JP2012023213A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能な半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、Ａｌ組成比が０．２以上のＡｌＧａＮ層をエッチングして、ＲＭＳ粗さが０．３ｎｍ未満の底面を有する凹部を形成する工程と、前記凹部の底面に接して、４ｎｍから８ｎｍの厚さの第１Ｔａ層を形成する工程と、前記第１Ｔａ層に熱処理を施して、前記ＡｌＧａＮ層にオーミック接触させる工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、Ａｌ組成比が０．２以上のＡｌＧａＮ層をエッチングして、ＲＭＳ粗さが０．３ｎｍ未満の底面を有する凹部を形成する工程と、前記凹部の底面に接して、４ｎｍから８ｎｍの厚さの第１Ｔａ層を形成する工程と、前記第１Ｔａ層に熱処理を施して、前記ＡｌＧａＮ層にオーミック接触させる工程と、を有する半導体装置の製造方法である。
【選択図】図２
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、オーミック電極を凹部に設ける半導体装置の製造方法に関する。
窒化物半導体は、高周波かつ高出力で動作するパワー素子などに用いられている。また、電気的接触が円滑に行われるために、窒化物半導体層上に形成される電極をオーミック電極としている（例えば、特許文献１）。
窒化物半導体のような高出力デバイスでは、電力効率を高めるために、オーミック電極のコンタクト抵抗を小さくすることが求められている。コンタクト抵抗を小さくする方法として、オーミック電極を窒化物半導体層に形成した凹部に設ける方法がある。しかしながら、凹部をエッチングによって形成する場合、凹部の底面が荒れてしまう場合がある。凹部の底面が荒れてしまうと、オーミック電極のコンタクト抵抗率が高くなってしまうという課題が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、Ａｌ組成比が０．２以上のＡｌＧａＮ層をエッチングして、ＲＭＳ粗さが０．３ｎｍ未満の底面を有する凹部を形成する工程と、前記凹部の底面に接して、４ｎｍから８ｎｍの厚さの第１Ｔａ層を形成する工程と、前記第１Ｔａ層に熱処理を施して、前記ＡｌＧａＮ層にオーミック接触させる工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。本発明によれば、コンタクト抵抗率を低く抑えることができる。
上記構成において、前記第１Ｔａ層を形成する工程は、５ｎｍから７ｎｍの厚さの前記第１Ｔａ層を形成する構成とすることができる。
上記構成において、前記凹部を形成する工程は、塩化ホウ素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ホウ素ガスと塩化珪素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化珪素ガスと塩素ガスとの混合ガスのうちのいずれかの混合ガスをエッチングガスに用いたプラズマエッチングにより実施する構成とすることができる。
上記構成において、前記第１Ｔａ層上に、前記熱処理前にＡｌ層を形成する工程を有する構成とすることができる。
上記構成において、前記Ａｌ層上に、前記熱処理前に第２Ｔａ層またはＴｉ層を形成する工程を有する構成とすることができる。
上記構成において、前記凹部を形成する工程は、ＩＣＰ法を用い０．２Ｐａから４Ｐａの圧力の下、２０Ｗから３００Ｗの高周波電力を印加して前記プラズマエッチングを実施する構成とすることができる。
上記構成において、前記オーミック接触させる工程は、ソース電極およびドレイン電極をオーミック接触させる工程である構成とすることができる。
本発明によれば、コンタクト抵抗率を低く抑えることができる。
まず初めに、本発明が解決しようとする課題について、図を用いて説明する。図１は、凹部を有するＡｌＧａＮ層の断面模式図の例である。図１のように、チャネル層５０上に設けられたＡｌＧａＮ層５２のオーミック電極を形成すべき領域に、プラズマエッチングによって所望の深さの凹部５４を形成する。言い換えると、凹部５４の底面とチャネル層５０との間隔が所望の長さになるように、プラズマエッチングによって凹部５４を形成する。この場合、エッチング条件やエッチング対象の材料などによって、凹部５４の底面に面荒れが生じる場合がある。
凹部５４の底面が荒れると、凹部５４の底面とチャネル層５０との間隔が面内で大きく異なるようになってしまう。つまり、凹部５４の底面とチャネル層５０との間隔が所望の長さよりも長い部分が存在することになる。このような場合、凹部５４の底面とチャネル層５０との間隔が長い部分Ｄ１では、トンネル障壁が厚くなりコンタクト抵抗が高くなると考えられる。このため、面内平均のコンタクト抵抗が狙いの値よりも高くなることが生じてしまう。そこで、このような課題を解決すべく、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能な実施例について以下に説明する。
