JP2008205175A - Method of manufacturing nitride semiconductor element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a nitride semiconductor element capable of bringing a contact electrode into ohmic contact with a p-type group III nitride semiconductor layer (channel layer) satisfactorily. <P>SOLUTION: In a process for manufacturing a field effect transistor composed of a group III nitride semiconductor, an n-type GaN layer 2 and a p-type GaN layer 3 are formed on a substrate 12. Then, on the p-type GaN layer 3, the contact electrode 15 is formed. After the contact electrode 15 is formed, an n-type GaN layer 4 is formed in a region from the p-type GaN layer 3 to the contact electrode 15, and a contact hole 14 from the surface of the n-type GaN layer 4 to the contact electrode 15 is formed. A source electrode 11 is embedded in the contact hole 14. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、III族窒化物半導体を用いた窒化物半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor device using a group III nitride semiconductor.

従来、パワーアンプ回路、電源回路、モータ駆動回路などには、シリコン半導体を用いたパワーデバイスが用いられている。
しかし、シリコン半導体の理論限界から、シリコンデバイスの高耐圧化、低抵抗化および高速化は限界に達しつつあり、市場の要求に応えることが困難になりつつある。
そこで、高耐圧、高温動作、大電流密度、高速スイッチングおよび低オン抵抗といった特徴を有するGaNデバイスの開発が検討されている(たとえば、非特許文献1参照)。
Conventionally, power devices using silicon semiconductors are used in power amplifier circuits, power supply circuits, motor drive circuits, and the like.
However, due to the theoretical limits of silicon semiconductors, the increase in breakdown voltage, reduction in resistance, and increase in speed of silicon devices are reaching their limits, and it is becoming difficult to meet market demands.
Therefore, development of GaN devices having characteristics such as high breakdown voltage, high temperature operation, large current density, high-speed switching, and low on-resistance has been studied (for example, see Non-Patent Document 1).

これまでに提案されているGaNデバイスとしては、たとえば、ドレイン電極が接続されたn型GaNドレイン層、ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極と対向したp型GaNチャネル層およびソース電極が接続されたn型GaNソース層を含む積層構造を有する、縦型nチャネル型のMIS(Metal Insulator Semiconductor)型の電界効果トランジスタを例示できる(たとえば、特許文献1参照)。   Examples of GaN devices proposed so far include, for example, an n-type GaN drain layer to which a drain electrode is connected, a p-type GaN channel layer facing a gate electrode across a gate insulating film, and an n-type to which a source electrode is connected. A vertical n-channel MIS (Metal Insulator Semiconductor) field effect transistor having a stacked structure including a p-type GaN source layer can be exemplified (see, for example, Patent Document 1).

ところで、このようなGaNデバイスにおいて、p型GaNチャネル層の電位が一定の電位に安定せずに変動してしまう場合、p型GaNチャネル層の電位変動に伴ってゲート閾値電圧が変動する、いわゆる基板バイアス効果の影響によって、ゲート閾値電圧の制御が困難となる。その結果、トランジスタ動作時に、デバイス内にリーク電流が流れるという不具合がある。   By the way, in such a GaN device, when the potential of the p-type GaN channel layer fluctuates without stabilizing to a constant potential, the gate threshold voltage fluctuates with the potential fluctuation of the p-type GaN channel layer. Due to the influence of the substrate bias effect, it becomes difficult to control the gate threshold voltage. As a result, there is a problem in that a leak current flows in the device during transistor operation.

そこで、p型GaNチャネル層の電位を安定化させるために、たとえば、p型GaNチャネル層とソース電極とをオーミック接触させて短絡させるという対策が考えられる。
たとえば、特許文献1記載のGaNデバイスの構成の場合には、その製造工程において、p型GaNチャネル層とソース電極とをオーミック接触させるために、n型GaNソース層の表面からp型GaNチャネル層に至るまでn型GaNソース層をドライエッチングし、このドライエッチングで露出したp型GaNチャネル層に接触するようにソース電極を形成すればよい。
特開2003−163354号公報 大久保聡著、「もう光るだけじゃない 機器の進化の裏にGaN」、2006年6月5日、日経エレクトロニクス、p.51−60
Therefore, in order to stabilize the potential of the p-type GaN channel layer, for example, a countermeasure can be considered in which the p-type GaN channel layer and the source electrode are brought into ohmic contact and short-circuited.
For example, in the case of the configuration of the GaN device described in Patent Document 1, in order to make ohmic contact between the p-type GaN channel layer and the source electrode in the manufacturing process, the p-type GaN channel layer is formed from the surface of the n-type GaN source layer. The n-type GaN source layer is dry-etched until the source electrode is formed, and the source electrode is formed so as to be in contact with the p-type GaN channel layer exposed by this dry etching.
JP 2003-163354 A Satoshi Okubo, “GaN is behind the evolution of equipment, not just shining”, June 5, 2006, Nikkei Electronics, p. 51-60

ところが、上記したGaNデバイスの製造工程では、ドライエッチングを行なうことによってp型GaNチャネル層の表面を露出させるので、p型GaNチャネル層の表面が侵食されて粗面化してしまう場合がある。そのため、ソース電極をp型GaNチャネル層の表面に良好にオーミック接触させることが困難であり、p型GaNチャネル層の電位の安定化を達成することができないおそれがある。むろん、上記のように、p型GaNチャネル層に対してソース電極をオーミック接触させる場合に限らず、p型GaNチャネル層に対してコンタクト電極をオーミック接触させ、このコンタクト電極にソース電極を接続する場合にも、同様の課題がある。   However, in the above-described GaN device manufacturing process, the surface of the p-type GaN channel layer is exposed by performing dry etching, so that the surface of the p-type GaN channel layer may be eroded and roughened. Therefore, it is difficult to satisfactorily make ohmic contact between the source electrode and the surface of the p-type GaN channel layer, and stabilization of the potential of the p-type GaN channel layer may not be achieved. Of course, as described above, the contact electrode is not in ohmic contact with the p-type GaN channel layer, but the contact electrode is in ohmic contact with the p-type GaN channel layer, and the source electrode is connected to the contact electrode. In some cases, there is a similar problem.

そこで、この発明の目的は、p型のIII族窒化物半導体層(チャネル層)に対してコンタクト電極を良好にオーミック接触させることができる窒化物半導体素子の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nitride semiconductor device capable of satisfactorily making ohmic contact of a contact electrode with a p-type group III nitride semiconductor layer (channel layer).

上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、III族窒化物半導体からなる、n型の第1層を形成する第1層形成工程と、前記第1層上に、III族窒化物半導体からなる、p型不純物を含む第2層を積層する第2層形成工程と、前記第2層上に、p型コンタクト電極を形成するp型コンタクト電極形成工程と、前記p型コンタクト電極形成工程後に、前記第2層上に、III族窒化物半導体からなるn型の第3層を積層する第3層形成工程と、を含む、窒化物半導体素子の製造方法である。   In order to achieve the above object, the invention as set forth in claim 1 is a first layer forming step of forming an n-type first layer made of a group III nitride semiconductor, and a group III nitride on the first layer. A second layer forming step of stacking a second layer containing a p-type impurity made of a semiconductor; a p-type contact electrode forming step of forming a p-type contact electrode on the second layer; and forming the p-type contact electrode And a third layer forming step of stacking an n-type third layer made of a group III nitride semiconductor on the second layer after the step.

この方法によれば、第1層および第2層がこの順に形成された後、第3層が形成される前に、第2層上にp型コンタクト電極が形成される。第2層が形成された段階では、第2層の表面が粗面化されていることはないので、p型コンタクト電極の材料を適切に選択することによって、p型コンタクト電極を第2層に良好にオーミック接触させることができる。また、p型コンタクト電極が形成された後には、第2層上に第3層が積層される。   According to this method, after the first layer and the second layer are formed in this order, the p-type contact electrode is formed on the second layer before the third layer is formed. Since the surface of the second layer is not roughened at the stage where the second layer is formed, the p-type contact electrode is changed to the second layer by appropriately selecting the material of the p-type contact electrode. Good ohmic contact can be achieved. In addition, after the p-type contact electrode is formed, the third layer is laminated on the second layer.

こうして、たとえば、p型コンタクト電極および第3層と接触(オーミック接触)するようにソース電極を設け、また第1、第2および第3層に跨るようにゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜を挟んで第2層と対向するようにゲート電極を設け、さらに第1層に電気的に接続されるようにドレイン電極を設けることによって、縦型のMIS(Metal Insulator Semiconductor)型電界効果トランジスタ(以下、このトランジスタを単に「MISFET」という。)を得ることができる。   Thus, for example, the source electrode is provided so as to be in contact (ohmic contact) with the p-type contact electrode and the third layer, and the gate insulating film is formed so as to straddle the first, second and third layers. A vertical MIS (Metal Insulator Semiconductor) field effect transistor is provided by providing a gate electrode so as to face the second layer across the film and further providing a drain electrode so as to be electrically connected to the first layer. (Hereinafter, this transistor is simply referred to as “MISFET”).

