JP2013004770A - Method for etching nitride semiconductor layer and method for manufacturing nitride semiconductor device - Google Patents
Method for etching nitride semiconductor layer and method for manufacturing nitride semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013004770A JP2013004770A JP2011134974A JP2011134974A JP2013004770A JP 2013004770 A JP2013004770 A JP 2013004770A JP 2011134974 A JP2011134974 A JP 2011134974A JP 2011134974 A JP2011134974 A JP 2011134974A JP 2013004770 A JP2013004770 A JP 2013004770A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- region
- etching
- semiconductor layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 68
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 20
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 11
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(oxomethylidene)benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC=C(S(=O)(=O)N=C=O)C=C1 VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 IrSi Chemical compound 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005881 NiSi 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021340 platinum monosilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、窒化物半導体層のエッチング方法と、これを用いたヘテロ接合電界効果型トランジスタ(以下、ヘテロ接合FET)の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for etching a nitride semiconductor layer and a method for manufacturing a heterojunction field effect transistor (hereinafter referred to as a heterojunction FET) using the same.
窒化物を含む半導体からなるヘテロ接合FETでは、ソース/ドレイン電極のコンタクト抵抗が大きいという課題がある。 A heterojunction FET made of a semiconductor containing nitride has a problem that the contact resistance of the source / drain electrodes is large.
コンタクト抵抗を低減する方法として、例えば特許文献1では、ソース/ドレイン電極下の半導体層にn型不純物をイオン注入して活性化熱処理を行う方法が示されている。 As a method for reducing the contact resistance, for example, Patent Document 1 discloses a method of performing an activation heat treatment by ion-implanting an n-type impurity into a semiconductor layer under the source / drain electrodes.
また、非特許文献1では、ソース/ドレイン電極を形成する領域をリセスエッチングすることにより、コンタクト抵抗が低減されることを示しており、特許文献2では、ソース/ドレイン電極をリセス構造とした上で、ソース/ドレイン電極下にn型ドーパントを注入した構造を示している。 Non-Patent Document 1 shows that the contact resistance is reduced by recess etching the region where the source / drain electrode is formed. In Patent Document 2, the source / drain electrode has a recess structure. The structure in which an n-type dopant is implanted under the source / drain electrodes is shown.
しかし、イオン注入法によれば高エネルギーのイオン注入工程で半導体層に高抵抗なダメージ層が形成されてしまい、コンタクト抵抗を低減することが出来ない。 However, according to the ion implantation method, a high resistance damage layer is formed in the semiconductor layer in the high energy ion implantation step, and the contact resistance cannot be reduced.
又、ソース/ドレイン電極をリセス構造にする場合は、GaNなどの窒化物半導体材料は化学安定性が高くウェットエッチングが困難であるため、一般にプラズマを用いたドライエッチングでソース/ドレイン電極下のリセスエッチングを行う。しかし、ドライエッチング法では半導体層に高抵抗なダメージ層が形成されてしまい、コンタクト抵抗を低減することが出来ない。 In addition, when the source / drain electrode has a recess structure, nitride semiconductor materials such as GaN have high chemical stability and are difficult to wet-etch. Therefore, in general, dry etching using plasma is used to form a recess under the source / drain electrode. Etching is performed. However, in the dry etching method, a highly resistant damage layer is formed in the semiconductor layer, and the contact resistance cannot be reduced.
このように、いずれの方法によっても、十分に低いコンタクト抵抗を得ることは困難であった。 Thus, it has been difficult to obtain a sufficiently low contact resistance by either method.
本発明は上述の問題点に鑑み、高抵抗なダメージ層を形成しない窒化物半導体層のエッチング方法と、これを用いた低抵抗なオーミック電極を備える窒化物半導体装置の製造方法の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, the present invention aims to provide a method for etching a nitride semiconductor layer that does not form a high-resistance damage layer, and a method for manufacturing a nitride semiconductor device that includes a low-resistance ohmic electrode using the same. To do.
本発明の窒化物半導体層のエッチング方法は、(a)窒化物半導体層に不純物イオンを注入し、その表面から所定深さまで不純物領域を形成する工程と、(b)前記不純物領域を熱処理する工程と、(c)前記不純物領域の前記表面側の所定領域をウェットエッチングで除去する工程とを備える。 The method for etching a nitride semiconductor layer according to the present invention includes: (a) implanting impurity ions into the nitride semiconductor layer to form an impurity region from the surface to a predetermined depth; and (b) heat treating the impurity region. And (c) a step of removing a predetermined region on the surface side of the impurity region by wet etching.