図２（ａ）から図２（ｄ）は、実施例１に係る半導体装置（例えばＨＥＭＴ）の製造方法を示す断面模式図の例である。図１（ａ）のように、例えばサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板である基板１０上に、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いて、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなるシード層１２、ＧａＮ（窒化ガリウム）電子走行層１４、ＡｌＧａＮ電子供給層１６、およびＧａＮキャップ層１８をエピタキシャル成長により順次積層する。ＧａＮ電子走行層１４とＡｌＧａＮ電子供給層１６との界面には２ＤＥＧ（２次元電子ガス）が生じてチャネル層３６が形成される。なお、基板１０は、サファイア基板の他に、ＳｉＣ（炭化シリコン）基板やＳｉ（シリコン）基板を用いることもできる。シード層１２の厚さは例えば３００ｎｍであり、ＧａＮ電子走行層１４の厚さは例えば１０００ｎｍであり、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の厚さは例えば２０ｎｍであり、ＧａＮキャップ層１８の厚さは例えば４ｎｍである。また、ＡｌＧａＮ電子供給層１６のＡｌ組成比は、例えば０．２４である。
図２（ｂ）のように、ソース電極およびドレイン電極を形成すべき領域が開口したフォトレジスト２０を、ＧａＮキャップ層１８上に形成する。フォトレジスト２０をマスクとして、例えばプラズマエッチング法により、ＧａＮキャップ層１８とＡｌＧａＮ電子供給層１６の一部とをエッチングして、凹部２２を形成する。即ち、凹部２２の底面は、ＡｌＧａＮ電子供給層１６が露出している。プラズマエッチングは、ＩＣＰ法（Inductive Coupled plasma）によりＢＣｌ３ガス（塩化ホウ素ガス）とＣｌ２ガス（塩素ガス）との混合ガスをエッチングガスに用い、ガス流量をＢＣｌ３が３ｓｃｃｍ、Ｃｌ２が３０ｓｃｃｍとし、０．５Ｐａの圧力下で、ＲＦパワーを７０Ｗ、バイアスを１５Ｗにして行う。表１にエッチング条件を示す。なお、ＩＣＰ法以外にも、ＲＩＥ法(Reactive Ion Etching)を用いることもできる。
図２（ｃ）のように、例えば蒸着法およびリフトオフ法を用いて、凹部２２の底面に接して、凹部２２の底面側から第１Ｔａ（タンタル）層２４、Ａｌ（アルミニウム）層２６、第２Ｔａ層２８の３層構造を有するソース電極３０およびドレイン電極３２を形成する。第１Ｔａ層２４の厚さは例えば８０ｎｍであり、Ａｌ層２６の厚さは例えば３５０ｎｍであり、第２Ｔａ層２８の厚さは例えば１０ｎｍである。その後、例えば５５０℃の温度でアニールを行い、ＡｌＧａＮ電子供給層１６にオーミック接触するオーミック電極としてのソース電極３０およびドレイン電極３２を形成する。なお、アニールの温度は５５０℃に限られず、５００℃から６００℃の範囲内の温度を用いることができる。
図２（ｄ）のように、例えば蒸着法およびリフトオフ法を用いて、ソース電極３０とドレイン電極３２との間であって、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の上面に接して、ＡｌＧａＮ電子供給層１６側からＮｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）が順次積層された２層構造のゲート電極３４を形成する。以上により、実施例１に係る半導体装置が完成する。
ここで、図２（ｂ）の工程を実行した後の凹部２２の底面状態について説明する。また、比較のために、実施例１とは異なるエッチング条件で凹部２２を形成した比較例１および比較例２に係る半導体装置における凹部２２の底面状態についても説明する。凹部２２の底面状態の評価方法は、表面粗さを評価する一般的な指標となる平均二乗粗さ（Root Mean Square 粗さ：ＲＭＳ粗さ）を用いた。また、ＲＭＳ粗さ測定は、凹部２２の底面の中の一部である０．５μｍ×１．０μｍの範囲で行った。
まず、比較例１および比較例２に係る半導体装置の製造方法について説明する。初めに、基板１０上に、シード層１２、ＧａＮ電子走行層１４、ＡｌＧａＮ電子供給層１６、ＧａＮキャップ層１８を順次積層する。各層の厚さは、比較例１および比較例２共に、実施例１と同じである。ＡｌＧａＮ電子供給層１６のＡｌ組成比は、比較例１は実施例１と同じで０．２４であるが、比較例２は実施例１と異なり０．２である。
次に、プラズマエッチング法（ＩＣＰ法）を用いて、ＧａＮキャップ層１８とＡｌＧａＮ電子供給層１６の一部とをエッチングして凹部２２を形成する。プラズマエッチングのエッチング条件は実施例１と異なり、比較例１および比較例２共に、エッチングガスにＣｌ２ガスを用い、Ｃｌ２ガスのガス流量を３０ｓｃｃｍとし、圧力を０．５Ｐａ、ＲＦパワーを７０Ｗ、バイアスを１５Ｗとする。
