JP2011187728A - 化合物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】化合物半導体装置のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるようにする。
【解決手段】化合物半導体装置の製造方法を、基板1上に化合物半導体積層構造4を形成する工程と、化合物半導体積層構造上に金属膜5A〜5Cを形成する工程と、金属膜上にソース電極7及びドレイン電極8を形成する工程と、金属膜の一部を酸化又は窒化して、金属酸化物膜又は金属窒化物膜5CXを形成する工程と、金属酸化物膜又は金属窒化物膜上にゲート電極9を形成する工程とを含むものとする。
【選択図】図1

Description

本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。
従来から、化合物半導体積層構造上にソース電極、ドレイン電極及びゲート電極が形成された化合物半導体装置がある。
特に、GaN、AlN、InNやこれらの混晶に代表される窒化物半導体からなる半導体装置は、その優れた材料特性から高出力電子デバイスや短波長発光デバイスとして非常に注目を集めている。
高出力電子デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ(HEMT;High Electron Mobility Transistor)の研究開発が進められており、高出力・高効率増幅器や大電力スイッチングデバイス等のアプリケーションが考えられている。
特開2002−359256号公報
ところで、化合物半導体積層構造上にソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成して化合物半導体装置を製造する場合、ソース電極及びドレイン電極(オーミック電極)とゲート電極とは、それぞれ、別の工程で形成するのが一般的である。これは、ソース電極及びドレイン電極とゲート電極とは、異なる金属材料によって形成するのが一般的であるからである。
このため、化合物半導体積層構造とソース電極及びドレイン電極との界面、並びに、化合物半導体積層構造とゲート電極との界面のいずれの半導体/金属界面も、残渣のない良好な半導体/金属界面にすることは難しい。
例えば、ソース電極及びドレイン電極を形成した後にゲート電極を形成する場合、以下のようなプロセスフローになる。
つまり、まず、例えば図9(A)に示すように、基板上に化合物半導体積層構造を形成する。
次いで、図9(B)に示すように、化合物半導体積層構造上にソース電極及びドレイン電極を形成する。
次に、図9(C)に示すように、化合物半導体積層構造の表面を覆うためにパッシベーション膜を形成する。
この場合、ソース電極及びドレイン電極はレジストを用いて形成されるため、ソース電極及びドレイン電極の形成時に、ゲート電極形成予定領域を含む化合物半導体積層構造の表面上にレジスト残渣が付着してしまう。
その後、図9(D)に示すように、ゲート電極形成予定領域のパッシベーション膜をドライエッチングによって除去した後、ゲート絶縁膜を形成する。
そして、図9(D)に示すように、ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。
この場合、ソース電極及びドレイン電極の形成時のレジスト残渣、及び、パッシベーション膜のドライエッチング時のドライエッチング残渣は、通常の有機処理などの剥離処理(洗浄処理)を行なっても取りきれない。特に、ポストベークやドライエッチングなどを行なったレジストの原子レベルでの剥離は非常に難しいため、通常の有機処理などの剥離処理のみでレジスト残渣やドライエッチング残渣を取りきるのは非常に難しい。
また、レジスト残渣等は、例えば硫酸と過酸化水素水の混合物を用いた酸処理によって除去することができる。しかしながら、ソース電極及びドレイン電極を形成した後にゲート電極を形成する場合、後で形成するゲート電極の形成時に酸処理を行なうと、先に形成したソース電極及びドレイン電極がダメージを受けてしまう。このため、レジスト残渣等の剥離処理に酸処理を用いることはできない。
このように、ソース電極及びドレイン電極の形成時のレジスト残渣、及び、パッシベーション膜のドライエッチング時のドライエッチング残渣の充分な洗浄処理を行なうことができない。
このため、ソース電極及びドレイン電極を形成した後にゲート電極を形成する場合、後に形成されるゲート電極の下側、即ち、半導体/金属界面にレジスト残渣やドライエッチング残渣が入り込んだ状態となってしまい、デバイス特性に影響を与えるため、好ましくない。
なお、ここでは、ソース電極及びドレイン電極を形成した後にゲート電極を形成する場合を例に挙げて説明しているが、ゲート電極を形成した後にソース電極及びドレイン電極を形成する場合も同様である。
そこで、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるようにしたい。
このため、本化合物半導体装置の製造方法は、基板上に化合物半導体積層構造を形成する工程と、化合物半導体積層構造上に金属膜を形成する工程と、金属膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、金属膜の一部を酸化又は窒化して、金属酸化物膜又は金属窒化物膜を形成する工程と、金属酸化物膜又は金属窒化物膜上にゲート電極を形成する工程と、を含むことを要件とする。
本化合物半導体装置は、基板上に形成され、キャリア走行層及びキャリア供給層を含む窒化物半導体積層構造と、窒化物半導体積層構造上に形成された金属膜と、窒化物半導体積層構造上に形成された金属酸化物膜又は金属窒化物膜と、金属膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、金属酸化物膜又は金属窒化物膜上に形成されたゲート電極とを備え、金属膜と金属酸化物膜又は金属窒化物膜とは、同一の金属元素を含むことを要件とする。
したがって、本化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
(A)〜(F)は、第1実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(G)は、第2実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(E)は、第3実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(H)は、第4実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(G)は、第5実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(F)は、第6実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(F)は、第7実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(D)は、第7実施形態の化合物半導体装置及びその製造方法を説明するための模式的断面図である。 (A)〜(D)は、本発明の課題を説明するための模式的断面図である。
以下、図面により、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について説明する。
[第1実施形態]
第1実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図1を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、ゲート絶縁膜を有するMIS(Metal Insulator Semiconductor)型トランジスタ及びその製造方法である。
ここでは、窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ及びその製造方法、具体的には、窒化ガリウムを用いた高電子移動度トランジスタ(GaN−HEMT)及びその製造方法を例に挙げて説明する。
本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、図1(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えば有機金属気相成長(MOCVD;Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。つまり、最上層にAlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を形成する。
ここでは、i−GaN電子走行層2の厚さは例えば約3μmである。また、n−AlGaN電子供給層3は、厚さが例えば約30nmであり、Siドーピング濃度が例えば約5×1018cm−3である。なお、i−AlGaNスペーサ層を設ける場合は、その厚さは例えば約5nmである。
なお、i−GaN電子走行層2とn−AlGaN電子供給層3との間に、必要に応じてi−AlGaNスペーサ層を設けても良い。また、半絶縁性SiC基板1を、SI(Semi-Insulating)−SiC基板という。また、電子走行層2を、キャリア走行層ともいう。また、電子供給層3を、キャリア供給層ともいう。また、GaN系半導体積層構造4を、窒化物半導体積層構造、あるいは、化合物半導体積層構造ともいう。また、i−GaN電子走行層2及びn−AlGaN電子供給層3を、複数の化合物半導体層ともいう。
次いで、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。例えば硫酸と過酸化水素水の混合物を用いた酸処理(SPM;Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture)によって充分に洗浄する。
