JP2002231653A - Method for manufacturing semiconductor element - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor element

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JP2002231653A
JP2002231653A JP2001027054A JP2001027054A JP2002231653A JP 2002231653 A JP2002231653 A JP 2002231653A JP 2001027054 A JP2001027054 A JP 2001027054A JP 2001027054 A JP2001027054 A JP 2001027054A JP 2002231653 A JP2002231653 A JP 2002231653A
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JP
Japan
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resistance
layer
region
substrate
manufacturing
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Application number
JP2001027054A
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Japanese (ja)
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Atsushi Kudo
淳 工藤
Masanori Watanabe
正則 渡辺
Yuji Hishida
有二 菱田
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Ion Engineering Research Institute Corp
Original Assignee
Ion Engineering Research Institute Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of the known fact that, when a heat hysteresis of 800 deg.C or higher is passed through, a resistance value is reduced markedly in association with annealing of ion implantation faults, and hence a high resistance region forming technique having a high heat resistance necessary to microminiaturize, accelerate, enhance the efficiency or highly integrate and integrate with an optical element, using a compound semiconductor containing gallium and nitrogen is obtained. SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor element comprises the steps of ion implanting Zn or C through a photomask in a sapphire (0001) substrate 7, by using a compound semiconductor substrate having an AlN buffer layer 8', an undoped layer 8 and an n-type AlxGa1-xN layer 9 formed by a MOCVD method to form inter-element isolation regions 10, 10', 10". Further, the method further comprises the steps of forming source and drain electrodes 12, 12' and 13, 13', annealing to obtain ohmic low contact resistance, and then forming gate electrodes 11, 11', thereby manufacturing a field effect transistor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法に関し、さらに詳しくは、ガリウム及び窒素を構成元
素として含む窒化ガリウム(GaN)系半導体に高抵抗領域
を形成する半導体素子の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device for forming a high-resistance region in a gallium nitride (GaN) -based semiconductor containing gallium and nitrogen as constituent elements. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガリウム及び窒素を構成元素として含む
窒化ガリウム(GaN)系半導体は、青紫色レーザーなど短
波長発光素子への応用に加え、高周波・高出力などの性
能を有する電子素子への応用が可能である。これらの電
子素子を微細化、高速化、高効率化する場合、或いはこ
れらの電子素子を集積化したり光素子と一体化する場
合、素子の周辺、隣接した素子間、或いは素子と基板と
の間に高抵抗領域を形成し電気的に分離することが必要
となる。従来からイオン注入によりこれら高抵抗領域を
形成することが試みられてきたが、形成される領域の比
抵抗や耐熱性などは十分とはいえず、素子を微細化、高
速化、高効率化し、或いは集積化、光素子と一体化する
上で障害となっていた。
2. Description of the Related Art Gallium nitride (GaN) based semiconductors containing gallium and nitrogen as constituent elements are used not only for short-wavelength light-emitting devices such as blue-violet lasers, but also for electronic devices having high-frequency, high-output performance. Is possible. When miniaturizing, speeding up, or increasing the efficiency of these electronic elements, or when integrating these electronic elements or integrating them with an optical element, the periphery of the element, between adjacent elements, or between the element and the substrate It is necessary to form a high-resistance region and electrically isolate the region. Conventionally, attempts have been made to form these high-resistance regions by ion implantation, but the specific resistance and heat resistance of the formed regions are not sufficient. Or, it has been an obstacle in integration and integration with an optical element.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体基板上に素子を
形成する場合、結晶成長、不純物ドーピング、電極形成
などのプロセスが施される。このため、これら半導体基
板は高温での熱履歴を経ることになる。従って、素子の
周辺、隣接した素子間、或いは素子と基板との間を電気
的に分離するために設ける高抵抗領域は、デバイス製造
プロセスにおける熱履歴に十分耐える必要があり、プロ
セスフローにもよるが700℃乃至1100℃程度の耐熱性が
要求される。更に、デバイスの微細化に対応するために
は、狭い分離幅で十分な電気的な分離を達成する必要が
あり、採用する分離領域の寸法にも依存するが107Ωcm
以上でできるだけ高比抵抗であることが望ましい。例え
ば、シリコンを用いたLSIでは、熱酸化等の方法で形成
したSiO2層が一般にこれらの目的に用いられ、サブハー
フミクロンの素子間分離、或いはSOI(Silicon on Insu
lator)構造などが実現されている。
When an element is formed on a semiconductor substrate, processes such as crystal growth, impurity doping, and electrode formation are performed. For this reason, these semiconductor substrates undergo a thermal history at a high temperature. Therefore, the high-resistance region provided for electrically separating the periphery of the element, between adjacent elements, or between the element and the substrate needs to sufficiently withstand the heat history in the device manufacturing process, and depends on the process flow. However, heat resistance of about 700 ° C. to 1100 ° C. is required. Furthermore, in order to cope with the miniaturization of devices, it is necessary to achieve sufficient electrical isolation with a narrow isolation width, and although it depends on the size of the isolation region to be employed, 10 7 Ωcm
As described above, it is desirable that the specific resistance is as high as possible. For example, in an LSI using silicon, an SiO 2 layer formed by a method such as thermal oxidation is generally used for these purposes, and is used for sub-half-micron device isolation or SOI (Silicon on Insu).
lator) structure is realized.

