表記法，以密勒指數表現的GaAs 結晶的(100)面的表面的面結構。此時，意味著Ga露出于最表面，且再構成表面的周期結 構以底層晶格的2X4個份為單位結構，朝左右上下無限重復的基本晶格表面。c(8X2)Ga 穩定化面結構同樣根據Wood表記法，其意味著GaAs結晶的(100)面的表面中的再構成表 面的周期結構是Ga露出最表面的面心晶格，以底層晶格的8X2個份為單位結構，上下左右 無限重復的基本晶格表面。如圖3所示，在半導體層106的上層形成作為中間層108的例如包含硫黃的覆膜 120。另外，覆膜120的形成也可視為防止砷的氧化的處理，覆膜120的形成階段可視為是 在半導體層106的表面施行抗氧化處理階段，覆膜120也可代替硫而含有硒或鋁。就用以 形成含有鋁的覆膜的鋁原料而言，可例示有機鋁。用以形成含有硫的覆膜的硫原料可例示 硫的氫化物。用以形成含有硒的覆膜的硒原料可例示硒的氫化物。以鋁膜形式形成覆膜120時，有機鋁氣體例如可采用三甲基鋁氣、氫化二甲基鋁、 三乙基鋁、三異丁基鋁。當覆膜120形成為硫化鎵覆膜或硒化鎵覆膜時，則可采用H2S氣體 或吐56氣體。另外，覆膜120的形成階段也可視為在含氫的氣氛下對半導體層106進行熱處理 的階段。例如可例示以h2S為原料氣體的熱處理作為在含有氫氣氛圍下的處理。如圖4所示，在覆膜120的上層形成作為絕緣層110的覆膜122。作為覆膜122， 可例示氧化物、氮化物或氮氧化物。具體而言，可例示氧化鋁，氧化硅、氧化鉭、氧化鉿、氧化 鋯、氮化鋁、氮化硅、氮氧化硅等。覆膜122可例如使用濺射法等而形成。在覆膜122的形成階段中，在形成氧化物覆膜時有時會置放于氧化環境。但是，由 于在本實施方式中形成有防止砷的氧化的中間層108的覆膜120，故可抑制因覆膜122的形 成所導致半導體層106的表面氧化。另外，作為成為中間層108的覆膜120，當將鋁等氧化或氮化而形成含有成為絕緣 體的元素的膜時，該氧化或氮化而成為絕緣體的元素大多在氧化或氮化環境氣下形成作為 絕緣層110的覆膜122的階段時就變化為絕緣體。結果，作為中間層108的覆膜120在抑
8制半導體層106的表面氧化的同時，氧化后也可與絕緣層110 —起作為絕緣膜而發揮作用。如圖5所示，形成作為控制電極112的導電層124。作為導電層124，例如可例示 任意的金屬、多晶硅、金屬硅化物等。導電層124可通過CVD法、濺鍍法等形成。如圖6所示，將導電層124、覆膜122以及覆膜120圖案化而形成控制電極112、絕 緣層110以及中間層108之后，通過導電膜的形成及圖案化而形成輸入輸出電極114，從而 制造如圖1所示的半導體裝置100。根據上述半導體裝置100，由于中間層108抑制了半導體層106的表面氧化，故可 抑制形成于控制電極112下方的絕緣層110與半導體層106之間的砷氧化物。結果，可以 減低界面能級，而形成實用的化合物半導體MISFET。(實施例1)圖7表示用反射率各向異性分光法觀察GaAs表面得到的實驗圖譜。在將 GaAs(OOl)基板維持于反應室后，一邊供給砷原料氣體(三丁基砷)一邊加熱至60(TC。可 以確認截斷砷原料氣體后的表面狀態約經2分鐘后則穩定化。表面狀態的變化起因于多余 的砷的脫離，明確了多余的砷要想從表面脫離約需2分鐘左右的時間。另外，砷原料氣體截 止后的氣氛可為真空(減壓)，也可為氬等惰性氣氛。圖8表示以X射線光電分子法的光電子強度的分光觀察結果。