その後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、GaN系半導体積層構造4の表面上、即ち、AlGaN電子供給層3の表面上のソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、図1(B)に示すように、GaN系半導体積層構造4の表面上に、例えば蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約20nmの厚さのTa膜(金属膜)5A〜5Cを同時に形成する。つまり、GaN系半導体積層構造4の表面上のソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれに、Ta膜5A〜5Cを同時に形成する。なお、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bは、ゲート電極形成予定領域6Cを挟んで両側の離れた位置にある。
また、Ta膜5A〜5Cとしては、膜厚が約5nm〜約100nmのTa膜5A〜5Cを形成するのが好ましい。より好ましくは、Ta膜5A〜5Cの膜厚は約10nm〜約50nmとする。Ta膜5A〜5Cの膜厚の下限は、耐圧の許容範囲にしたがって決めれば良い。また、Ta膜5A〜5Cの膜厚の上限は、相互コンダクタンスの許容範囲にしたがって決めれば良い。
次に、図1(C)に示すように、Ta膜5A,5B上にソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
つまり、まず、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに形成されたTa膜5A,5B上にレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに、例えば蒸着・リフトオフ技術によって、ソース電極7及びドレイン電極8として例えば約200nmの厚さのAl層を形成する。
このようにして、ソース電極形成予定領域6Aに形成されたTa膜5A上に、Al層からなるソース電極7を形成し、ドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたTa膜5B上に、Al層からなるドレイン電極8を形成する。
その後、図1(D)に示すように、酸素含有雰囲気中で熱処理を行なうことによって、ゲート電極形成予定領域6CのTa膜5Cの全体を酸化させ、TaO膜5CXを形成する。ここで、TaO膜5CXは、絶縁性金属酸化物膜であり、ゲート絶縁膜となる。
この熱処理によって、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面、並びに、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側のTa膜5A,5Bの側面も同時に酸化される。また、この熱処理によって、Ta膜5A,5B上に形成されたソース電極7及びドレイン電極8のオーミック特性も確立される。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成された複数のTa膜5A〜5Cの一部(ここではゲート電極形成予定領域6CのTa膜5C)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜5CXを形成する。
次に、図1(E)に示すように、TaO膜5CX上にゲート電極9を形成する。
つまり、まず、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート電極形成予定領域6CのTaO膜5CX上にレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、ゲート電極形成予定領域6Cに、例えば蒸着・リフトオフ技術によって、ゲート電極9として例えば約500nmの厚さのAu層を形成する。
このようにして、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTa膜5Cを酸化して形成されたゲート絶縁膜としてのTaO膜5CX上に、Au層からなるゲート電極9を形成する。
ここでは、ゲート電極形成予定領域6Cは、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間に位置するため、ゲート電極9は、ソース電極7とドレイン電極8との間に形成されることになる。つまり、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bは、ゲート電極形成予定領域6Cを挟んで両側の離れた位置にあるため、ソース電極7及びドレイン電極8は、ゲート電極9を挟んで両側の互いに離れた位置に形成されることになる。
最後に、図1(F)に示すように、全面に例えばSiNからなるパッシベーション膜(絶縁膜)10を形成する。つまり、上述のようにしてゲート電極9を形成した後に、少なくともGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層5の表面を覆うパッシベーション膜10を形成すれば良い。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
上述のように、本実施形態では、GaN系半導体積層構造4の表面上のソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれに、Ta膜5A〜5Cを同時に形成する[図1(B)参照]。
そして、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたTa膜5A,5B上に、それぞれ、ソース電極7、ドレイン電極8を形成する[図1(C)参照]。また、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTa膜5Cを酸化したTaO膜5CX上にゲート電極9を形成する[図1(E)参照]。
この場合、GaN系半導体積層構造4とソース電極7及びドレイン電極8との間のTa膜5A,5Bと、GaN系半導体積層構造4とゲート電極9との間のTaO膜5CXを形成するためのTa膜5Cとが、同時に形成される[図1(B)参照]。つまり、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側に接し、かつ、GaN系半導体積層構造4の表面に接するTa膜5A,5Bと、ゲート電極9の下側に接し、かつ、GaN系半導体積層構造4の表面に接するTaO膜5CXを形成するためのTa膜5Cとが、同時に形成される。
このように、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造の最下層(第1層目)、即ち、GaN系半導体積層構造4の表面に接する層(Ta膜5A〜5C)が同時に形成される[図1(B),(E)参照]。なお、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造のうち、同時に形成するのは最下層だけで良く、上述のように、その上の層は別の工程で形成すれば良い。
この場合、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造の最下層を形成する前に、GaN系半導体積層構造4の表面を充分に洗浄することができる。
このため、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られることになる。
これにより、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXの半導体/金属界面として良好な半導体/金属界面が得られることで、接触抵抗を低減することができる。また、ゲート電極形成領域6CXの半導体/金属界面として良好な半導体/金属界面が得られることで、界面準位が少なくなり、例えば電流コラプスや閾値変動などのトラップに起因する現象が抑制されることになる。
特に、GaN−HEMTを高電圧動作させる場合、ゲート電極近傍には非常に高い電界が印加されるが、このような場合にもデバイス特性の劣化を防止することができる。
このほか、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造の最下層を同時に形成することで、ソース電極7及びドレイン電極8とゲート電極9との間のアライメント誤差がなくなり、この結果、量産性に優れる均一な特性のデバイスが作製可能となる。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTは、図1(F)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を備える。つまり、最上層にAlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を備える。
また、本MIS型GaN−HEMTは、GaN系半導体積層構造4上に、Ta膜5A,5Bと、TaO膜5CXとを備える。
さらに、本MIS型GaN−HEMTは、Ta膜5A,5B上に、ソース電極7及びドレイン電極8を備える。
また、本MIS型GaN−HEMTは、TaO膜5CX上に、ゲート電極9を備える。このゲート電極9の直下のTaO膜5CXは、ゲート絶縁膜である。
そして、本MIS型GaN−HEMTでは、ソース電極7及びドレイン電極8の下に形成されたTa膜5A,5Bと、ゲート電極9の下に形成されたTaO膜5CXとは、いずれもTaを含むものとなっている。つまり、ソース電極7及びドレイン電極8とGaN系半導体積層構造4との間の金属膜5A,5Bと、ゲート電極9とGaN系半導体積層構造4との間の絶縁性金属酸化物膜5CXとは、同一の金属元素(ここではTa)を含むものとなっている。
このように、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、Ta膜(金属膜)5A,5Bとなっている。また、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、TaO膜(絶縁性金属酸化物膜;絶縁膜)5CXとなっている。つまり、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目と、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目とは、同一の金属元素(ここではTa)を含むものとなっている。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面、並びに、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側のTa膜5A,5Bの側面は、酸化膜で覆われている。そして、表面全体(少なくともGaN系半導体積層構造4の表面)がSiNパッシベーション膜10で覆われている。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