【0004】これに対して、GaNなどの化合物半導体で
は一般に高品質な熱酸化膜を得るのが困難なことが知ら
れている。このため、GaN系半導体を用いた高周波素子
に高抵抗領域を形成して素子間分離を行う場合、N,He
など比較的軽いイオンを注入する技術が試みられてき
た.例えば、Zolper et al, "Status of implantationd
oping and isolation of III-V nitrides", ECS Proce
edings volume 95-21,144はNイオン注入に関して、イオ
ン注入後の熱処理に伴うシート抵抗の推移について報告
しているが、これらのシート抵抗は550℃熱処理後では6
×106Ω/□, 750℃では6×109Ω/□, 850℃では4×108
Ω/□であり、750℃で一旦シート抵抗が増加するとは言
え、素子間分離の指標となる比抵抗で見れば高々105Ωc
mと低いのに加え、850℃では既に抵抗が下がり始めるな
ど、素子間分離抵抗、耐熱性のいずれからも十分な特性
とは言えなかった。また,Binari et. al, "He and N i
mplant isolation of n-type GaN",APL 78(5)3008ではH
eイオン注入により800℃アニール後に1010Ωcmが得られ
るが、それ以上の温度では抵抗が減少することを報告し
ている。また、O,Cr,Fe,Tiなどのイオン注入も試みられ
ているが、800℃以上の熱履歴を経た場合、イオン注入
欠陥がアニールされることに伴い抵抗値が顕著に減少し
てしまうことが知られている。
On the other hand, it is generally known that it is difficult to obtain a high-quality thermal oxide film from a compound semiconductor such as GaN. Therefore, when a high-resistance region is formed in a high-frequency device using a GaN-based semiconductor to perform device isolation, N, He
Techniques for implanting relatively light ions have been attempted. For example, Zolper et al, "Status of implantationd
oping and isolation of III-V nitrides ", ECS Proce
The edings volume 95-21,144 reports the change in sheet resistance associated with heat treatment after ion implantation for N ion implantation.
× 10 6 Ω / □, 6 × 10 9 Ω / □ at 750 ° C, 4 × 10 8 at 850 ° C
Ω / □, and although the sheet resistance once increases at 750 ° C, it can be as high as 10 5 Ωc in terms of the specific resistance, which is an index of the separation between elements.
In addition to the low m, the resistance already started to drop at 850 ° C, indicating that the characteristics were not sufficient in terms of both the isolation resistance between elements and heat resistance. Also, Binari et. Al, "He and N i
mplant isolation of n-type GaN ", APL 78 (5) 3008
It has been reported that e-ion implantation yields 10 10 Ωcm after 800 ° C annealing, but at higher temperatures the resistance decreases. Attempts have also been made to implant ions of O, Cr, Fe, Ti, etc., but after a thermal history of 800 ° C or more, the resistance value will decrease significantly due to annealing of ion implantation defects. It has been known.

【0005】これらの理由から、ガリウム及び窒素を含
む化合物半導体を用いた電子素子を微細化、高速化、高
効率化し、或いは集積化、光素子と一体化するために必
要となる耐熱性の高い高抵抗領域形成技術が求められて
いた。
For these reasons, an electronic device using a compound semiconductor containing gallium and nitrogen has high heat resistance required for miniaturization, high speed, high efficiency, integration, and integration with an optical device. There has been a demand for a technique for forming a high-resistance region.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体素
子の製造方法は、ガリウム及び窒素を含む化合物半導体
からなる基板、薄膜、或いはこれらの積層構造にイオン
を注入して高抵抗領域を形成する工程において、注入さ
れるイオン種がZn又はCであることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a high resistance region is formed by implanting ions into a substrate, a thin film, or a laminated structure of a compound semiconductor containing gallium and nitrogen. In this step, the ion species to be implanted is Zn or C.

【0007】また、請求項2記載の半導体素子の製造方
法は、請求項1において高抵抗領域の比抵抗が107Ωcm
以上であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the specific resistance of the high-resistance region is 10 7 Ωcm.
It is characterized by the above.

【0008】また、請求項3記載の半導体素子の製造方
法は、請求項2において高抵抗領域の比抵抗が700℃以
上の耐熱性を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, wherein the high-resistance region has heat resistance of 700 ° C. or more.

【0009】また、請求項4記載の半導体素子の製造方
法は、請求項1においてイオン注入した不純物の体積濃
度の深さ方向分布の少なくとも一部が1×1019cm-3以上
であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein at least a part of a depth direction distribution of a volume concentration of the ion-implanted impurity is 1 × 10 19 cm -3 or more. Features.

【0010】また、請求項5記載の半導体素子の製造方
法は、請求項1、3、又は4において半導体基板上に形
成された素子の周辺領域,或いは隣接して形成された素
子間領域にイオンを注入して高抵抗領域を形成し素子間
分離を行うことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the first, third, or fourth aspect, wherein the ion implantation is performed in a peripheral region of the device formed on the semiconductor substrate or in an inter-device region formed adjacently. Is implanted to form a high-resistance region to perform element isolation.

【0011】また、請求項6記載の半導体素子の製造方
法は、請求項5において半導体素子が電界効果型トラン
ジスターであって、これを形成する工程がソース・ドレ
イン部へのイオン注入によるドーピング、ソース・ドレ
イン電極形成のいずれか或いは両方の工程を含み、これ
らいずれか或いは両方の工程の前に高抵抗領域を形成す
ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, the semiconductor element is a field-effect transistor, and the step of forming the same is performed by doping by ion implantation into a source / drain portion. The method includes one or both steps of forming a drain electrode, and forms a high-resistance region before either or both steps.

【0012】また、請求項7記載の半導体素子の製造方
法は、請求項1、3、又は4において半導体基板に高抵
抗層を形成する工程において、素子が形成される基板表
面部より深い領域に高抵抗層を有し、該高抵抗層がイオ
ン注入により形成されることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of forming a high-resistance layer on a semiconductor substrate according to the first, third, or fourth aspect, the semiconductor device is formed in a region deeper than a substrate surface portion on which the element is formed. It has a high resistance layer, and the high resistance layer is formed by ion implantation.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発
明について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.

