JP2002075991A

JP2002075991A - 薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002075991A
Application number: JP2000265415A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 裕之高橋; Takemoto Kasahara; 健資笠原; Tatsumine Nakayama; 達峰中山; Yasuo Ono; 泰夫大野; Nobuyuki Hayama; 信幸羽山; Hironobu Miyamoto; 広信宮本; Takaharu Matsunaga; 高治松永; Yuji Ando; 裕二安藤; Masaaki Kuzuhara; 正明葛原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、境界面準位及び保護膜内部の準位
を減少させた保護膜を効率良く形成することにより、信
頼性を向上させ、かつ、生産コスト及び生産リードタイ
ムを改善可能な薄膜の形成方法，半導体装置及びその製
造方法の提供を目的とする。【解決手段】先ず、基板１上にアルミニウム薄膜４を
形成し、窒素中でアニールを行なうことにより、アルミ
ニウム薄膜４を窒化し、窒化アルミニウムの保護膜を形
成する。そして、電極形成部分に開口部２ｂを形成し、
半導体装置の電極２ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜の形成方法及
び半導体装置の製造方法に関し、特に、表面保護膜とし
て、窒化アルミニウム薄膜を用いる薄膜の形成方法及び
半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の保護膜としては、半
導体の材料や用途に応じて、様々な材料が用いられてき
た。一般的に用いられる保護膜材料としては、たとえ
ば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）等がある。

【０００３】また、半導体装置の保護膜の形成方法とし
ては、大別すると、二つの方法がある。一つは、半導体
材料の表面を熱酸化させることにより、保護膜を形成す
る方法であり、この方法の一例としては、たとえば、半
導体材料がシリコンの場合に、表面を熱酸化させること
により、保護膜としてＳｉＯ_２を形成する方法がある。

【０００４】もう一つは、半導体材料の表面に保護膜材
料を積層させることにより、保護膜を形成する方法であ
り、この方法の一例としては、たとえば、半導体材料が
ガリウム砒素や窒化ガリウムの場合に、これらの半導体
材料を熱酸化させても良質の保護膜を得ることは困難で
あることから、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の保護膜材料を堆積
させて保護膜を形成する方法がある。

【０００５】また、窒化ガリウムを用いた半導体装置に
関しては、特開平６−３１４８２５号，特開平１０−１
８９５６２号，特開平１１−３４６０３５号及び特開平
２０００−１０６４７３号などにおいて、ＳｉＯ_２，Ｓ
ｉＮ又はオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）を用いて、保
護膜を形成する技術が開示されている。

【０００６】また、シリコンを用いた半導体装置は、多
層配線を形成するため、下層配線の上に保護膜を形成し
た後に、上層配線を形成し、この上層配線の上に再度保
護膜を形成する場合がある。そして、このような保護膜
として、窒化アルミニウムを用いる技術が、特開昭６３
−２１３９３３号，特開平０４−１８６８３８号，特開
平０７−２６３４４７号，特開平０８−３０６６９４
号，特開平１０−６４９０９号及び特開２０００−０２
１８１３号などにおいて開示されている。

【０００７】なお、保護膜として窒化アルミニウムを用
いる上記技術は、一般的に、アルミニウム表面（配線表
面）を窒素プラズマで熱処理することにより、窒化アル
ミニウムを形成することを特徴としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の保護膜は、シリコンを熱酸化させた場合を除いて、形
成された保護膜と半導体の界面に境界面準位が存在す
る。そして、この境界面準位によって、半導体装置の作
動時に、界面において電子，ホールの捕獲，放出が行わ
れ、また、電子ホールの再結合が生じる。

【０００９】このため、半導体装置は、その特性におい
て、周波数により電流が変動する周波数分散が発生した
り、時定数が数日から数ヶ月になると、電流のドリフト
現象が発生したりして、信頼性が大幅に低下するといっ
た問題があった。

【００１０】また、界面だけでなく絶縁体である保護膜
内部にも様々な準位が存在することが知られており、こ
の保護膜内部の準位は、境界面準位の場合と同じ現象を
引き起こし、半導体装置の信頼性を低下させるといった
問題があった。