この場合において、第2層とp型コンタクト電極とがオーミック接触し、さらにソース電極とp型コンタクト電極とがオーミック接触しているので、ソース電極を所定の基準電位(たとえば、グランド電位)に接続することにより、p型コンタクト電極を介して第2層の電位が所定の基準電位となる。このように、第2層の電位を所定の基準電位に安定させることができるので、ゲート閾値電圧の変動を抑制することができる。その結果、ゲート閾値電圧の変動に起因してデバイス内にリーク電流が流れることを防止することができる。すなわち、ゲート閾値電圧制御性を向上させることができる。なお、ソース電極を介さずに、p型コンタクト電極を直接所定の基準電位(たとえば、グランド電位)に接続してもよい。これによっても、p型コンタクト電極を介して第2層の電位が所定の基準電位となる。   In this case, since the second layer and the p-type contact electrode are in ohmic contact, and the source electrode and the p-type contact electrode are in ohmic contact, the source electrode is connected to a predetermined reference potential (for example, ground potential). By doing so, the potential of the second layer becomes a predetermined reference potential via the p-type contact electrode. As described above, since the potential of the second layer can be stabilized at a predetermined reference potential, fluctuations in the gate threshold voltage can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a leak current from flowing in the device due to the fluctuation of the gate threshold voltage. That is, the gate threshold voltage controllability can be improved. Note that the p-type contact electrode may be directly connected to a predetermined reference potential (for example, ground potential) without using the source electrode. Also by this, the potential of the second layer becomes a predetermined reference potential via the p-type contact electrode.

また、窒化物半導体素子をMISFETとしての基本構造にすることにより、ノーマリオフ動作、すなわち、ゲート電極にバイアスを印加しないときにソース−ドレイン間をオフ状態とする動作を、容易に実現することもできる。さらに、当該MISFETは、縦型構造であるので、集積によって大電流を容易に流すことができ、かつ、第1層の膜厚を厚くすることによって、容易に高耐圧性を確保することもできる。そのため、有効なパワーデバイスを提供することもできる。むろん、III族窒化物半導体層によって電界効果トランジスタを構成していることにより、シリコン半導体を用いたデバイスに比較して、高耐圧、高温動作、大電流密度、高速スイッチングおよび低オン抵抗といった特徴を享受することもできる。特に、高耐圧で低損失な動作が可能であるから、良好なパワーデバイスを実現することができる。   In addition, by making the nitride semiconductor element a basic structure as a MISFET, it is possible to easily realize a normally-off operation, that is, an operation in which the source and drain are turned off when no bias is applied to the gate electrode. . Furthermore, since the MISFET has a vertical structure, a large current can be easily flown by integration, and a high breakdown voltage can be easily ensured by increasing the thickness of the first layer. . Therefore, an effective power device can also be provided. Of course, the field effect transistor is made up of a group III nitride semiconductor layer, which has features such as high breakdown voltage, high temperature operation, large current density, high-speed switching, and low on-resistance compared to devices using silicon semiconductors. You can also enjoy it. In particular, since a high voltage and low loss operation is possible, a good power device can be realized.

なお、III族窒化物半導体とは、III族元素と窒素とを化合させた半導体であり、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)が代表例である。一般には、AlxInyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表すことができる。
次に、このMISFETの動作について説明する。まず、ソース−ドレイン間には、ドレイン側が正となるバイアスが与えられる。このとき、第1および第2層の界面のpn接合部には、逆方向電圧が印加されることになるから、これにより、ソース−ドレイン間は遮断状態となる。この状態から、ゲート電極に対して、第2層に対して正となる所定の電圧値(ゲート閾値電圧)以上のバイアス電圧を印加すると、第2層においてゲート電極に対向する表面付近の領域(チャネル領域)に電子が誘起され、反転層(チャネル)が形成される。この反転層を介して、第1および第3層間が導通し、ソース−ドレイン間が導通することになる。こうして、ゲート電極に適切なバイアスを与えたときにソース−ドレイン間が導通する一方で、ゲート電極にバイアスを与えないときにはソース−ドレイン間が遮断状態となる。つまり、ノーマリオフ動作が実現される。
Note that a group III nitride semiconductor is a semiconductor in which a group III element and nitrogen are combined, and aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), and indium nitride (InN) are representative examples. In general, it can be expressed as Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1).
Next, the operation of this MISFET will be described. First, a bias is applied between the source and the drain so that the drain side is positive. At this time, since a reverse voltage is applied to the pn junction at the interface between the first and second layers, the source and drain are cut off. In this state, when a bias voltage equal to or higher than a predetermined voltage value (gate threshold voltage) that is positive with respect to the second layer is applied to the gate electrode, a region in the vicinity of the surface facing the gate electrode in the second layer ( Electrons are induced in the channel region, and an inversion layer (channel) is formed. Through this inversion layer, the first and third layers are conducted, and the source and drain are conducted. In this way, the source-drain conducts when an appropriate bias is applied to the gate electrode, while the source-drain is cut off when no bias is applied to the gate electrode. That is, a normally-off operation is realized.

また、請求項2記載の発明は、前記第3層形成工程後に、前記第3層を貫通して前記p型コンタクト電極に到達するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程をさらに含む、請求項1に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
この方法によれば、第3層が形成された後、第3層を貫通してp型コンタクト電極に到達するコンタクトホールが形成される。そのため、このコンタクトホールにソース電極を埋め込むことによって、ソース電極とp型コンタクト電極とをオーミック接触させることができる。
The invention according to claim 2 further includes a contact hole forming step of forming a contact hole penetrating the third layer and reaching the p-type contact electrode after the third layer forming step. The method for producing a nitride semiconductor device according to the above.
According to this method, after the third layer is formed, a contact hole that reaches the p-type contact electrode through the third layer is formed. Therefore, by burying the source electrode in this contact hole, the source electrode and the p-type contact electrode can be brought into ohmic contact.

また、請求項3記載の発明は、前記第1、第2および第3層に跨る壁面を形成する壁面形成工程と、前記壁面に沿ってゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第2層に対向するように、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を含む、請求項1または2に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
この方法により、上述した構成のMISFETを得ることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wall surface forming step of forming a wall surface straddling the first, second and third layers, a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film along the wall surface, The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate electrode forming step of forming a gate electrode so as to face the second layer with a gate insulating film interposed therebetween.
By this method, the MISFET having the above-described configuration can be obtained.

また、請求項4記載の発明は、前記第1、第2および第3層に跨る壁面を形成する壁面形成工程と、前記壁面形成工程によって露出した前記第2層の半導体表面部に、前記第2層とは伝導特性の異なる第4層を形成する第4層形成工程と、前記第4層に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第4層に対向するように、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を含む、請求項1または2に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wall surface forming step for forming a wall surface straddling the first, second, and third layers, and a semiconductor surface portion of the second layer exposed by the wall surface forming step. A fourth layer forming step of forming a fourth layer having different conduction characteristics from the two layers, a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film in contact with the fourth layer, and the gate insulating film sandwiched between The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a gate electrode forming step of forming a gate electrode so as to face the fourth layer.

この方法によれば、第1、第2および第3層に跨る壁面が形成され、この壁面形成によって露出した第2層の半導体表面部に、第2層とは伝導特性の異なる領域である第4層が形成される。そして、この第4層に接するようにゲート絶縁膜が形成され、ゲート絶縁膜を挟んで第4層に対向するようにゲート電極が形成される。
これによって、上述した構成のMISFETの動作時において、反転層(チャネル)が形成される領域が第4層となる。そのため、この第4層が、たとえば第2層のアクセプタ濃度より低いアクセプタ濃度を有するp型半導体であると、反転層が形成される領域の伝導特性が第2層の伝導特性と同じである場合と比較して、反転層を形成するために必要なゲート電圧値を低く抑えることができる。リーチスルーブレークダウンの電圧値を決定する因子は第2層のアクセプタ濃度であるから、結果としてトランジスタの高耐圧性を確保しつつ、ゲート閾値電圧を小さくでき、良好なパワーデバイスを実現することができる。
According to this method, a wall surface straddling the first, second, and third layers is formed, and the second surface of the semiconductor surface exposed by the wall surface formation is a region having a different conduction characteristic from the second layer. Four layers are formed. A gate insulating film is formed so as to be in contact with the fourth layer, and a gate electrode is formed so as to face the fourth layer with the gate insulating film interposed therebetween.
As a result, the region where the inversion layer (channel) is formed becomes the fourth layer during the operation of the MISFET configured as described above. Therefore, when the fourth layer is a p-type semiconductor having an acceptor concentration lower than that of the second layer, for example, the conduction characteristic of the region where the inversion layer is formed is the same as the conduction characteristic of the second layer. As compared with, the gate voltage value required for forming the inversion layer can be kept low. The factor that determines the voltage value of the reach-through breakdown is the acceptor concentration of the second layer. As a result, it is possible to reduce the gate threshold voltage while ensuring the high breakdown voltage of the transistor, and to realize a good power device. it can.