[第2実施形態]
第2実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図2を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置の製造方法は、上述の第1実施形態(図1参照)のものに対し、図2に示すように、化合物半導体積層構造4上に金属膜5A〜5Cを形成する工程が異なり、さらに、金属膜5A〜5Cを酸化する工程の前にパッシベーション膜10を形成する工程を含む点が異なる。なお、図2では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
つまり、本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、上述の第1実施形態の場合と同様に、図2(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。
次いで、上述の第1実施形態の場合と同様に、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。
次に、例えばスパッタ又は蒸着を用いて、GaN系半導体積層構造4の表面上、即ち、AlGaN電子供給層3の表面上の全面に、例えば約20nmの厚さのTa膜を形成する。
その後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域以外の領域にレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、ソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域以外の領域に形成されているTa膜を、例えば弗素系ガスを用いたドライエッチングによって除去する。
このようにして、図2(B)に示すように、GaN系半導体積層構造4の表面上にTa膜(金属膜)5A〜5Cを同時に形成する。つまり、GaN系半導体積層構造4の表面上のソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれに、Ta膜5A〜5Cを同時に形成する。
次に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図2(C)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに形成されたTa膜5A,5B上のそれぞれに、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
次に、図2(D)に示すように、全面に例えばSiNからなるパッシベーション膜(絶縁膜)10を形成する。つまり、後述するTaO膜を形成する工程の前に、少なくともGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を覆うパッシベーション膜10を形成すれば良い。
次いで、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート電極形成予定領域6Cにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、図2(E)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されているSiNパッシベーション膜10を、例えば弗素系ガスを用いたドライエッチングによって除去する。
その後、上述の第1実施形態の場合と同様に、図2(F)に示すように、酸素含有雰囲気中で熱処理を行なうことによって、ゲート電極形成予定領域6CのTa膜5Cの全体を酸化させ、TaO膜5CXを形成する。ここで、TaO膜5CXは、絶縁性金属酸化物膜であり、ゲート絶縁膜となる。
この熱処理によって、Ta膜5A,5B上に形成されたソース電極7及びドレイン電極8のオーミック特性も確立される。但し、本実施形態では、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面、並びに、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側のTa膜5A,5Bの側面は、SiNパッシベーション膜10で覆われているため、酸化されない。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成された複数のTa膜5A〜5Cの一部(ここではゲート電極形成予定領域6CのTa膜5C)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜5CXを形成する。
次に、図2(G)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜5CX上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTでは、図2(G)に示すように、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面、並びに、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側のTa膜5A,5Bの側面は、酸化膜で覆われておらず、SiNパッシベーション膜10で覆われている。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、ゲート電極9の上部はSiNパッシベーション膜10で覆われておらず、GaN系半導体積層構造4の表面、ゲート絶縁膜としてのTaO膜5CXの側面、及び、ゲート電極9の下部の側面が、SiNパッシベーション膜10で覆われている。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
[第3実施形態]
第3実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図3を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、上述の第1実施形態(図1参照)のものに対し、図3に示すように、パッシベーション膜11Xが異なる。なお、図3では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
つまり、本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、上述の第1実施形態の場合と同様に、図3(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。
次いで、上述の第1実施形態の場合と同様に、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。
次に、例えばスパッタ又は蒸着を用いて、GaN系半導体積層構造4の表面上、即ち、AlGaN電子供給層3の表面上の全面に、例えば約20nmの厚さのTa膜11を形成する。
次に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図3(C)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたTa膜11上に、それぞれ、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
その後、上述の第1実施形態の場合と同様に、図3(D)に示すように、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間の領域(ゲート電極形成予定領域6Cを含む)に形成されているTa膜11の全体を酸化させ、TaO膜11Xを形成する。ここで、TaO膜は、絶縁性金属酸化物膜である。本実施形態では、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜11Xは、ゲート絶縁膜となる。また、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間のゲート電極形成予定領域6C以外の領域に形成されたTaO膜11Xは、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を覆うパッシベーション膜(絶縁膜)となる。
この熱処理によって、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面も同時に酸化される。また、この熱処理によって、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに形成されたTa膜11上に形成されたソース電極7及びドレイン電極8のオーミック特性も確立される。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成されたTa膜11の一部(ここではソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6B以外の領域に形成されているTa膜11)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜11Xを形成する。
次に、図3(E)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜11X上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のように、本実施形態では、GaN系半導体積層構造4の表面上の全面に同時にTa膜11を形成する[図3(B)参照]。
そして、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたTa膜11上に、それぞれ、ソース電極7、ドレイン電極8を形成する[図3(C)参照]。また、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTa膜11を酸化したTaO膜11X上にゲート電極9を形成する[図3(E)参照]。また、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間のゲート電極形成予定領域6C以外の領域に形成されたTa膜11を酸化したTaO膜11XがGaN系半導体積層構造4の表面を覆うパッシベーション膜となる[図3(E)参照]。