【００１１】そして、半導体装置の性能を低下させる周
波数分散などの、境界面準位や保護膜内部の準位に起因
する現象を避けるためには、主に、二つの方法が用いら
れてきた。

【００１２】一つは、半導体装置の動作部分から保護膜
までの距離を離す方法であるが、この技術は、電界効果
トランジスター（ＦＥＴ）などのように、作成時にゲー
ト電極を動作層の近くに作成する必要のある半導体装置
に対しては、各種のリセス等のエッチング処理を行なう
必要があり、工程が複雑となるといった問題がある。

【００１３】もう一つは、保護膜作成後にアニールを行
う方法であり、これにより準位を低減することができる
が、この技術は、保護膜作成工程とアニール工程の二つ
の工程を必要とするために、生産コスト及び生産リード
タイムの改善が図れないといった問題があった。

【００１４】そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑
み、境界面準位及び保護膜内部の準位を減少させた保護
膜を効率良く形成することにより、信頼性を向上させ、
かつ、生産コスト及び生産リードタイムを改善可能な薄
膜の形成方法及び半導体装置の製造方法の提供を目的と
する。

【００１５】なお、従来技術に示した窒化アルミニウム
を形成する技術は、配線に使用するアルミニウム層を形
成後、このアルミニウム層の表面だけを保護するための
ものである。このため、上記技術を利用して配線以外の
部分を保護するためには、アルミニウムの厚さの制御な
どが必要となり、結果的に、これら従来技術は、半導体
に保護膜を形成する上では実用化が困難であり、上記課
題を解決することはできない。

【００１６】また、上記特開平０７−２６３４４７号に
おいては、アルミニウム合金配線を窒素プラズマで熱処
理する代りに、窒素ガスを主成分とする雰囲気中で、ア
ニールを行なうことによっても、窒化アルミニウムを形
成できることが指摘されているが、この技術は、窒化ア
ルミニウム膜により、アルミニウム合金配線におけるエ
レクトロマイグレーション寿命を向上させる技術であ
り、同様に、上記課題を解決することはできない。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載の薄膜の形成方法は、
物質の表面上にアルミニウムを含む金属薄膜を形成し、
当該金属薄膜を窒素雰囲気中でアニールすることによ
り、窒化アルミニウム薄膜を形成する方法としてある。

【００１８】このようにすると、被保護対象上に窒化ア
ルミニウム薄膜を形成するとともに、同時にアニールす
ることができ、保護膜内部の準位や境界面準位の低減さ
れた保護膜を効率良く形成することができる。また、ア
ルミニウム合金配線に窒化アルミニウム膜を形成する従
来技術と異なり、形成したアルミニウムを、表層だけで
なく全て窒化アルミニウムに変化させるので、窒化アル
ミニウム薄膜の厚さを容易に制御することができる。な
お、「物質」とは、本明細書においては、導体（金
属），半導体及び絶縁物をいうものとする。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の薄膜の形成方法において、前記アニールする前
に、前記金属薄膜の表面部分に、局所的に酸化アルミニ
ウム膜を形成した方法としてある。

【００２０】このようにすると、表面保護膜として、窒
化アルミニウム膜を選択的に形成することができる。ま
た、酸化アルミニウム膜で覆われた下方の金属薄膜に、
アルミニウムをアルミニウム膜として残すことができ
る。このため、半導体装置に使用した場合には、配線又
は電極として使用するアルミニウムと保護膜としての窒
化アルミニウムを同時に作成することができるので、半
導体装置の生産性が向上し、生産コストを低減できる。

【００２１】また、請求項３記載の発明は、上記請求項
１又は２記載の薄膜の形成方法において、前記窒素雰囲
気中における酸素濃度を、０〜１０^-４重量％（ただ
し、０を含む）とし、請求項４記載の発明は、上記請求
項１〜３のいずれかに記載の薄膜の形成方法において、
前記アニールする際のアニール温度を、９４０〜２７４
０Ｋとし、さらに、請求項５記載の発明は、上記請求項
１〜４のいずれかに記載の薄膜の形成方法において、前
記アニールする際のアニール時間を、３０〜１２００秒
とした方法としてある。

