JP2010103478A - 窒化物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】エッチングダメージによる装置特性の劣化及びエッチングのばらつきによる装置特性のばらつきが小さい窒化物半導体装置を実現できるようにする。
【解決手段】窒化物半導体装置は、n型クラッド層13とp型クラッド層22との間に形成された活性層15と、活性層15への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層18とを備えている。電流狭窄層18は、第1の半導体層18Aと、第2の半導体層18Bと、第3の半導体層18Cとを有する。第2の半導体層18Bは、第1の半導体層18Aの上に接して形成され第1の半導体層18Aと比べて格子定数が小さい。第3の半導体層18Cは、2の半導体層18Bの上に接して形成され第1の半導体層18Aと比べて格子定数が小さく且つ第2の半導体層18Bと比べて格子定数が大きい。
【選択図】図4
【解決手段】窒化物半導体装置は、n型クラッド層13とp型クラッド層22との間に形成された活性層15と、活性層15への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層18とを備えている。電流狭窄層18は、第1の半導体層18Aと、第2の半導体層18Bと、第3の半導体層18Cとを有する。第2の半導体層18Bは、第1の半導体層18Aの上に接して形成され第1の半導体層18Aと比べて格子定数が小さい。第3の半導体層18Cは、2の半導体層18Bの上に接して形成され第1の半導体層18Aと比べて格子定数が小さく且つ第2の半導体層18Bと比べて格子定数が大きい。
【選択図】図4
Description
本発明は窒化物半導体装置及びその製造方法に関し、特に埋め込み型の電流狭窄層を備えた窒化物半導体装置及びその製造方法に関する。
現在、窒化ガリウム(GaN)を代表とし、一般式がBwAlxInyGazN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表されるIII族元素であるホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)と、V族元素である窒素(N)とからなるIII−V族窒化物系化合物半導体、いわゆる窒化物半導体が注目を集めている。
例えば、窒化物半導体を用いた発光ダイオード(LED)が、大型ディスプレイ素子及び信号機等において用いられている。また、窒化物半導体を用いたLEDと蛍光体を組み合わせた白色LEDも商品化されており、将来的に発光効率が改善されれば、現状の照明素子に置き換わることも期待されている。
また、窒化物半導体を用いた青紫色半導体レーザ素子も非常に盛んに研究開発が行われており、市場規模も年々増加している。青紫色半導体レーザ素子は、従来のCD及びDVD等の光ディスクに用いられている赤色域や赤外域の光を発光する半導体レーザ素子と比べて、光ディスク上におけるスポット径を小さくすることが可能であるため、光ディスクの記録密度を向上させることが可能である。
また、窒化ガリウム系材料は、高絶縁破壊電界、高電界における高い飽和電子速度、ヘテロ接合での高い2次元電子ガス密度という優れた物性を有するため、電子デバイス用材料としても有望視されている。
窒化物半導体を用いた光デバイス及び電子デバイス等の半導体装置を製作するには、窒化物半導体を任意の形状に加工する技術が必要となる。LDの電流狭窄構造及びFETのゲートリセス等を形成するために、窒化物半導体層を選択的にエッチングする必要がある。一般的に、窒化物半導体のエッチングにはドライエッチングが用いられている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、ドライエッチングにより窒化物半導体層をエッチングする場合には以下のような問題がある。
まず、ドライエッチングはイオンを半導体層に衝突させてエッチングを行うため、半導体層に大きなダメージを与える。このため、ドライエッチングにより凹部を形成すると、エッチングのダメージによりデバイスの特性が劣化するという問題がある。
また、ドライエッチングはかなり制御性が良い技術である。しかし、数%のばらつきが生じるため、例えば、GaN層の上に形成されたAlGaN層を除去する場合、オーバーエッチが生じたり、アンダーエッチが生じたりすることが避けられない。このため、デバイス特性がばらついてしまうという問題がある。
このため、半導体装置の製造に用いるエッチング方法は、エッチングによるダメージが小さく且つ2つの半導体層の界面においてエッチングが自己停止することが理想的である。
一方、本願発明者らは、ダメージが少なく且つ2つの半導体層の界面近傍においてエッチングを自己停止させることができるウェットエッチングの条件を見いだした。
本願は、本願発明者らの知見を基に、前記の問題を解決し、エッチングダメージによる装置特性の劣化及びエッチングのばらつきによる装置特性のばらつきが小さい窒化物半導体装置を実現できるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本願は窒化物半導体装置を、格子定数が大きい層と小さい層との間にさらに格子定数の小さい層が配置された積層体を備えている構成とする。
具体的に本発明に係る第1の窒化物半導体装置は、基板の上に形成されたn型クラッド層と、n型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され活性層への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層と、電流狭窄層の上に形成されたp型クラッド層とを備え、電流狭窄層は、第1の半導体層と、第1の半導体層の上に接して形成され第1の半導体層と比べて格子定数が小さい第2の半導体層と、第2の半導体層の上に接して形成され第1の半導体層と比べて格子定数が小さく且つ第2の半導体層と比べて格子定数が大きい第3の半導体層とを有し、通電部は、第3の半導体層と第2の半導体層の一部とが除去された部分であることを特徴とする。
第1の窒化物半導体装置は、電流狭窄層が、第1の半導体層と、第1の半導体層の上に接して形成され第1の半導体層と比べて格子定数が小さい第2の半導体層と、第2の半導体層の上に接して形成され第1の半導体層と比べて格子定数が小さく且つ第2の半導体層と比べて格子定数が大きい第3の半導体層とを有している。このため、電流狭窄層をウェットエッチングして通電部となる凹部を形成する際に、第1の半導体層と第2の半導体層との界面近傍において、極薄い第2の半導体層が残存した状態で再現性良くエッチングを自己停止させることができる。従って、エッチングのばらつきによる半導体装置の特性のばらつきを小さく抑えることが可能となる。
第1の窒化物半導体装置において、第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層は、それぞれ一般式がBwAlxInyGazN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体からなる構成としてもよい。