なお、第4層は、上記した第2層のアクセプタ濃度より低いアクセプタ濃度を有するp型半導体であってもよいし、たとえば、n型半導体、i型半導体、ならびにn型不純物およびp型不純物を含む半導体のうちのいずれかであってもよい。第4層をn型半導体とする場合には、電界効果トランジスタのノーマリオフ動作を実現するため、n型不純物の濃度を適宜制御することができる。   The fourth layer may be a p-type semiconductor having an acceptor concentration lower than that of the second layer described above. For example, an n-type semiconductor, an i-type semiconductor, and n-type and p-type impurities may be used. Any of the included semiconductors may be used. When the fourth layer is an n-type semiconductor, the concentration of the n-type impurity can be appropriately controlled in order to realize a normally-off operation of the field effect transistor.

さらに、請求項5記載の発明は、前記第3層形成工程は、前記p型コンタクト電極の融点未満の温度でn型のIII族窒化物半導体を成長させる工程を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法である。
この方法によれば、n型のIII族窒化物半導体がp型コンタクト電極の融点未満の温度で成長させられるので、第3層形成時における熱によって、p型コンタクト電極が溶解することを防止することができる。
Furthermore, the invention according to claim 5 is characterized in that the third layer forming step includes a step of growing an n-type group III nitride semiconductor at a temperature lower than the melting point of the p-type contact electrode. It is a manufacturing method of the nitride semiconductor device given in any 1 paragraph.
According to this method, since the n-type group III nitride semiconductor is grown at a temperature lower than the melting point of the p-type contact electrode, the p-type contact electrode is prevented from being melted by heat at the time of forming the third layer. be able to.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の製造方法により製造される電界効果トランジスタの構造を説明するための図解的な断面図であって、第1の構造を示す図である。
この電界効果トランジスタ(窒化物半導体素子)は、基板12と、この基板12の上に成長させられたGaN化合物半導体層からなる窒化物半導体積層構造部1を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a field effect transistor manufactured by the manufacturing method of the present invention, and shows the first structure.
The field effect transistor (nitride semiconductor device) includes a substrate 12 and a nitride semiconductor multilayer structure portion 1 made of a GaN compound semiconductor layer grown on the substrate 12.

基板12としては、たとえば、サファイア基板などの絶縁性基板や、GaN基板、ZnO基板、Si基板、GaAs基板およびSiC基板などの導電性基板を適用することができる。
窒化物半導体積層構造部1は、n型GaN層2(第1層)と、p型GaN層3(第2層)と、n型GaN層4(第3層)とを備え、これら各GaN層は、この順に積層されている。なお、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4は、III族元素と窒素とを化合させたIII族窒化物半導体であれば、GaN化合物に限られず、たとえば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)など、一般に、AlxInyGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表すことができる窒化物半導体であればよい。
As the substrate 12, for example, an insulating substrate such as a sapphire substrate, or a conductive substrate such as a GaN substrate, a ZnO substrate, a Si substrate, a GaAs substrate, and a SiC substrate can be applied.
The nitride semiconductor multilayer structure portion 1 includes an n-type GaN layer 2 (first layer), a p-type GaN layer 3 (second layer), and an n-type GaN layer 4 (third layer). The layers are stacked in this order. The n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3, and the n-type GaN layer 4 are not limited to GaN compounds as long as they are group III nitride semiconductors in which a group III element and nitrogen are combined. For example, aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), etc., which are generally nitride semiconductors that can be expressed as Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) I just need it.

窒化物半導体積層構造部1は、断面台形(メサ形状)となるようにn型GaN層4からn型GaN層2が露出する深さまで積層界面を横切る方向にエッチングされている。そして、n型GaN層2は、窒化物半導体積層構造部1の両側から、窒化物半導体積層構造部1の積層界面に沿う横方向(以下、この方向を「幅方向」とする。)に引き出された引き出し部5を有している。この引き出し部5の表面にドレイン電極6が接触して形成されている。すなわち、窒化物半導体積層構造部1から幅方向に引き出された引き出し部5は、この実施形態では、n型GaN層2の延長部で構成されている。   The nitride semiconductor multilayer structure 1 is etched in a direction crossing the multilayer interface from the n-type GaN layer 4 to a depth at which the n-type GaN layer 2 is exposed so as to have a trapezoidal cross section (mesa shape). The n-type GaN layer 2 is drawn from both sides of the nitride semiconductor multilayer structure 1 in the lateral direction along the multilayer interface of the nitride semiconductor multilayer structure 1 (hereinafter, this direction is referred to as “width direction”). It has a drawn part 5. A drain electrode 6 is formed in contact with the surface of the lead portion 5. That is, the lead-out portion 5 drawn out in the width direction from the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 is constituted by an extension portion of the n-type GaN layer 2 in this embodiment.

一方、窒化物半導体積層構造部1の幅方向中間付近には、引き出し部5が形成されるにともない、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4に跨る壁面7が形成されている。
p型GaN層3における壁面7付近の領域10(第4層)は、p型GaN層3とは異なる伝導特性を有する半導体、たとえば、p型GaN層3のアクセプタ濃度より低いアクセプタ濃度を有するp-型半導体からなる。また、領域10の、壁面7と直交する方向における厚みは、たとえば、数nm〜100nmである。なお、領域10は、p型GaN層3とは異なる伝導特性を有する半導体であれば、p-型半導体に限られず、たとえば、n型不純物を含むn型半導体、不純物をほとんど含まないi型半導体、n型およびp型の不純物を含む半導体などであってもよい。この領域10の表面近傍には、ゲート電極9に適切なバイアス電圧が与えられることにより、n型GaN層2、4間を電気的に導通させる反転層(チャネル)が形成される。
On the other hand, in the vicinity of the middle in the width direction of the nitride semiconductor multilayer structure portion 1, a wall surface 7 extending over the n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3, and the n-type GaN layer 4 is formed as the lead-out portion 5 is formed. Has been.
The region 10 (fourth layer) in the vicinity of the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3 is a semiconductor having conductivity different from that of the p-type GaN layer 3, for example, p having an acceptor concentration lower than that of the p-type GaN layer 3. -Made of type semiconductor. The thickness of the region 10 in the direction orthogonal to the wall surface 7 is, for example, several nm to 100 nm. Note that the region 10 is not limited to a p type semiconductor as long as it has a conductivity different from that of the p-type GaN layer 3. For example, an n-type semiconductor containing an n-type impurity or an i-type semiconductor containing almost no impurities. A semiconductor containing n-type and p-type impurities may be used. In the vicinity of the surface of the region 10, an inversion layer (channel) that electrically connects the n-type GaN layers 2 and 4 is formed by applying an appropriate bias voltage to the gate electrode 9.

また、窒化物半導体積層構造部1には、コンタクトホール14が形成されている。コンタクトホール14は、n型GaN層4からp型GaN層3に至る深さにまで形成されている。そして、このコンタクトホール14には、コンタクト電極15と、ソース電極11とが埋め込まれている。
コンタクト電極15は、この実施形態では、コンタクトホール14の底部からn型GaN層4の層厚略中央の高さにまで埋め込まれており、コンタクトホール14の底部に埋め込まれた下側コンタクト電極16と、この下側コンタクト電極16の上に埋め込まれた上側コンタクト電極17とを接合して構成されている。
A contact hole 14 is formed in the nitride semiconductor multilayer structure portion 1. The contact hole 14 is formed to a depth from the n-type GaN layer 4 to the p-type GaN layer 3. A contact electrode 15 and a source electrode 11 are embedded in the contact hole 14.
In this embodiment, the contact electrode 15 is embedded from the bottom of the contact hole 14 to a height approximately at the center of the n-type GaN layer 4, and the lower contact electrode 16 embedded in the bottom of the contact hole 14. And the upper contact electrode 17 buried on the lower contact electrode 16 are joined together.

下側コンタクト電極16は、p型GaN層3との間にオーミック接合を形成することができる材料、たとえば、PdまたはNiを含む金属材料で構成されている。より具体的には、Pd−Au合金、Pd−Ti−Au合金、Pd−Pt−Au合金、Ni−Au合金などで構成することができる。これらの金属は、p型GaN層3に対するコンタクト抵抗が低いので、下側コンタクト電極16をこれらの金属材料で構成することにより、p型GaN層3におけるコンタクトホール14の底面において、下側コンタクト電極16をp型GaN層3に良好にオーミック接触させることができる。   The lower contact electrode 16 is made of a material capable of forming an ohmic junction with the p-type GaN layer 3, for example, a metal material containing Pd or Ni. More specifically, it can be composed of a Pd—Au alloy, a Pd—Ti—Au alloy, a Pd—Pt—Au alloy, a Ni—Au alloy, or the like. Since these metals have low contact resistance to the p-type GaN layer 3, the lower contact electrode 16 is formed on the bottom surface of the contact hole 14 in the p-type GaN layer 3 by forming the lower contact electrode 16 with these metal materials. 16 can be in good ohmic contact with the p-type GaN layer 3.

