JP4876927B2 - Method for forming a semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a semiconductor device which can reduce contamination from a mask material and deposit formed along the edge of a mask. <P>SOLUTION: A lamination 19 comprising films 15, 17 is formed on a group III nitride region 13. The film 15 is composed of an inorganic compound which comprises either oxygen or nitrogen as a constituent element and is different from a group III nitride. The film 17 is composed of a group III nitride. A mask 19a is formed by etching the films 15, 17 of the lamination 19. The mask 19a comprises a lowermost layer 15a and an uppermost layer 17a. The mask 19a has an opening 19b positioned in a second region 13b, the second region 13b is exposed in the opening 19b, and a second region 13b is covered with the lowermost layer 15a. A group III nitride is formed again by an MOCVD furnace on the major surface 13c of the group III nitride region 13 by using the mask 19a, and film formation gas is also consumed on the mask 19a, thus generating a deposit 25 also on the mask 19a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスを形成する方法に関する。   The present invention relates to a method of forming a semiconductor device.

非特許文献1には、マスクに用いた選択成長または埋め込み成長について記載されている。このマスクは、単層からなるSiOまたはAlNのいずれかである。このSiOの成膜に電子ビーム法を用いている。
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.42 (2003) pp.6276
Non-Patent Document 1 describes selective growth or buried growth used for a mask. This mask is either a single layer of SiO 2 or AlN. An electron beam method is used for forming the SiO 2 film.
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.42 (2003) pp.6276

有機金属気相成長法を用いてGaNエピタキシャル膜を成長する場合、成長炉において高温の水素およびアンモニアを用いる。しかし、これらは、マスク材のSiOおよびSiNをエッチングするので、シリコンが成長炉に脱離して、拡散する。該シリコンはGaNエピタキシャル膜に取り込まれ、この結果、GaNエピタキシャル膜の抵抗が低くなる。これ故に、このような材料のマスクを用いて、低ドープのエピタキシャル膜、高抵抗のエピタキシャル膜およびp型エピタキシャル膜を作製することが困難である。低ドープのエピタキシャル膜、高抵抗のエピタキシャル膜およびp型エピタキシャル膜は、例えばパワーデバイスに用いられる。また、上記マスク材からなるマスクを用いると、マスク上にはGaNが実質的に成長しない。このため、成長炉に供給された原料がマスク上において消費されず、マスクのエッジに沿って突状のGaNが成長する。 When growing a GaN epitaxial film using the metal organic vapor phase epitaxy method, high-temperature hydrogen and ammonia are used in a growth furnace. However, since these etch the mask material SiO 2 and SiN, silicon is desorbed into the growth furnace and diffused. The silicon is taken into the GaN epitaxial film, and as a result, the resistance of the GaN epitaxial film is lowered. Therefore, it is difficult to produce a low-doped epitaxial film, a high-resistance epitaxial film, and a p-type epitaxial film using a mask made of such a material. Low-doped epitaxial films, high-resistance epitaxial films, and p-type epitaxial films are used for power devices, for example. In addition, when a mask made of the mask material is used, GaN does not substantially grow on the mask. For this reason, the raw material supplied to the growth furnace is not consumed on the mask, and protruding GaN grows along the edge of the mask.

また、電子ビーム(EB)法で作製されたSiOのマスクに用いた場合、マスクのSiOから脱離したシリコンがエピタキシャル層に混入する。このSiの混入により、エピタキシャル層の抵抗が低くなる。故に、低いSi濃度のエピタキシャル層の成長が困難になる。 Further, when used for a SiO 2 mask manufactured by an electron beam (EB) method, silicon desorbed from the SiO 2 of the mask is mixed into the epitaxial layer. Due to the mixing of Si, the resistance of the epitaxial layer is lowered. Therefore, it becomes difficult to grow an epitaxial layer having a low Si concentration.