また、本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、本発明の窒化物半導体層のエッチング方法を利用した窒化物半導体装置の製造方法であって、(a)本発明の窒化物半導体層のエッチング方法を用いて、表面側の所定領域が除去された前記不純物領域を有する窒化物半導体層を形成する工程と、(b)前記所定領域にソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを備える。 The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a nitride semiconductor device using the method for etching a nitride semiconductor layer according to the present invention, and (a) etching the nitride semiconductor layer according to the present invention. Forming a nitride semiconductor layer having the impurity region from which a predetermined region on the surface side has been removed using a method; and (b) forming a source electrode and a drain electrode in the predetermined region.
本発明の窒化物半導体層のエッチング方法は、(a)窒化物半導体層に不純物イオンを注入し、その表面から所定深さまで不純物領域を形成する工程と、(b)前記不純物領域を熱処理する工程と、(c)前記不純物領域の前記表面側の所定領域をウェットエッチングで除去する工程とを備えるので、低抵抗な不純物領域として形成することが可能である。 The method for etching a nitride semiconductor layer according to the present invention includes: (a) implanting impurity ions into the nitride semiconductor layer to form an impurity region from the surface to a predetermined depth; and (b) heat treating the impurity region. And (c) a step of removing a predetermined region on the surface side of the impurity region by wet etching, so that it can be formed as a low-resistance impurity region.
また、本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、(a)本発明の窒化物半導体層のエッチング方法を用いて、表面側の所定領域が除去された前記不純物領域を有する窒化物半導体層を形成する工程と、(b)前記所定領域にソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを備える。ソース電極及びドレイン電極は低抵抗な不純物領域上に形成されるので、これらのコンタクト抵抗が低減する。また、ソース電極及びドレイン電極はリセス電極として形成されるので、これらのコンタクト抵抗が低減する。 Further, the method for manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention includes: (a) using the nitride semiconductor layer etching method of the present invention, the nitride semiconductor layer having the impurity region from which the predetermined region on the surface side has been removed; And (b) forming a source electrode and a drain electrode in the predetermined region. Since the source electrode and the drain electrode are formed on the low-resistance impurity region, their contact resistance is reduced. Moreover, since the source electrode and the drain electrode are formed as recess electrodes, their contact resistance is reduced.
(実施の形態1)
<構成>
図1は、本発明の窒化物半導体装置の一例であるヘテロ接合電界効果型トランジスタ(以下、ヘテロ接合FET)の構造を示す断面図である。
(Embodiment 1)
<Configuration>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a heterojunction field effect transistor (hereinafter referred to as a heterojunction FET) which is an example of the nitride semiconductor device of the present invention.
このヘテロ接合FETでは、半絶縁性基板10上にバッファ層20、電子走行層であるチャネル層30、電子供給層であるバリア層40が順に窒化物半導体層として形成されている。バリア層40からチャネル層30にかけて連続的に形成されたリセス構造内には、ソース電極70とドレイン電極80がそれぞれ形成されている。また、ソース電極70とドレイン電極80の下にはそれぞれn型不純物領域60が形成されている。
In this heterojunction FET, a
ソース電極70とドレイン電極80の間のバリア層40上にはゲート電極90が形成されている。また、トランジスタ形成領域外のバリア層40からチャネル層30にかけては、素子分離領域50が形成されている。
A
このヘテロ接合FETではn型不純物領域60が低抵抗領域として形成され、さらにソース/ドレイン電極70,80がリセス電極として形成されているので、ソース/ドレイン電極70,80のコンタクト抵抗が低減される。
In this heterojunction FET, the n-
<動作>
図2〜図6を用いて、図1に示したヘテロ接合FETの製造工程を説明する。
<Operation>
A manufacturing process of the heterojunction FET shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
まず、SiCの半絶縁性基板10上にMOCVD法やMBE法などのエピタキシャル成長法を適用して、バッファ層20、GaNからなるチャネル層30、AlGaNからなるバリア層40をそれぞれ下から順にエピタキシャル成長させる。
First, an epitaxial growth method such as MOCVD or MBE is applied on the SiC
MOCVD法でGaN層(チャネル層30)を作製する場合は、1000℃以上に昇温した環境の下、キャリアガスの水素または窒素に加え、ガリウムの原料ガスとしてトリメチルガリウム(TMG)、窒素の原料ガスとしてアンモニアを用いて結晶成長を行う。MOCVD法でAlGaN層(バリア層40)を作製する場合は、TMGやアンモニアの他に、アルミニウムの原料ガスとしてトリメチルアルミニウム(TMA)を加える。 In the case of producing a GaN layer (channel layer 30) by MOCVD, trimethylgallium (TMG) as a gallium source gas and nitrogen source in addition to carrier gas hydrogen or nitrogen in an environment heated to 1000 ° C. or higher. Crystal growth is performed using ammonia as a gas. When an AlGaN layer (barrier layer 40) is formed by MOCVD, trimethylaluminum (TMA) is added as an aluminum source gas in addition to TMG and ammonia.
