JP2017152513A - 半導体装置の製造方法およびエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1および図2を参照しつつ、第1実施形態に係るエッチング方法について説明する。
図1および図2は、第1実施形態に係るエッチング方法を表す工程断面図である。
以上の工程により、半導体層S表面のエッチングが行われる。
また、図2(b)に表す工程の後に、繰り返し図1(b)〜図2(b)に表す工程を実行してもよい。
本実施形態に係るエッチング方法では、半導体層S表面の凸部に第2反応生成物2を形成し、半導体層S表面にイオンを照射することで第2反応生成物2を除去している。このため、本実施形態によれば、半導体層S表面のラフネスを原子層レベルで低減し、半導体層S表面の平坦性を向上させることができる。
また、図1(b)〜図2(b)に表す工程を繰り返し実行することで、半導体層S表面の平坦性をさらに向上させることが可能である。
2つ目の条件は、第2ガスのプラズマを形成する際の処理容器内における第2ガスの圧力を、第1ガスのプラズマを形成する際の処理容器内における第1ガスの圧力よりも低くすることである。
3つ目の条件は、第2ガスのプラズマを形成するための投入電力を、第1ガスのプラズマを形成するための投入電力よりも小さくすることである。
次に、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態では、第1実施形態に係るエッチング方法を、半導体装置の製造に適用している。
図3は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造される半導体装置100の断面図である。
図3に表すように、半導体装置100は、基板10、バッファ層12、チャネル層14、バリア層16、ソース電極18、ドレイン電極20、キャップ層24、および、ゲート電極26を備える。
チャネル層14は、バッファ層12の上に設けられる。
バリア層16は、チャネル層14の上に設けられる。バリア層16のバンドギャップは、チャネル層14のバンドギャップよりも大きい。
チャネル層14とバリア層16との間は、ヘテロ接合界面である。半導体装置100のオン動作時は、ヘテロ接合界面に二次元電子ガスが形成される。
キャップ層24は、バリア層16の上であって、ソース電極18とドレイン電極20との間に設けられる。キャップ層24は、チャネル層14のポテンシャル障壁を高め、半導体装置100の閾値を上昇させる。
ゲート電極26は、キャップ層24の上に設けられる。ゲート電極26は、キャップ層24にオーミック接触している。
基板10は、シリコン、炭化珪素、またはサファイア(Al2O3)を含む。
バッファ層12は、複数の窒化アルミニウムガリウム層(AlWGa1−WN(0<W<1))が積層された構造を有する。
チャネル層14は、アンドープのAlXGa1−XN(0≦X<1)を含む。
バリア層16は、アンドープのAlYGa1−YN(0<Y≦1、X<Y)を含む。
ソース電極18とドレイン電極20は、アルミニウムなどの金属を含む。
キャップ層24は、p形のAlZGa1−ZN(0≦Z<1)、例えばp型GaN、を含む。
キャップ層24に含まれるp形不純物としては、マグネシウムが用いられる。
ゲート電極26は、白金と金の積層構造を有する。
なお、ここでは、アンドープとは、不純物が意図的に導入されていないことを意味している。
図4は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
すなわち、まず、基板10が配された空間に第1ガスを導入して第1活性種を生成する。バリア層16の表面に、第1活性種を吸着させることで、第1反応生成物を形成する。続いて、第2ガスを導入して第2活性種を生成し、バリア層16の表面に第2活性種を吸着させることで、第1反応生成物の一部を第2反応生成物に置換する。その後、バリア層16の表面にイオンを照射することで、第2反応生成物を除去する。
以上の工程により、図3に表す半導体装置100が得られる。
また、各構成要素に含まれる元素およびその含有量については、例えば、SIMS(二次イオン質量分析法)により測定することが可能である。
Claims (5)
- 第1窒化物半導体層の上に設けられた第2窒化物半導体層の一部を除去することで、前記第1窒化物半導体層の一部の表面を露出させる工程と、
前記表面に第1活性種を吸着させ、前記表面に第1反応生成物を形成する工程と、
前記第1反応生成物が形成された前記表面に第2活性種を吸着させ、前記表面の一部に、前記第1反応生成物の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第2反応生成物を形成する工程と、
前記表面にイオンを照射し、前記第2反応生成物を除去する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。 - 半導体層の表面に第1活性種を吸着させ、前記表面に第1反応生成物を形成する工程と、
前記第1反応生成物が形成された前記表面に第2活性種を吸着させ、前記表面の一部に、前記第1反応生成物の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する第2反応生成物を形成する工程と、
前記表面にイオンを照射し、前記第2反応生成物を除去する工程と、
を備えたエッチング方法。 - 前記半導体層は、半導体材料として、窒化ガリウムまたは窒化アルミニウムガリウムを含み、
前記第1反応生成物は、前記半導体材料と、フッ素、水素、酸素、および臭素の少なくともいずれかと、の化合物であり、
前記第2反応生成物は、前記半導体材料と塩素との化合物である請求項2記載のエッチング方法。 - 前記半導体層はシリコンを含み、
前記第1反応生成物は、シリコンと、窒素、水素、酸素、および臭素の少なくともいずれかと、を含み、
前記第2反応生成物は、シリコンと塩素とを含む請求項2記載のエッチング方法。 - 前記第2反応生成物を除去した後に、ウェットエッチングにより、前記表面の他の一部に残った前記第1反応生成物を除去する工程をさらに備えた請求項2〜4のいずれか1つに記載のエッチング方法。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH05114590A (ja) * | 1991-10-22 | 1993-05-07 | Sony Corp | ドライエツチング方法およびecrプラズマ装置 |
JP2002134454A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | 汚染除去方法 |
JP2010027727A (ja) * | 2008-07-16 | 2010-02-04 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体加工方法 |
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