上側コンタクト電極17は、ドライエッチングに対する耐性を有する材料、より具体的には、ドライエッチングによってエッチングされ難い(エッチングレートが低い)材料、たとえば、Auなどの金属材料で構成されている。上側コンタクト電極17がこれらの金属材料で構成されていれば、後述する製造工程において、コンタクトホール14をドライエッチングで形成する際、この上側コンタクト電極17で自動的にエッチングを停止(エッチングストップ)させることができると共に、ドライエッチングでコンタクト電極15(上側コンタクト電極17)が侵食されることを抑制することもできる。   The upper contact electrode 17 is made of a material having resistance to dry etching, more specifically, a material that is difficult to be etched by dry etching (low etching rate), for example, a metal material such as Au. If the upper contact electrode 17 is made of these metal materials, the upper contact electrode 17 automatically stops etching (etching stop) when the contact hole 14 is formed by dry etching in the manufacturing process described later. In addition, the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) can be prevented from being eroded by dry etching.

ソース電極11は、この実施形態では、n型GaN層4の層厚途中からコンタクトホール14内を埋め尽くし、さらに、当該n型GaN層4の上面におけるコンタクトホール14の縁部を覆った状態で設けられている。これによって、ソース電極11は、その底面が上側コンタクト電極17の上面と接合されていて、ソース電極11とコンタクト電極15(上側コンタクト電極17)とは、互いに電気的に接続(短絡)されている。また、ソース電極11は、n型GaN層4の上面と接合されていて、ソース電極11とn型GaN層4とは、互いに電気的に接続(オーミック接触)されている。   In this embodiment, the source electrode 11 fills the contact hole 14 from the middle of the thickness of the n-type GaN layer 4 and further covers the edge of the contact hole 14 on the upper surface of the n-type GaN layer 4. Is provided. Thereby, the bottom surface of the source electrode 11 is joined to the upper surface of the upper contact electrode 17, and the source electrode 11 and the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) are electrically connected (short-circuited) to each other. . The source electrode 11 is bonded to the upper surface of the n-type GaN layer 4, and the source electrode 11 and the n-type GaN layer 4 are electrically connected (ohmic contact) with each other.

また、窒化物半導体積層構造部1には、n型GaN層2の上面におけるドレイン電極6が形成されている領域を除く領域およびn型GaN層4の上面におけるソース電極11が形成されている領域を除く領域に接するようにゲート絶縁膜8が形成されている。さらに、このゲート絶縁膜8の上には、ゲート絶縁膜8を挟んで領域10に対向するようにゲート電極9が形成されている。   In the nitride semiconductor multilayer structure portion 1, a region excluding a region where the drain electrode 6 is formed on the upper surface of the n-type GaN layer 2 and a region where the source electrode 11 is formed on the upper surface of the n-type GaN layer 4. Gate insulating film 8 is formed in contact with the region excluding. Further, a gate electrode 9 is formed on the gate insulating film 8 so as to face the region 10 with the gate insulating film 8 interposed therebetween.

窒化物半導体積層構造部1は、基板12の上に、たとえば、いわゆるMOCVD成長(Metal Oxide Chemical Vapor Deposition:有機金属化学気相成長)によって形成されている。
たとえば、主面がc面(0001)の基板12を用いると、この基板12の上にエピタキシャル成長によって成長させられる窒化物半導体積層構造部1、すなわち、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4は、やはりc面(0001)を主面として積層されることになる。また、断面台形(メサ形状)の窒化物半導体積層構造部1の壁面7の面方位は、たとえば、c面(0001)に対して15°〜90°の範囲で傾斜した面(c面以外の面)である。より具体的には、たとえば、(10-13)、(10-11)、(11-22)などのセミポーラ面となる。このように、壁面7を、c面(0001)に対して傾斜した面、つまり、分極方向に対して斜めに交差する面とすることにより、p型GaN層3とゲート絶縁膜8との界面付近における、p型GaN層3の自然分極に起因する余計な分極電荷の発生を抑制することができる。
The nitride semiconductor multilayer structure portion 1 is formed on a substrate 12 by, for example, so-called MOCVD growth (Metal Oxide Chemical Vapor Deposition).
For example, when the substrate 12 having a c-plane (0001) as the main surface is used, the nitride semiconductor multilayer structure 1 grown on the substrate 12 by epitaxial growth, that is, the n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3, and The n-type GaN layer 4 is also laminated with the c-plane (0001) as the main surface. The plane orientation of the wall surface 7 of the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 having a trapezoidal cross section (mesa shape) is, for example, a plane inclined in a range of 15 ° to 90 ° with respect to the c plane (0001) (other than the c plane) Surface). More specifically, for example, it becomes a semipolar surface such as (10-13), (10-11), (11-22). In this way, the wall surface 7 is a surface inclined with respect to the c-plane (0001), that is, a surface that obliquely intersects the polarization direction, whereby the interface between the p-type GaN layer 3 and the gate insulating film 8 is obtained. It is possible to suppress generation of extra polarization charges due to natural polarization of the p-type GaN layer 3 in the vicinity.

ゲート絶縁膜8は、たとえば、酸化物または窒化物を用いて構成することができる。より具体的には、酸化シリコン(SiO2)、酸化ガリウム(Ga23)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化スカンジウム(Sc23)および窒化シリコン(SiN)などを用いて構成することができ、とりわけ、酸化シリコン(SiO2)、酸化ガリウム(Ga23)、またはこれらの両方を用いて構成することが好ましい。 The gate insulating film 8 can be configured using, for example, an oxide or a nitride. More specifically, it may be configured using silicon oxide (SiO 2 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), scandium oxide (Sc 2 O 3 ), silicon nitride (SiN), or the like. In particular, it is preferable to use silicon oxide (SiO 2 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), or both.

ゲート電極9としては、たとえば、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル−金合金(Ni−Au合金)、ニッケル−チタン−金合金(Ni−Ti−Au合金)、パラジウム−金合金(Pd−Au合金)、パラジウム−チタン−金合金(Pd−Ti−Au合金)、パラジウム−白金−金合金(Pd−Pt−Au合金)、ポリシリコンなどの導電性材料を適用することができる。   Examples of the gate electrode 9 include platinum (Pt), aluminum (Al), nickel-gold alloy (Ni-Au alloy), nickel-titanium-gold alloy (Ni-Ti-Au alloy), palladium-gold alloy (Pd). -Au alloy), palladium-titanium-gold alloy (Pd-Ti-Au alloy), palladium-platinum-gold alloy (Pd-Pt-Au alloy), and a conductive material such as polysilicon can be applied.

ドレイン電極6は、少なくともAlを含む金属で構成することが好ましく、たとえば、Ti−Al合金で構成することができる。ソース電極11もドレイン電極6と同様に、Alを含む金属で構成することが好ましく、たとえば、Ti−Al合金で構成することができる。Alを含む金属でドレイン電極6およびソース電極11を構成しておくことにより、配線層(図示せず)との良好なコンタクトをとることができる。その他、ドレイン電極6およびソース電極11は、各n型GaN層2および4とオーミック接合を形成できる材料であれば、MoもしくはMo化合物(たとえば、モリブデンシリサイド)、TiもしくはTi化合物(たとえば、チタンシリサイド)、またはWもしくはW化合物(たとえば、タングステンシリサイド)で構成してもよい。   The drain electrode 6 is preferably made of a metal containing at least Al. For example, the drain electrode 6 can be made of a Ti—Al alloy. Similarly to the drain electrode 6, the source electrode 11 is preferably made of a metal containing Al, and can be made of, for example, a Ti—Al alloy. By configuring the drain electrode 6 and the source electrode 11 with a metal containing Al, good contact with a wiring layer (not shown) can be obtained. In addition, the drain electrode 6 and the source electrode 11 may be Mo or Mo compound (for example, molybdenum silicide), Ti or Ti compound (for example, titanium silicide) as long as they can form ohmic junctions with the n-type GaN layers 2 and 4. ), Or W or a W compound (for example, tungsten silicide).

次に上記の電界効果トランジスタの動作について説明する。
ソース電極11とドレイン電極6との間には、ドレイン電極6側が正となるバイアス電圧が与えられる。これにより、n型GaN層2とp型GaN層3との界面のpn接合には逆方向電圧が与えられ、その結果、n型GaN層4とn型GaN層2との間、すなわち、ソース−ドレイン間は、遮断状態となる。この状態から、ゲート電極9に対して、領域10に対して正となる所定の電圧値(ゲート閾値電圧)以上のバイアス電圧を印加すると、領域10の表面近傍に電子が誘起されて、反転層(チャネル)が形成される。この反転層を介して、n型GaN層2とn型GaN層4との間が導通する。
Next, the operation of the field effect transistor will be described.
A bias voltage that is positive on the drain electrode 6 side is applied between the source electrode 11 and the drain electrode 6. As a result, a reverse voltage is applied to the pn junction at the interface between the n-type GaN layer 2 and the p-type GaN layer 3, and as a result, between the n-type GaN layer 4 and the n-type GaN layer 2, that is, the source -The drain is cut off. In this state, when a bias voltage equal to or higher than a predetermined voltage value (gate threshold voltage) that is positive with respect to the region 10 is applied to the gate electrode 9, electrons are induced in the vicinity of the surface of the region 10, and the inversion layer (Channel) is formed. The n-type GaN layer 2 and the n-type GaN layer 4 are electrically connected through the inversion layer.