続いて、バリア層40上に酸化膜あるいは窒化膜からなる表面保護層200を形成する。そして、表面保護層200上にレジストマスク210を選択的に形成し、レジストマスク210の開口からn型不純物として例えばSiイオンを注入する。注入ドーズ量は1×1013〜1×1017cm-2、注入エネルギーは10〜1000keVとする。これにより、表面保護層200からバリア層40、さらにはチャネル層30の一部にかけて、選択的にn型不純物領域220が形成される(図2)。
Subsequently, a surface
レジストマスク210を除去した後、熱処理を行うことにより、n型不純物領域220の注入イオンを活性化し、さらにその表面側以外の領域をイオン注入のダメージから回復する。こうしてn型不純物領域220は、ダメージ領域230とイオン注入のダメージから回復したn型不純物領域60とに区別される。その後、表面保護層200を除去する(図3)。
After removing the
続いて、ダメージ領域230をウェットエッチングにより除去する(図4)。一般的に、GaNやAlGaNなどの窒化物半導体は化学的安定性が高いためにウェットエッチングが困難である。しかしダメージ領域230については、不純物の注入量、注入深さ、及び熱処理条件を調整することで選択的なウェットエッチングが可能となることを出願人は見出した。
Subsequently, the damaged
ダメージ領域230のウェットエッチングには、硫酸、硝酸、塩酸等の酸性溶液、あるいはこれらの混合溶液、あるいはこれらと過酸化水素水の混合溶液、あるいはNa4OH、KOHなどのアルカリ性溶液を用いることができる。例えば、注入ドーズ量1×1015cm-2、注入エネルギー300keVでSiを注入して熱処理を行った後、ダメージが残存した状態で硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いることで、半導体結晶中に概ね1×1017cm-3以上の濃度でSiが導入された注入深さ400nm程度の領域をウェットエッチングできる。ここでエッチングする深さは、イオン注入後の熱処理条件によって調整することが出来る。
For wet etching of the damaged
上述したn型不純物のイオン注入工程では、注入エネルギーを適宜変えながらイオン注入を行うことにより、深さ方向において段階的又は連続的に変化するドーピング濃度分布を有するn型不純物領域220が形成される。ウェットエッチング工程では、このドーピング濃度の差を用いて所望の深さのエッチングを行う事も可能である。
In the n-type impurity ion implantation process described above, by performing ion implantation while appropriately changing the implantation energy, the n-
上記の説明では、イオン注入後、ウェットエッチング前に熱処理を行うことによりSiイオンの活性化とダメージの回復を行うものとしたが、この熱処理工程はウェットエッチングの後に行っても良い。あるいは、ウェットエッチングの前に加えて後にも高温の熱処理を行い、注入したSiイオンを活性化させても良い。 In the above description, heat treatment is performed after ion implantation and before wet etching to activate Si ions and recover damage. However, this heat treatment step may be performed after wet etching. Alternatively, high-temperature heat treatment may be performed before and after wet etching to activate the implanted Si ions.
ウェットエッチング工程では、イオン注入時に生じた半導体結晶のダメージ領域(ダメージ領域230)や、導入した不純物がイオン化せずに高抵抗となっている不純物注入領域(ダメージ領域230)を除去するので、低抵抗なn型不純物領域60のみが残される。
In the wet etching process, the damage region (damage region 230) of the semiconductor crystal generated during ion implantation and the impurity implantation region (damage region 230) in which the introduced impurity is not ionized and has a high resistance are removed. Only the resistive n-
なお、この工程には位置合わせのためのリソグラフィプロセスによるパターニングが不要であるので、製造工程が簡素化される。 In addition, since this process does not require patterning by a lithography process for alignment, the manufacturing process is simplified.