次に、凹部２２にオーミック電極としてのソース電極３０およびドレイン電極３２を形成する。ソース電極３０およびドレイン電極３２の層構造および厚さは、比較例１および比較例２共に、実施例１と同じである。また、ＡｌＧａＮ電子供給層１６とオーミック接触させるためのアニールの温度も、比較例１および比較例２共に、実施例１と同じある。
最後に、ＡｌＧａＮ電子供給層１６上にゲート電極３４を形成する。ゲート電極３４の層構造は、比較例１および比較例２共に、実施例１と同じである。
表２に、実施例１、比較例１および比較例２それぞれの凹部２２の底面について測定したＲＭＳ粗さの結果を示す。また、凹部２２の底面に接して形成したソース電極３０およびドレイン電極３２のコンタクト抵抗率の測定結果についても示す。なお、表２におけるＡｌ組成比とは、上述したＡｌＧａＮ電子供給層１６のＡｌ組成比を示している。凹部深さとは、ＧａＮキャップ層１８の上面からの凹部２２の深さを示している。表２のように、比較例１および比較例２における凹部２２の底面のＲＭＳ粗さは０．３ｎｍおよび０．３２ｎｍであるのに対し、実施例１における凹部２２の底面のＲＭＳ粗さは０．２ｎｍと小さい結果となった。また、比較例１および比較例２におけるソース電極３０およびドレイン電極３２のコンタクト抵抗率は３２μΩ・ｃｍ２および１６μΩ・ｃｍ２であるのに対し、実施例１におけるソース電極３０およびドレイン電極３２のコンタクト抵抗率は１．８μΩ・ｃｍ２と低い結果となった。
実施例１における凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが、比較例１および比較例２に比べて小さくなったのは、以下のように考えられる。Ａｌ組成比が例えば０．２以上のＡｌＧａＮ電子供給層１６では、表面が酸化され易く、アルミ酸化物が形成され易くなる。比較例１および比較例２では、ＡｌＧａＮ電子供給層１６に凹部２２を形成するプラズマエッチングにおいて、ＡｌＧａＮなどをエッチングする際に一般的に用いられているＣｌ２ガスをエッチングガスに用いて実行した。エッチングガスにＣｌ２ガスを用いた場合は、化学反応を利用した化学エッチングが主体となるため、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に形成されたアルミ酸化物はエッチングされ難く、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に残渣が残ると考えられる。この結果、比較例１および比較例２では、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが大きくなったものと考えられる。一方、実施例１では、凹部２２を形成するプラズマエッチングのエッチングガスにＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスを用いた。ＢＣｌ３ガスを混合したガスをエッチングガスとすることで、物理的なエッチングの作用が強まり、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に形成されたアルミ酸化物もエッチングされ、その結果、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが小さくなったものと考えられる。
比較例１および比較例２のように凹部２２底面のＲＭＳ粗さが０．３および０．３２のような大きな値になると、凹部２２の底面とチャネル層３６との間隔が面内で大きく異なるようになる。凹部２２の底面とチャネル層３６との間隔が長い部分では、トンネル障壁が厚くなりコンタクト抵抗が高くなるため、比較例１および比較例２ではコンタクト抵抗率が高くなったと考えられる。一方、実施例１のようにＲＭＳ粗さが０．２のような小さい値であると、凹部２２の底面とチャネル層３６との間隔は面内でより均一となり、トンネル障壁が厚くなってコンタクト抵抗が高くなる部分が少なくなるため、コンタクト抵抗率は低くなったものと考えられる。この結果から、凹部２２底面のＲＭＳ粗さが０．３以上となるとコンタクト抵抗率が高くなるため、凹部２２底面のＲＭＳ粗さは０．３未満とすることがよいことが言える。
次に、発明者は、ソース電極３０およびドレイン電極３２を構成する３層構造のうち、凹部２２の底面に接して形成される第１Ｔａ層２４の厚さが、コンタクト抵抗率に影響を与えることを見出した。図３は、第１Ｔａ層２４の厚さとコンタクト抵抗率との相関を示す図である。図３の測定に用いた半導体装置は、第１Ｔａ層２４の厚さを変化させている点以外は、図２（ａ）から図２（ｄ）で説明した製造方法で製造した実施例１に係る半導体装置と同じである。
図３のように、第１Ｔａ層２４の厚さが８ｎｍよりも大きくなると、急激にコンタクト抵抗率が増加することが分かる。これは、第１Ｔａ層２４が厚くなると、Ａｌ層２６がコンタクトをとることに対して阻害する方向に働くためと考えられる。したがって、第１Ｔａ層２４の厚さは８ｎｍ以下の場合が好ましい。また、第１Ｔａ層２４の厚さが薄くなりすぎると、エピ表面へのＮ空孔の形成効果が低くなり、Ｇａリッチな表面が形成されにくくなるためコンタクト抵抗率が上昇すると考えられる。よって、第１Ｔａ層２４の厚さは４ｎｍ以上の場合が好ましい。