こうして、ソース−ドレイン間が導通することになる。このとき、領域10がp型GaN層3よりアクセプタ濃度の低いp-型半導体からなるため、より低いゲート閾値電圧で領域10に電子を誘起させることができる。領域10のp型不純物濃度を適切に定めておけば、ゲート電極9に適切なバイアスを与えたときにソース−ドレイン間が導通する一方で、ゲート電極9にバイアスを与えないときにはソース−ドレイン間が遮断状態となる。つまり、ノーマリオフ動作が実現される。 Thus, conduction between the source and the drain is established. At this time, since the region 10 is made of a p type semiconductor having a lower acceptor concentration than the p-type GaN layer 3, electrons can be induced in the region 10 with a lower gate threshold voltage. If the p-type impurity concentration in the region 10 is appropriately determined, the source-drain conducts when an appropriate bias is applied to the gate electrode 9, while the source-drain is not applied when the gate electrode 9 is not biased. Is cut off. That is, a normally-off operation is realized.

図2A〜図2Hは、この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図である。
この電界効果トランジスタの製造に際しては、まず、図2Aに示すように、基板12の上に、たとえば、MOCVD成長法によって、順に、n型のIII族窒化物半導体およびp型のIII族窒化物半導体が成長させられる(第1層形成工程および第2層形成工程)。こうして、基板12上に、n型GaN層2およびp型GaN層3が形成される。
2A to 2H are schematic sectional views showing a method of manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps.
When manufacturing this field effect transistor, first, as shown in FIG. 2A, an n-type group III nitride semiconductor and a p-type group III nitride semiconductor are sequentially formed on a substrate 12, for example, by MOCVD growth. Are grown (first layer forming step and second layer forming step). Thus, the n-type GaN layer 2 and the p-type GaN layer 3 are formed on the substrate 12.

なお、n型のIII族窒化物半導体を成長させるときのn型不純物としては、たとえばSiを用いればよい。また、p型のIII族窒化物半導体を成長させるときのp型不純物としては、たとえば、Mg、Cなどを用いればよい。また、n型GaN層2およびp型GaN層3を形成するための成長法としては、液相エピタキシャル成長法(LPE法)、気相エピタキシャル成長法(VPE法)または分子線エピタキシャル成長法(MBE法)のいずれの方法が適用されてもよい。   For example, Si may be used as an n-type impurity when growing an n-type group III nitride semiconductor. Further, for example, Mg, C, or the like may be used as a p-type impurity when growing a p-type group III nitride semiconductor. As a growth method for forming the n-type GaN layer 2 and the p-type GaN layer 3, a liquid phase epitaxial growth method (LPE method), a vapor phase epitaxial growth method (VPE method) or a molecular beam epitaxial growth method (MBE method) can be used. Any method may be applied.

次に、図2Bに示すように、p型GaN層3の上にコンタクト電極15が形成される(コンタクト電極形成工程)。コンタクト電極15の形成は、たとえば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法など公知の蒸着方法により行なわれる。
たとえば、下側コンタクト電極16をPd−Au合金で構成し、上側コンタクト電極17をAuで構成する場合について、より具体的に説明すると、まず、p型GaN層3が形成された基板12が、真空蒸着装置のチャンバー内に入れられる。次いで、基板12と坩堝などの容器に入れられた蒸発源(PdおよびAu)との間に、コンタクト電極15を形成すべき領域に開口部を有するメタルマスク(図示せず)が設置され、各蒸発源(PdおよびAu)が、フィラメントや電子線によって加熱されると共に、蒸発源と基板12との間に設けられたシャッターが開けられる。これによって、PdおよびAuがメタルマスクの開口部を介してp型GaN層3上に蒸着されて、Pd−Au合金からなる下側コンタクト電極16が形成される。下側コンタクト電極16が形成された後には、Pdと基板12との間のシャッターのみが閉じられ、Auのみがp型GaN層3上に蒸着されて、Auからなる上側コンタクト電極17が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, a contact electrode 15 is formed on the p-type GaN layer 3 (contact electrode formation step). The contact electrode 15 is formed by a known vapor deposition method such as a resistance heating vapor deposition method or an electron beam vapor deposition method.
For example, the case where the lower contact electrode 16 is made of a Pd—Au alloy and the upper contact electrode 17 is made of Au will be described in more detail. First, the substrate 12 on which the p-type GaN layer 3 is formed includes: It puts in the chamber of a vacuum evaporation system. Next, a metal mask (not shown) having an opening in a region where the contact electrode 15 is to be formed is installed between the substrate 12 and an evaporation source (Pd and Au) placed in a container such as a crucible. The evaporation source (Pd and Au) is heated by a filament or an electron beam, and a shutter provided between the evaporation source and the substrate 12 is opened. Thereby, Pd and Au are vapor-deposited on the p-type GaN layer 3 through the opening of the metal mask, and the lower contact electrode 16 made of a Pd—Au alloy is formed. After the lower contact electrode 16 is formed, only the shutter between the Pd and the substrate 12 is closed, and only Au is deposited on the p-type GaN layer 3 to form the upper contact electrode 17 made of Au. The

次いで、図2Cに示すように、p型GaN層3からコンタクト電極15上に至る領域に、n型GaN層4が積層される(第3層形成工程)。n型GaN層4の形成は、たとえば、コンタクト電極15の融点未満の温度でn型のIII族窒化物半導体を成長させることにより行なわれる。このような温度でn型のIII族窒化物半導体を成長させれば、n型GaN層4の形成時に発生する熱によって、コンタクト電極15が溶解することを防止することができる。   Next, as shown in FIG. 2C, the n-type GaN layer 4 is laminated in a region extending from the p-type GaN layer 3 to the contact electrode 15 (third layer forming step). Formation of n-type GaN layer 4 is performed, for example, by growing an n-type group III nitride semiconductor at a temperature lower than the melting point of contact electrode 15. If the n-type group III nitride semiconductor is grown at such a temperature, it is possible to prevent the contact electrode 15 from being dissolved by the heat generated when the n-type GaN layer 4 is formed.

n型のIII族窒化物半導体を成長させる方法としては、たとえば、分子線エピタキシャル成長法(MBE法)、パルスレーザーデポジション法(PLD法)など、公知の成長方法を例示でき、分子線エピタキシャル成長法(MBE法)の方が好ましい。
成長温度としては、たとえば、下側コンタクト電極16がPd−Au合金(融点:約1060℃)、上側コンタクト電極17がAu(融点:約1060℃)であれば、n型のIII族窒化物半導体を、室温〜900℃の範囲で成長させることが好ましい。
Examples of a method for growing an n-type group III nitride semiconductor include known growth methods such as a molecular beam epitaxial growth method (MBE method) and a pulse laser deposition method (PLD method). MBE method) is preferred.
As the growth temperature, for example, if the lower contact electrode 16 is a Pd—Au alloy (melting point: about 1060 ° C.) and the upper contact electrode 17 is Au (melting point: about 1060 ° C.), the n-type group III nitride semiconductor is used. Is preferably grown in the range of room temperature to 900 ° C.

n型GaN層4が形成された後には、図2Dに示すように、c面(0001)に対して15°〜90°の範囲で傾斜した面方位を有する壁面7が切り出されるように、窒化物半導体積層構造部1がストライプ状にエッチングされる(壁面形成工程)。これにより、n型GaN層4から、p型GaN層3を貫通して、n型GaN層2の層厚中間部に至る断面台形(メサ形状)の溝13が形成されて、基板12上に、複数本(図2Dでは2本のみ示す)の窒化物半導体積層構造部1がストライプ状に整形されると共に、n型GaN層2の延長部からなる引き出し部5、ならびに、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4からなる壁面7が同時に形成される。   After the n-type GaN layer 4 is formed, as shown in FIG. 2D, nitriding is performed so that the wall surface 7 having a plane orientation inclined in a range of 15 ° to 90 ° with respect to the c-plane (0001) is cut out. The physical semiconductor laminated structure 1 is etched in a stripe shape (wall surface forming step). As a result, a trapezoidal (mesa-shaped) groove 13 extending from the n-type GaN layer 4 through the p-type GaN layer 3 to the middle layer thickness of the n-type GaN layer 2 is formed on the substrate 12. A plurality of nitride semiconductor multilayer structure portions 1 (only two are shown in FIG. 2D) are shaped into stripes, and lead portions 5 formed by extending portions of the n-type GaN layer 2 and the n-type GaN layer 2 are formed. The wall surface 7 composed of the p-type GaN layer 3 and the n-type GaN layer 4 is formed simultaneously.