【0014】本発明における半導体材料及び半導体素子
は,ガリウム及び窒素を含む化合物半導体,具体的には
GaN、及び GaNをベースとするAlxGa1-xNなどの合金半導
体を含む。GaN及びその合金半導体は通常サファイア或
いはシリコンカーバイドなどの基板上にAlNなどの薄い
バッファー層を介してヘテロエピタキシー成長させたも
のを用いることができる。この場合、AlN、GaN、及び G
aNをベースとするAlxGa1-xNなどの合金半導体のヘテロ
エピタキシー成長法としては有機金属化学気相成長法(M
OCVD)や分子線エピタキシー法(MBE)等を用いることがで
きる。MOCVD法では、成長層の組成に応じトリメチルア
ルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アンモニ
ア(NH3)などの原料を用い、公知の方法により900℃〜11
00℃程度の温度で結晶成長を行う。また、MBE法ではア
ルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)などの金属源に加え、窒
素(N)についてはECRイオン源等によりNH3ガスを励起し
て供給する方法などが用いられ、公知の方法により800
〜1000℃程度の温度で結晶成長を行う。
The semiconductor material and the semiconductor element according to the present invention are compound semiconductors containing gallium and nitrogen, specifically,
Includes GaN and alloy semiconductors such as Al x Ga 1-x N based on GaN. As GaN and its alloy semiconductors, those obtained by heteroepitaxial growth on a substrate such as sapphire or silicon carbide via a thin buffer layer such as AlN can be used. In this case, AlN, GaN, and G
As heteroepitaxy growth of alloy semiconductors such as Al x Ga 1-x N based on aN, metal organic chemical vapor deposition (M
OCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) can be used. In the MOCVD method, trimethyl aluminum, depending on the composition of the grown layer (TMA), trimethyl gallium (TMG), using the raw material such as ammonia (NH 3), 900 ℃ by known methods to 11
Crystal growth is performed at a temperature of about 00 ° C. In addition, in the MBE method, in addition to a metal source such as aluminum (Al) and gallium (Ga), for nitrogen (N), a method of exciting and supplying NH 3 gas with an ECR ion source or the like is used, and a known method is used. By 800
Crystal growth is performed at a temperature of about 1000 ° C.

【0015】次に、ZnやCのイオン注入により高抵抗領
域を形成する場合、素子とその周辺、或いは素子間を高
抵抗領域で分離するには、フォトリソグラフィー工程に
よりこれら基板表面にフォトレジストパターンを形成し
た後イオン注入を行うことにより、所望の領域にのみ選
択的に所望のイオンを注入し、その後700〜1150℃程度
の熱履歴を経ることにより形成する.また,基板の表面
より深い部分に高抵抗層を形成する場合には,注入され
たイオンが所望の深さ方向分布をもって基板中に停留す
るように加速電圧を選択した上で、通常は基板全面にわ
たって注入を行い、更に850℃〜1150℃程度の温度でア
ニールを行うことによりイオン注入によって生じた結晶
欠陥を回復させて形成する。このようにして得られた基
板をそのまま素子形成に供することもできるが、通常
は、これら基板上に素子動作層となるべきGaN、GaNをベ
ースとするAlxGa1-xNなど合金半導体層、或いはこれら
からなる積層構造をMOCVD或いはMBE等の方法で成長させ
て用いる。
Next, when a high-resistance region is formed by ion implantation of Zn or C, in order to separate the element from the periphery or between the elements by the high-resistance region, a photoresist pattern is formed on the surface of the substrate by a photolithography process. After ion implantation, ion implantation is performed to selectively implant only desired ions into a desired region, and then heat is formed at a temperature of about 700 to 1150 ° C. When a high-resistance layer is formed in a portion deeper than the surface of the substrate, the acceleration voltage is selected so that the implanted ions stay in the substrate with a desired distribution in the depth direction. And then annealing at a temperature of about 850 ° C. to 1150 ° C. to recover crystal defects caused by ion implantation. The substrate obtained in this way can be directly used for device formation, but usually, on these substrates, an alloy semiconductor layer such as GaN or a GaN-based Al x Ga 1-x N to serve as a device operation layer. Alternatively, a laminated structure composed of these is grown and used by a method such as MOCVD or MBE.

【0016】[0016]

【実施例】図1及び図2は本発明の実施例1の半導体素
子の製造工程を説明する素子構造図及び該製造工程によ
り形成された高抵抗層で得られる比抵抗のアニール温度
依存性を示す図、図3、図4、図5は本発明の実施例2
の半導体素子の製造工程を説明するための素子構造図、
図6、図7、図8は、それぞれ本発明の実施例3、実施
例4、実施例5の半導体素子の製造工程を説明するため
の素子構造図を示す。
1 and 2 show a device structure diagram for explaining a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and show an annealing temperature dependency of a specific resistance obtained by a high resistance layer formed by the manufacturing process. FIGS. 3, 3, 4 and 5 show a second embodiment of the present invention.
Element structure diagram for explaining the manufacturing process of the semiconductor element of
FIGS. 6, 7, and 8 are device structure diagrams for explaining the manufacturing steps of the semiconductor devices according to the third, fourth, and fifth embodiments of the present invention, respectively.