この場合、GaN系半導体積層構造4とソース電極7及びドレイン電極8との間のTa膜11と、GaN系半導体積層構造4とゲート電極9との間のTaO膜11Xを形成するためのTa膜11と、GaN系半導体積層構造4の表面を覆うTaO膜11Xを形成するためのTa膜11とが、同時に形成される[図3(B)参照]。つまり、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの下側に接し、かつ、GaN系半導体積層構造4の表面に接するTa膜11と、ゲート電極9の下側に接し、かつ、GaN系半導体積層構造4の表面に接するTaO膜11Xを形成するためのTa膜11と、GaN系半導体積層構造4の表面を覆うTaO膜11Xを形成するためのTa膜11とが、同時に形成される。
このように、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造の最下層(第1層目)及びGaN系半導体積層構造4の表面を覆うパッシベーション膜となる層、即ち、GaN系半導体積層構造4の表面に接する層(Ta膜11)が同時に形成される[図3(B),(E)参照]。
この場合、GaN系半導体積層構造4の表面に接する層を形成する前に、GaN系半導体積層構造4の表面を充分に洗浄することができる。
このため、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られることになる。
これにより、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXの半導体/金属界面として良好な半導体/金属界面が得られることで、接触抵抗を低減することができる。また、ゲート電極形成領域6CXの半導体/金属界面として良好な半導体/金属界面が得られることで、界面準位が少なくなり、例えば電流コラプスや閾値変動などのトラップに起因する現象が抑制されることになる。
また、パッシベーション膜(TaO膜11X)を形成する領域においても、残渣のない良好な半導体/絶縁膜界面が得られることになる。
つまり、GaN系半導体積層構造の表面を覆うパッシベーション膜は、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極とは、別の工程で形成するのが一般的である。このため、GaN系半導体積層構造とパッシベーション膜との界面、即ち、半導体/絶縁膜界面を、残渣のない良好な半導体/絶縁膜界面にすることは難しい。そこで、上述のように、ソース電極形成領域6AX、ドレイン電極形成領域6BX及びゲート電極形成領域6CXのそれぞれに形成される積層構造の最下層(第1層目)及びGaN系半導体積層構造4の表面を覆うパッシベーション膜となる層(Ta膜11)を同時に形成するようにしている。これにより、パッシベーション膜の下側、即ち、半導体/絶縁膜界面に残渣が入り込んでしまうのを防止することができ、残渣のない良好な半導体/絶縁膜界面が得られることになる。
また、上述のように、GaN系半導体積層構造4の表面をTa膜11で覆った後、Ta膜11を酸化してパッシベーション膜としてのTaO膜11Xを形成することで、GaN系半導体積層構造4の表面の酸化を防止することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTでは、図3(E)に示すように、GaN系半導体積層構造4上に、Ta膜11と、TaO膜11Xとを備える。
また、本MIS型GaN−HEMTは、Ta膜11上に、ソース電極7及びドレイン電極8を備える。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、TaO膜11Xはソース電極形成領域6AXとドレイン電極形成領域6BXとの間の領域のGaN系半導体積層構造4の表面上の全面に形成されている。
そして、本MIS型GaN−HEMTは、TaO膜11X上に、ゲート電極9を備える。
このゲート電極9の直下のTaO膜11Xは、ゲート絶縁膜である。また、ソース電極形成領域6AXとドレイン電極形成領域6BXとの間のゲート電極形成予定領域6C以外の領域に形成されたTaO膜11Xは、パッシベーション膜である。つまり、本MIS型GaN−HEMTでは、SiNパッシベーション膜は設けられていない。
そして、本MIS型GaN−HEMTでは、ソース電極7及びドレイン電極8の下に形成されたTa膜11と、ゲート電極9の下に形成されたTaO膜11Xと、ソース電極7とドレイン電極8との間の領域のGaN系半導体積層構造4の表面を覆うTaO膜11Xとは、いずれもTaを含むものとなっている。つまり、ソース電極7及びドレイン電極8とGaN系半導体積層構造4との間の金属膜11と、ゲート電極9とGaN系半導体積層構造4との間の絶縁性金属酸化物膜11Xと、GaN系半導体積層構造4の表面を覆う絶縁性金属酸化物膜11Xとは、同一の金属元素(ここではTa)を含むものとなっている。
このように、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、Ta膜(金属膜)11となっている。また、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、TaO膜(絶縁性金属酸化物膜;絶縁膜)11Xとなっている。さらに、ソース電極形成領域6AXとドレイン電極形成領域6BXとの間のゲート電極形成領域6CX以外の領域のGaN系半導体積層構造4の表面に接するパッシベーション膜は、TaO膜(絶縁性金属酸化物膜;絶縁膜)11Xとなっている。つまり、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目と、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目と、ソース電極形成領域6AXとドレイン電極形成領域6BXとの間のゲート電極形成領域6CX以外の領域のGaN系半導体積層構造4の表面に接するパッシベーション膜は、同一の金属元素(ここではTa)を含むものとなっている。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面は、酸化膜で覆われている。なお、本MIS型GaN−HEMTでは、ゲート電極9の上面及び側面は、パッシベーション膜で覆われていない。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
なお、本実施形態は、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第2実施形態の変形例として構成することもできる。
[第4実施形態]
第4実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図4を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、上述の第1実施形態(図1参照)のものに対し、図4に示すように、ソース電極7及びドレイン電極8が形成されるリセス構造13A,13Bが異なる。なお、図4では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、図4(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3、n−GaNキャップ層12を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。つまり、最上層にGaNキャップ層12、表面側から2番目にAlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を形成する。
ここでは、i−GaN電子走行層2の厚さは例えば約3μmである。また、n−AlGaN電子供給層3は、厚さが例えば約30nmであり、Siドーピング濃度が例えば約5×1018cm−3である。また、n−GaNキャップ層12は、厚さが例えば約10nmであり、Siドーピング濃度が例えば約5×1018cm−3である。なお、i−AlGaNスペーサ層を設ける場合には、その厚さは例えば約5nmである。
次に、図4(B)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれにリセス13A,13Bを形成する。
つまり、まず、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6BのそれぞれのGaNキャップ層12を除去して、リセス13A,13Bを形成する。なお、リセス13Aをソースリセスともいい、リセス13Bをドレインリセスともいう。また、これらのリセス13A,13Bをまとめてオーミックリセスともいう。
なお、ここでは、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の全部を除去して、表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の表面を露出させるようにして、リセス13A,13Bを形成しているが、これに限られるものではない。例えば、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の一部が残るように、GaNキャップ層12を部分的に除去して、リセス13A,13Bを形成しても良い。また、例えば、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の全部を除去するとともに、表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の一部を除去して、リセス13A,13Bを形成しても良い。
次いで、図4(C)に示すように、リセス13A,13Bを含むGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、GaNキャップ層12及びAlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。本実施形態では、GaNキャップ層12上のドライエッチング残渣を取り除くために、例えば硫酸と過酸化水素水の混合物を用いた酸処理(SPM)によって充分に洗浄する。