虛線表示作為本實 施方式的中間層108的形成處理而實施了含硫氣體處理時的結果，實線表示與未實施含硫 氣體處理時比較的結果。作為含硫氣體處理，在600°C的溫度下供給5分鐘的H2S。需要說 明的是，在硫氣體處理之前可應用與圖7相關的說明中的理論而去除多余的砷。圖8中，在結合能量43. 5eV附近被觀察到的峰值是起因于砷3d的峰值，在比砷3d 更高結合能量側的46eV附近所觀察到的峰值為起因于砷的氧化的化學位移。從第8圖可 知，當不進行硫氣體處理時可觀察到的起因于氧化砷的砷3d的化學位移，在進行了硫氣體 處理(也即本實施方式的中間層108的形成處理)時未觀察到。S卩，在以X射線光電子分光法進行的光電子強度的分光觀察中，在起因于砷的元 素峰值的高結合能量側并未檢測出起因于氧化后的砷的氧化物峰值，至少在現有的分析技 術中，無法從GaAs (半導體層106)的表面檢測出砷的氧化物。(實施例2)圖9表示通過反射率各向異性分光法觀察GaAs表面得到的實驗圖譜。在圖9中， 上部表示氣體順序(gas Sequence)。實驗圖表中的橫軸(時間)表示為與氣體順序的橫軸 (時間)一致。在時刻tl停止GaAs外延成長，并一邊供給砷原料氣體(三丁基砷)和載氣(H2)， 一邊將GaAs (001)表面維持于反應室中直至時刻t2為止。維持溫度為600°C。根據反射率 各向異性分光法光譜形狀可知在這種狀態下的GaAs表面具有c(4X4)面。在時刻t2截斷砷原料氣體，而僅供給載氣(H2)。可確認約2分鐘后表面狀態穩定 化。即，該狀態下的表面狀態的變化是起因于多余的砷的脫離，因此可知多余的砷從表面脫 離約需要2分鐘左右的時間。在將砷原料氣體截斷后，2分鐘左右(時刻t3)表面即穩定 化，根據反射率各向異性分光法光譜形狀而可知此時的GaAs表面具有(2 X 4) Ga穩定化面。 另外，砷原料氣體截斷后的氣氛除了 H2的外，也可為真空(減壓)、或氬等惰性氣氛。在時刻t3供給硫化氫與載氣(H2)后，約2分鐘后(時刻t4)GaAs的表面已穩定
9化。之后，在時刻t4截斷硫化氫氣體，且供給載體氣體(H2)，在氫氣氛下處理約500秒后 (時刻t5)GaAs表面穩定化。根據反射率各向異性分光法光譜形狀可知此時的GaAs表面具 有c (8X2) Ga穩定化面。圖10表示由X射線光電子分光法而得到的光電子強度的分光觀察結果。在圖10 左上的A表示將具有c (4 X 4)表面的GaAs表面直接取出至空氣中的試樣的分光觀察結果。 在圖10中的左中的B表示在具有c (4 X 4)表面的GaAs表面上形成含有鋁的抗氧化膜后取 出至空氣中的試樣的分光觀察結果。在圖10中左下的C表示將具有(2X4)Ga穩定化面的 GaAs表面直接取出至空氣中后的試樣的分光觀察結果。在第10圖中的右上的D表示在具 有(2 X 4) Ga穩定化面的GaAs表面上形成含有鋁的抗氧化膜后取出至空氣中的試樣的分光 觀察結果。在圖10右中的E表示將具有c (8X2)Ga穩定化面的GaAs表面直接取出至空 氣中后的試樣的分光觀察結果。在圖10中的右下的F表示在具有c(8X2)Ga穩定化面的 GaAs表面上形成含有鋁的抗氧化膜后取出至空氣中的試樣的分光觀察結果。在圖10的A至F中，與分光觀察結果一并表示以曲線擬合(Curvefitting)法而 得到的峰值分離結果。例如圖10的A將分光觀察結果分離為3個高斯函數(Gaussian)。 3個高斯函數分別具有約40eV、約41eV、約43. 5eV的各自的峰值。