【0017】実施例1Embodiment 1

【0018】図1に示すように、サファイア(0001)基板
1の上にAlNバッファ(40nm厚)/アンドープGaN(3μm厚)
からなる積層構造2、n型GaN層3(Siドープ,キャリア
濃度4×1018cm-3,0.6μm厚)をMOCVD法により形成した化
合物半導体基板を用い、表1に示す条件によりZn、C、N
のいずれかをそれぞれ3段階のエネルギーでイオン注入
し、表面から約300nmの深さにわたってピーク濃度がお
およそ1.0×1019cm-3,乃至1.0×1020cm-3となるように
イオン注入層4を形成した。その後、イオン注入層4の
抵抗を評価するために、Siイオンを15kVで2×1014cm-2
注入し、試料の極表面に薄い導電層5を形成した。これ
らの試料をN2雰囲気中で1分間、それぞれ700℃、850
℃、1000℃で熱処理した。Znイオン注入した試料につい
ては1150℃での熱処理も行った。これらの試料に同心円
上のTi/Ni電極6を形成した後、極薄Siイオン注入層5
のうち表面に露出した部分をArイオンエッチングにより
除去して図1の素子構造を得た。
As shown in FIG. 1, an AlN buffer (40 nm thick) / undoped GaN (3 μm thick) is formed on a sapphire (0001) substrate 1.
And a n-type GaN layer 3 (Si-doped, carrier concentration 4 × 10 18 cm −3 , 0.6 μm thick) formed by MOCVD using Zn and C under the conditions shown in Table 1. , N
Is ion-implanted at each of three energies, and the ion-implanted layer 4 has a peak concentration of about 1.0 × 10 19 cm −3 to 1.0 × 10 20 cm −3 over a depth of about 300 nm from the surface. Was formed. Thereafter, in order to evaluate the resistance of the ion-implanted layer 4, Si ions were applied at 15 kV to 2 × 10 14 cm −2.
Injection was performed to form a thin conductive layer 5 on the very surface of the sample. 1 minute The samples in the N 2 atmosphere, respectively 700 ° C., 850
Heat treatment was performed at 1000C and 1000C. The sample implanted with Zn ions was also heat-treated at 1150 ° C. After forming concentric Ti / Ni electrodes 6 on these samples, an ultra-thin Si ion implanted layer 5 was formed.
The part exposed on the surface was removed by Ar ion etching to obtain the device structure of FIG.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】本素子において、中心電極と周辺電極の間
で電流-電圧特性を測定することにより、イオン注入層
の比抵抗を評価した。この時、電流は図1の(a)-(c)-
(b)の経路で流れるが、経路(b),(c)の抵抗は経路(a)の
抵抗に比べ無視でき、中心電極下のイオン注入高抵抗層
の比抵抗が評価できた。このような方法で得られたGaN
層の比抵抗は、Znイオンを注入した試料では、図2(a)
に示すように700℃、850℃、1000℃、1150℃のアニール
を行った後も1010Ωcm以上と非常に高く、1150℃まで低
下が見られないなど熱的に極めて高い安定性を示した。
また、Cイオンを注入した場合には、図2(b)に示すよう
に1000℃では比抵抗は減少するものの、700℃、850℃の
アニールを行った後の比抵抗、及び同図から内挿した90
0℃アニールを行った場合の比抵抗は108Ωcm以上であ
り、900℃以上の耐熱性を有することが明らかになっ
た。これに対して、Nイオンを注入した場合には、図2
(c)に示すように700℃から1000℃アニールの範囲におい
て殆どは 106Ωcm以下と低い比抵抗しか得られなかっ
た。更に、Zn或いはCをイオン注入した試料についてア
ニール後の深さ方向分布を二次イオン質量分析法(SIMS)
で評価したところ、1150℃までアニールを行っても熱拡
散距離は高々10nmと非常に小さかった。
In this device, the specific resistance of the ion-implanted layer was evaluated by measuring the current-voltage characteristics between the center electrode and the peripheral electrode. At this time, the current is (a)-(c)-in FIG.
Although the current flows through the path (b), the resistances of the paths (b) and (c) were negligible compared to the resistance of the path (a), and the specific resistance of the ion-implanted high-resistance layer below the center electrode could be evaluated. GaN obtained by such a method
The specific resistance of the layer is as shown in FIG.
As shown in the figure, even after annealing at 700 ° C, 850 ° C, 1000 ° C, and 1150 ° C, the temperature was extremely high at 10 10 Ωcm or more, and showed extremely high thermal stability, showing no decrease to 1150 ° C. .
When C ions are implanted, the resistivity decreases at 1000 ° C. as shown in FIG. 2 (b), but the resistivity after annealing at 700 ° C. and 850 ° C. 90 inserted
The resistivity after annealing at 0 ° C. was 10 8 Ωcm or more, and it was found that it had heat resistance of 900 ° C. or more. On the other hand, when N ions are implanted, FIG.
As shown in (c), in the range of 700 ° C. to 1000 ° C. annealing, almost no specific resistance of 10 6 Ωcm or less was obtained. In addition, secondary ion mass spectrometry (SIMS)
As a result, the thermal diffusion distance was as small as 10 nm at most even after annealing up to 1150 ° C.

【0021】これらの結果、Zn及びCは高比抵抗が得ら
れ、かつそれらが高温まで維持されるのに加え、熱拡散
が少ないことから高温まで素子構造を精密かつ安定に維
持できるなど、高抵抗領域を形成するイオン種として好
適であることが確認された。
As a result, Zn and C have high specific resistance, and are capable of maintaining the element structure precisely and stably at high temperatures due to their low heat diffusion in addition to their being maintained at high temperatures. It was confirmed that it was suitable as an ionic species for forming the resistance region.

【0022】また、n型GaN層に代えてn型AlxGa1-xN層(x
=0.3,Siドープ,キャリア濃度4×1018cm-3,0.6μm厚)
を用いて同様の素子構造を形成したところ、該n型AlxGa
1-xN層はn型GaN層に比べてエネルギー帯幅が大きいため
に、比抵抗は同等又は大きくなる傾向が見られ、Znイオ
ンを注入した試料では、700℃、850℃、1000℃、1150℃
のアニールを行った後1010Ωcm以上、Cイオンを注入し
た場合には、1000℃では比抵抗は減少するものの、700
℃、850℃のアニールを行った後の比抵抗、及びこれら
から内挿した900℃アニールを行った場合の比抵抗は108
Ωcm以上であり、900℃以上の耐熱性を有することが明
らかになった。これに対して、Nイオンを注入した場合
には、700℃から1000℃アニールの範囲において殆どは1
07Ωcm以下と低い比抵抗しか得られなかった。
Further, instead of the n-type GaN layer, an n-type Al x Ga 1-x N layer (x
= 0.3, Si doping, carrier concentration 4 × 10 18 cm -3 , 0.6μm thickness)
Was formed a similar device structure using, the n-type Al x Ga
Since the 1-x N layer has a larger energy bandwidth than the n-type GaN layer, the specific resistance tends to be equal or larger.In the sample implanted with Zn ions, 700 ° C., 850 ° C., 1000 ° C., 1150 ℃
When C ions are implanted at 10 10 Ωcm or more after annealing, the resistivity decreases at 1000 ° C.
The specific resistance after annealing at 850 ° C. and 850 ° C., and the specific resistance when annealing at 900 ° C. interpolated from these were 10 8
Ωcm or more, and was found to have heat resistance of 900 ° C or more. On the other hand, when N ions are implanted, almost 1
0 7 [Omega] cm or less and a low specific resistance had only.

【0023】実施例2Embodiment 2

【0024】図3に示すように、サファイア(0001)基板
7上にAlNバッファ層(40nm厚)8’、アンドープGaN層(3
μm厚)8、及びn型AlxGa1-xN層9(x=0.3,Siドープ,キ
ャリア濃度4×1018cm-3,20nm厚)をMOCVD法により形成し
た化合物半導体基板を用い、フォトマスクを通してZn或
いはCのイオン注入を行い素子間分離領域10,10’,
10’’を形成した。Zn或いはCのイオン注入は表1に
示す条件により3段階のエネルギーで行い、表面から約3
00nmの深さにわたっておよそ1.0×1019cm-3,乃至1.0×
1020cm-3の濃度を得た。更に、ソース・ドレイン電極Ti
/Al/ Ni/Auそれぞれ12,12’及び13,13’を形成
しオーミック性低コンタクト抵抗を得るために850℃、1
分間窒素雰囲気中でアニールを行った後、ゲート電極Ni
/Au11,11’を形成して電界効果型トランジスターを
作製した。素子間分離領域の寸法は、図3の上部に示す
平面図においてイオン注入領域の寸法はI=10μm、W=15
0nmであり、ソース及びドレイン電極の寸法 はいずれも
M=20μm,V=100μmであり、またこれら電極間の距離L=3
μmとした。
As shown in FIG. 3, on an sapphire (0001) substrate 7, an AlN buffer layer (40 nm thick) 8 'and an undoped GaN layer (3
using a compound semiconductor substrate formed by MOCVD with an 8 μm thick) 8 and an n-type Al x Ga 1 -xN layer 9 (x = 0.3, Si-doped, carrier concentration 4 × 10 18 cm −3 , 20 nm thick) Zn or C ions are implanted through a photomask, and the device isolation regions 10, 10 ',
10 ″ was formed. The ion implantation of Zn or C is performed at three levels of energy according to the conditions shown in Table 1, and about 3
Approximately 1.0 × 10 19 cm -3 , to 1.0 × over a depth of 00 nm
A concentration of 10 20 cm -3 was obtained. Furthermore, the source / drain electrodes Ti
/ Al / Ni / Au to form 12,12 'and 13,13', respectively, to obtain ohmic low contact resistance
After annealing in a nitrogen atmosphere for 5 minutes, the gate electrode Ni
/ Au11, 11 'was formed to produce a field effect transistor. In the plan view shown in the upper part of FIG. 3, the dimensions of the isolation region are I = 10 μm, W = 15
0 nm, and the dimensions of the source and drain electrodes are both
M = 20 μm, V = 100 μm, and the distance L between these electrodes L = 3
μm.

【0025】本素子構造において、隣り合った2つのト
ランジスターのソース13及びドレイン12’の間の耐
圧を測定した処、10V印加時にリーク電流は1μA以下で
あり、50Vまで顕著な非線形性の電流増加は見られない
など、高い素子間分離性能が得られた。上記電界効果ト
ランジスターにおいては、素子間分離用イオン注入後
に、ソース・ドレイン電極を形成しオーミック性低コン
タクト抵抗を得るために850℃のアニールを行っている
にも関わらず、高い素子間分離性能が維持されることが
確認された。
In this device structure, when the withstand voltage between the source 13 and the drain 12 ′ of two adjacent transistors was measured, the leakage current was 10 μA or less when 10 V was applied, and the non-linear current increased significantly up to 50 V. No high isolation performance was obtained, for example. In the above-mentioned field-effect transistor, high element-separation performance is obtained despite the fact that 850 ° C. annealing is performed to form source / drain electrodes and obtain ohmic low contact resistance after the element-separation ion implantation. It was confirmed that it was maintained.

【0026】なお、素子配置パターンの比較として、図
4はソース・ドレイン電極を先に形成しオーミック性低
コンタクト抵抗を得るためのアニールを行った後に、電
極間の間隙にこれらイオンを注入し素子間分離を行う場
合を示している。この場合は素子間分離領域の耐熱性は
低くてもよいが、イオン注入領域の幅Iとソースドレイ
ン電極間距離Mが同じ寸法となるため、図3と比較して
素子サイズが大きくなることが避けられず、素子を微細
化するのには不利である。即ち、耐熱性の高い素子間分
離領域を図3のように電極形成前に形成することによ
り、素子の縮小化が可能となる。
As a comparison of element arrangement patterns, FIG. 4 shows that source and drain electrodes are formed first, annealing is performed to obtain low ohmic contact resistance, and then these ions are implanted into the gap between the electrodes. The case where separation is performed is shown. In this case, the heat resistance of the element isolation region may be low, but since the width I of the ion implantation region and the distance M between the source and drain electrodes have the same dimensions, the element size may be larger than that of FIG. This is inevitable and disadvantageous for miniaturizing the device. That is, by forming the element isolation region having high heat resistance before forming the electrodes as shown in FIG. 3, the element can be reduced in size.

【0027】図3、図4の素子構造においては、隣接す
る2つのトランジスターのソース電極12’とドレイン
電極13間に流れるリーク電流は経路14を通して流れ
る。図5では、この経路によるリーク電流を抑制するた
めに、結晶成長層の構造をAlNバッファ層(40nm厚)8’/
pドープGaN層8’’(Mgドープ,キャリア濃度1×1017cm
-3,2.8μm厚)/アンドープGaN層8(0.1μm厚)/n型AlxGa
1-xN層9(20nm厚)の構造に変更した。このようにp/i/n
或いはp/n接合等の整流性の構造を併用することによ
り、リーク電流を1nA程度まで低減することができた。
In the device structure shown in FIGS. 3 and 4, the leak current flowing between the source electrode 12 ′ and the drain electrode 13 of two adjacent transistors flows through the path 14. In FIG. 5, the structure of the crystal growth layer is changed to an AlN buffer layer (40 nm thick) 8 ′ /
p-doped GaN layer 8 ″ (Mg-doped, carrier concentration 1 × 10 17 cm)
−3 , 2.8 μm thickness) / undoped GaN layer 8 (0.1 μm thickness) / n-type Al x Ga
The structure was changed to a 1-x N layer 9 (20 nm thick). Thus, p / i / n
Alternatively, the leak current could be reduced to about 1 nA by using a rectifying structure such as a p / n junction.