この場合において、第1の半導体層はインジウムを含んでいてもよい。また、第2の半導体層及び第3の半導体層はホウ素を含み、第2の半導体層は第3の半導体層よりもホウ素の組成比が大きい構成としてもよい。
また、第3の半導体層は第1の半導体層よりもアルミニウムの組成比が大きく、第2の半導体層は第3の半導体層よりもアルミニウムの組成比が大きい構成としてもよい。この場合において、第1の半導体層はGaNからなり、第2の半導体層はアルミニウムの組成比が0.15以上のAlGaNからなる構成としてもよい。
第1の窒化物半導体装置において、第2の半導体層の膜厚は、10nm以下としてもよい。
第1の窒化物半導体装置において、電流狭窄層と活性層との間に形成され、第1の半導体層よりも格子定数が大きい中間層をさらに備えていてもよい。
本発明に係る第2の窒化物半導体装置は、基板の上に形成されたn型クラッド層と、n型クラッド層の上に形成された活性層と、活性層の上に形成され活性層への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層と、電流狭窄層の上に形成されたp型クラッド層とを備え、電流狭窄層は、第1の半導体層と、第1の半導体層の上に接して形成された第2の半導体層とを有し、第1の半導体層は、第1層と該第1層と比べて格子定数が大きい第2層とが2周期以上積層された超格子構造であり、通電部は、第2の半導体層と第1の半導体層の一部が除去された部分であることを特徴とする。
第2の窒化物半導体装置は、電流狭窄層が、第1の半導体層と、第1の半導体層の上に接して形成された第2の半導体層とを有し、第1の半導体層は、第1層と該第1層と比べて格子定数が大きい第2層とが2周期以上積層された超格子構造でありである。このため、エッチングストップ機能が生じる第1層と第2層との界面が複数存在する。従って、通電部を形成するエッチングを再現性良く自己停止することができ、エッチングのばらつきによる半導体装置の特性のばらつきを小さく抑えることが可能となる。
第2の窒化物半導体装置において、第1層及び第2層と、第2の半導体層とは、それぞれ一般式がBwAlxGayInzN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体からなる構成としてもよい。
第2の窒化物半導体装置において、第2層と第2の半導体層とは、格子定数が等しい構成としてもよい。
本発明に係る第3の窒化物半導体装置は、基板の上に形成された第1の窒化物半導体層と、第1の窒化物半導体層の上に接して形成され、第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さい第2の窒化物半導体層と、第2の窒化物半導体層の上に接して形成され、第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく且つ第2の窒化物半導体層と比べて格子定数が大きい第3の窒化物半導体層とを備え、第3の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層は、第3の窒化物半導体層を貫通し且つ第2の窒化物半導体層の一部を残すように形成された凹部を有していることを特徴とする。
第3の窒化物半導体装置は、第1の窒化物半導体層の上に接して形成され、第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さい第2の窒化物半導体層を備えている。このため、第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層との界面近傍において、第2の窒化物半導体層がわずかに残存した状態でエッチングを停止することができる。従って、第2の窒化物半導体層に、第1の窒化物半導体層へ突き抜けることがない凹部を再現性良く形成することができる。例えば、凹部をゲートリセスとすることによりヘテロ接合トランジスタを再現性良く形成することが可能となる。
第3の窒化物半導体装置は、凹部に形成されたゲート電極と、凹部の両側方にそれぞれ形成されたソース電極及びドレイン電極をさらに備えていてもよい。
第3の窒化物半導体装置は、凹部及び周辺部に形成されたp型の第4の窒化物半導体層と、第4の窒化物半導体層の上に形成されたゲート電極と、第4の窒化物半導体層の両側方にそれぞれ形成されたソース電極及びドレイン電極とをさらに備えていている構成としてもよい。
本発明に係る窒化物半導体装置の製造方法は、基板の上に、第1の窒化物半導体層、第2の窒化物半導体層及び第3の窒化物半導体層を順次形成する工程(a)と、第3の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層の一部とを選択的に除去して凹部を形成する工程(b)とを備え、第2の窒化物半導体層は、第1の窒化物半導体層の上に接し、第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく、第3の窒化物半導体層は、第2の窒化物半導体層の上に接し、第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく且つ第2の窒化物半導体層と比べて格子定数が大きく、工程(b)では、フォトエレクトロケミカルエッチングを行うことを特徴とする。
本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、第1の窒化物半導体層の上に第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さい第2の窒化物半導体層を形成し、第2の窒化物半導体層をフォトエレクトケミカルエッチングにより除去する。このため、第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層との界面近傍において、薄い第2の窒化物半導体層が残存した状態で再現性良くエッチングを停止することができる。従って、第1の窒化物半導体層へ突き抜けていない凹部を容易に形成することができ、電流狭窄層又はゲートリセス等を有する窒化物半導体装置を歩留まり良く形成することが可能となる。
本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、工程(b)よりも後に、凹部にゲート電極を形成し、凹部の両側方にそれぞれソース電極及びドレイン電極を形成する工程(c)とをさらに備えていてもよい。
本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、工程(b)よりも後に、基板上の全面にp型の第4の窒化物半導体層を形成する工程と(d)と、第4の窒化物半導体層を凹部及びその周囲に形成された部分を除いて除去する工程(e)と、第4の窒化物半導体層の上にゲート電極を形成し、第4の窒化物半導体層の両側方にそれぞれソース電極及びドレン電極を形成する工程(f)とをさらに備えていてもよい。