次に、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを０．３未満とし且つ第１Ｔａ層２４の厚さを４ｎｍから８ｎｍとすることで、コンタクト抵抗率が低くなる効果が得られることを証明するために行った実験について説明する。実験は、異なる２つの製造条件により半導体装置を製造し、それぞれのコンタクト抵抗率を測定することで行った。
具体的には、１つ目の製造条件は、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを０．３未満とするために、実施例１と同様に、凹部２２を形成するＩＣＰ法を用いたプラズマエッチングを、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスの混合ガスをエッチングガスに用いた場合である。ＢＣｌ３ガスのガス流量を３ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスのガス流量を３０ｓｃｃｍ、圧力を０．５Ｐａ、ＲＦパワーを７０Ｗ、バイアスを１５Ｗとしてエッチングを行った。また、ＡｌＧａＮ電子供給層１６のＡｌ組成比は０．２とし、第１Ｔａ層２４の厚さは８ｎｍとした。その他については、実施例１に係る半導体装置と同じである。
２つ目の製造条件は、比較例１および比較例２と同様に、凹部２２を形成するＩＣＰ法を用いたプラズマエッチングを、Ｃｌ２ガスをエッチングガスに用い、Ｃｌ２ガスのガス流量を３０ｓｃｃｍ、圧力を０．５Ｐａ、ＲＦパワーを７０Ｗ、バイアスを１５Ｗとしてエッチングした場合である。また、ＡｌＧａＮ電子供給層１６のＡｌ組成比は０．２とし、第１Ｔａ層２４の厚さは１０ｎｍとした。その他については、比較例２に係る半導体装置と同じである。Ｃｌ２ガスをエッチングガスに用いたため、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さは０．３以上であった。
図４に、上記の２つの製造条件で製造した半導体装置についてのコンタクト抵抗率の測定結果を示す。コンタクト抵抗率の測定は、上記の２つの製造条件それぞれについて、複数の基板それぞれに対して複数の半導体装置を形成し、１つの基板につき５つの半導体装置についてコンタクト抵抗率を測定することで行った。
図４のように、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが０．３未満で且つ第１Ｔａ層２４の厚さが８ｎｍである場合（図４中の領域Ａ）は、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが０．３以上で且つ第１Ｔａ層２４の厚さが１０ｎｍである場合（図４中の領域Ｂ）に比べて、コンタクト抵抗率が安定的に低く抑えられた結果が得られた。このことから、表２および図３で説明したように、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを０．３未満とし且つ第１Ｔａ層２４の厚さを４ｎｍから８ｎｍとすることで、コンタクト抵抗率を低く抑えることができることが証明された。
以上説明してきたように、実施例１によれば、図２（ｂ）および表２に示すように、Ａｌ組成比が０．２以上のＡｌＧａＮ電子供給層１６をプラズマエッチングして、ＲＭＳ粗さが０．３ｎｍ未満の底面を有する凹部２２を形成する。図２（ｃ）および図３に示すように、凹部２２の底面に接して、４ｎｍから８ｎｍの厚さの第１Ｔａ層２４を形成し、第１Ｔａ層２４に熱処理を施して、ＡｌＧａＮ電子供給層１６にオーミック接触をさせる。これにより、図４に示したように、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能となる。
凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが小さいほど、凹部２２の底面とチャネル層３６との間隔は面内でより均一になることから、コンタクト抵抗率はより低くなる。したがって、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さは、０．２５ｎｍ未満である場合がより好ましく、０．２ｎｍ未満である場合がさらに好ましい。
第１Ｔａ層２４の厚さとしては、図３で説明したように、４ｎｍから８ｎｍであることが好ましく、５ｎｍから７ｎｍである場合がより好ましい。これにより、コンタクト抵抗率をより低く抑えることができる。
表２で説明したように、凹部２２を形成するプラズマエッチングにおいて、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることで、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを小さくすることができる。つまり、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることで、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを小さくして、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能となる。