【0028】実施例3Embodiment 3

【0029】図6に示すように、サファイア(0001)基板
7上にAlNバッファ層(40nm厚)15’、アンドープGaN層
(3μm厚)15、及びn型AlxGa1-xN層16(x=0.3,Siドー
プ,キャリア濃度4×1018cm-3、20nm厚)をMOCVD法によ
り形成した化合物半導体基板上を用い、これにフォトマ
スクを通してZnイオン注入を行い、素子分離領域17,
17’,17’’を形成した。Znイオン注入は表1に示
す条件により3段階のエネルギーで行い、表面から約300
nmの深さにわたっておよそ1.0×1019cm-3,乃至1.0×10
20cm-3の濃度を得た。その後、まずゲート電極Ni/Au2
0,20’を形成し、次に、ソース・ドレイン領域18,
18’及び19,19’の寄生抵抗を低減する目的で、
ゲート電極パターンをマスクにして自己整合的にこれら
の領域及び素子間分離領域に及んでSiイオン注入を行っ
た。この時のイオン注入条件は加速電圧30kV、注入量は
5×1013cm-2であり、注入後にSiを活性化させるために
窒素雰囲気中で1100℃,1分の熱処理を行った。その
後、ソース・ドレイン電極Ti/Al Ni/Auそれぞれ21,2
1’及び22,22’を形成し、電界効果型トランジス
ターを作製した。素子分離部の寸法は、実施例2と同
様、I=10μm、W=150nmであり、ソース及びドレイン電
極の寸法はいずれもM=20μm,V=100μmであり、またこ
れら電極間の距離L=3μmとした。
As shown in FIG. 6, on a sapphire (0001) substrate 7, an AlN buffer layer (40 nm thick) 15 'and an undoped GaN layer
(3 μm thickness) 15 and an n-type Al x Ga 1 -xN layer 16 (x = 0.3, Si doping, carrier concentration 4 × 10 18 cm −3 , 20 nm thickness) formed on a compound semiconductor substrate formed by MOCVD. Zn ions were implanted through a photomask into the device isolation regions 17,
17 ′ and 17 ″ were formed. Zn ion implantation is performed at three levels of energy under the conditions shown in Table 1, and approximately 300 times from the surface.
Approximately 1.0 × 10 19 cm −3 to 1.0 × 10 over the depth of nm
A concentration of 20 cm -3 was obtained. Then, first, the gate electrode Ni / Au2
0,20 ', and then the source / drain regions 18,
In order to reduce the parasitic resistance of 18 'and 19, 19',
Using the gate electrode pattern as a mask, Si ions were implanted in a self-aligned manner into these regions and the device isolation regions. The ion implantation conditions at this time are: acceleration voltage 30 kV, implantation amount:
5 is a × 10 13 cm -2, 1100 ℃ in a nitrogen atmosphere in order to activate the Si after implantation, heat treatment was performed for one minute. After that, source / drain electrodes Ti / Al Ni / Au were 21 and 2 respectively.
1 ′ and 22, 22 ′ were formed to produce a field effect transistor. The dimensions of the element isolation portion were I = 10 μm, W = 150 nm, the dimensions of the source and drain electrodes were M = 20 μm, V = 100 μm, and the distance L = It was 3 μm.

【0030】本素子構造において、隣り合ったトランジ
スター間の耐圧を測定した処、10V印加時にリーク電流1
μA以下と小さく、50Vまで顕著な非線形性の電流増加は
見られないなど、良好な素子間分離性能が得られた。上
記電界効果トランジスターにおいて、ソース・ドレイン
へのSiイオン後1100℃,1分の熱処理を行っているにも
関わらず、高い素子間分離性能が得られた。
In the present device structure, the breakdown voltage between adjacent transistors was measured.
Good isolation performance was obtained, including a small value of less than μA and no remarkable non-linear current increase up to 50V. In the above-mentioned field effect transistor, high element isolation performance was obtained despite heat treatment at 1100 ° C. for 1 minute after Si ions to the source and drain.

【0031】実施例4Embodiment 4

【0032】図7(a)に示すように、SiC(0001)基板23
上にAlNバッファ層(40nm厚)24’、アンドープGaN層(3
μm)24をMOCVD法により形成した化合物半導体基板を
用い、表1に示す条件によりZnイオンを3段階のエネル
ギーで注入し、表面から約300nmの深さにわたっておよ
そ1.0×1019cm-3,乃至1.0×1020cm-3の濃度のZnイオン
注入層25を形成した。イオン注入層の結晶性を回復さ
せるために1150℃で1分間、窒素雰囲気中で熱処理した
後、MOCVDにより0.1μm厚のn型GaN層(Siドープ,キャリ
ア濃度4×1018cm-3)26を1000℃、1分間の結晶成長に
より形成した。その後、図7(b)に示すようにTi/Al/Ni/
Au電極27を形成し、その電極パターンをマスクにして
Siドープ層をArイオンスパッターによりエッチング除去
して相互に分離した。本素子構造において、ソース及び
ドレイン電極、及びこれと自己整合的に形成されたn型G
aN領域の寸法 はいずれもM=20μm,W=100μmとした。ま
たこれら電極間の距離は隣接するn型GaN層の分離幅と等
しくL=I=3μmとした。
As shown in FIG. 7A, the SiC (0001) substrate 23
An AlN buffer layer (40 nm thick) 24 ′ and an undoped GaN layer (3
μm) 24 using a compound semiconductor substrate formed by the MOCVD method, Zn ions were implanted at three stages of energy under the conditions shown in Table 1 and approximately 1.0 × 10 19 cm -3 , through a depth of about 300 nm from the surface. A Zn ion implanted layer 25 having a concentration of 1.0 × 10 20 cm −3 was formed. After heat treatment at 1150 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere to recover the crystallinity of the ion-implanted layer, an n-type GaN layer (Si-doped, carrier concentration: 4 × 10 18 cm −3 ) 26 μm thick by MOCVD 26 Was formed by crystal growth at 1000 ° C. for 1 minute. Thereafter, as shown in FIG. 7 (b), Ti / Al / Ni /
An Au electrode 27 is formed, and the electrode pattern is used as a mask.
The Si-doped layers were removed by etching by Ar ion sputtering and separated from each other. In this device structure, the source and drain electrodes and the n-type G formed
The dimensions of the aN region were M = 20 μm and W = 100 μm. The distance between these electrodes was equal to the separation width of the adjacent n-type GaN layer, and L = I = 3 μm.