本発明に係る窒化物半導体装置及びその製造方法によれば、エッチングダメージによる装置特性の劣化及びエッチングのばらつきによる装置特性のばらつきが小さい窒化物半導体装置を実現できる。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態において用いるウェットエッチングの原理について図面を参照して説明する。本実施形態において用いるウェットエッチングは、窒化物半導体層を光が照射された状態でアルカリ性の溶液と反応させるフォトエレクトロケミカル(PEC)エッチングである。
まず、本発明の第1の実施形態において用いるウェットエッチングの原理について図面を参照して説明する。本実施形態において用いるウェットエッチングは、窒化物半導体層を光が照射された状態でアルカリ性の溶液と反応させるフォトエレクトロケミカル(PEC)エッチングである。
図1はPECエッチングの概略を示している。図1に示すように白金(Pt)等からなるカソード52と接続された窒化物半導体層51を、水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ性のエッチング溶液53に浸漬し、光を照射することによりエッチングを行う。PECエッチングはn型の窒化物半導体を選択的にエッチングし、p型の窒化物半導体はエッチングされないとされている。
PECエッチングによりn型の窒化物半導体をエッチングすることについては、種々の文献において述べられている(例えば、Appl. Phys. Lett, 72巻, 5号, 1998年, p.560-562を参照。)。従って、p型の窒化物半導体層の上にn型の窒化物半導体層が積層されている場合には、p型の窒化物半導体層をエッチングすることなく、n型の窒化物半導体層のみをエッチングすることが期待される。しかし、実際にp型の窒化物半導体層の上にn型の窒化物半導体層を形成した後、PECエッチングをすることにより、n型の窒化物半導体層のみを選択的に除去することができたという報告はない。
本願発明者らが検討した結果、第1の窒化物半導体層51Aがp型の場合にn型の第2の窒化物半導体層51Bに対してPECエッチングを行うと、エッチングはn型の第2の窒化物半導体層51Bとp型の第1の窒化物半導体層51Aとの界面まで進行するのではなく、n型の第2の窒化物半導体層51Bが数nm〜数十nm残存した状態で停止することが明らかとなった。
また、第1の窒化物半導体層51Aが第2の窒化物半導体層51Bと比べてエネルギーバンドギャップが小さい窒化物半導体層である場合には、p型にドープされている場合だけでなく、n型にドープされていても第2の窒化物半導体層51Bがわずかに残存した状態でエッチングを停止できることを見出した。
第1の窒化物半導体層51Aと第2の窒化物半導体層51Bとがn型である場合におけるエッチングの挙動についてさらに検討を行った。図2は、第1の窒化物半導体層がn−GaNであり、第2の窒化物半導体層がn−AlGaNである場合におけるエッチング時間とエッチング量との関係を示している。図2に示すように第2の窒化物半導体層のAl組成比が0.12の場合には、20分程度エッチングをすると第2の窒化物半導体層51Bが5nm〜10nm程度残存した状態で一旦エッチングストップが生じる。しかし、さらに時間が経過するとエッチングが進行し第1の窒化物半導体層51Aまでエッチングされることが明らかとなった。一方、第2の窒化物半導体層51BのAl組成比が0.15の場合には、20分程度でエッチングストップが生じると、60分程度経過してもエッチングは進行しないことが明らかとなった。
一般の半導体製造プロセスにおいては、エッチング時間が大きく変動してもエッチングのばらつきが生じないことが好ましい。Al組成比が0.12の場合には、再現性を向上させるために時間管理を非常に厳しくしたプロセスとしなければならないが、Al組成比が0.15の場合には容易に再現性を向上させることが可能となる。
Al組成比が大きい窒化物半導体を用いた場合にエッチストップ機能が高い理由の詳細は明らかではないが以下のように考察している。n−AlGaNからなる第2の窒化物半導体層51Bとn−GaNからなる第1の窒化物半導体層51Aとは、格子定数が異なる。このため、両者が接するとピエゾ分極が生じ、図3に示すようなバンド構造を形成する。なお、図3(a)はエッチング初期の第2の窒化物半導体層の膜厚が厚い場合を示し、(b)は第2の窒化物半導体層が数nm程度までエッチングされた状態を示している。バンド構造の特徴として、n−GaNからなる第1の窒化物半導体層51Aとn−AlGaNからなる第2の窒化物半導体層51Bとの界面部は2次元電子ガスが溜まりやすい構造となっている。
図3(a)に示す状態では、光照射により生成した正孔が第2の窒化物半導体層51Bのエッチングに寄与し、エッチングが進行する。しかし、エッチングが進行し、図3(b)に示すように第2の窒化物半導体層51Bの膜厚が5nm以下程度となると、第2の窒化物半導体層51Bに電子のトンネルが生じ、第2の窒化物半導体層51Bの表面に電子が流れ込む。これにより、表面準位においてトンネルした電子と正孔との再結合が生じる。その結果、エッチングに寄与する正孔の濃度が非常に小さくなり、エッチングがほとんど停止するのではないかと考えられる。
第2の窒化物半導体層のAl組成比を大きくするとエッチストップ機能が高くなるのは以下のような理由によると考えられる。Al組成比が高い方がn−GaNからなる第1の窒化物半導体層51Aとの格子定数差が大きくなる。このため、界面部に誘起される2次元電子ガス密度も高くなる。このため再結合により消滅する正孔も多くなり、エッチングに寄与する正孔濃度がより低減されるからではないかと考えられる。
以上のように、基板側から見て格子定数が大きい層と格子定数が小さい層が接している積層構造に対してウェットエッチングを行うと、格子定数が小さい層がわずかに残存した状態でエッチストップが生じ、そのエッチストップは両者の格子定数差が大きいほど生じやすい。Al組成比が0.15のAlGaNのa軸方向の格子定数とGaNのa軸方向の格子定数との比は0.972である。従って、第2の窒化物半導体層と第1の窒化物半導体層とは、a軸方向の格子定数の比が0.972以下となるようにすることが好ましい。なお、a軸は結晶成長層の主面とほぼ平行な軸である。
次に、以上の実験結果を基にした、エッチングストップが確実に生じ、エッチングによるばらつきが小さい窒化物半導体装置について説明する。図4(a)は第1の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示し、(b)は活性層への電流が流れる通電部を拡大して示している。図4に示すように第1の実施形態に係る窒化物半導体装置は、埋め込み型の電流狭窄層を備えた半導体レーザ装置である。
基板11の上にバッファ層12、n型クラッド層13、n型ガイド層14、活性層15、電子障壁層16、第1のp型ガイド層17、電流狭窄層18、第2のp型ガイド層21、p型クラッド層22及びp型コンタクト層23が順次形成されている。p型コンタクト層23の上にはp側電極31が形成され、基板11の裏面にはn側電極32が形成されている。p側電極31とn側電極32との間に電圧を印加すると電流狭窄層18に形成された通電部20を通じて活性層15に電流が流れ、レーザ発振が生じる。