具有約40eV及約41eV 的峰值的高斯函數可鑒定為來自與鎵結合的砷的3d軌道的光電子峰值；具有約43. 5eV的 峰值的高斯函數可鑒定為來自與氧結合的砷的3d軌道的光電子峰值。即，從在約43. 5eV 處具有的峰值的高斯函數的高度，可以檢測結合于氧的砷的數量。另外，根據不同的測量條 件，在圖8所示的分光觀察結果與圖10所示的分光觀察結果之間，橫軸(能值)的值有若 干差異。根據圖10的A至F所示的結果判明了以下事項第1，從A與B的對比、C與D的 對比、以及E與F的對比中可知，形成有含鋁的抗氧化膜的情形與什么都沒有形成的情形 相比可以減低與氧結合的砷的數量。第2，從A、C、E間的比較，或B、D、F間的比較可知，具 有c(4X4)表面的GaAs表面比具有(2 X 4) Ga穩定化面的GaAs表面更容易被氧化；具有 (2 X 4) Ga穩定化面的GaAs表面比具有c (8 X 2) Ga穩定化面的GaAs表面更容易被氧化。最 難被氧化的是圖10的F所示的，在具有c (8 X 2) Ga穩定化面的GaAs表面形成有含鋁的抗氧 化膜的時候，至少在目前的檢測精度下完全無法發現起因于被氧化的砷的峰值。另外，如第 10圖的D所示，當在具有(2X4)Ga穩定化面的GaAs表面形成含鋁的抗氧化膜時，也幾乎沒 有起因于氧化砷的峰值，可以說沒有檢測出來自與氧結合后的砷的3d軌道的光電子峰值。如上所述，得以在具有(2 X 4) Ga穩定化面或c (8 X 2) Ga穩定化面的GaAs表面抑 制與氧結合的砷的產生。另外，得以在含鋁的抗氧化膜中抑制結合于氧的砷的產生。尤其 在具有(2X4)Ga穩定化面或c(8X2)Ga穩定化面的GaAs表面形成含鋁的抗氧化膜時，幾 乎完全可抑制與氧結合的砷的產生；當在具有c (8 X 2) Ga穩定化面的GaAs表面形成含鋁的 抗氧化膜時，則完全無法確認與氧結合的砷的產生。通過抑制甚至完全消除這些與氧結合 的砷的產生，得以降低半導體層106與中間層108的界面間的界面能級。
權利要求
一種半導體基板，具有含砷的3至5族化合物的半導體層；以及氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣層，在所述半導體層與所述絕緣層之間檢測不出砷的氧化物。
2.根據權利要求1所述的半導體基板，其中，在以存在于所述半導體層與所述絕緣層 之間的元素為對象的X射線光電子分光法進行的光電子強度的分光觀察中，在起因于砷的 元素峰值的高結合能量側檢測不出來自與氧結合的砷的3d軌道的光電子峰值。
3.根據權利要求1或2所述的半導體基板，其中，還具有形成于所述半導體層與所述絕 緣層之間的、用于防止砷氧化的中間層。
4.根據權利要求3所述的半導體基板，其中，所述中間層包含氧以外的6族元素。
5.根據權利要求4所述的半導體基板，其中，所述6族元素為硫或硒。
6.根據權利要求3所述的半導體基板，其中，所述中間層包含被氧化或氮化而成為絕 緣體的金屬元素。
7.根據權利要求6所述的半導體基板，其中，所述中間層包含鋁。
8.一種半導體基板的制造方法，具有以下階段使含砷的3至5族化合物的半導體層外延成長的階段；以及在所述半導體層的表面施以防止砷的氧化的處理的抗氧化處理階段。
9.根據權利要求8所述的半導體基板的制造方法，其中還具有將所述半導體層維持 在不含砷的氣氛中而去除所述半導體層表面的多余的砷的階段。
10.根據權利要求8或9所述的半導體基板的制造方法，其中，所述抗氧化處理階段為 在所述半導體層的表面形成含有硫、硒、或鋁的覆膜的覆膜形成階段。