溝13の形成は、たとえば、塩素系ガスを用いたドライエッチング(異方性エッチング)によって行なうことができる。さらに、その後必要に応じて、ドライエッチングによってダメージを受けた溝13内の壁面7を改善するためのウェットエッチング処理を行なってもよい。ウェットエッチングには、水酸化カリウム(KOH)やアンモニア水などを用いることが好ましい。これにより、ダメージを受けた壁面7の表層が除去され、ダメージの少ない壁面7を得ることができる。壁面7のダメージを低減しておくことにより、領域10の結晶状態を良好に保つことができ、また、壁面7とゲート絶縁膜8との界面を良好な界面とすることができるので、界面準位を低減することができる。これにより、チャネル抵抗を低減することができると共に、リーク電流を抑制することができる。なお、ウェットエッチング処理に代えて、低ダメージのドライエッチング処理を適用することもできる。   The groove 13 can be formed, for example, by dry etching (anisotropic etching) using a chlorine-based gas. Further, if necessary, a wet etching process for improving the wall surface 7 in the groove 13 damaged by the dry etching may be performed. For wet etching, potassium hydroxide (KOH), aqueous ammonia, or the like is preferably used. Thereby, the surface layer of the damaged wall surface 7 is removed, and the damaged wall surface 7 can be obtained. By reducing the damage on the wall surface 7, the crystal state of the region 10 can be kept good, and the interface between the wall surface 7 and the gate insulating film 8 can be made a good interface. Can be reduced. Thereby, the channel resistance can be reduced and the leakage current can be suppressed. Note that a low-damage dry etching process can be applied instead of the wet etching process.

次いで、窒化物半導体積層構造部1上に、たとえば、ECR(電子サイクロトロン共鳴)スパッタ法によりゲート絶縁膜8が形成される。ECRスパッタ法によるゲート絶縁膜8の形成に際しては、まず、窒化物半導体積層構造部1が形成された基板12が、ECR成膜装置に入れられ、たとえば、30eV程度のエネルギーを有するAr+プラズマが数秒間照射される。このAr+プラズマが照射されることにより、図2Eに示すように、p型GaN層3における壁面7付近の領域(第2層の半導体表面部)が変質してp型GaN層3とは異なる伝導特性を有する、たとえばp型GaN層3よりアクセプタ濃度の低いp-型半導体の領域10が形成される(第4層形成工程)。 Next, the gate insulating film 8 is formed on the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 by, for example, ECR (electron cyclotron resonance) sputtering. When forming the gate insulating film 8 by the ECR sputtering method, first, the substrate 12 on which the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 is formed is put into an ECR film forming apparatus, for example, Ar + plasma having an energy of about 30 eV is generated. Irradiate for a few seconds. By irradiation with this Ar + plasma, as shown in FIG. 2E, the region near the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3 (the semiconductor surface portion of the second layer) is altered and is different from the p-type GaN layer 3. For example, a p type semiconductor region 10 having a conductivity characteristic and having a lower acceptor concentration than the p type GaN layer 3 is formed (fourth layer forming step).

その後は、図2Fに示すように、窒化物半導体積層構造部1の全面を覆う絶縁膜18(酸化シリコン、酸化ガリウムなど)が形成される。そして、絶縁膜18が形成された後、図2Gに示すように、絶縁膜18の不要部分(ゲート絶縁膜8以外の部分)がエッチングにより除去されることにより、ゲート絶縁膜8が形成される(ゲート絶縁膜形成工程)。さらに、絶縁膜18をエッチングすることにより露出したn型GaN層4の上面から、n型GaN層4を貫通してコンタクト電極15(上側コンタクト電極17)に到達するコンタクトホール14が形成される(トレンチ形成工程)。   Thereafter, as shown in FIG. 2F, an insulating film 18 (silicon oxide, gallium oxide, etc.) covering the entire surface of the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 is formed. Then, after the insulating film 18 is formed, as shown in FIG. 2G, unnecessary portions of the insulating film 18 (portions other than the gate insulating film 8) are removed by etching, whereby the gate insulating film 8 is formed. (Gate insulating film formation process). Further, a contact hole 14 that penetrates the n-type GaN layer 4 and reaches the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) is formed from the upper surface of the n-type GaN layer 4 exposed by etching the insulating film 18 (see FIG. Trench formation step).

コンタクトホール14の形成は、たとえば、溝13の形成と同様に、塩素系ガスを用いたドライエッチング(異方性エッチング)によって行なうことができる。このとき、上側コンタクト電極17が、ドライエッチングに対する耐性を有する材料(たとえば、Auなど)で構成されているので、ドライエッチングは、上側コンタクト電極17で自動的に停止(エッチングストップ)する。さらに、ドライエッチングによって、コンタクト電極15(上側コンタクト電極17)が侵食されることを抑制することもできる。なお、ドライエッチング後、必要に応じて、ドライエッチングによってダメージを受けたコンタクトホール14の内壁面を改善するためのウェットエッチング処理を行なってもよい。ウェットエッチング処理を施し、コンタクトホール14の内壁面のダメージを低減しておくことにより、n型GaN層4に対してソース電極11を良好にオーミック接触させることができる。   The contact hole 14 can be formed by dry etching (anisotropic etching) using a chlorine-based gas, for example, as in the formation of the groove 13. At this time, since the upper contact electrode 17 is made of a material having resistance to dry etching (for example, Au), the dry etching is automatically stopped (etching stopped) at the upper contact electrode 17. Further, the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) can be prevented from being eroded by dry etching. In addition, after the dry etching, a wet etching process for improving the inner wall surface of the contact hole 14 damaged by the dry etching may be performed as necessary. By performing a wet etching process and reducing damage to the inner wall surface of the contact hole 14, the source electrode 11 can be satisfactorily brought into ohmic contact with the n-type GaN layer 4.

続いて、基板12が真空蒸着装置に入れられ、コンタクト電極15の形成方法と同様の方法により、ゲート電極9、ドレイン電極6およびソース電極11の材料として用いられる蒸発源(たとえば、白金、アルミニウムなど)が蒸着される。これにより、図2Hに示すように、ゲート絶縁膜8を挟んで領域10と対向するゲート電極9が、引き出し部5(n型GaN層2の延長部)の上面に接触するようにドレイン電極6が、それぞれ形成される。また、コンタクトホール14内およびn型GaN層4の表面におけるコンタクトホール14の縁部には、ソース電極11が形成される。   Subsequently, the substrate 12 is put into a vacuum deposition apparatus, and an evaporation source (for example, platinum, aluminum, etc.) used as a material for the gate electrode 9, the drain electrode 6 and the source electrode 11 by a method similar to the method for forming the contact electrode 15. ) Is deposited. As a result, as shown in FIG. 2H, the drain electrode 6 so that the gate electrode 9 facing the region 10 across the gate insulating film 8 is in contact with the upper surface of the lead portion 5 (extension portion of the n-type GaN layer 2). Are formed respectively. A source electrode 11 is formed in the contact hole 14 and at the edge of the contact hole 14 on the surface of the n-type GaN layer 4.

以上により、図1に示す構造の電界効果トランジスタを得ることができる。
なお、上記の製造方法では、ゲート絶縁膜8をECRスパッタ法により形成したが、ECRスパッタ法に限らず、たとえば、マグネトロンスパッタ法によりゲート絶縁膜8の形成を行なう形成方法がある。また、ゲート絶縁膜8の形成方法や形成条件によっては、ゲート絶縁膜8の形成に際して、p型GaN層3における壁面7に、たとえば、n型不純物である酸素がイオンインプランテーションされるため、ゲート絶縁膜8の形成時においても、p型GaN層3における壁面7付近の領域が変質する。つまり、領域10を形成する工程とゲート絶縁膜8を形成する工程とが同時に並行して行なわれる。
Thus, the field effect transistor having the structure shown in FIG. 1 can be obtained.
In the manufacturing method described above, the gate insulating film 8 is formed by the ECR sputtering method. However, the present invention is not limited to the ECR sputtering method, and there is, for example, a forming method in which the gate insulating film 8 is formed by the magnetron sputtering method. Depending on the formation method and formation conditions of the gate insulating film 8, for example, oxygen, which is an n-type impurity, is ion-implanted on the wall surface 7 of the p-type GaN layer 3 when the gate insulating film 8 is formed. Even when the insulating film 8 is formed, the region near the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3 is altered. That is, the step of forming the region 10 and the step of forming the gate insulating film 8 are performed in parallel.

さらに、領域10は、たとえば、図2Dに示す窒化物半導体積層構造部1が形成された後、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4の表面から、たとえば、n型不純物を含むGaN層がエピタキシャル成長させられることにより形成されてもよい。
また、ゲート絶縁膜8の形成工程とは別に、p型GaN層3における壁面7の領域にプラズマや電子線を照射する工程や、p型GaN層3における壁面7の領域にイオンインプランテーションする工程をさらに設けてもよい。これらの工程によって、p型GaN層3における壁面7付近の領域を変質させて、n型半導体からなる領域10を形成することができる。
Furthermore, the region 10 is formed, for example, from the surface of the n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3, and the n-type GaN layer 4 after the nitride semiconductor multilayer structure portion 1 shown in FIG. 2D is formed. The GaN layer containing impurities may be formed by epitaxial growth.
In addition to the step of forming the gate insulating film 8, a step of irradiating the region of the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3 with plasma or an electron beam, or a step of ion implantation in the region of the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3. May be further provided. By these steps, the region near the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3 can be altered to form the region 10 made of an n-type semiconductor.