基板11は、GaNからなり、バッファ層12は、n−GaNからなり、n型クラッド層13はn−AlGaNからなり、n型ガイド層14はn−GaNからなる。活性層15はInGaNからなる多重量子井戸(MQW)活性層である。電子障壁層16はp−AlGaNからなり、第1のp型ガイド層17はp−GaNからなり、第2のp型ガイド層21はp−GaNからなり、p型クラッド層22はp−AlGaNからなり、p型コンタクト層23はp−GaNからなる。
電流狭窄層18は、膜厚が20nmのn−GaN層からなる第1の半導体層18Aと、膜厚が10nmのn−Al0.15Ga0.85Nからなる第2の半導体層18Bと、膜厚が130nmのn−Al0.12Ga0.88からなる第3の半導体層18Cとが順に積層された積層構造を有している。電流狭窄層18のうち第3の半導体層18Cと第2の半導体層18Bの一部とが除去されて凹部が形成され、第2のp型ガイド層21は凹部を埋めるように形成されている。第2の半導体層18B及び第1の半導体層18Aにおける凹部の下側の部分は、第2のp型ガイド層21、p型クラッド層22及びp型コンタクト層23を再成長する際にp型不純物が拡散するためp型に転換されている。このため、電流狭窄層18の凹部が形成された部分は、p側電極31とn側電極32との間に電圧を印加した際に電流が流れる通電部20となる。
次に、本実施形態に係る窒化物半導体装置の製造方法について説明する。図5は第1の実施形態の窒化物半導体装置の製造方法を工程順に示している。
まず、図5(a)に示すようにGaNからなる基板11の上に、GaNからなるバッファ層12と、n型クラッド層13と、n型ガイド層14と、活性層15と、電子障壁層16と、第1のp型ガイド層17と、電流狭窄層18とを有機金属気相成長(MOCVD)法により順次形成する。n型の層にはn型不純物として例えばシリコンを導入し、p型の層にはp型不純物として例えばマグネシウムを導入すればよい。
電流狭窄層18は、n−GaNからなる第1の半導体層18Aと、n−Al0.15Ga0.85Nからなる第2の半導体層18Bと、n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の半導体層18Cとの3層とする。第1の半導体層18A、第2の半導体層18B及び第3の半導体層18Cの組成については後で詳細に説明する。
次に、図5(b)に示すように、第3の半導体層18Cの上にメタルマスク55を形成した後、白金(Pt)カソード52と電気的に接続して、KOH等のエッチング溶液53に浸漬する。なお、メタルマスク55はチタン(Ti)等の第3の半導体層18Cとオーミック接合しやすい材料を用いることが望ましい。この状態で、UV光を照射することにより、電流狭窄層18の一部がエッチングされる。なお、基板11のMOCVDによる成長層が形成されていない面(V族面)を、例えば誘電体膜等で被覆し、V族面側に薬液が接触しないようにする必要がある。
先に説明したように、n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の半導体層18Cの露出部分が除去され、n−Al0.15Ga0.85Nからなる第2の半導体層18Bの一部が残存した状態で、エッチングは自己停止する。その後、Ptカソード52との接続を外し、メタルマスク55を薬液で除去することにより、図5(c)に示すように凹部18aを有する電流狭窄層18が得られる。
次に、図6(a)に示すように、電流狭窄層18の上に凹部18aを埋めるように第2のp型ガイド層21、p型クラッド層22、p型コンタクト層23をMOCVD法を用いて再成長する。この工程において凹部18aの底面に残存した第2の半導体層18B及び第1の半導体層18Aにp型不純物が拡散する。これにより、第1の半導体層18A及び第2の半導体層18Bの凹部の底面に残存する部分はp型に転換される。
次に、窒素雰囲気において800℃でアニールを行いp型不純物を活性化する。この後、p型コンタクト層23の上にp側電極31を形成する。p側電極31はニッケル(Ni)又はパラジウム(Pd)を含む多層膜を電子線(EB)蒸着法により形成し、その後シンタを行うことにより形成すればよい。
続いて、基板11のMOCVD法による成長層が形成されていない面を研磨により薄くし、研磨した面にn側電極32を形成する。n側電極32はTi又はバナジウム(V)等を含んだ多層膜を用いればよい。その後、へき開を行い、チップ分離することにより、図6(b)に示すような埋め込み型の電流狭窄層を備えた半導体レーザ装置が得られる。
以下に、電流狭窄層18の詳細について説明する。本実施形態において電流狭窄層18は、n−GaNからなる第1の半導体層18Aと、n−Al0.15Ga0.85Nからなる第2の半導体層18Bと、n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の半導体層18Cとの3つの層から構成されている。最も基板11側に形成された第1の半導体層18Aと比べて第2の半導体層18B及び第3の半導体層18Cの格子定数は小さい。また、第3の半導体層18Cと比べて第2の半導体層18Bの格子定数は小さい。
先に説明したように、エッチングストップを生じさせるためには、基板側に形成する半導体層の格子定数を薬液側に形成する半導体層よりも大きくすることが必要である。また、エッチングストップを確実にするためには格子定数の差は大きい方がよい。第1の半導体層18Aと第2の半導体層18Bとの格子定数は十分に大きいため、第1の半導体層18Aの上に極薄い第2の半導体層18Bが残存した状態でエッチングを停止することができる。このため、電流狭窄層18を第1の半導体層18Aと第2の半導体層18Bとにより形成することも可能である。
電流狭窄機能を確保するためには、通電部を除く電流狭窄層18の厚さを比較的厚くする必要がある。このため、電流狭窄層18を第1の半導体層18Aと第2の半導体層18Bとの2層にする場合には、第2の半導体層18Bの膜厚を厚くする必要がある。n−GaNからなる第1の半導体層18Aの上にAl組成比が高い第2の半導体層18Bの膜厚を厚く成長すると、クラックが入りやすくなり、歩留まりが低下するおそれがある。このため、本願においては、第2の半導体層18Bの膜厚を比較的薄くし、その上にAl組成比が低い第3の半導体層18Cを比較的厚く形成している。これにより、ウェットエッチングの際のエッチングストップ機能を向上させると共に、クラックの発生を低減している。
第2の半導体層18Bの膜厚は、5nm〜10nmあれば確実にウェットエッチング後に残存しエッチングストップを行うことができる。第2の半導体層18BのAl組成比は、第1の半導体層18AがGaNからなる場合には、少なくとも0.15以上あればよい。第2の半導体層18BがAl組成比が0.15のAlGaNであり、第1の半導体層18AがGaNである場合には、第2の半導体層18Bと第1の半導体層18Aとのa軸方向の格子定数の比は0.972となる。一方、第3の半導体層18Cは、クラックの発生を抑制できるようにAl組成比を0.12以下とすることが好ましい。