実施例１では、ソース電極３０およびドレイン電極３２は、第１Ｔａ層２４上に、Ａｌ層２６と第２Ｔａ層２８が順次形成された３層構造である場合を例に示した。この場合に限らず、第２Ｔａ層２８の代わりにＴｉ層を用いる場合でもよい。
実施例１では、ＢＣｌ３ガスのガス流量を３ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスのガス流量を３０ｓｃｃｍとしてプラズマエッチングを行う場合を例に示したが、この場合に限られない。ＢＣｌ３ガスのガス流量は、２ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの範囲内であればよく、２ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの場合がより好ましく、２ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。Ｃｌ２ガスのガス流量は、５ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍの範囲内であればよく、５ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの場合がより好ましく、５ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。
また、圧力は０．２Ｐａから４Ｐａの範囲内であればよく、０．２Ｐａから２Ｐａの場合がより好ましく、０．２Ｐａから１Ｐａの場合がさらに好ましい。さらに、ＲＦパワーは２０Ｗから３００Ｗの範囲内であればよく、２０Ｗから２００Ｗの場合がより好ましく、２０Ｗから１００Ｗの場合がさらに好ましい。さらに、バイアスは３Ｗから１００Ｗの範囲内であればよく、３Ｗから５０Ｗの場合がより好ましく、３Ｗから２０Ｗの場合がさらに好ましい。なお、以下の実施例２および実施例３においても、圧力、ＲＦパワー、バイアスの好ましい範囲は同じである。
実施例２は、凹部２２を形成するＩＣＰ法を用いたプラズマエッチングにおいて、エッチングガスにＢＣｌ３ガスとＳｉＣｌ４ガス（塩化珪素ガス）とＣｌ２ガスとの混合ガスを用いる場合の例である。
実施例２に係る半導体装置は、凹部２２を形成するプラズマエッチングにおいて、ＢＣｌ３ガスとＳｉＣｌ４ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスをエッチングガスに用い、ＢＣｌ３ガスのガス流量を２ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍ、ＳｉＣｌ４ガスのガス流量を２ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスのガス流量を５ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍとし、圧力を０．２Ｐａから４Ｐａ、ＲＦパワーを２０Ｗから３００Ｗ、バイアスを３Ｗから１００Ｗとする。この点以外は、実施例１に係る半導体装置の製造方法と同じであり、図２（ａ）から図２（ｄ）に示しているため、ここでは詳しい説明を省略する。
実施例１で説明したように、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることで凹部２２の底面のＲＭＳ粗さが０．３未満と小さい値になるのは、ＢＣｌ３ガスにより、物理的なエッチングの作用が強まり、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に形成されたアルミ酸化物もエッチングされるためである。実施例２においても、ＢＣｌ３ガスとＳｉＣｌ４ガスとを混合させることで、物理的なエッチングの作用が強まるため、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に形成されたアルミ酸化物もエッチングされ、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを小さい値にできる。よって、実施例２によっても、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能となる。
実施例２において、ＢＣｌ３ガスのガス流量は、２ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの場合がより好ましく、２ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。ＳｉＣｌ４ガスのガス流量は、２ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がより好ましく、２ｓｃｃｍから２５ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。Ｃｌ２ガスのガス流量は、５ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの場合がより好ましく、５ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。