また、窒化物半導体積層構造部1は、少なくともn型のIII族窒化物半導体層、p型のIII族窒化物半導体層および、n型のIII族窒化物半導体層を備えていればよく、たとえば、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4に加え、基板12とn型GaN層2との間にi型GaN層などが接触して形成される構成であってもよい。
また、図1においては、p型GaN層3における壁面7にのみ、領域10が示されているが、実際にはn型GaN層2やn型GaN層4における壁面7にも変質領域が形成されている。ただ、これらn型GaN層2やn型GaN層4における壁面7に変質領域が形成されても、デバイスとしての効果に変化がないので、図1では変質領域を省略している。
The nitride semiconductor multilayer structure portion 1 only needs to include at least an n-type group III nitride semiconductor layer, a p-type group III nitride semiconductor layer, and an n-type group III nitride semiconductor layer. In addition to the n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3, and the n-type GaN layer 4, an i-type GaN layer or the like may be formed between the substrate 12 and the n-type GaN layer 2. Good.
In FIG. 1, the region 10 is shown only on the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3, but actually, an altered region is also formed on the wall surface 7 in the n-type GaN layer 2 and the n-type GaN layer 4. Has been. However, even if an altered region is formed on the wall surface 7 in the n-type GaN layer 2 or the n-type GaN layer 4, the device effect is not changed, and thus the altered region is omitted in FIG.

さらに、基板12上にストライプ状に形成された複数の窒化物半導体積層構造部1は、それぞれ単位セルを形成している。複数の窒化物半導体積層構造部1のゲート電極9、ドレイン電極6およびソース電極11は、それぞれ、図示しない位置で共通接続されている。ドレイン電極6は、隣接する窒化物半導体積層構造部1間で共有することができる。
以上のように、この実施形態によれば、n型GaN層2およびp型GaN層3が形成された後、n型GaN層4が形成される前にコンタクト電極15が形成される。p型GaN層3が形成された段階では、p型GaN層3の表面は、たとえば、ドライエッチングによる侵食などによって粗面化されていることがないので、この表面に形成されたコンタクト電極15とp型GaN層3とを良好にオーミック接触させることができる。とくに、この実施形態では、コンタクト電極15のp型GaN層3と接する部分が、p型GaN層3との間にオーミック接合を形成することができる材料からなる下側コンタクト電極16であるので、コンタクト電極15(下側コンタクト電極16)をp型GaN層3に対し、より良好にオーミック接触させることができる。
Furthermore, each of the plurality of nitride semiconductor multilayer structures 1 formed in a stripe pattern on the substrate 12 forms a unit cell. The gate electrode 9, the drain electrode 6, and the source electrode 11 of the plurality of nitride semiconductor multilayer structures 1 are commonly connected at positions not shown. The drain electrode 6 can be shared between adjacent nitride semiconductor multilayer structures 1.
As described above, according to this embodiment, after the n-type GaN layer 2 and the p-type GaN layer 3 are formed, the contact electrode 15 is formed before the n-type GaN layer 4 is formed. At the stage where the p-type GaN layer 3 is formed, the surface of the p-type GaN layer 3 is not roughened by, for example, erosion caused by dry etching. The p-type GaN layer 3 can be satisfactorily brought into ohmic contact. In particular, in this embodiment, the portion of the contact electrode 15 that contacts the p-type GaN layer 3 is the lower contact electrode 16 made of a material that can form an ohmic junction with the p-type GaN layer 3. The contact electrode 15 (lower contact electrode 16) can be brought into ohmic contact with the p-type GaN layer 3 more satisfactorily.

そして、得られた電界効果トランジスタにおいては、下側コンタクト電極16に接合された上側コンタクト電極17が、コンタクトホール14内においてソース電極11と互いに電気的に接続されている。そのため、ソース電極11を所定の基準電位(たとえば、グランド電位)に接続することにより、このソース電極11に接続されたコンタクト電極15を介して、p型GaN層3の電位が所定の基準電位となる。このように、p型GaN層3の電位を所定の基準電位に安定させることができるので、ゲート閾値電圧の変動を抑制することができる。その結果、ゲート閾値電圧の変動に起因して電界効果トランジスタ内にリーク電流が流れることを防止することができる。すなわち、ゲート閾値電圧制御性を向上させることができる。   In the obtained field effect transistor, the upper contact electrode 17 joined to the lower contact electrode 16 is electrically connected to the source electrode 11 in the contact hole 14. Therefore, by connecting the source electrode 11 to a predetermined reference potential (for example, ground potential), the potential of the p-type GaN layer 3 becomes a predetermined reference potential via the contact electrode 15 connected to the source electrode 11. Become. Thus, since the potential of the p-type GaN layer 3 can be stabilized at a predetermined reference potential, fluctuations in the gate threshold voltage can be suppressed. As a result, leakage current can be prevented from flowing in the field effect transistor due to fluctuations in the gate threshold voltage. That is, the gate threshold voltage controllability can be improved.

また、p型GaN層3における壁面7に露出した表面に形成した領域10に接するようにゲート絶縁膜8を形成する構造を採用することにより、反転層の形成に必要なゲート電圧値を小さくすることができる。その結果、リーチスルーブレークダウンが起こらないようにp型GaN層3のアクセプタ濃度を高くしたまま、ゲート閾値電圧を下げ、良好なトランジスタ動作を行なうことができ、良好なパワーデバイスを実現することができる。   Further, by adopting a structure in which the gate insulating film 8 is formed so as to be in contact with the region 10 formed on the surface exposed to the wall surface 7 in the p-type GaN layer 3, the gate voltage value required for forming the inversion layer is reduced. be able to. As a result, the gate threshold voltage can be lowered and good transistor operation can be performed while the acceptor concentration of the p-type GaN layer 3 is kept high so that reach-through breakdown does not occur, and a good power device can be realized. it can.

また、p型GaN層3の代わりに、InGaNやAlInGaNなどのInを含むp型窒化物半導体層を用いれば、このp型窒化物半導体層のバンドギャップエネルギーを小さくすることができ、p型窒化物半導体層のコンタクト抵抗を低くすることができる。その結果、p型窒化物半導体層に対してコンタクト電極15(下側コンタクト電極16)を良好にオーミック接触させることができる。たとえば、ドライエッチングによるコンタクトホール14の形成後、ウェットエッチング処理が行なわれず、コンタクトホール14の内壁面がダメージを受けている場合においても、そのダメージを受けたコンタクトホール14の内壁面に対して、コンタクト電極15を良好にオーミック接触させることができる。   If a p-type nitride semiconductor layer containing In, such as InGaN or AlInGaN, is used instead of the p-type GaN layer 3, the band gap energy of the p-type nitride semiconductor layer can be reduced. The contact resistance of the physical semiconductor layer can be lowered. As a result, the contact electrode 15 (lower contact electrode 16) can be satisfactorily brought into ohmic contact with the p-type nitride semiconductor layer. For example, even if the wet etching process is not performed after the contact hole 14 is formed by dry etching and the inner wall surface of the contact hole 14 is damaged, the inner wall surface of the damaged contact hole 14 is The contact electrode 15 can be in good ohmic contact.

さらに、領域10の不純物濃度と膜厚の制御によってノーマリオフ動作が可能であり、n型GaN層2、p型GaN層3およびn型GaN層4を積層した縦型のトランジスタ構造なので、集積によって大電流を流すことができ、かつ、高耐圧の電界効果トランジスタを実現することもできる。
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の実施形態で実施することもできる。
Furthermore, a normally-off operation is possible by controlling the impurity concentration and film thickness of the region 10, and the vertical transistor structure in which the n-type GaN layer 2, the p-type GaN layer 3 and the n-type GaN layer 4 are stacked. It is also possible to realize a field-effect transistor with a high breakdown voltage that can pass a current.
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented in another embodiment.

たとえば、上述の実施形態では、下側コンタクト電極16は、p型GaN層3に対するコンタクト抵抗の低い金属(たとえば、Pd−Au合金、Pd−Ti−Au合金、Pd−Pt−Au合金、Ni−Au合金など)で構成されることにより、p型GaN層3にオーミック接触していたが、たとえば、上記例示した以外の金属(たとえば、Alなど)で構成され、電界効果トランジスタの製造工程においてp型GaN層3上に形成された後、アニール処理され、p型GaN層3との界面がアロイ化されることによっても、p型GaN層3にオーミック接触することができる。   For example, in the above-described embodiment, the lower contact electrode 16 is a metal having a low contact resistance with respect to the p-type GaN layer 3 (for example, Pd—Au alloy, Pd—Ti—Au alloy, Pd—Pt—Au alloy, Ni— Although it is in ohmic contact with the p-type GaN layer 3 by being composed of an Au alloy or the like, for example, it is composed of a metal other than those exemplified above (for example, Al or the like). The p-type GaN layer 3 can also be brought into ohmic contact by being formed on the p-type GaN layer 3 and then annealed so that the interface with the p-type GaN layer 3 is alloyed.