本実施形態においては、Alの組成比を変化させることにより各層の格子定数を変化させた例を示した。しかし、格子定数を変化させられればどのような構成としてもよい。一般に、Inの組成比が高くなると格子定数が大きくなり、Al又はBの組成比が高くなると格子定数が小さくなる傾向にある。このため、格子定数を小さくしたい層はAl又はBを含む層とし、さらに格子定数を小さくしたい場合にはAl又はBの組成比を高くすればよい。また、格子定数を大きくしたい層はAl及びB含まない層としたり、さらにInを含む層としたりすればよい。例えば、第1の半導体層18AにはInを含む窒化物半導体を用い、第2の半導体層18BにはAlを含む窒化物半導体を用いることにより、第1の半導体層18Aと第2の半導体層18Bと格子定数の差を大きくすることができる。これに限らず、III族元素であるホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくとも1つとV族元素である窒素とを含む、一般式がBwAlxGayInzN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体を適宜組み合わせて使用すればよい。この場合においても、第2の半導体層18Bと第1の半導体層18Aとは、a軸方向の格子定数の比が0.972以下となるようにすることが好ましい。
また、電流狭窄層18を4層以上としてもよい。例えば、第1の半導体層18Aよりも基板11側に第1の半導体層18Aよりも格子定数が大きい第4の半導体層を形成すれば、第1の半導体層18Aと第2の半導体層18Bとの界面に生じる歪みを大きくできる。このため、エッチングストップ機能をさらに向上させることが可能である。また、電流狭窄層18とは別に電流狭窄層18と活性層15との間に第1の半導体層18Aよりも格子定数が大きい中間層を形成しても同様の効果が得られる。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。図7(a)は第2の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示し、(b)は活性層への電流が流れる通電部を拡大して示している。図7において図4と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。図7(a)は第2の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示し、(b)は活性層への電流が流れる通電部を拡大して示している。図7において図4と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
図7に示すように第2の実施形態に係る窒化物半導体装置は、電流狭窄層28が、第1の半導体層28Aと、第1の半導体層28Aの上に形成された第2の半導体層28Bとにより形成されている。第1の半導体層28Aは、厚さが2nmのn−GaNからなる第1の層34と、厚さが2nmのn−Al0.12Ga0.88Nからなる第2の層35とが5周期積層された超格子層である。第2の半導体層28Bは、厚さが130nmのn−Al0.12Ga0.88Nからなる。
以下に、第2の実施形態の窒化物半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。図8は第2の実施形態の窒化物半導体装置の製造方法を工程順に示している。
まず、図8(a)に示すようにGaNからなる基板11の上に、GaNからなるバッファ層12と、n型クラッド層13と、n型ガイド層14と、活性層15と、電子障壁層16と、第1のp型ガイド層17と、電流狭窄層28とを有機金属気相成長(MOCVD)法により順次形成する。電流狭窄層28は、n−GaNからなる第1の層34と、n−Al0.12Ga0.85Nからなる第2の層35とを5周期積層して超格子層を形成した後、n−Al0.12Ga0.88Nからなる第2の半導体層28Bを形成する。第1の半導体層28A、第2の半導体層28B組成については後で詳細に説明する。
次に、図8(b)に示すように、第2の半導体層28Bの上にメタルマスク55を形成した後、Ptカソード52と電気的に接続して、KOH等のエッチング溶液53に浸漬する。なお、メタルマスク55はチタン(Ti)等の第2の半導体層28Bとオーミック接合しやすい材料を用いることが望ましい。この状態で、UV光を照射することにより、電流狭窄層28の一部がエッチングされる。なお、基板11のMOCVD法による成長層が形成されていない面(V族面)を、例えば誘電体膜等で被覆し、V族面側に薬液が接触しないようにする必要がある。
n−Al0.12Ga0.88Nからなる第2の半導体層28Bの露出部分が除去され、超格子層である第1の半導体層28Aの一部が残存した状態で、エッチングは自己停止する。その後、Ptカソード52との接続を外し、メタルマスク55を薬液で除去することにより、図8(c)に示すように凹部28aを有する電流狭窄層28が得られる。
次に、図9(a)に示すように、電流狭窄層28の上に凹部28aを埋めるように第2のp型ガイド層21、p型クラッド層22、p型コンタクト層23をMOCVDを用いて再成長する。この工程において第1の半導体層28Aにおける凹部28aの底面に残存した部分にp型不純物が拡散する。これにより、第1の半導体層28Aの凹部28aの底面に残存する部分はp型に転換される。
次に、窒素雰囲気において800℃でアニールを行いp型不純物を活性化する。この後、p型コンタクト層23の上にp側電極31を形成する。p側電極31はニッケル(Ni)又はパラジウム(Pd)を含む多層膜を電子線(EB)蒸着法により形成し、その後シンタを行うことにより形成すればよい。
続いて、基板11のMOCVD法による成長層が形成されていない面を研磨により薄くし、研磨した面にn側電極32を形成する。n側電極32はTi又はバナジウム(V)等を含んだ多層膜を用いればよい。その後、へき開を行い、チップ分離することにより、図9(b)に示すような埋め込み型の電流狭窄層を備えた半導体レーザ装置が得られる。
以下に、電流狭窄層28について詳細に説明する。本実施形態において電流狭窄層28の第1の半導体層28Aは、n−GaNからなる第1の層34とn−Al0.12Ga0.88Nからなる第2の層35とが5周期積層された超格子層である。第1の層34は第2の層35よりも格子定数が大きい。従って、格子定数が大きい層の上に格子定数が小さい層が形成された界面が5つ存在する。先に説明したように、格子定数が大きい層の上に格子定数が小さい層が形成された界面においてはエッチストップが生じる。本実施形態においては、第1の層34がn−GaNであり、第2の層35がn−Al0.12Ga0.88Nであるため、エッチング時間が長くなると界面を越えてエッチングが進行する。しかし、界面が5箇所存在するため、全体としてのエッチストップ機能を向上させることができる。また、Al組成比が高い層を形成する必要がないため、クラックの発生が問題となることはない。