その後、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、GaN系半導体積層構造4の表面上、即ち、GaNキャップ層12及びAlGaN電子供給層3の表面上のソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、図4(D)に示すように、GaN系半導体積層構造4の表面上に、例えば蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約20nmの厚さのTa膜(金属膜)5A〜5Cを同時に形成する。つまり、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の表面上のゲート電極形成予定領域6CにTa膜5Cを形成すると同時に、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたリセス13A,13BのそれぞれにTa膜5A,5Bを形成する。ここでは、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたリセス13A,13Bの底面は、GaN系半導体積層構造4の表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の表面であるため、AlGaN電子供給層3の表面上にTa膜5A,5Bを形成する。
次に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図4(E)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに形成されたTa膜5A,5B上のそれぞれに、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
その後、上述の第1実施形態の場合と同様に、図4(F)に示すように、酸素含有雰囲気中で熱処理を行なうことによって、ゲート電極形成予定領域6CのTa膜5Cの全体を酸化させ、TaO膜5CXを形成する。ここで、TaO膜5CXは、絶縁性金属酸化物膜であり、ゲート絶縁膜となる。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成された複数のTa膜5A〜5Cの一部(ここではゲート電極形成予定領域6CのTa膜5C)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜5CXを形成する。
そして、上述の第1実施形態の場合と同様に、図4(G)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜5CX上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
最後に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図4(H)に示すように、全面に例えばSiNからなるパッシベーション膜(絶縁膜)10を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTは、図4(H)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3、n−GaNキャップ層12を含むGaN系半導体積層構造4を備える。つまり、最上層にn−GaNキャップ層12、表面側から2番目にAlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を備える。
また、本MIS型GaN−HEMTは、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaNキャップ層12が除去されて、リセス13A,13Bが形成されている。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の表面上のゲート電極形成領域6CXにゲート絶縁膜としてのTaO膜5CXが形成されており、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXに形成されたリセス13A,13B、即ち、表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の表面上のそれぞれにTa膜5A,5Bが形成されている。
このように、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、Ta膜(金属膜)5A,5Bとなっている。また、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目は、TaO膜(絶縁性金属酸化物膜;絶縁膜)5CXとなっている。つまり、ソース電極形成領域6AX及びドレイン電極形成領域6BXのそれぞれのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目と、ゲート電極形成領域6CXのGaN系半導体積層構造4の表面に接する積層構造の第1層目とは、同一の金属元素(ここではTa)を含むものとなっている。
また、本MIS型GaN−HEMTでは、ソース電極7及びドレイン電極8のそれぞれの上面及び側面は、酸化膜で覆われている。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
なお、本実施形態は、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第2実施形態や第3実施形態の変形例として構成することもできる。
[第5実施形態]
第5実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図5を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、上述の第3実施形態(図3参照)のものに対し、図5に示すように、ゲート電極9が形成されるリセス構造13Cが異なる。なお、図5では、上述の第3実施形態(図3参照)と同一のものには同一の符号を付している。
つまり、本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、上述の第3実施形態の場合と同様に、図5(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。つまり、最上層にAlGaN電子供給層3を含むGaN系半導体積層構造4を形成する。
次に、図5(B)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cにリセス13Cを形成する。
つまり、まず、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート電極形成予定領域6Cにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、ゲート電極形成予定領域6CのAlGaN電子供給層3の一部を除去して、リセス13Cを形成する。なお、このリセス13Cを、ゲートリセスともいう。
次いで、図5(C)に示すように、リセス13Cを含むGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。本実施形態では、AlGaN電子供給層3上のドライエッチング残渣を取り除くために、例えば硫酸と過酸化水素水の混合物を用いた酸処理(SPM)によって充分に洗浄する。
次に、図5(D)に示すように、例えばスパッタ又は蒸着を用いて、リセス13Cを含むGaN系半導体積層構造4の表面上、即ち、AlGaN電子供給層3の表面上の全面に、例えば約20nmの厚さのTa膜11を形成する。
次に、上述の第3実施形態の場合と同様に、図5(E)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bに形成されたTa膜11上に、それぞれ、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
その後、上述の第3実施形態の場合と同様に、図5(F)に示すように、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間の領域(ゲート電極形成予定領域6Cを含む)に形成されているTa膜11の全体を酸化させ、TaO膜11Xを形成する。本実施形態では、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜11Xは、ゲート絶縁膜となる。また、ソース電極形成予定領域6Aとドレイン電極形成予定領域6Bとの間のゲート電極形成予定領域6C以外の領域に形成されたTaO膜11Xは、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、AlGaN電子供給層3の表面を覆うパッシベーション膜(絶縁膜)となる。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成されたTa膜11の一部(ここではソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6B以外の領域に形成されているTa膜11)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜11Xを形成する。
次に、上述の第3実施形態の場合と同様に、図5(G)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜11X上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第3実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTは、図5(G)に示すように、ゲート電極形成領域6CXのAlGaN電子供給層3の一部が除去されて、リセス13Cが形成されている。
また、本MIS型GaN−HEMTは、リセス13Cに形成されたTaO膜11X上に、ゲート電極9を備える。
なお、その他の詳細は、上述の第3実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
なお、本実施形態は、上述の第3実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第1実施形態や第2実施形態の変形例として構成することもできる。