また、上述の実施形態では、コンタクト電極15は、下側コンタクト電極16および上側コンタクト電極17が互いに接合されることによって構成されているとしたが、たとえば、上側コンタクト電極17を設けず、p型GaN層3に対するコンタクト抵抗が低い下側コンタクト電極16単独でコンタクト電極15としてもよい。
また、上述の実施形態では、n型GaN層4で覆われたコンタクト電極15(上側コンタクト電極17)を露出させるためにコンタクトホール14を形成したが、n型GaN層4は、コンタクト電極15(上側コンタクト電極17)の上に規則的に積層しない場合があるため、n型GaN層4が積層された段階で、コンタクト電極15(上側コンタクト電極17)が露出している場合がある。その場合には、別途コンタクトホール14を形成しなくてもよく、その露出したコンタクト電極15(上側コンタクト電極17)に接触するように、ソース電極11を形成すればよい。
In the above-described embodiment, the contact electrode 15 is configured by joining the lower contact electrode 16 and the upper contact electrode 17 to each other. For example, the upper contact electrode 17 is not provided, and the p-type is provided. The lower contact electrode 16 having a low contact resistance with respect to the GaN layer 3 alone may be used as the contact electrode 15.
In the above-described embodiment, the contact hole 14 is formed to expose the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) covered with the n-type GaN layer 4. However, the n-type GaN layer 4 includes the contact electrode 15 ( In some cases, the contact electrode 15 (upper contact electrode 17) may be exposed when the n-type GaN layer 4 is stacked, since the upper contact electrode 17) may not be stacked regularly. In that case, the contact hole 14 need not be formed separately, and the source electrode 11 may be formed so as to be in contact with the exposed contact electrode 15 (upper contact electrode 17).

また、上述の実施形態では、壁面7は、(10-13)、(10-11)、(11-22)などのセミポーラ面となるように形成されているとしたが、図3に示すように、たとえば、m面(10-10)またはa面(11-20)などの非極性面となるように形成されてもよい。
また、上述の実施形態では、ドレイン電極6は、引き出し部5の表面に接触して形成されているとしたが、たとえば、基板12として導電性基板を適用し、この導電性基板の窒化物半導体積層構造部1が形成された表面と反対側の表面全域を覆うように、接触して形成されてもよい。また、電界効果トランジスタの製造工程において、基板12を、たとえば、レーザリフトオフ法、CMP(化学的機械的研磨)処理、エッチング処理などの方法によって除去し、この除去によって露出したn型GaN層2の表面全域を覆うように、接触して形成されてもよい。
In the above-described embodiment, the wall surface 7 is formed so as to be a semipolar surface such as (10-13), (10-11), (11-22), but as shown in FIG. For example, it may be formed to be a nonpolar surface such as an m-plane (10-10) or a-plane (11-20).
In the above-described embodiment, the drain electrode 6 is formed in contact with the surface of the lead portion 5. For example, a conductive substrate is applied as the substrate 12, and the nitride semiconductor of this conductive substrate is used. It may be formed in contact so as to cover the entire surface opposite to the surface on which the laminated structure portion 1 is formed. Further, in the field effect transistor manufacturing process, the substrate 12 is removed by, for example, a laser lift-off method, a CMP (chemical mechanical polishing) process, an etching process, or the like, and the n-type GaN layer 2 exposed by this removal is removed. It may be formed in contact so as to cover the entire surface.

さらに、上述の実施形態では、ソース電極11およびドレイン電極6は、各n型GaN層(2、4)に接触して形成されるとしたが、各n型GaN層(2、4)と導通していれば接触していなくてもよく、たとえば、ソース電極11およびドレイン電極6と各n型GaN層(2、4)との間にさらにGaN層を介在させてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the source electrode 11 and the drain electrode 6 are formed in contact with the n-type GaN layers (2, 4). However, they are electrically connected to the n-type GaN layers (2, 4). For example, a GaN layer may be further interposed between the source electrode 11 and the drain electrode 6 and each n-type GaN layer (2, 4).
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

この発明の製造方法により製造される電界効果トランジスタの構造を説明するための図解的な断面図であって、第1の構造を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a structure of a field effect transistor manufactured by a manufacturing method of the present invention, and shows a first structure. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図である。It is an illustration sectional view showing the manufacturing method of the field effect transistor of this invention in order of a process. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Aの次の工程を示す図である。FIG. 3B is a schematic sectional view showing the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2A. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Bの次の工程を示す図である。FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2B. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Cの次の工程を示す図である。FIG. 2D is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2C. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Dの次の工程を示す図である。FIG. 3D is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2D. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Eの次の工程を示す図である。FIG. 2D is a schematic cross-sectional view showing the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2E. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Fの次の工程を示す図である。FIG. 2D is an illustrative cross-sectional view showing the method for manufacturing the field effect transistor according to the present invention in the order of steps, and showing a step subsequent to FIG. 2F. この発明の電界効果トランジスタの製造方法を工程順に示す図解的な断面図であって、図2Gの次の工程を示す図である。It is an illustration sectional view showing the manufacturing method of the field effect transistor of this invention in order of a process, and is a figure showing the next process of Drawing 2G. この発明の製造方法により製造される電界効果トランジスタの構造を説明するための図解的な断面図であって、第2の構造を示す図である。It is an illustration sectional view for explaining the structure of the field effect transistor manufactured by the manufacturing method of this invention, and is a figure showing the 2nd structure.

符号の説明Explanation of symbols

2 n型GaN層
3 p型GaN層
4 n型GaN層
7 壁面
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 領域
14 コンタクトホール
15 コンタクト電極
16 下側コンタクト電極
17 上側コンタクト電極
2 n-type GaN layer 3 p-type GaN layer 4 n-type GaN layer 7 wall surface 8 gate insulating film 9 gate electrode 10 region 14 contact hole 15 contact electrode 16 lower contact electrode 17 upper contact electrode

Claims (5)

III族窒化物半導体からなる、n型の第1層を形成する第1層形成工程と、
前記第1層上に、III族窒化物半導体からなる、p型不純物を含む第2層を積層する第2層形成工程と、
前記第2層上に、p型コンタクト電極を形成するp型コンタクト電極形成工程と、
前記p型コンタクト電極形成工程後に、前記第2層上に、III族窒化物半導体からなるn型の第3層を積層する第3層形成工程と、を含む、窒化物半導体素子の製造方法。
A first layer forming step of forming an n-type first layer made of a group III nitride semiconductor;
A second layer forming step of stacking a second layer containing a p-type impurity made of a group III nitride semiconductor on the first layer;
A p-type contact electrode forming step of forming a p-type contact electrode on the second layer;
And a third layer forming step of stacking an n-type third layer made of a group III nitride semiconductor on the second layer after the p-type contact electrode forming step.
前記第3層形成工程後に、前記第3層を貫通して前記p型コンタクト電極に到達するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程をさらに含む、請求項1に記載の窒化物半導体素子の製造方法。   2. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising a contact hole forming step of forming a contact hole penetrating the third layer and reaching the p-type contact electrode after the third layer forming step. . 前記第1、第2および第3層に跨る壁面を形成する壁面形成工程と、
前記壁面に沿ってゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第2層に対向するように、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を含む、請求項1または2に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
A wall surface forming step of forming a wall surface straddling the first, second and third layers;
A gate insulating film forming step of forming a gate insulating film along the wall surface;
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate electrode forming step of forming a gate electrode so as to face the second layer with the gate insulating film interposed therebetween.
前記第1、第2および第3層に跨る壁面を形成する壁面形成工程と、
前記壁面形成工程によって露出した前記第2層の半導体表面部に、前記第2層とは伝導特性の異なる第4層を形成する第4層形成工程と、
前記第4層に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜を挟んで前記第4層に対向するように、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を含む、請求項1または2に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
A wall surface forming step of forming a wall surface straddling the first, second and third layers;
A fourth layer forming step of forming a fourth layer having a conduction characteristic different from that of the second layer on the semiconductor surface portion of the second layer exposed by the wall surface forming step;
Forming a gate insulating film so as to be in contact with the fourth layer;
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate electrode forming step of forming a gate electrode so as to face the fourth layer with the gate insulating film interposed therebetween.
前記第3層形成工程は、前記p型コンタクト電極の融点未満の温度でn型のIII族窒化物半導体を成長させる工程を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。   5. The nitride semiconductor according to claim 1, wherein the third layer forming step includes a step of growing an n-type group III nitride semiconductor at a temperature lower than a melting point of the p-type contact electrode. Device manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129686A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Renesas Electronics Corp Semiconductor device, and method of manufacturing the same
US9123635B2 (en) 2012-12-14 2015-09-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US9136107B2 (en) 2013-01-09 2015-09-15 Transphorm Japan, Inc. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US9331157B2 (en) 2012-12-14 2016-05-03 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device
US9391150B2 (en) 2012-12-14 2016-07-12 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor Device
US9443950B2 (en) 2012-12-14 2016-09-13 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010129686A (en) * 2008-11-26 2010-06-10 Renesas Electronics Corp Semiconductor device, and method of manufacturing the same
US9123635B2 (en) 2012-12-14 2015-09-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US9331157B2 (en) 2012-12-14 2016-05-03 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device
US9391150B2 (en) 2012-12-14 2016-07-12 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor Device
US9443950B2 (en) 2012-12-14 2016-09-13 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device
US9136107B2 (en) 2013-01-09 2015-09-15 Transphorm Japan, Inc. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

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