11.根據權利要求8至10中的任一項所述的半導體基板的制造方法，其中，所述抗氧化 處理階段是在含氫的氣氛中處理所述半導體層的階段。
12.根據權利要求8至10中的任一項所述的半導體基板的制造方法，其中，所述杭氧化 處理階段是在含氫的氣氛中，在所述半導體層形成覆膜的階段。
13.根據權利要求10或12所述的半導體基板的制造方法，其中，在形成所述覆膜的階 段之前的所述半導體層的表面是具有(2X4)結構或c(8X2)結構的Ga穩定化面。
14.一種半導體基板的制造方法，其具有以下制造階段使含砷的3至5族化合物的半導體層外延成長的階段；使所述外延成長后的所述半導體層維持在不含砷的氣氛中的階段；以及在包含硫或硒的氣氛中處理所述被維持的所述半導體層的表面的階段。
15.根據權利要求14所述的半導體基板的制造方法，其中，還具有在含氫的氣氛內對 經所述含硫或硒的氣氛處理后的所述半導體層的表面進行處理的階段。
16.根據權利要求14或15所述的半導體基板的制造方法，其中，所述包含硫的氣氛是 含有硫的氫化物。
17.根據權利要求14或15所述的半導體基板的制造方法，其中，所述含硒的氣氛含有 硒的氫化物。
18.根據權利要求14至17中的任一項所述的半導體基板的制造方法，其中，還具有在 所述半導體基板的表面形成包含鋁、硫或硒的覆膜的階段。
19.根據權利要求18所述的半導體基板的制造方法，其中，用以形成所述含鋁的覆膜 的鋁原料為有機鋁。
20.根據權利要求18所述的半導體基板的制造方法，其中，形成所述含硫的覆膜的硫 原料為硫的氫化物。
21.根據權利要求18所述的半導體基板的制造方法，其中，用以形成所述含硒的覆膜 的硒原料為硒的氫化物。
22.根據權利要求18至21中的任一項所述的半導體基板的制造方法，其中，在形成所 述覆膜的階段前的所述半導體層的表面，是具有(2X4)結構或c(8X2)結構的Ga穩定化
23.根據權利要求8至22中的任一項所述的半導體基板的制造方法，其中，還具有形成 氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣層的階段。
24.—種半導體裝置，包括含砷的3至5族化合物的半導體、以及在所述3至5族化合物的半導體上設置的絕緣物，在所述3至5族化合物半導體與所述絕緣物之間，或在所述絕緣物內部，包含抑制砷的 氧化的中間層。
25.一種半導體裝置，具有權利要求1至7以及24中的任何一項所述的半導體基板、以及 所述絕緣層之上的控制電極。
全文摘要
提供一種半導體-絕緣體界面的界面能級降低后的半導體基板及其制造方法以及半導體裝置。提供的半導體基板具有含砷的3至5族化合物的半導體層以及氧化物、氮化物或氮氧化物的絕緣層。其是在所述半導體層與所述絕緣層之間檢測不出砷的氧化物的半導體基板。在該第一方案中，半導體基板可以是在以存在于所述半導體層與所述絕緣層之間的元素為對象的X射線光電子分光法的光電子強度分光觀察中，在起因于砷的元素峰值的高結合能量側檢測不出起因于氧化的砷的氧化物峰值的半導體基板。
文檔編號H01L21/336GK101978503SQ20098010923
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月26日 優先權日2008年3月26日
發明者市川磨, 杉山正和, 秦雅彥, 霜垣幸浩 申請人:國立大學法人東京大學;住友化學株式會社