続いて、例えばTi/Alから成るソース電極70及びドレイン電極80を蒸着法やスパッタ法を用いて堆積し、リフトオフ法などにより形成する(図5)。その後、ソース電極70とドレイン電極80のコンタクト抵抗を低減するために、例えば窒素雰囲気において約600℃の温度でアニール処理を行ってもよい。
Subsequently, a
こうしてソース電極70及びドレイン電極80は低抵抗なn型不純物領域60上に形成されるので、コンタクト抵抗が低減される。また、ソース電極70及びドレイン電極80は清浄な半導体表面と接触することから、コンタクト抵抗が低減される。また、ソース電極70及びドレイン電極80下のバリア層40の膜厚が小さくなることによりトンネル電流が増加することからも、コンタクト抵抗が低減される。
Since the
図5にはソース電極70とドレイン電極80が窒化物半導体層(チャネル層30、バリア層40)のリセス構造の内壁に略接触した状態を示している。しかしソース電極70とドレイン電極80は、図7に示すようにリセス構造から露出した部分がリセス幅より大きく形成されていても良いし、図8に示すように全体がリセス幅より小さく形成されていても良い。
FIG. 5 shows a state in which the
次に、トランジスタを作製する領域外のチャネル層30からバリア層40にかけて、例えばレジストパターン240をマスクとし、Zn、Ar、Feなどをイオン注入して高抵抗な素子分離領域50を形成する(図6)。なお、図6にはイオン注入により形成した素子分離領域50を示しているが、エッチングにより素子分離を行っても良い。
Next, from the
次に、例えばNi/Auを蒸着法やスパッタ法を用いて堆積し、リフトオフ法などによりソース電極70とドレイン電極80の間にゲート電極90を形成する。
Next, for example, Ni / Au is deposited using an evaporation method or a sputtering method, and a
以上の方法により、図1に示す構造のヘテロ接合FETが作製できる。以上の説明では、トランジスタとして動作する必要最小限の要素にしか触れていないが、最終的には配線、バイアホール、表面保護膜等の形成プロセスを経てデバイスとして用いられる。 By the above method, the heterojunction FET having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured. In the above description, only the minimum necessary elements that operate as a transistor are mentioned, but finally, they are used as a device through a process of forming wirings, via holes, surface protective films, and the like.
<変形例>
なお、上記では代表的な条件について述べたが、ソース電極70、ドレイン電極80、ゲート電極90、及び素子分離領域50の形成プロセスの順序を入れ替えても良い。例えば、ソース電極70やドレイン電極80を形成する前に、素子分離領域50を形成しても構わない。
<Modification>
Although typical conditions have been described above, the order of forming the
また、半絶縁性基板10としてSiCの代わりにSi、サファイア、GaNなどを用いてもよい。
Further, as the
また、チャネル層30としてGaNを用いる代わりに、Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≦x1≦1、0≦y1≦1、0≦x1+y1≦1)で表される窒化物半導体、バリア層40としてInx2Aly2Ga1-x2-y2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦x2+y2≦1)で表される窒化物半導体を用いてもよい。
A nitride semiconductor represented by In x1 Al y1 Ga 1-x1-y1 N (0 ≦ x1 ≦ 1, 0 ≦ y1 ≦ 1, 0 ≦ x1 + y1 ≦ 1) instead of using GaN as the
また、図9に示すように、バリア層40の上にエピタキシャル成長により形成されたInx3Aly3Ga1-x3-y3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦x3+y3≦1)で表される窒化物半導体からなるキャップ層100を形成しても良い。また、キャップ層100は異なる組成で表される多層構造であっても良い。
Further, as shown in FIG. 9, In x3 Al y3 Ga 1-x3-y3 N (0 ≦ x3 ≦ 1, 0 ≦ y3 ≦ 1, 0 ≦ x3 + y3 ≦ 1) formed by epitaxial growth on the
またチャネル層30、バリア層40、キャップ層100の少なくとも一部には、n型あるいはp型の不純物が導入されていても良く、この導入方法はイオン注入法でも、MOCVDによるエピタキシャル成長時の原料ガスにn型ドーパントとしてシラン(SiH4)、p型ドーパントとしてCp2Mg(シクロペンタジエチルマグネシウム)などを用いる方法でもよい。
Further, n-type or p-type impurities may be introduced into at least a part of the
また、ソース電極/ドレイン電極70,80は、Ti/Alに代えて、例えばSi、Ge、Ti、Al、Nb、Hf、Zr、Sr、Ni、Ta、Au、Mo、W、もしくはこれらから構成される多層膜、もしくはこれらを含む合金を蒸着法やスパッタ法を用いて形成してもよい。
The source /
またゲート電極90は、Ni/Auに代えて、例えばTi、Al、Pt、Au、Ni、Pd等の金属、或いはIrSi、PtSi、NiSi2等のシリサイド、或いはTiN、WN等の窒化物金属、もしくはこれらから構成される多層膜、もしくはこれらを含む合金を蒸着法やスパッタ法を用いて形成してもよい。