【0033】本素子構造において、隣り合った電極間の
電流電圧測定により隣接するn型GaN領域の間の分離抵抗
を測定した処、109Ωが得られた。n型GaN層を成長させ
るために1000℃の熱履歴を経ているにも関わらず、高い
分離抵抗が得られた。一方、Znイオン注入を行わなかっ
た場合は、分離抵抗は104Ω以下と低かった。
In this device structure, when the separation resistance between the adjacent n-type GaN regions was measured by measuring the current and voltage between the adjacent electrodes, a value of 10 9 Ω was obtained. Despite the fact that the n-type GaN layer had undergone a thermal history of 1000 ° C. to grow, a high separation resistance was obtained. On the other hand, when the Zn ion implantation was not performed, the separation resistance was as low as 10 4 Ω or less.

【0034】実施例5Embodiment 5

【0035】図8(a)に示すように、SiC(0001)基板28
上にAlNバッファ層(40nm厚)29’、アンドープGaN層(3
μm)29をMOCVD法により形成した化合物半導体基板を
用い、表1に示す条件によりCイオンを3段階のエネルギ
ーで注入し、表面から約300nmの深さにわたっておよそ
1.0×1019cm-3,乃至1.0×1020cm-3の濃度のCイオン注
入層30を形成し、その後、結晶性回復のために窒素雰
囲気中で900℃、1分の熱処理を行った。次に、MBE法を
用いて0.1μm厚のn型GaN層31(Siドープ,キャリア濃
度4×1018cm-3)を成長温度850℃,15分間の結晶成長に
より形成した。更に、フォトリソグラフィー工程により
レジストパターンを形成し、これをマスクとして表1に
示す条件によりCイオンを3段階のエネルギーで注入し、
900℃、1分間窒素中でアニールすることにより、図8
(b)に示すように素子間分離領域33を形成した。その
後、Ti/Al/Ni/Au電極32を形成した。なお、イオン注
入領域の寸法はN=20μm,W=100μm、隣り合ったイオン
注入領域間の距離はI=10μmとした。また、電極はこれ
らイオン注入領域内におさまるようにN>M、W>Vの関係を
満たすように形成した。
As shown in FIG. 8A, the SiC (0001) substrate 28
An AlN buffer layer (40 nm thick) 29 ′ and an undoped GaN layer (3
Using a compound semiconductor substrate formed by MOCVD method 29, C ions were implanted at three stages of energy under the conditions shown in Table 1 and approximately 300 nm deep from the surface.
A C ion implanted layer 30 having a concentration of 1.0 × 10 19 cm −3 to 1.0 × 10 20 cm −3 was formed, and then heat treatment was performed at 900 ° C. for 1 minute in a nitrogen atmosphere to recover crystallinity. . Next, an n-type GaN layer 31 (Si-doped, carrier concentration: 4 × 10 18 cm −3 ) having a thickness of 0.1 μm was formed by MBE at a growth temperature of 850 ° C. for 15 minutes. Further, a resist pattern is formed by a photolithography process, and using this as a mask, C ions are implanted at three levels of energy under the conditions shown in Table 1,
By annealing in nitrogen at 900 ° C for 1 minute,
An element isolation region 33 was formed as shown in FIG. Thereafter, a Ti / Al / Ni / Au electrode 32 was formed. The dimensions of the ion implantation region were N = 20 μm, W = 100 μm, and the distance between adjacent ion implantation regions was I = 10 μm. The electrodes were formed so as to satisfy the relationship of N> M and W> V so as to be within the ion implantation regions.

【0036】本素子構造において、電極間の電流電圧測
定により隣り合ったn型GaN層の間の分離抵抗を測定した
処、107Ωが得られた。n型GaN層成長温度850℃、15分の
プロセスを経ているにも関わらず高い分離抵抗が得られ
た。一方、Cイオン注入を行わなかった場合は、分離抵
抗は104Ω以下と低かった。
In this device structure, when the separation resistance between the adjacent n-type GaN layers was measured by measuring the current and voltage between the electrodes, a value of 10 7 Ω was obtained. High separation resistance was obtained despite the process of growing n-type GaN layer at 850 ° C for 15 minutes. On the other hand, when C ion implantation was not performed, the separation resistance was as low as 10 4 Ω or less.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によるGaN系化合物基板への高抵
抗領域形成技術は、得られる比抵抗が非常に高いため、
同じ分離抵抗を得るための分離幅を小さくできる。更
に、高温まで比抵抗が維持されるため、電極形成やソー
ス・ドレインへの注入ドーピングなどの工程に先立って
素子間分離工程を行うことができる。更に、熱拡散が極
めて小さいため、寸法精度を維持して素子を形成するこ
とが可能である。これらの理由から、微細化、集積化、
素子形成プロセスのフレキシブルな構成、プロセス簡略
化が可能となるなど、GaN系半導体の電子素子を微細
化、集積化、或いは光素子と一体化するために必要とな
る高抵抗領域形成技術として非常に効果が大きい。
The technique for forming a high-resistance region on a GaN-based compound substrate according to the present invention has a very high specific resistance.
The separation width for obtaining the same separation resistance can be reduced. Further, since the specific resistance is maintained up to a high temperature, an element isolation step can be performed prior to steps such as electrode formation and doping into the source / drain. Further, since the heat diffusion is extremely small, the element can be formed while maintaining the dimensional accuracy. For these reasons, miniaturization, integration,
It is a very high-resistance region formation technology that is required for miniaturization, integration, or integration of GaN-based semiconductor electronic devices with optical devices, such as the flexible configuration of the device formation process and the simplification of the process. Great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の半導体素子の製造工程を示
す素子構造図である。
FIG. 1 is an element structure diagram showing a manufacturing process of a semiconductor element of Example 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の半導体素子における高抵抗
層の比抵抗のアニール温度依存性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the annealing temperature dependence of the specific resistance of a high-resistance layer in the semiconductor device of Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例2における第1の半導体素子の
製造工程を示す素子構造図である。
FIG. 3 is an element structure diagram showing a manufacturing process of a first semiconductor element in Example 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施例2における第2の半導体素子の
製造工程を示す素子構造図である。
FIG. 4 is an element structure diagram showing a manufacturing process of a second semiconductor element in Example 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例2における第3の半導体素子の
製造工程を示す素子構造図である。
FIG. 5 is an element structure diagram showing a manufacturing process of a third semiconductor element in Example 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施例3の半導体素子の製造工程を示
す素子構造図である。
FIG. 6 is an element structure diagram showing a manufacturing step of the semiconductor element of Example 3 of the present invention.