【００２２】このようにすると、精度良く、かつ、効率
的に窒化アルミニウム薄膜を形成することができる。

【００２３】また、請求項６記載の発明は、上記請求項
１〜５のいずれかに記載の薄膜の形成方法において、前
記金属薄膜を、チタンとアルミニウムからなる金属薄膜
とした方法としてある。

【００２４】このようにすると、窒化チタンと窒化アル
ミニウムからなる、高融点で、かつ、絶縁性に優れた好
適な保護膜を形成することができる。

【００２５】請求項７記載の発明は、上記請求項６記載
の薄膜の形成方法において、前記チタンとアルミニウム
からなる金属薄膜のアルミニウムの厚さを、１０〜２０
０ｎｍとした方法としてある。

【００２６】このようにすると、アルミニウムを全て窒
化させることができるので、絶縁体としての特性を確実
に維持することができる。

【００２７】本発明における請求項８記載の半導体装置
の製造方法は、上記請求項１〜７のいずれかに記載の薄
膜の形成方法により、半導体装置を構成する窒化ガリウ
ム又はサファイア上に、窒化アルミニウム薄膜を形成す
る方法としてある。

【００２８】このように、本発明は、薄膜の形成方法と
しては勿論、半導体装置の製造方法としても有効であ
り、保護膜（窒化アルミニウム）と半導体（たとえば、
窒化ガリウム）の界面に存在する境界面準位が低減する
ので、周波数分散や電流のドリフトといった不具合現象
の発生を防止し、半導体装置としての信頼性を向上させ
ることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜の形成方法及
び半導体装置の製造方法の実施形態について、図面を参
照して説明する。先ず、薄膜の形成方法の実施形態につ
いて説明する。［薄膜の形成方法の実施形態］図１は、本発明における
薄膜の形成方法の実施形態を説明するための概略断面図
を示しており、（ａ）は薄膜形成前の状態、（ｂ）は金
属薄膜形成工程、（ｃ）はアニール工程における概略断
面図を示している。

【００３０】同図（ａ）において、薄膜が形成される対
象物は、窒化ガリウム基板１（適宜、ＧａＮ基板と略称
し、また、サファイア，窒化ガリウム又は窒化シリコン
基板上に形成した窒化ガリウムエピタキシャル構造を含
むものとする。）と、窒化ガリウム基板１上に形成され
た半導体素子２（ＭｅｔａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ、適宜、ＭＥＳＦＥＴと略称する。）と、半導体素子
２上に形成された導体である電極２ａとからなってい
る。

【００３１】つまり、本発明における薄膜は、導体（金
属），半導体及び絶縁物上に形成することができる。ま
た、半導体素子としてＭＥＳＦＥＴを用いているが、Ｍ
ＥＳＦＥＴに限定されるものではなく、たとえば、ＨＪ
ＦＥＴ（ＨｅｔｅｒｏＪｕｎｃｔｉｏｎＦｉｅｌｄ
ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やダイオードな
どの半導体素子でもよいことは勿論である。

【００３２】同図（ｂ）において、先ず、窒化ガリウム
基板１，半導体素子２及び電極２ａの表面に、アルミニ
ウムを含む金属薄膜４を、物理蒸着法により形成する
（金属薄膜形成工程）。

【００３３】ここで、金属薄膜４を、チタンとアルミニ
ウムからなる金属薄膜とするとよく、このようにする
と、窒化チタンと窒化アルミニウムからなる、高融点
で、かつ、絶縁性に優れた好適な保護膜を形成すること
ができる。