Further, the
さらにその形状は、図1に示すように断面が四角形である必要はない。例えば図10に示すような、バリア層40と接触する領域を小さくしたT型構造のゲート電極91でも良いし、Y型構造のゲート電極でも良い。このような構造のゲート電極91は、通常形状のゲート電極90(図1参照)と比べてバリア層40と接触する面積を維持したまま、ゲート抵抗を低減することができる。
Further, the shape does not have to be a square cross section as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 10, a
図1においてn型不純物領域60はバリア層40からチャネル層30にかけて形成されているが、n型不純物領域60の形成領域は必ずしもこの領域に限らない。例えば図11に示すようにn型不純物領域60はバリア層40にのみ形成されていても良いし、あるいは図1に示すよりも深くバリア層40からチャネル層30にまで形成されていても良い。いずれにせよ、ソース電極70及びドレイン電極80の下側の少なくとも一部の半導体層内にn型不純物領域60が形成されていれば、コンタクト抵抗を低減することが可能である。
In FIG. 1, the n-
<効果>
本実施の形態の窒化物半導体層のエッチング方法は、(a)窒化物半導体層に不純物イオンを注入し、その表面から所定深さまで不純物領域(n型不純物領域220)を形成する工程と、(b)n型不純物領域220を熱処理する工程と、(c)、n型不純物領域220の表面側の所定領域(ダメージ領域230)をウェットエッチングで除去する工程とを備えるので、ドライエッチングのようにn型不純物領域220にダメージを与えることなく、かつダメージ領域230のみを除去して低抵抗なn型不純物領域60を残すことが可能である。
<Effect>
The nitride semiconductor layer etching method of this embodiment includes (a) a step of implanting impurity ions into a nitride semiconductor layer to form an impurity region (n-type impurity region 220) from the surface to a predetermined depth; b) a step of heat-treating the n-
また、前記工程(a)では、深さ方向に不純物濃度を段階的、または連続的に減少させてn型不純物領域220を形成することにより、後のウェットエッチング工程では不純物濃度の違いに基づき、選択的にダメージ領域230のみを除去することができる。
In the step (a), the n-
本実施の形態の窒化物半導体装置の製造方法は、(a)本実施の形態の窒化物半導体層のエッチング方法を用いて、表面側の所定領域(ダメージ領域230)が除去された不純物領域(n型不純物領域60)を有する窒化物半導体層を形成する工程と、(b)ダメージ領域230を除去した領域にソース電極70及びドレイン電極80を形成する工程とを備える。低抵抗なn型不純物領域60上にソース電極70及びドレイン電極80を形成するため、これらのコンタクト抵抗を低減することが出来る。また、ソース電極70及びドレイン電極80は、ダメージ領域230を除去した領域にリセス電極として形成されることからも、コンタクト抵抗が低減する。
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present embodiment includes (a) an impurity region (a damaged region 230) from which a predetermined region on the surface side (damage region 230) has been removed by using the nitride semiconductor layer etching method according to the present embodiment. forming a nitride semiconductor layer having an n-type impurity region 60), and (b) forming a
10 半絶縁性基板、20 バッファ層、30 チャネル層、40 バリア層、50 素子分離領域、60,220 n型不純物領域、70 ソース電極、80 ドレイン電極、90,91 ゲート電極、100 キャップ層、200 表面保護層、210 レジストパターン、230 ダメージ領域。 10 semi-insulating substrate, 20 buffer layer, 30 channel layer, 40 barrier layer, 50 element isolation region, 60, 220 n-type impurity region, 70 source electrode, 80 drain electrode, 90, 91 gate electrode, 100 cap layer, 200 Surface protective layer, 210 resist pattern, 230 damage area.
Claims (3)
(b)前記不純物領域を熱処理する工程と、
(c)前記不純物領域の表面側の所定領域をウェットエッチングで除去する工程とを備える、
窒化物半導体層のエッチング方法。 (A) implanting impurity ions into the nitride semiconductor layer and forming an impurity region from the surface to a predetermined depth;
(B) heat-treating the impurity region;
(C) a step of removing a predetermined region on the surface side of the impurity region by wet etching,
A method for etching a nitride semiconductor layer.
