JP2005129696A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体装置(HFET)は、SiC基板11上にバッファ層12を介在させて形成された第1の窒化物半導体層13と、該第1の窒化物半導体層13の上に形成され、該第1の窒化物半導体層13の上部に2次元電子ガス層を生成する第2の窒化物半導体層14と、該第2の窒化物半導体層14の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極16、17とを有している。第2の窒化物半導体層14は、底面又は壁面が基板面に対して傾斜した傾斜部を持つ断面凹状のコンタクト部14aを有し、オーム性を持つ電極16、17はコンタクト部14aに形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
ここで、各コンタクト部14bの底部に設ける周期パターンの形成方法の第1変形例を説明する。
さらに、第2変形例として、レジスト膜60を用いずに、第2の窒化物半導体層14のコンタクト部形成領域に対してアルゴン(Ar)等のイオンビームを直接に照射することにより、第2の窒化物半導体層14のコンタクト部14bに断面凹凸状で且つ縞状の周期パターンを形成してもよい。
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第6の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図12(b)は第6の実施形態の第1変形例に係るHFETの断面構成を示している。図12(b)に示すように、第1変形例に係るHFETは、断面凹状のコンタクト部23aにおける傾斜した底部の隅部がキャップ層である第3の窒化物半導体層23を貫通して第2の窒化物半導体層14の下部にまで到達するように設けられている。
図12(c)は第6の実施形態の第2変形例に係るHFETの断面構成を示している。図12(b)に示すように、第2変形例に係るHFETは、断面凹状のコンタクト部23aにおける傾斜した底部全体が第3の窒化物半導体層23の下側の第2の窒化物半導体層14に設けられている。
以下、本発明の第7の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第8の実施形態について図面を参照しながら説明する。
12 バッファ層
13 第1の窒化物半導体層
13a 2DEG層
13b コンタクト部(段差部)
14 第2の窒化物半導体層
14a コンタクト部
14b コンタクト部
14c ドープ領域
14d コンタクト部形成領域
15 ゲート電極
16 ソース電極(オーミック電極)
17 ドレイン電極(オーミック電極)
21 コンタクト部(第3の半導体層)
22 サイドウォール
23 第3の窒化物半導体層
23a コンタクト部
31 基板
32 バッファ層
33 n型クラッド層
34 活性層
35 p型クラッド層
36 p型コンタクト層
37 p側オーミック電極
38 n側オーミック電極
41 基板
42 第1のバッファ層
43 第2のバッファ層
44 サブコレクタ層
45 コレクタ層
46 ベース層
46a コンタクト部
47 エミッタ層
48 エミッタ電極
49 ベース電極
50 コレクタ電極
60 レジスト膜
Claims (29)
- 第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層と、
前記第2の窒化物半導体層の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記第2の窒化物半導体層は、底面又は壁面が前記第1の窒化物半導体層の上面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜部を持つ断面凹状のコンタクト部を有し、
前記電極は前記コンタクト部に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記コンタクト部の底部は、前記2次元電子ガス層から上側の距離が1nm以上で且つ1μm以下となる位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記コンタクト部の底部には、断面凹凸状で且つ縞状のパターンが形成されており、前記パターンの周期は1nm〜1μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記電極は、前記コンタクト部の内面及び壁面を覆うように形成されていることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層の上部に、底面又は壁面が前記第2の窒化物半導体層の上面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜部を持つ断面凹状のコンタクト部を選択的に形成する工程と、
前記コンタクト部にオーム性を持つ電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記コンタクト部を形成する工程は、
前記第2の窒化物半導体層の上にレジスト膜を成膜した後、干渉露光法を用いて前記レジスト膜のコンタクト部形成領域に対してアンダードーズで露光することにより、前記レジスト膜の前記コンタクト部形成領域に断面凹凸状で且つ縞状の周期パターンを形成する工程と、
前記周期パターンが形成された前記レジスト膜をマスクとして前記第2の窒化物半導体層に対してエッチングを行なうことにより、前記第2の窒化物半導体層の前記コンタクト部に前記周期パターンを転写する工程とを含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記コンタクト部を形成する工程は、
前記第2の窒化物半導体層の上にレジスト膜を成膜した後、電子ビーム露光法を用いて前記レジスト膜におけるコンタクト部形成領域に対して近接効果を生じるように露光することにより、前記レジスト膜の前記コンタクト部形成領域に断面凹凸状で且つ縞状の周期パターンを形成する工程と、
前記周期パターンが形成された前記レジスト膜をマスクとして前記第2の窒化物半導体層に対してエッチングを行なうことにより、前記第2の窒化物半導体層の前記コンタクト部に前記周期パターンを転写する工程とを含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記コンタクト部を形成する工程は、
前記第2の窒化物半導体層のコンタクト部形成領域に対してイオンビームを照射することにより、前記第2の窒化物半導体層の前記コンタクト部に断面凹凸状で且つ縞状の周期パターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。 - 第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、前記第1の窒化物半導体層の一部が露出されたコンタクト部を有し且つ前記第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を持つ第2の窒化物半導体層と、
前記コンタクト部に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記コンタクト部は、前記第1の窒化物半導体層がその上面から前記2次元電子ガス層に達する程度に掘り込まれてなる露出部と前記第2の窒化物半導体層における前記露出部に面する端部とからなる段差部であり、
前記電極は前記段差部を跨ぐように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記段差部における前記第1の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層の界面近傍には、導電性を示す不純物が導入されていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
- 前記不純物はn型を示すシリコンであることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
- 前記不純物はp型を示すマグネシウムであることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
- 第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、断面凹状のコンタクト部形成領域を有し且つ前記第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層と、