【００３４】また、上記チタンとアルミニウムからなる
金属薄膜のアルミニウムの厚さを、１０〜２００ｎｍと
するとよく、このようにすると、アルミニウムを全て窒
化させることができるので、絶縁体としての特性を確実
に維持することができる。つまり、アルミニウムの厚さ
の下限を１０ｎｍとしたのは、これより薄くすると、保
護膜としての機能を発揮できないからであり、また、上
限を２００ｎｍとしたのは、これより厚くすると、金属
薄膜全体を窒化できずにアルミニウムの部分が残るから
である。

【００３５】そして、同図（ｃ）に示すように、金属薄
膜４を窒素雰囲気中でアニールする（アニール工程）。
ここで、金属薄膜４は、表層だけでなく全て窒化アルミ
ニウムに変化する。したがって、金属薄膜４の積層厚さ
を制御することにより、窒化アルミニウム薄膜の厚さ
を、容易にかつ精度良く制御することができる。

【００３６】次に、この窒化アルミニウムの形成条件に
ついて詳細に説明する。本発明においては、窒化アルミ
ニウムを形成するためのアニールは、窒素雰囲気で行う
が、その雰囲気中に酸素がある割合以上含まれている
と、金属薄膜４のアルミニウムに酸化膜を形成し、窒化
アルミニウムを形成できない。このため、窒素雰囲気中
の許容残存酸素量を決定する必要があり、本発明者ら
は、以下の実験にもとづいて許容残存酸素量を決定し
た。

【００３７】（酸素量決定のための実験）先ず、金属薄
膜として、チタン膜（厚さ１０ｎｍ）とアルミニウム膜
（最大厚さ２００ｎｍ）を形成し、酸素濃度，アニール
温度及びアニール時間をパラメータとして変化させてア
ニールを行ない、窒化アルミニウムが形成されるか否か
を実験した。

【００３８】ここで、各パラメータについては、酸素濃
度を１重量％，アニール温度を１２２３Ｋ，アニール時
間を３分とし、金属薄膜をアニール炉に投入し、窒素を
十分に流しながらアニールを行ったが、アルミニウムの
窒化は観測されなかった。

【００３９】これに対し、同様に金属薄膜を形成し、金
属薄膜をアニール炉に投入してから、１０Ｐａまで真空
に引いた後、窒素パージを行った状態でアニールを行な
ったところ、アルミニウムが窒化し、窒化アルミニウム
が形成された。このときの各パラメータは、酸素濃度が
１０^-４重量％、アニール温度が１２２４Ｋ，アニール
時間が４分である。

【００４０】この実験結果から、アニールにおける残存
酸素濃度は、０〜１０^−４重量％（ただし、０を含む）
とするとよく、このようにすると、精度良く、かつ、効
率的に窒化アルミニウム薄膜を形成することができる。
つまり、残存酸素濃度の下限を０重量％としたのは、酸
素は可能な限り存在ない方が好ましいからである。な
お、酸素が存在しない状態（０重量％）でもよいことは
勿論である。また、残存酸素濃度の上限を、１０^−４重
量％としたのは、この値を越える酸素濃度では、窒化ア
ルミニウムを効率良く形成できないからである。

【００４１】次に、本発明者らは、以下の実験にもとづ
いてアニール温度を決定した。（アニール温度決定のための実験）先ず、上記酸素量決
定のための実験と同様に金属薄膜を形成し、各パラメー
タについては、酸素濃度を１０^-４重量％以下，アニー
ル温度をアルミニウムの融点近傍である９２３Ｋ，アニ
ール時間を３０秒とし、アニールしたところ、アルミニ
ウムの窒化が観測された。

【００４２】この実験結果から、アニール温度は、９４
０〜２７４０Ｋとするとよく、このようにすると、精度
良く、かつ、効率的に窒化アルミニウム薄膜を形成する
ことができる。つまり、アニール温度の下限を、９４０
Ｋとしたのは、実験温度である９２３Ｋに、炉内温度の
ばらつきとして約１７Ｋの余裕を見込んだためであり、
また、アニール温度の上限を、２７４０Ｋとしたのは、
この値を越える温度では、アルミニウムが気化してしま
い、窒化アルミニウムを形成できないからである。