本実施形態においては、Alの組成比を変化させることにより各層の格子定数を変化させた例を示した。しかし、格子定数を変化させられればどのような構成としてもよい。一般に、Inの組成比が高くなると格子定数が大きくなり、Al又はBの組成比が高くなると格子定数が低くなる傾向にある。例えば第1の層34にはInを含む窒化物半導体を用い、第2の層35にはAl又はBを含む窒化物半導体を用いることにより、超格子層の各界面における格子定数の差を大きくすることができる。これに限らず、III族元素であるホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくとも1つとV族元素である窒素とを含む、一般式がBwAlxGayInzN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体を適宜組み合わせて使用すればよい。この場合においても、第2の層35と第1の層34とのa軸方向の格子定数の比は0.972以下となるようにすることが好ましい。
第2の半導体層28Bは、超格子層の第2の層35と同一の組成とすれば形成が容易となるが、異なる組成であっても問題ない。また、超格子層の積層周期は2周期以上あればいくつであってもよいが、5周期程度あった方がエッチストップ機能を十分確保できる。超格子層を構成する層の膜厚は2nm〜3nm程度とすればよい。さらに、格子定数が大きい第1の層34が最も基板側に位置するように形成することが好ましい。格子定数が小さい第2の層35が最下層に位置する場合には、エッチストップに寄与しない界面が1つできてしまう。
また、電流狭窄層28を3層以上としてもよい。例えば、第1の半導体層28Aよりも下側に第1の層34よりも格子定数が大きい層を形成したり、第2の半導体層28Bよりも上側に第2の半導体層28Bよりも格子定数が大きい層を形成することが可能である。
第1の実施形態及び第2の実施形態において、窒化物半導体装置が埋め込み型の電流狭窄層を有する半導体レーザ装置である場合について説明した。しかし、n型半導体層に開口部を選択的に形成する必要がある窒化物半導体装置であればどのようなものにも適用できる。
第1及び第2の実施形態において、基板はGaNとしたが、窒化物半導体層が成長できればよく、GaNに変えてサファイア、シリコン又は炭化珪素等の基板を用いてもよい。
(第3の実施形態)
以下に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。図10は第3の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示している。図10に示すように、本実施家血合いの窒化物半導体装置は、リセス構造を有するヘテロ接合電界効果トランジスタ(Hetero-junction Field Effect Transistor:以下HFETと記す。)である。
以下に、本発明の第3の実施形態について図面を参照して説明する。図10は第3の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示している。図10に示すように、本実施家血合いの窒化物半導体装置は、リセス構造を有するヘテロ接合電界効果トランジスタ(Hetero-junction Field Effect Transistor:以下HFETと記す。)である。
サファイア基板等の基板41の上にバッファ層42、i―GaN等からなる第1の窒化物半導体層43、n−Al0.25Ga0.75Nからなる第2の窒化物半導体層44、n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の窒化物半導体層45が形成されている。第3の窒化物半導体層45と、第2の窒化物半導体層44の一部分とはエッチングにより除去され、ゲートリセスである凹部60が形成されている。凹部60において第2の窒化物半導体層44は、完全に除去されておらず、第1の窒化物半導体層43の上に薄膜化された第2の窒化物半導体層44が残存している。凹部60には、ゲート電極48が形成されている。凹部60の両側方における第3の窒化物半導体層45の上には、オーミック電極46とオーミック電極47とがそれぞれ形成されている。オーミック電極46及びオーミック電極47の一方は、ソース電極となり、他方がドレイン電極となる。
以下に、本実施形態のHFETの製造方法について説明する。まず、図11(a)に示すように、MOCVD法等を用いて、基板41の上にバッファ層42、第1の窒化物半導体層43、第2の窒化物半導体層44及び第3の窒化物半導体層45を順次形成する。
次に、図11(b)に示すように、第3の窒化物半導体層45と、第2の窒化物半導体層44の一部とをPECエッチングにより除去して、凹部60を形成する。n−Al0.12Ga0.88N層とn−Al0.25Ga0.75N層との積層体に対してPECエッチングを行うと、第1の実施形態において説明したように、n−Al0.25Ga0.75Nからなる薄膜層が残存した状態でエッチストップが生じる。残存したn−Al0.25Ga0.75N層の膜厚は5nm程度又は5nmよりも厚くなる。しかし、再現性良く一定の厚さで残存させることができる。
次に、凹部60の両側方における第3の窒化物半導体層45の上にオーミック電極46及びオーミック電極47をそれぞれ形成する。また、凹部60にはゲート電極48を形成する。オーミック電極46、オーミック電極47及びゲート電極48は、既知の材料を用いて既知の方法により形成すればよい。第2の窒化物半導体層44と第1の窒化物半導体層43との界面よりも下側に達するオーミックリセス部を形成し、オーミックリセス部にオーミック電極46及びオーミック電極47を形成してもよい。ゲート電極48は、凹部60の底面を完全に覆うように形成してもよい。また、凹部60の底面及び側面を覆うように形成してもよい。
n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の窒化物半導体層45とn−Al0.25Ga0.75Nからなる第2の窒化物半導体層44との積層体をエッチングする場合には、エッチング量がばらつくという問題がある。エッチング量がばらつくことによりHFETの閾値電圧Vthがばらつく。しかし、本実施形態においては、第2の窒化物半導体層44をわずかに残した状態でエッチストップさせることができる。また、残存する第2の窒化物半導体層44の膜厚のばらつきも小さくすることができる。このため、歩留まり良くHFETを作製することが可能である。
(第4の実施形態)
以下に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。図12は第4の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示している。図12において図11と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
以下に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。図12は第4の実施形態に係る窒化物半導体装置の断面構成を示している。図12において図11と同一の構成要素には同一の符号を附すことにより説明を省略する。