前記第2の窒化物半導体層の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記第2の窒化物半導体層は、導電性を示す第1の不純物が導入された第3の窒化物半導体層が前記コンタクト部形成領域に埋め込まれてなるコンタクト部を有し、
前記電極は前記コンタクト部の上に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第2の窒化物半導体層における前記コンタクト部形成領域の底部には、前記第1の不純物と同一の導電性を示す第2の不純物が導入されていることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置。
- 前記第1の不純物及び第2の不純物はn型を示すシリコンであることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- 前記第1の不純物及び第2の不純物はp型を示すマグネシウムであることを特徴とする請求項14に記載の半導体装置。
- 第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層の上部に、断面凹状のコンタクト部形成領域を選択的に形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層の前記コンタクト部形成領域に、導電性を示す第1の不純物を導入しながら第3の窒化物半導体層を成長させて埋め込むことにより、前記コンタクト部形成領域に前記第3の窒化物半導体層からなるコンタクト部を形成する工程と、
前記コンタクト部の上にオーム性を持つ電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記コンタクト部形成するよりも前に、
前記第2の窒化物半導体層における前記コンタクト部形成領域の底部に、前記第1の不純物と同一の導電性を示す第2の不純物を導入する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項17に記載の半導体装置の製造方法。 - 第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層と、
前記第2の窒化物半導体層の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記第2の窒化物半導体層は断面凹状のコンタクト部を有し、
前記コンタクト部は、その底部に導電性を示す不純物が導入され且つ内壁面上に絶縁膜からなるサイドウォールが形成されており、
前記電極は、前記サイドウォールを含め前記コンタクト部の内側を覆うように形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 第1の窒化物半導体層の上に、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層を形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層の上部に、断面凹状のコンタクト部を選択的に形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層の上に前記コンタクト部を含む全面にわたって絶縁膜を形成する工程と、
形成された前記絶縁膜に対してエッチバックを行なって、前記コンタクト部の内壁面上に前記絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体層における前記コンタクト部の底部に、導電性を示す不純物を導入する工程と、
前記サイドウォールを含め前記コンタクト部の内側を覆うようにオーム性を持つ電極を形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に形成され、該第1の窒化物半導体層の上部に2次元電子ガス層を生成する組成を有する第2の窒化物半導体層と、
前記第2の窒化物半導体層の上に形成され、バンドギャップエネルギーが前記第2の窒化物半導体層よりも小さい第3の窒化物半導体層と、
前記第3の窒化物半導体層の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記第3の窒化物半導体層は、底面又は壁面が前記第2の窒化物半導体層の上面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜部を持つ断面凹状のコンタクト部を有し、
前記電極は前記コンタクト部に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記電極は、チタン、ストロンチウム、アルミニウム、ニオビウム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、タングステン、モリブデン、ロジウム、レニウム、コバルト及びランタンからなる群より選択される1つの金属層、又は前記群より選択される少なくとも2層からなる金属層、又は前記群より選択される少なくとも2つの金属を含む合金層、又は前記群より選択される少なくとも1つの金属と酸素、窒素若しくはホウ素とを含む導電性化合物により構成されていることを特徴とする請求項1〜4、9〜16、19、21のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1の窒化物半導体層の一般式はAlxInyGa1-x-y N(但し、x,yは0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)であり、
前記第2の窒化物半導体層の一般式はAluInvGa1-u-v N(但し、u,vは0≦u≦1,0≦v≦1,0≦u+v≦1)であり、
前記第2の窒化物半導体層及び第1の窒化物半導体層の組成は、Al組成において組成uは組成xよりも大きく、且つIn組成において組成vは組成yよりも小さいことを特徴とする請求項1〜4、9〜16、19、21のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1の窒化物半導体層の一般式はAlxInyGa1-x-y N(但し、x,yは0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)であり、
前記第2の窒化物半導体層の一般式はAluInvGa1-u-v N(但し、u,vは0≦u≦1,0≦v≦1,0≦u+v≦1)であり、
前記第3の窒化物半導体層の一般式はAllInmGa1-l-m N(但し、l,mは0≦l≦1,0≦m≦1,0≦l+m≦1)であり、
前記第2の窒化物半導体層及び第1の窒化物半導体層の組成は、Al組成において組成uは組成xよりも大きく、且つIn組成において組成vは組成yよりも小さく、
前記第3の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層の組成は、Al組成において組成lは組成uよりも小さく、且つIn組成において組成mは組成vよりも大きいことを特徴とする請求項21に記載の半導体装置。 - キャリア濃度が深さ方向に分布を有する半導体層と、
前記半導体層の上に選択的に形成されたオーム性を持つ電極とを備え、
前記半導体層は、その上部が掘り込まれてなるコンタクト部を有し、
前記電極は前記コンタクト部に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記コンタクト部の底部は、前記半導体層におけるキャリア濃度のピーク位置から上側の距離が1nm以上で且つ50nm以下となる位置に設けられていることを特徴とする請求項25に記載の半導体装置。
- 前記コンタクト部の底部は、前記半導体層におけるキャリア濃度のピーク位置に一致する位置に設けられていることを特徴とする請求項25に記載の半導体装置。
- 前記半導体層は、一般式がAlxInyGa1-x-y N(但し、x,yは0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)であるIII-V族窒化物半導体からなることを特徴とする請求項25〜27のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記電極は白金又パラジウムを含むことを特徴とする請求項27又は28に記載の半導体装置。
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