【図7】本発明の実施例4の半導体素子の製造工程を示
す素子構造図である。
FIG. 7 is an element structure diagram showing a manufacturing process of a semiconductor element of Example 4 of the present invention.

【図8】本発明の実施例5の半導体素子の製造工程を示
す素子構造図である。
FIG. 8 is an element structural view showing a manufacturing step of a semiconductor element of Example 5 of the present invention.

【符号の鋭明】 1,7 サファイア基
板 23,28 SiC基板 2 AlNバッファ/アンドープGa
N積層構造 3, 26 n型GaN層(MOCVD層) 31 n型GaN層(MBE層) 4 Zn、C、又はNイオン注入層 25 Znイオン注入層 30 Cイオン注入層 5 Siイオン注入層 6,27,32 Ti/Al/Ni/Au電極 8,15, 24,29 アンドープGaN層 8',15', 24' ,29' AlNバッファ 8’’ p型GaN層 9,16 n型AlxGa1-xN層 10,10’,10’’,17,17',17'',33
素子間分離領域 11,11’,20,20’ ゲート電極 12,12’,21,21’ ソース電極 13,13’,22,22’ドレイン電極 18,18’ n型ソース領域 19,19’ n型ドレイン領域
[Sign sharp] 1,7 Sapphire substrate 23,28 SiC substrate 2 AlN buffer / undoped Ga
N laminated structure 3, 26 n-type GaN layer (MOCVD layer) 31 n-type GaN layer (MBE layer) 4 Zn, C, or N ion implantation layer 25 Zn ion implantation layer 30 C ion implantation layer 5 Si ion implantation layer 6, 27,32 Ti / Al / Ni / Au electrode 8,15,24,29 Undoped GaN layer 8 ', 15', 24 ', 29' AlN buffer 8 "p-type GaN layer 9,16 n-type Al x Ga 1 -x N layer 10,10 ′, 10 ″, 17,17 ′, 17 ″, 33
Element isolation region 11,11 ', 20,20' Gate electrode 12,12 ', 21,21' Source electrode 13,13 ', 22,22' Drain electrode 18,18 'n-type source region 19,19' n Drain region

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガリウム及び窒素を含む化合物半導体から
なる基板、薄膜、或いはこれらの積層構造にイオンを注
入して高抵抗領域を形成する工程において、注入される
イオン種がZn又はCであることを特徴とする半導体素子
の製造方法。
In a step of forming a high-resistance region by implanting ions into a substrate, a thin film, or a laminated structure of a compound semiconductor containing gallium and nitrogen, an ion species to be implanted is Zn or C. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】高抵抗領域の比抵抗が107Ωcm以上である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体素子の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the high-resistance region has a specific resistance of 10 7 Ωcm or more.
【請求項3】高抵抗領域の比抵抗が700℃以上の耐熱性
を有することを特徴とする請求項2記載の半導体素子の
製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the high-resistance region has a heat resistance of 700 ° C. or higher.
【請求項4】イオン注入した不純物の体積濃度の深さ方
向分布の少なくとも一部が1×1019cm-3以上であること
を特徴とする請求項1記載の半導体素子の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein at least a part of the depth distribution of the volume concentration of the ion-implanted impurity is 1 × 10 19 cm −3 or more.
【請求項5】半導体基板上に形成された素子の周辺領
域,或いは隣接して形成された素子間領域にイオンを注
入して高抵抗領域を形成し素子間分離を行うことを特徴
とする請求項1、3、又は4記載の半導体素子の製造方
法。
5. A device according to claim 1, wherein ions are implanted into a peripheral region of the device formed on the semiconductor substrate or an inter-device region formed adjacently to form a high-resistance region to perform device isolation. Item 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 1, 3, or 4.
【請求項6】半導体素子が電界効果型トランジスターで
あって、これを形成する工程がソース・ドレイン部への
イオン注入によるドーピング、ソース・ドレイン電極形
成のいずれか或いは両方の工程を含み、これらいずれか
或いは両方の工程の前に高抵抗領域を形成することを特
徴とする請求項5記載の半導体素子の製造方法。
6. The semiconductor device is a field-effect transistor, and the step of forming the transistor includes one or both of doping by ion implantation into a source / drain portion and formation of a source / drain electrode. 6. The method according to claim 5, wherein a high-resistance region is formed before the two steps.
【請求項7】半導体基板に高抵抗層を形成する工程にお
いて、素子が形成される基板表面部より深い領域に高抵
抗層を有し、該高抵抗層がイオン注入により形成される
ことを特徴とする請求項1、3、又は4記載の半導体素
子の製造方法。
7. A step of forming a high-resistance layer on a semiconductor substrate, wherein the high-resistance layer is formed in a region deeper than a substrate surface portion on which elements are formed, and the high-resistance layer is formed by ion implantation. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, 3, or 4.
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