請求項1に記載の窒化物半導体層のエッチング方法。 The step (a) is a step of forming the impurity region by decreasing the impurity concentration stepwise or continuously in the depth direction.
The method for etching a nitride semiconductor layer according to claim 1.
(a)請求項1又は2に記載の窒化物半導体層のエッチング方法を用いて、表面側の所定領域が除去された前記不純物領域を有する窒化物半導体層を形成する工程と、
(b)前記所定領域にソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを備える、
窒化物半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a nitride semiconductor device using the method for etching a nitride semiconductor layer according to claim 1 or 2,
(A) using the method for etching a nitride semiconductor layer according to claim 1 or 2, forming a nitride semiconductor layer having the impurity region from which a predetermined region on the surface side has been removed;
(B) forming a source electrode and a drain electrode in the predetermined region,
A method for manufacturing a nitride semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011134974A JP5679915B2 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Nitride semiconductor layer etching method and nitride semiconductor device manufacturing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011134974A JP5679915B2 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Nitride semiconductor layer etching method and nitride semiconductor device manufacturing method using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013004770A true JP2013004770A (en) | 2013-01-07 |
JP5679915B2 JP5679915B2 (en) | 2015-03-04 |
Family
ID=47673006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011134974A Active JP5679915B2 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | Nitride semiconductor layer etching method and nitride semiconductor device manufacturing method using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5679915B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018066289A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-12 | Jsr株式会社 | Semiconductor element substrate, etching method, and etching solution |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10233385A (en) * | 1997-02-20 | 1998-09-02 | Sharp Corp | Method for etching nitride semiconductor |
JPH10294323A (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2002231705A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | Etching method and method for manufacturing semiconductor device |
US20050087763A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
-
2011
- 2011-06-17 JP JP2011134974A patent/JP5679915B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10233385A (en) * | 1997-02-20 | 1998-09-02 | Sharp Corp | Method for etching nitride semiconductor |
JPH10294323A (en) * | 1997-04-22 | 1998-11-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2002231705A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Sony Corp | Etching method and method for manufacturing semiconductor device |
US20050087763A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-04-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
JP2005129696A (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018066289A1 (en) * | 2016-10-03 | 2018-04-12 | Jsr株式会社 | Semiconductor element substrate, etching method, and etching solution |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5679915B2 (en) | 2015-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6047995B2 (en) | Method of manufacturing group III nitride semiconductor, method of manufacturing semiconductor element, group III nitride semiconductor device, method of performing heat treatment | |
CN109037323B (en) | Normally-off HEMT transistor with selectively generated 2DEG channel and method of fabricating the same | |
JP5495257B2 (en) | Group III nitride field effect transistor and method of manufacturing the same | |
TW200950081A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2009283915A (en) | Semiconductor device including shallow ion-implanted region and method for manufacturing the same | |
JP6052420B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
WO2016141762A1 (en) | Iii-nitride enhancement hemt and preparation method therefor | |
JP2011044647A (en) | Group-iii nitride-based field-effect transistor and method of manufacturing the same | |
CN113380623A (en) | Method for realizing enhanced HEMT (high Electron mobility transistor) through p-type passivation | |
JP2011233612A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2011146613A (en) | Heterojunction field effect transistor, and method of manufacturing the same | |
JP5300514B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2016072630A (en) | METHOD FOR DOPING GaN-BASE SEMICONDUCTOR | |
TW202015241A (en) | Semiconductor devices and methods for forming same | |
JP2016100450A (en) | Heterojunction field effect transistor and manufacturing method of the same | |
JP2013149732A (en) | Hetero junction field effect transistor and manufacturing method of the same | |
JP2009152353A (en) | Hetero-junction field effect transistor and method of producing the same | |
JP2010251391A (en) | Semiconductor device | |
JP2010135399A (en) | Hetero junction field effect transistor and manufacturing method thereof | |
JP2013055224A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2014099523A (en) | Heterojunction field effect transistor and manufacturing thereof | |
JP5679915B2 (en) | Nitride semiconductor layer etching method and nitride semiconductor device manufacturing method using the same | |
JP2006059956A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP6541879B2 (en) | Heterojunction field effect transistor and method of manufacturing the same | |
JP5871785B2 (en) | Heterojunction field effect transistor and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140919 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140930 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5679915 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |