JP2004186679A - 化合物半導体層の表面処理方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドライエッチングにより、第1化合物半導体層22のゲート電極形成予定領域36の表面を露出するとともに、コンタクト層32を形成する。次いで、この第1化合物半導体層22の露出した表面に対するアニール処理を行う。前述のドライエッチングの際に第1化合物半導体層22の表面に生じたダメージを、窒素プラズマを用いた表面処理を行うことにより、良好な電気特性をもつ第1化合物半導体層22の表面を形成する。この窒素プラズマを用いた表面処理を行った第1化合物半導体層22の表面上にゲート電極38を形成し、良好なショットキ特性を有するゲート電極を具えたリセス型HEMT10を形成する。
【選択図】図3
Description
T.Hashizume and R.Nakasaki,Applied Physics Letters,Vol.80,No.24,pp.4564-4566(2002). "Discrete surface related to nitrogen-vacancy defecy on plasma-treated GaN surfaces"
図1〜図6を参照して、この発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法につき説明する。この実施の形態では、一例として、GaN系HEMTの製造方法につき説明する。尚、以下に説明する各層の成膜は一般的な有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いて行うこととする。また、供給するIII族原料としてはアルキル基を構成要素とする有機金属化合物であるトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)を用い、及びV族元素としてはアンモニア(NH3)を用いる。また、各層を結晶成長させる際の具体的な方法については従来公知であるため、特に説明の必要がある場合を除き、その詳細な説明は省略する。
第1の実施の形態では、ICP−RIE装置を用いて、窒素プラズマ処理することにより、n型AlGaN層の表面の窒素空孔を除去し、よって良好なショットキ特性を持つゲート電極を形成している。
12:サファイア基板
14:非晶質GaN層
16:GaNバッファ層
18:GaN成長核
20:GaNチャネル層
21:下地
22:n型Al0.2Ga0.8N電子供給層
23:2DEG
24:n型GaN層
25:積層型の化合物半導体層
26:ソース電極
28:ドレイン電極
30、34:フォトレジスト
32:コンタクト層
36:ゲート電極形成予定領域
38:ゲート電極
40:積層体
50:従来のリセス型HEMT
Claims (14)
- 窒素を含有した化合物半導体層の表面に生じた窒素空孔によるダメージを、窒素プラズマを用いたエッチング処理により回復することを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 窒素を含有した第1化合物半導体層と、前記第1化合物半導体層の上に形成された、前記第1化合物半導体層と組成の異なる第2化合物半導体層とにより構成された、積層型の化合物半導体層に対し、前記第2化合物半導体層の一部をドライエッチングにより除去して前記第1化合物半導体層の表面を露出させる工程で、該第1化合物半導体層の表面上に生じた窒素空孔によるダメージを、窒素プラズマを用いたエッチング処理により回復することを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 請求項2に記載の化合物半導体層の表面処理方法において、前記第1化合物半導体層をAlxGa1-xN(0<x<1)とし、及び前記第2化合物半導体層をGaNとすることを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 請求項1乃至3に記載の化合物半導体層の表面処理方法において、前記窒素プラズマによるエッチング処理をICP−RIE装置を用いて行うことを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 請求項4に記載の化合物半導体層の表面処理方法において、
前記窒素プラズマによるエッチング処理後、該エッチング処理済みの前記化合物半導体層の表面を純水により流水洗浄することを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。 - 下地上に、窒素を含有した第1化合物半導体層と、前記第1化合物半導体層の上に形成された、前記第1化合物半導体層と組成の異なる第2化合物半導体層とにより構成された積層型の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第2化合物半導体層上に、互いに所定距離離間した第1主電極及び第2主電極を形成する工程と、
前記第1主電極と前記第2主電極との間の、前記第2化合物半導体層の領域部分をドライエッチングにより除去して前記第1化合物半導体層の表面領域を露出させる工程と、
露出された表面領域を有する前記第1化合物半導体層に対する熱処理を行う工程と、
前記第1化合物半導体層の露出された表面領域内のゲート電極形成予定領域に対して窒素プラズマを用いたエッチング処理を行う工程と、
前記ゲート電極形成予定領域にゲート電極を形成する工程と
を順次行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項6に記載の半導体装置の製造方法において、前記第1化合物半導体層をAlxGa1-xN(0<x<1)とし、及び前記第2化合物半導体層をGaNとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法において、
前記窒素プラズマによるエッチング処理をICP−RIE装置を用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
前記窒素プラズマによるエッチング処理後、該エッチング処理済みの化合物半導体層の表面を純水により流水洗浄することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 窒素を含有した化合物半導体層の表面に生じた窒素空孔によるダメージを、窒素プラズマに曝露することにより回復することを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 窒素を含有した第1化合物半導体層と、前記第1化合物半導体層の上に形成された、前記第1化合物半導体層と組成の異なる第2化合物半導体層とにより構成された、積層型の化合物半導体層に対し、前記第2化合物半導体層の一部をドライエッチングにより除去して前記第1化合物半導体層の表面を露出させる工程で、該第1化合物半導体層の表面上に生じた窒素空孔によるダメージを、窒素プラズマに曝露することにより回復することを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 請求項11に記載の化合物半導体層の表面処理方法において、前記第1化合物半導体層をAlxGa1-xN(0<x<1)とし、及び前記第2化合物半導体層をGaNとすることを特徴とする化合物半導体層の表面処理方法。
- 下地上に、窒素を含有した第1化合物半導体層と、前記第1化合物半導体層の上に形成された、前記第1化合物半導体層と組成の異なる第2化合物半導体層とにより構成された積層型の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第2化合物半導体層上に、互いに所定距離離間した第1主電極及び第2主電極を形成する工程と、
前記第1主電極と前記第2主電極との間の、前記第2化合物半導体層の領域部分をドライエッチングにより除去して前記第1化合物半導体層の表面領域を露出させる工程と、
露出された表面領域を有する前記第1化合物半導体層に対する熱処理を行う工程と、
前記第1化合物半導体層の露出された表面領域内のゲート電極形成予定領域を、窒素プラズマに曝露する工程と、
前記ゲート電極形成予定領域にゲート電極を形成する工程と
を順次行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、前記第1化合物半導体層をAlxGa1-xN(0<x<1)とし、及び前記第2化合物半導体層をGaNとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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