【００４３】次に、本発明者らは、以下の実験にもとづ
いてアニール時間を決定した。（アニール時間決定のための実験）先ず、上記酸素量決
定のための実験と同様に金属薄膜を形成し、各パラメー
タについては、酸素濃度を１０^-４重量％以下，アニー
ル温度を９３４Ｋ，アニール時間を２０秒とし、金属薄
膜をアニールしたところ、アルミニウムの窒化が観測さ
れた。

【００４４】この実験結果から、アニール時間は、３０
〜１２００秒とするとよく、このようにすると、精度良
く、かつ、効率的に窒化アルミニウム薄膜を形成するこ
とができる。つまり、アニール時間の下限を、３０秒と
したのは、実験時間である２０秒に、安全率１５０％の
余裕を見込んだためであり、また、アニール時間の上限
を、１２００秒としたのは、この値を越えるアニール時
間では、量産時における生産性が低いからである。

【００４５】また、金属薄膜の厚さを、上述したよう
に、チタン１０ｎｍ、アルミニウム２００ｎｍとしたと
ころ、上記窒化アルミニウムが形成された条件では、電
気的な測定により、その金属部分全てが絶縁体になって
いることが観測された。つまり、アルミニウムの厚さが
２００ｎｍ以下であれば、アルミニウムが残存し導通状
態になることを回避できる。したがって、保護膜として
使用する際に、アルミニウムの残存を避ける必要がある
ときは、アルミニウムの厚さを２００ｎｍ以下とすると
よい。

【００４６】このように、本発明の薄膜の形成方法によ
れば、窒化アルミニウム保護膜３は、アニールされなが
ら形成されるので、境界面準位や保護膜内部の準位が低
減し、周波数分散や電流のドリフトといった不具合現象
の発生を防止することができる。

【００４７】したがって、この薄膜の形成方法によれ
ば、たとえば、薄膜形成の対象物が半導体装置である場
合は、半導体素子に悪影響を与えるないので、半導体装
置としての信頼性を向上させることができる。また、こ
の薄膜は、保護膜作成工程とアニール工程の二つの工程
を一工程で形成されるので、生産コスト及び生産リード
タイムを改善できる。

【００４８】また、本実施形態は、窒化ガリウム上の保
護膜の場合であるが、他の半導体材料上でも同様の効果
を得ることが可能である。さらに、半導体に限らず、絶
縁物、金属材料上の保護膜の形成にも利用可能であるこ
とは、勿論である。

【００４９】次に、本発明における半導体装置の製造方
法の実施形態について説明する。［半導体装置の製造方法の第一実施形態］図２は、本発
明における半導体装置の製造方法の第一実施形態を説明
するための概略断面図を示しており、（ａ）は金属薄膜
形成工程、（ｂ）はアニール工程、（ｃ）はエッチング
工程、（ｄ）は電極形成工程における概略断面図を示し
ている。

【００５０】同図（ａ）において、先ず、窒化ガリウム
基板１及び半導体素子２の表面に、アルミニウムを含む
金属薄膜４を、物理蒸着法により形成する（金属薄膜形
成工程）。なお、半導体素子２は、たとえば、ＭＥＳＦ
ＥＴやＨＪＦＥＴやダイオードなどの半導体素子でもよ
く、特に、限定するものではない。

【００５１】続いて、同図（ｂ）に示すように、窒素中
でアニールを行ない、金属薄膜４を窒化アルミニウム保
護膜３に変化させる（アニール工程）。ここで、金属薄
膜４は、上記薄膜の形成方法の実施形態と同様のアニー
ル条件でアニールされ、表層だけでなく全て窒化アルミ
ニウムに変化する。したがって、窒化アルミニウム薄膜
の厚さは、金属薄膜４の積層厚さを制御することによ
り、容易にかつ精度良く制御される。

【００５２】そして、同図（ｃ）に示すように、半導体
素子２の電極形成部分にエッチングにより開口部２ｂを
形成する（エッチング工程）。

【００５３】続いて、同図（ｄ）に示すように、開口部
２ｂに電極２ａを形成する（電極形成工程）。

【００５４】このように、本発明の半導体装置の製造方
法によれば、上記薄膜の形成方法を利用して製造される
窒化アルミニウム保護膜３が、アニールされながら形成
されるので、境界面準位や保護膜内部の準位が低減し、
周波数分散や電流のドリフトといった不具合現象の発生
を防止することができる半導体装置を製造することがで
きる。

【００５５】したがって、この半導体装置の製造方法に
よれば、半導体装置としての信頼性が向上し、さらに、
保護膜作成工程とアニール工程の二つの工程を一工程で
生産できるので、生産コスト及び生産リードタイムが改
善された半導体装置を製造することができる。

【００５６】なお、電極２ａの材料は、一般的に、アル
ミニウム合金が使用されるが、これに限定するものでは
ない。また、本実施形態では、既に、アニール工程にお
いて、窒化アルミニウム保護膜３を形成してあるので、
電極形成工程において、電極材料にアルミニウムが含ま
れていても、このアルミニウムが窒化するといった問題
は発生しない。

【００５７】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
上記工程順に限定するものではなく、たとえば、電極材
料にアルミニウムが含まれていない場合や、アルミニウ
ムが含まれていても、他の金属や保護膜により保護され
ている場合には、先ず、半導体素子２を作成し、続い
て、電極２ａを形成する。そして、電極２ａや半導体素
子２を含む半導体装置の表面に、金属薄膜としてアルミ
ニウム薄膜を形成し、続いて、窒素雰囲気中でアニール
を行うことで、図１（ｃ）に示すような半導体装置を製
造することができる。

【００５８】次に、本発明における半導体装置の製造方
法の第二実施形態について説明する。「半導体装置の製造方法の第二実施形態」図３は、本発
明における半導体装置の製造方法の第二実施形態を説明
するための概略断面図を示しており、（ａ）は金属薄膜
形成工程、（ｂ）はマスキング工程、（ｃ）は酸化工
程、（ｄ）は電極形成工程における概略断面図を示して
いる。

【００５９】同図（ａ）において、先ず、窒化ガリウム
基板１及び半導体素子２の表面に、アルミニウムを含む
金属薄膜４を、物理蒸着法により形成する（金属薄膜形
成工程）。

【００６０】続いて、同図（ｂ）に示すように、フォト
レジストなどのマスク材料６でマスキングを行なう（マ
スキング工程）。そして、マスク材料６は、所定の形
状、本実施形態では、電極５を形成するための形状にエ
ッチングされ、開口部２ｃが形成される。

【００６１】次に、同図（ｃ）に示すように、プラズマ
アッシング装置などを用いて、マスキングされた半導体
装置の表面を酸化させる（酸化工程）。ここで、プラズ
マアッシング装置は、反応性ガスのプラズマを発生さ
せ、そのプラズマを利用してレジストを除去する装置で
あるが、本実施形態では、酸素プラズマを使用すること
により、マスキングされていない金属薄膜４の表面を強
制的に酸化させるとともに、マスク材料６を除去する。

【００６２】また、マスク材料６が除去された金属薄膜
４の表面は、強制的に酸化させないようにすることによ
り、自然酸化膜以上の酸化膜が形成されない。つまり、
強制的に酸化されるのは、マスキングされていない金属
薄膜４、すなわち、半導体素子２の電極５の形成部分で
あり、かつ、この強制的な酸化により、金属薄膜４の上
面近傍のみが酸化し、酸化アルミニウム７を形成する。
このようにすることにより、マスク材料６が除去された
領域の金属薄膜４を、窒素雰囲気中でアニールすること
ができる。

【００６３】そして、同図（ｄ）に示すように、金属薄
膜４を窒素雰囲気中でアニールする（アニール工程）。
ここで、金属薄膜４は、上記薄膜の形成方法の実施形態
と同様のアニール条件でアニールされ、これにより、酸
化アルミニウム７で覆われた領域以外（すなわち、酸化
アルミニウム膜で覆われていない領域）のアルミニウム
が窒化アルミニウムに変化する。

【００６４】また、このアニールによって、酸化アルミ
ニウム７に覆われた金属薄膜４は、窒化されないので、
電極５（半導体素子２の接続手段）として機能する。

【００６５】このように、本実施形態における半導体装
置の製造方法によれば、表面保護膜として、窒化アルミ
ニウム膜を選択的に形成することができるとともに、配
線又は電極として使用するアルミニウムと保護膜として
の窒化アルミニウムを同時に作成することができるの
で、生産性が向上し、生産コストが低減する。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜の形
成方法及び半導体装置の製造方法によれば、被保護対象
上に窒化アルミニウム保護膜を形成するとともに、同時
にアニールするので、半導体装置における保護膜内部の
準位や境界面準位の低減された保護膜を、効率良く形成
することができる。これにより、周波数分散や電流のド
リフト現象の発生を防止し、半導体装置の信頼性を向上
させることができる。また、保護膜の形成とアニールを
同時に行なうことができるので、生産コスト及び生産リ
ードタイムを改善することができる。

【００６７】また、本発明の薄膜形成方法は、アニール
条件さえ満たせば、半導体表面の保護膜に限らず、他の
絶縁体や金属の保護膜としても使用可能であり、信頼性
及び生産性に優れた保護膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明における薄膜の形成方法の実施
形態を説明するための概略断面図を示しており、（ａ）
は薄膜形成前の状態、（ｂ）は金属薄膜形成工程、
（ｃ）はアニール工程における概略断面図を示してい
る。

【図２】図２は、本発明における半導体装置の製造方法
の第一実施形態を説明するための概略断面図を示してお
り、（ａ）は金属薄膜形成工程、（ｂ）はアニール工
程、（ｃ）はエッチング工程、（ｄ）は電極形成工程に
おける概略断面図を示している。

【図３】図３は、本発明における半導体装置の製造方法
の第二実施形態を説明するための概略断面図を示してお
り、（ａ）は金属薄膜形成工程、（ｂ）はマスキング工
程、（ｃ）は酸化工程、（ｄ）は電極形成工程における
概略断面図を示している。

【符号の説明】

１窒化ガリウム基板２半導体素子２ａ，５電極２ｂ、２ｃ開口部３窒化アルミニウム保護膜４金属薄膜６マスク材料７酸化アルミニウム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山達峰東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者大野泰夫東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者羽山信幸東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者宮本広信東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者松永高治東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者安藤裕二東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者葛原正明東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB02 DD33 DD99 EE06 EE14 5F033 GG02 GG03 HH00 QQ09 QQ37 QQ73 QQ78 QQ89 RR05 SS26 XX00 5F058 BB05 BC09 BF55 BF56 BF64 BJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物質の表面上にアルミニウムを含む金属
薄膜を形成し、当該金属薄膜を窒素雰囲気中でアニール
することにより、窒化アルミニウム薄膜を形成すること
を特徴とする薄膜の形成方法。
【請求項２】前記アニールする前に、前記金属薄膜の
表面部分に、局所的に酸化アルミニウム膜を形成したこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜の形成方法。
【請求項３】前記窒素雰囲気中における酸素濃度を、
０〜１０^-４重量％（ただし、０も含む）としたことを
特徴とする請求項１又は２記載の薄膜の形成方法。
【請求項４】前記アニールする際のアニール温度を、
９４０〜２７４０Ｋとしたことを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
【請求項５】前記アニールする際のアニール時間を、
３０〜１２００秒としたことを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
【請求項６】前記金属薄膜を、チタンとアルミニウム
からなる金属薄膜としたことを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載の薄膜の形成方法。
【請求項７】前記チタンとアルミニウムからなる金属
薄膜のアルミニウムの厚さを、１０〜２００ｎｍとした
ことを特徴とする請求項６記載の薄膜の形成方法。
【請求項８】上記請求項１〜７のいずれかに記載の薄
膜の形成方法により、半導体装置を構成する窒化ガリウ
ム又はサファイア上に、窒化アルミニウム薄膜を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。