本実施形態のHFETは、第3の窒化物半導体層45と、第2の窒化物半導体層44の一部とが除去されて形成された凹部にp型の第4の窒化物半導体層49が形成されている。第4の窒化物半導体層49は例えば、p−GaN又はp−AlGaN等とすればよい。ゲート電極48は第4の窒化物半導体層49の上に形成されている。オーミック電極46及びオーミック電極47は、オーミックリセス部に形成されており、第2の窒化物半導体層44と第1の窒化物半導体層43との界面よりもした側に達している。
以下に、本実施形態のHFETの製造方法について説明する。まず、第3の実施形態と同様にして、MOCVD法等を用いて、基板41の上にバッファ層42、第1の窒化物半導体層43、第2の窒化物半導体層44及び第3の窒化物半導体層45を順次形成する。
次に、図13(a)に示すように、第3の窒化物半導体層45と、第2の窒化物半導体層44の一部とをPECエッチングにより除去して、凹部60を形成する。n−Al0.12Ga0.88N層とn−Al0.25Ga0.75N層との積層体に対してPECエッチングを行うと、第1の実施形態において説明したように、n−Al0.25Ga0.75Nからなる薄膜層が残存した状態でエッチストップが生じる。残存したn−Al0.25Ga0.75N層の膜厚は5nm程度又は5nmよりも厚くなる。しかし、再現性良く一定の厚さで残存させることができる。
次に、図12(b)に示すように、基板41上の全面にp−GaN又はp−AlGaN等からなる第4の窒化物半導体層49を再成長する。
次に、図12(c)に示すように、第4の窒化物半導体層49における凹部60の周囲に形成された部分を残すように第4の窒化物半導体層49を除去する。これにより、第4の窒化物半導体層49は、凹部60の底面及び側面を覆い、且つ第3の窒化物半導体層45における凹部60の周囲の上を覆う。
次に、図12(d)に示すように、第4の窒化物半導体層49の両側方において、第3の窒化物半導体層45、第2の窒化物半導体層44及び第1の窒化物半導体層43の一部をエッチングにより除去し、オーミックリセス部62を形成する。
次に、図12(e)に示すように、オーミックリセス部62を埋めるようにオーミック電極46及びオーミック電極47を形成し、第4の窒化物半導体層49の上にゲート電極48を形成する。
n−Al0.12Ga0.88Nからなる第3の窒化物半導体層45とn−Al0.25Ga0.75Nからなる第2の窒化物半導体層44との積層体をエッチングする場合には、エッチング量がばらつくという問題がある。エッチング量がばらつくことによりHFETの閾値電圧Vthがばらつく。しかし、本実施形態においては、第2の窒化物半導体層44をわずかに残した状態でエッチストップさせることができる。また、残存する第2の窒化物半導体層44の膜厚のばらつきも小さくすることができる。このため、歩留まり良くHFETを作製することが可能である。
第3の実施形態及び第4の実施形態において、第1の窒化物半導体層43をGaNとし、第2の窒化物半導体層44をn−Al0.25Ga0.75Nとした。しかし、第1の窒化物半導体層43と第2の窒化物半導体層44とは、第2の窒化物半導体層44が第1の窒化物半導体層43と比べて、格子定数が小さく且つバンドギャップが大きければよく他の組み合わせとしてもよい。一般に、窒化物半導体はInの組成比が高くなると格子定数が大きくなり、Al又はBの組成比が高くなると格子定数が小さくなる傾向にある。また、バンドギャップは格子定数が小さいほど大きくなる傾向にある。このため、格子定数を小さくしたい層はAl又はBを含む層とし、さらに格子定数を小さくしたい場合にはAl又はBの組成比を高くすればよい。また、格子定数を大きくしたい層はAl及びB含まない層としたり、さらにInを含む層としたりすればよい。従って、III族元素であるホウ素、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくとも1つとV族元素である窒素とを含む、一般式がBwAlxGayInzN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体を適宜組み合わせて使用すればよい。但し、第2の窒化物半導体層44と第1の窒化物半導体層43とのa軸方向の格子定数の比は0.972以下とすることが好ましい。第2の窒化物半導体層はn型ではなくi型であってもよい。第3の窒化物半導体層45は、第1の窒化物半導体層43と比べて格子定数が小さく且つ第2の窒化物半導体層44と比べて格子定数が大きければよい。
第3及び第4の実施形態において、基板はサファイアとしたが、窒化物半導体層が成長できればよく、サファイアに変えてGaN、シリコン又は炭化珪素等の基板を用いてもよい。
本発明に係る窒化物半導体装置及びその製造方法は、エッチングダメージによる装置特性の劣化及びエッチングのばらつきによる装置特性のばらつきが小さい窒化物半導体装置を実現でき、エッチングにより凹部を形成する窒化物半導体装置、特に埋め込み型の電流狭窄層を備えた窒化物半導体装置及びその製造方法等として有用である。
11 基板
12 バッファ層
13 n型クラッド層
14 n型ガイド層
15 活性層
16 電子障壁層
17 第1のp型ガイド層
18 電流狭窄層
18A 第1の半導体層
18B 第2の半導体層
18C 第3の半導体層
18a 凹部
20 通電部
21 第2のp型ガイド層
22 p型クラッド層
23 p型コンタクト層
28 電流狭窄層
28A 第1の半導体層
28B 第2の半導体層
28a 凹部
31 p側電極
32 n側電極
34 第1の層
35 第2の層
41 基板
42 バッファ層
43 第1の窒化物半導体層
44 第2の窒化物半導体層
45 第3の窒化物半導体層
46 オーミック電極
47 オーミック電極
48 ゲート電極
49 第4の窒化物半導体層
51 窒化物半導体層
51A 第1の窒化物半導体層
51B 第2の窒化物半導体層
52 カソード
53 エッチング溶液
55 メタルマスク
60 凹部
62 オーミックリセス部
12 バッファ層
13 n型クラッド層
14 n型ガイド層
15 活性層
16 電子障壁層
17 第1のp型ガイド層
18 電流狭窄層
18A 第1の半導体層
18B 第2の半導体層
18C 第3の半導体層
18a 凹部
20 通電部
21 第2のp型ガイド層
22 p型クラッド層
23 p型コンタクト層
28 電流狭窄層
28A 第1の半導体層
28B 第2の半導体層
28a 凹部
31 p側電極
32 n側電極
34 第1の層
35 第2の層
41 基板
42 バッファ層
43 第1の窒化物半導体層
44 第2の窒化物半導体層
45 第3の窒化物半導体層
46 オーミック電極
47 オーミック電極
48 ゲート電極
49 第4の窒化物半導体層
51 窒化物半導体層
51A 第1の窒化物半導体層
51B 第2の窒化物半導体層
52 カソード
53 エッチング溶液
55 メタルマスク
60 凹部
62 オーミックリセス部