実施例３は、ＩＣＰ法を用いた凹部２２を形成するプラズマエッチングにおいて、エッチングガスにＳｉＣｌ４ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスを用いる場合の例である。
実施例３に係る半導体装置は、凹部２２を形成するプラズマエッチングにおいて、ＳｉＣｌ４ガスとＣｌ２ガスとの混合ガスをエッチングガスに用い、ＳｉＣｌ４ガスのガス流量を２ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスのガス流量を５ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍとし、圧力を０．２Ｐａから４Ｐａ、ＲＦパワーを２０Ｗから３００Ｗ、バイアスを３Ｗから１００Ｗとする。この点以外は、実施例１に係る半導体装置の製造方法と同じであり、図２（ａ）から図２（ｄ）に示しているため、ここでは詳しい説明を省略する。
実施例３においても、ＳｉＣｌ４ガスを混合させたガスをエッチングガスとすることで、物理的なエッチングの作用が強まり、ＡｌＧａＮ電子供給層１６の表面に形成されたアルミ酸化物もエッチングされ、凹部２２の底面のＲＭＳ粗さを小さい値にできる。よって、実施例３によっても、コンタクト抵抗率を低く抑えることが可能となる。
実施例３において、ＳｉＣｌ４ガスのガス流量は、２ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がより好ましく、２ｓｃｃｍから２５ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。Ｃｌ２ガスのガス流量は、５ｓｃｃｍから１００ｓｃｃｍの場合がより好ましく、５ｓｃｃｍから５０ｓｃｃｍの場合がさらに好ましい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 基板
１２ シード層
１４ ＧａＮ電子走行層
１６ ＡｌＧａＮ電子供給層
１８ ＧａＮキャップ層
２０ フォトレジスト
２２ 凹部
２４ 第１Ｔａ層
２６ Ａｌ層
２８ 第２Ｔａ層
３０ ソース電極
３２ ドレイン電極
３４ ゲート電極
３６ チャネル層
１２ シード層
１４ ＧａＮ電子走行層
１６ ＡｌＧａＮ電子供給層
１８ ＧａＮキャップ層
２０ フォトレジスト
２２ 凹部
２４ 第１Ｔａ層
２６ Ａｌ層
２８ 第２Ｔａ層
３０ ソース電極
３２ ドレイン電極
３４ ゲート電極
３６ チャネル層
Claims (7)
- Ａｌ組成比が０．２以上のＡｌＧａＮ層をエッチングして、ＲＭＳ粗さが０．３ｎｍ未満の底面を有する凹部を形成する工程と、
前記凹部の底面に接して、４ｎｍから８ｎｍの厚さの第１Ｔａ層を形成する工程と、
前記第１Ｔａ層に熱処理を施して、前記ＡｌＧａＮ層にオーミック接触させる工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第１Ｔａ層を形成する工程は、５ｎｍから７ｎｍの厚さの前記第１Ｔａ層を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記凹部を形成する工程は、塩化ホウ素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ホウ素ガスと塩化珪素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化珪素ガスと塩素ガスとの混合ガスのうちのいずれかの混合ガスをエッチングガスに用いたプラズマエッチングにより実施することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第１Ｔａ層上に、前記熱処理前にＡｌ層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Ａｌ層上に、前記熱処理前に第２Ｔａ層またはＴｉ層を形成する工程を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
- 前記凹部を形成する工程は、ＩＣＰ法を用い０．２Ｐａから４Ｐａの圧力の下、２０Ｗから３００Ｗの高周波電力を印加して前記プラズマエッチングを実施することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
- 前記オーミック接触させる工程は、ソース電極およびドレイン電極をオーミック接触させる工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
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