[第6実施形態]
第6実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図6を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、上述の第1実施形態(図1参照)のものに対し、図6に示すように、GaN系半導体積層構造4に含まれる電子供給層3Aが異なる。なお、図6では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、i−InAlN電子供給層3Aを順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。つまり、最上層にInAlN電子供給層3Aを含むGaN系半導体積層構造4を形成する。
ここでは、i−GaN電子走行層2の厚さは例えば約3μmである。また、i−InAlN電子供給層3Aは、厚さが例えば約30nmである。
次いで、上述の第1実施形態の場合と同様に、GaN系半導体積層構造4の表面、即ち、InAlN電子供給層3Aの表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。
その後、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(B)に示すように、GaN系半導体積層構造4上のソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれに、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約20nmの厚さのTa膜(金属膜)5A〜5Cを同時に形成する。
次に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(C)に示すように、Ta膜5A,5B上のソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
その後、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(D)に示すように、酸素含有雰囲気中で熱処理を行なうことによって、ゲート電極形成予定領域6CのTa膜5Cの全体を酸化させ、TaO膜5CXを形成する。ここで、TaO膜5CXは、絶縁性金属酸化物膜であり、ゲート絶縁膜となる。
そして、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(E)に示すように、ゲート電極形成予定領域6CのTaO膜5CX上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
最後に、上述の第1実施形態の場合と同様に、図6(F)に示すように、全面に例えばSiNからなるパッシベーション膜(絶縁膜)10を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTは、図6(F)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、i−GaN電子走行層2、i−InAlN電子供給層3Aを含むGaN系半導体積層構造4を備える。つまり、最上層にInAlN電子供給層3Aを含むGaN系半導体積層構造4を備える。
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
特に、InAlN電子供給層3Aを用いているため、その強い自発分極によって、二次元電子ガス(2DEG;two dimensional electron gas)濃度を上げることができるという利点がある。
なお、本実施形態は、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第2実施形態〜第5実施形態の変形例として構成することもできる。
[第7実施形態]
第7実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法について、図7、図8を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法は、上述の第4実施形態(図4参照)のものに対し、ゲート電極9が形成されるリセス構造13Cが異なる。なお、図7、図8では、上述の第4実施形態(図4参照)と同一のものには同一の符号を付している。
本MIS型GaN−HEMTの製造方法は、以下の工程を含む。
まず、上述の第4実施形態の場合と同様に、図7(A)に示すように、半絶縁性SiC基板1上に、例えばMOVPE法を用いて、i−GaN電子走行層2、n−AlGaN電子供給層3、n−GaNキャップ層12を順次堆積させて、GaN系半導体積層構造4を形成する。
次に、上述の第4実施形態の場合と同様に、図7(B)に示すように、例えばフォトリソグラフィ技術及び塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6BのそれぞれのGaNキャップ層12を除去して、ソースリセス13A及びドレインリセス13Bを形成する。
次いで、上述の第4実施形態の場合と同様に、図7(C)に示すように、リセス13A,13Bを含むGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、GaNキャップ層12及びAlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。
次に、図7(D)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cにゲートリセス13Cを形成する。
つまり、まず、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、ゲート電極形成予定領域6Cにレジスト開口部を形成する。
そして、開口部を有するレジストを用いて、例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、ゲート電極形成予定領域6CのGaNキャップ層12の全部及びAlGaN電子供給層3の一部を除去して、ゲートリセス13Cを形成する。
なお、ここでは、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の全部及びAlGaN電子供給層3の一部を除去して、表面側から2番目のAlGaN電子供給層3を露出させるようにして、ゲートリセス13Cを形成しているが、これに限られるものではない。例えば、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の一部が残るように、GaNキャップ層12を部分的に除去して、ゲートリセス13Cを形成しても良い。また、例えば、GaN系半導体積層構造4の最上層のGaNキャップ層12の全部を除去して、表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の表面を露出させて、ゲートリセス13Cを形成しても良い。
次いで、図7(E)に示すように、ソースリセス13A、ドレインリセス13B及びゲートリセス13Cを含むGaN系半導体積層構造4の表面、即ち、GaNキャップ層12及びAlGaN電子供給層3の表面を、例えば有機溶剤や酸を用いて充分に洗浄する。本実施形態では、GaNキャップ層12及びAlGaN電子供給層3上のドライエッチング残渣を取り除くために、例えば硫酸と過酸化水素水の混合物を用いた酸処理(SPM)によって充分に洗浄する。
その後、上述の第4実施形態の場合と同様に、図7(F)に示すように、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、GaN系半導体積層構造4の表面上に、例えば約20nmの厚さのTa膜(金属膜)5A〜5Cを同時に形成する。つまり、ソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cのそれぞれに形成されたソースリセス13A、ドレインリセス13B及びゲートリセス13Cのそれぞれに、Ta膜5A〜5Cを同時に形成する。ここでは、ソース電極形成予定領域6A、ドレイン電極形成予定領域6B及びゲート電極形成予定領域6Cに形成されたリセス13A〜13Cの底面は、GaN系半導体積層構造4の表面側から2番目のAlGaN電子供給層3の表面であるため、AlGaN電子供給層3の表面上にTa膜5A〜5Cを形成する。
次に、上述の第4実施形態の場合と同様に、図8(A)に示すように、ソース電極形成予定領域6A及びドレイン電極形成予定領域6Bのそれぞれに形成されたTa膜5A,5B上のそれぞれに、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術を用いて、例えば約200nmの厚さのAl層からなるソース電極7及びドレイン電極8を形成する。
その後、上述の第4実施形態の場合と同様に、図8(B)に示すように、酸素含有雰囲気中で熱処理を行なうことによって、ゲート電極形成予定領域6CのTa膜5Cの全体を酸化させ、TaO膜5CXを形成する。ここで、TaO膜5CXは、絶縁性金属酸化物膜であり、ゲート絶縁膜となる。
このようにして、GaN系半導体積層構造4の表面上に形成された複数のTa膜5A〜5Cの一部(ここではゲート電極形成予定領域6CのTa膜5C)を酸化して、ゲート絶縁膜となるTaO膜5CXを形成する。
そして、上述の第4実施形態の場合と同様に、図8(C)に示すように、ゲート電極形成予定領域6Cに形成されたTaO膜5CX上に、例えばフォトリソグラフィ技術及び蒸着・リフトオフ技術によって、例えば約500nmの厚さのAu層からなるゲート電極9を形成する。
最後に、上述の第4実施形態の場合と同様に、図8(D)に示すように、全面に例えばSiNからなるパッシベーション膜(絶縁膜)10を形成する。
このようにして、MIS型GaN−HEMTを製造することができる。
なお、その他の詳細は、上述の第4実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
上述のようにして製造される本実施形態のMIS型GaN−HEMTは、以下のような構成を備える。
つまり、本MIS型GaN−HEMTは、図8(D)に示すように、ゲート電極形成領域6CXのGaNキャップ層12の全体及びAlGaN電子供給層3の一部が除去されて、ゲートリセス13Cが形成されている。
なお、その他の詳細は、上述の第4実施形態の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる化合物半導体装置及びその製造方法によれば、ソース電極7、ドレイン電極8及びゲート電極9を形成するいずれの領域においても、残渣のない良好な半導体/金属界面が得られるという利点がある。
なお、本実施形態は、上述の第4実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第2実施形態のものと第4実施形態のものとを組み合わせたものの変形例、あるいは、上述の第3実施形態のものと第4実施形態のものとを組み合わせたものの変形例として構成することもできる。
[その他]
なお、本発明は、上述した各実施形態に記載した具体的な構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
なお、上述の各実施形態及び変形例では、ソース電極形成領域、ドレイン電極形成領域及びゲート電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層、即ち、化合物半導体積層構造の表面に接する膜を、Taを含む膜としているが、これに限られるものではない。つまり、上述の各実施形態及び変形例では、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層をTa膜(金属膜)とし、ゲート電極形成領域に形成される積層構造の最下層あるいはパッシベーション膜をTaO膜(絶縁性金属酸化物膜;絶縁膜)としているが、これに限られるものではない。
例えば、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層は、Ta膜,Ti膜,Si膜,Al膜,Hf膜,Zr膜の中のいずれかの金属膜とし、ゲート電極形成領域に形成される積層構造の最下層あるいはパッシベーション膜は、TaO膜,TiO膜,SiO膜,SiN膜,AlO膜,AlN膜,HfO膜,ZrO膜の中のいずれかの絶縁性金属酸化物膜又は絶縁性金属窒化物膜(絶縁膜)とすれば良い。なお、これらの金属膜は高融点金属膜である。このような高融点金属膜を用いているのは、ゲート絶縁膜としての絶縁性金属酸化物膜又は絶縁性金属窒化物膜を形成するために、金属膜を酸化させるべく、熱処理を行なうからである。
このように、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層に用いられている金属膜を酸化又は窒化した絶縁性金属酸化物膜又は絶縁性金属窒化物膜を、ゲート電極形成領域に形成される積層構造の最下層の絶縁膜あるいはパッシベーション膜として用いれば良い。
ここで、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層に用いる金属膜は、オーミック電極の一部としても機能する。このため、ソース電極形成領域、ドレイン電極形成領域及びゲート電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層、即ち、化合物半導体積層構造の表面に接する膜としては、オーミック電極として用いることができる金属膜であって、かつ、酸化又は窒化することで、絶縁性金属酸化物膜又は絶縁性金属窒化物膜となり、絶縁膜として用いることができるものを用いれば良い。
ここでは、MIS型トランジスタを構成する場合を例に挙げているため、上述のような絶縁性金属酸化物膜又は絶縁性金属窒化物膜を用いているが、これに限られるものではない。例えば、ショットキー型トランジスタを構成する場合には、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層は、Ta膜,Ti膜,Hf膜,Zr膜の中のいずれかの金属膜とし、ゲート電極形成領域に形成される積層構造の最下層あるいはパッシベーション膜は、TaN膜,TiN膜,HfN膜,ZrN膜の中のいずれかの金属窒化物膜とすれば良い。
要するに、化合物半導体装置のソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層は、金属膜とし、ゲート電極形成領域に形成される積層構造の最下層あるいはパッシベーション膜は、その金属膜を酸化又は窒化した金属酸化物膜又は金属窒化物膜とすれば良い。
この場合、化合物半導体装置のソース電極形成領域、ドレイン電極形成領域及びゲート電極形成領域のそれぞれに形成される積層構造の最下層、即ち、化合物半導体積層構造の表面に接する膜として、同一の金属元素を含む膜を用いることになる。
また、例えば、上述の各実施形態及び変形例の化合物半導体装置を構成する化合物半導体積層構造は、上述の各実施形態及び変形例の化合物半導体積層構造の具体例に限られるものではなく、他の化合物半導体積層構造であっても良い。例えば、ゲート絶縁膜を有するMIS型トランジスタを構成しうる化合物半導体積層構造であれば良い。また、例えば窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタなどの電界効果トランジスタを構成しうる化合物半導体積層構造であれば良い。なお、化合物半導体積層構造を半導体エピタキシャル構造ともいう。
また、例えば、上述の各実施形態及び変形例では、SiC基板を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、サファイア基板、Si基板、GaAs基板などの半導体基板等の他の基板を用いても良い。また、上述の各実施形態及び変形例では、半絶縁性の基板を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、n型導電性やp型導電性の基板を用いても良い。
また、例えば、上述の各実施形態及び変形例のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の層構造は、上述の各実施形態及び変形例のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の層構造の具体例に限られるものではなく、他の層構造であっても良い。例えば、上述の各実施形態及び変形例のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の層構造は、単層であっても良いし、多層であっても良い。また、上述の各実施形態及び変形例のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の形成方法についても、一例にすぎず、他のいかなる方法によって形成しても良い。
また、例えば、上述の各実施形態及び変形例では、Ta膜を酸化させるための熱処理によってソース電極及びドレイン電極のオーミック特性が確立されるようにしているが、これに限られるものではなく、熱処理を行なわなくてもオーミック特性が得られるのであれば、Ta膜を酸化させるのに必要な熱処理を行なえば良い。つまり、ソース電極及びドレイン電極のオーミック特性を得るための熱処理は行なわなくても良い。また、上述の各実施形態及び変形例では、ゲート電極に熱処理を施していないが、ゲート電極に熱処理を施しても良い。
以下、上述の各実施形態及びその変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
基板上に化合物半導体積層構造を形成する工程と、
前記化合物半導体積層構造上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記金属膜の一部を酸化又は窒化して、金属酸化物膜又は金属窒化物膜を形成する工程と、
前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜上にゲート電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(付記2)
前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上のソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれに同時に前記金属膜を形成し、
前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記化合物半導体積層構造の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程を含むことを特徴とする、付記1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記3)
前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上のソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれに同時に前記金属膜を形成し、
前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜を形成する工程の前に、前記化合物半導体積層構造の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程を含むことを特徴とする、付記1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記4)
前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上の全面に同時に前記金属膜を形成することを特徴とする、付記1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記5)
前記金属膜を形成する工程の前に、ゲート電極形成予定領域の前記化合物半導体積層構造の一部を除去してリセスを形成する工程を含むことを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記6)
前記金属膜を形成する工程の前に、ソース電極形成予定領域及びドレイン電極形成予定領域のそれぞれの前記化合物半導体積層構造の少なくとも最上層の化合物半導体層を除去してリセスを形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、前記最上層の化合物半導体層の表面上のゲート電極形成予定領域に前記金属膜を形成すると同時に、前記リセスのそれぞれに前記金属膜を形成することを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記7)
前記金属膜を形成する工程の前に、ソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれの前記化合物半導体積層構造の少なくとも最上層の化合物半導体層を除去してリセスを形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、前記リセスのそれぞれに前記金属膜を形成することを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記8)
前記金属膜を形成する工程において、高融点金属膜を形成することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記9)
前記金属膜を形成する工程において、Ta,Ti,Si,Al,Hf,Zrのいずれかを含む金属膜を形成することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記10)
前記金属膜を形成する工程において、膜厚が5nm〜100nmの金属膜を形成することを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記11)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記12)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、キャリア走行層及びキャリア供給層を含む窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記13)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、AlGaN電子供給層を含む窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記14)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、最上層にAlGaN電子供給層を含む窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜5、8〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記15)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、前記最上層の化合物半導体層としてGaNキャップ層を形成し、表面側から2番目の化合物半導体層としてAlGaN電子供給層を形成することを特徴とする、付記6又は7に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記16)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、InAlN電子供給層を含む窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記17)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、最上層にInAlN電子供給層を含む窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、付記1〜5、8〜10のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記18)
前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、前記最上層の化合物半導体層としてGaNキャップ層を形成し、表面側から2番目の化合物半導体層としてInAlN電子供給層を形成することを特徴とする、付記6又は7に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記19)
基板上に形成され、キャリア走行層及びキャリア供給層を含む窒化物半導体積層構造と、
前記窒化物半導体積層構造上に形成された金属膜と、
前記窒化物半導体積層構造上に形成された金属酸化物膜又は金属窒化物膜と、
前記金属膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜上に形成されたゲート電極とを備え、
前記金属膜と前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜とは、同一の金属元素を含むことを特徴とする化合物半導体装置。
(付記20)
前記同一の金属元素は、Ta,Ti,Si,Al,Hf,Zrのいずれかであることを特徴とする、付記19に記載の化合物半導体装置。
1 半絶縁性SiC基板(半導体基板)
2 i−GaN電子走行層(化合物半導体層)
3 n−AlGaN電子供給層(化合物半導体層)
3A i−InAlN電子供給層(化合物半導体層)
4 GaN系半導体積層構造(化合物半導体積層構造;窒化物半導体積層構造)
5A〜5C Ta膜(金属膜)
5CX TaO膜(金属酸化物膜;絶縁膜)
6A ソース電極形成予定領域
6B ドレイン電極形成予定領域
6C ゲート電極形成予定領域
6AX ソース電極形成領域
6BX ドレイン電極形成領域
6CX ゲート電極形成領域
7 ソース電極
8 ドレイン電極
9 ゲート電極
10 パッシベーション膜(絶縁膜)
11 Ta膜(金属膜)
11X TaO膜(金属酸化物膜;絶縁膜)
12 n−GaNキャップ層(化合物半導体層)
13A,13B,13C リセス

Claims (10)

  1. 基板上に化合物半導体積層構造を形成する工程と、
    前記化合物半導体積層構造上に金属膜を形成する工程と、
    前記金属膜上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
    前記金属膜の一部を酸化又は窒化して、金属酸化物膜又は金属窒化物膜を形成する工程と、
    前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜上にゲート電極を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
  2. 前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上のソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれに同時に前記金属膜を形成し、
    前記ゲート電極を形成する工程の後に、前記化合物半導体積層構造の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  3. 前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上のソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれに同時に前記金属膜を形成し、
    前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜を形成する工程の前に、前記化合物半導体積層構造の表面を覆うパッシベーション膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  4. 前記金属膜を形成する工程において、前記化合物半導体積層構造の表面上の全面に同時に前記金属膜を形成することを特徴とする、請求項1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  5. 前記金属膜を形成する工程の前に、ゲート電極形成予定領域の前記化合物半導体積層構造の一部を除去してリセスを形成する工程を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  6. 前記金属膜を形成する工程の前に、ソース電極形成予定領域及びドレイン電極形成予定領域のそれぞれの前記化合物半導体積層構造の少なくとも最上層の化合物半導体層を除去してリセスを形成する工程を含み、
    前記金属膜を形成する工程において、前記最上層の化合物半導体層の表面上のゲート電極形成予定領域に前記金属膜を形成すると同時に、前記リセスのそれぞれに前記金属膜を形成することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  7. 前記金属膜を形成する工程の前に、ソース電極形成予定領域、ドレイン電極形成予定領域及びゲート電極形成予定領域のそれぞれの前記化合物半導体積層構造の少なくとも最上層の化合物半導体層を除去してリセスを形成する工程を含み、
    前記金属膜を形成する工程において、前記リセスのそれぞれに前記金属膜を形成することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  8. 前記金属膜を形成する工程において、Ta,Ti,Si,Al,Hf,Zrのいずれかを含む金属膜を形成することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  9. 前記化合物半導体積層構造を形成する工程において、窒化物半導体積層構造を形成することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
  10. 基板上に形成され、キャリア走行層及びキャリア供給層を含む窒化物半導体積層構造と、
    前記窒化物半導体積層構造上に形成された金属膜と、
    前記窒化物半導体積層構造上に形成された金属酸化物膜又は金属窒化物膜と、
    前記金属膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
    前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜上に形成されたゲート電極とを備え、
    前記金属膜と前記金属酸化物膜又は前記金属窒化物膜とは、同一の金属元素を含むことを特徴とする化合物半導体装置。
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