Claims (17)
- 基板の上に形成されたn型クラッド層と、
前記n型クラッド層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成され、前記活性層への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層と、
前記電流狭窄層の上に形成されたp型クラッド層とを備え、
前記電流狭窄層は、
第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に接して形成され前記第1の半導体層と比べて格子定数が小さい第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に接して形成され前記第1の半導体層と比べて格子定数が小さく且つ前記第2の半導体層と比べて格子定数が大きい第3の半導体層とを有し、
前記通電部は、前記第3の半導体層と前記第2の半導体層の一部とが除去された部分であることを特徴とする窒化物半導体装置。 - 前記第1の半導体層、第2の半導体層及び第3の半導体層は、それぞれ一般式がBwAlxInyGazN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体からなることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体装置。
- 前記第1の半導体層はインジウムを含むことを特徴とする請求項2に記載の窒化物半導体装置。
- 前記第2の半導体層及び第3の半導体層はホウ素を含み、
前記第2の半導体層は前記第3の半導体層よりもホウ素の組成比が大きいことを特徴とする請求項2に記載の窒化物半導体装置。 - 前記第3の半導体層は前記第1の半導体層よりもアルミニウムの組成比が大きく、
前記第2の半導体層は前記第3の半導体層よりもアルミニウムの組成比が大きいことを特徴とする請求項2に記載の窒化物半導体装置。 - 前記第1の半導体層は、GaNからなり、
前記第2の半導体層は、アルミニウムの組成比が0.15以上のAlGaNからなることを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体装置。 - 前記第2の半導体層の膜厚は、10nm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
- 前記電流狭窄層と前記活性層との間に形成され、前記第1の半導体層よりも格子定数が大きい中間層をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物半導体装置。
- 基板の上に形成されたn型クラッド層と、
前記n型クラッド層の上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成され、前記活性層への電流が流れる通電部を有する電流狭窄層と、
前記電流狭窄層の上に形成されたp型クラッド層とを備え、
前記電流狭窄層は、第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に接して形成された第2の半導体層とを有し、
前記第1の半導体層は、第1の層と該第1の層と比べて格子定数が大きい第2の層とが2周期以上積層された超格子構造であり、
前記通電部は、前記第2の半導体層と前記第1の半導体層の一部が除去された部分であることを特徴とする窒化物半導体装置。 - 前記第1の層及び第2の層と、第2の半導体層とは、それぞれ一般式がBwAlxGayInzN(但し、0≦w、x、y、x≦1、w+x+y+z=1)で表される窒化物半導体からなることを特徴とする請求項9に記載の窒化物半導体装置。
- 前記第2の層と前記第2の半導体層とは、格子定数が等しいことを特徴とする請求項10に記載の窒化物半導体装置。
- 基板の上に形成された第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接して形成され、前記第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さい第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接して形成され、前記第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく且つ前記第2の窒化物半導体層と比べて格子定数が大きい第3の窒化物半導体層とを備え、
前記第3の窒化物半導体層及び第2の窒化物半導体層は、前記第3の窒化物半導体層を貫通し且つ前記第2の窒化物半導体層の一部を残すように形成された凹部を有していることを特徴とする窒化物半導体装置。 - 前記凹部に形成されたゲート電極と、前記凹部の両側方にそれぞれ形成されたソース電極及びドレイン電極をさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の窒化物半導体装置。
- 前記凹部及び周辺部に形成されたp型の第4の窒化物半導体層と、
前記第4の窒化物半導体層の上に形成されたゲート電極と、
前記第4の窒化物半導体層の両側方にそれぞれ形成されたソース電極及びドレイン電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項12に記載の窒化物半導体装置。 - 基板の上に、第1の窒化物半導体層、第2の窒化物半導体層及び第3の窒化物半導体層を順次形成する工程(a)と、
前記第3の窒化物半導体層と前記第2の窒化物半導体層の一部とを選択的に除去して凹部を形成する工程(b)とを備え、
前記第2の窒化物半導体層は、前記第1の窒化物半導体層の上に接し、前記第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく、
前記第3の窒化物半導体層は、前記第2の窒化物半導体層の上に接し、前記第1の窒化物半導体層と比べて格子定数が小さく且つ前記第2の窒化物半導体層と比べて格子定数が大きく、
前記工程(b)では、フォトエレクトロケミカルエッチングを行うことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)よりも後に、前記凹部にゲート電極を形成し、前記凹部の両側方にそれぞれソース電極及びドレイン電極を形成する工程(c)とをさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
- 前記工程(b)よりも後に、前記基板上の全面にp型の第4の窒化物半導体層を形成する工程と(d)と、
前記第4の窒化物半導体層を前記凹部及びその周囲に形成された部分を除いて除去する工程(e)と、
前記第4の窒化物半導体層の上にゲート電極を形成し、前記第4の窒化物半導体層の両側方にそれぞれソース電極及びドレイン電極を形成する工程(f)とをさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
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