一方、シリコンを含まないIII族窒化物のマスク材、例えばスパッタリング法で作製されたAlNをマスクに用いた場合は、エピタキシャル層の抵抗の減少は、SiOのマスクに用いた成長に比べて小さい。しかしながら、バッファードフッ酸を用いてSiOマスクを除去できるけれども、AlNマスクの除去には、ホットアンモニア水を使用する。 On the other hand, when a mask material made of a group III nitride that does not contain silicon, for example, AlN produced by sputtering, is used as a mask, the decrease in the resistance of the epitaxial layer is small compared to the growth used for the SiO 2 mask. . However, although the SiO 2 mask can be removed using buffered hydrofluoric acid, hot ammonia water is used to remove the AlN mask.

発明者らの知見によれば、アンモニア水を用いてAlNを除去したとき、GaNといったIII族窒化物半導体の表面にダメージが残る。例えば、GaN領域の表面上のAlNマスクを除去した後、GaN表面上にショットキ電極を作成する。逆方向電流を測定すると、リーク電流が大幅に増加し、またオン抵抗も大幅に増加した。   According to the inventors' knowledge, when AlN is removed using ammonia water, damage remains on the surface of a group III nitride semiconductor such as GaN. For example, after removing the AlN mask on the surface of the GaN region, a Schottky electrode is formed on the GaN surface. When the reverse current was measured, the leakage current increased significantly, and the on-resistance increased significantly.

本発明は、このような事情を鑑みて為されたのであり、マスク材からのコンタミネーションを低減可能であると共に、マスクのエッジに沿って成長される堆積物を低減可能で、かつ、マスク除去後のダメージの導入を防ぐことが可能な、半導体デバイスを形成する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the contamination from the mask material, to reduce the deposits grown along the edge of the mask, and to remove the mask. An object of the present invention is to provide a method of forming a semiconductor device that can prevent the subsequent introduction of damage.

本発明の一側面に係る発明は、III族窒化物半導体を用いる半導体デバイスを形成する方法である。この方法は、(a)第1及び第2の領域を有するIII族窒化物領域上にマスクを形成する工程と、(b)前記マスクを用いてIII族窒化物半導体を成長する工程と、(c)前記マスクを除去する工程とを備える。前記マスクは複数の層から構成され、前記マスクの前記複数の層のうち最上層は、III族窒化物から成り、前記マスクの前記複数の層のうち最下層は、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなり、前記最下層は前記第2の領域を覆っており、前記マスクは、前記第1の領域に位置する開口を有している。   The invention according to one aspect of the present invention is a method of forming a semiconductor device using a group III nitride semiconductor. The method includes: (a) forming a mask on a group III nitride region having first and second regions; (b) growing a group III nitride semiconductor using the mask; c) removing the mask. The mask is composed of a plurality of layers, the uppermost layer of the plurality of layers of the mask is made of group III nitride, and the lowermost layer of the plurality of layers of the mask is at least one of oxygen and nitrogen It is made of an inorganic compound containing one element as a constituent element and different from the group III nitride, the lowermost layer covers the second region, and the mask has an opening located in the first region.

この方法によれば、マスクの最上層がIII族窒化物から成るので、マスクの開口のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できると共に、上層のマスク材からのコンタミネーションを低減できる。また、マスクの最上層が、最下層上に設けられるので、最下層の材料からのコンタミネーションを低減可能である。   According to this method, since the uppermost layer of the mask is made of group III nitride, protruding deposits grown along the edge of the mask opening can be reduced, and contamination from the upper mask material can be reduced. . Further, since the uppermost layer of the mask is provided on the lowermost layer, it is possible to reduce contamination from the material of the lowermost layer.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最上層はGaNから成ることが好ましい。マスクの最上層はGaNから成るので、成長中に生じる可能性があるマスクからのコンタミネーションが低減される。また、III族窒化物を成長するとき、GaN層上においても原料が消費されるので、マスクのエッジおける盛り上がりが低減される。   In the method according to the present invention, the uppermost layer of the mask is preferably made of GaN. Since the top layer of the mask is composed of GaN, contamination from the mask that may occur during growth is reduced. Further, when the group III nitride is grown, since the raw material is consumed also on the GaN layer, the rising at the edge of the mask is reduced.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最上層はAlNから成ることが好ましい。マスクの最上層はAlNから成るので、成長中に生じる可能性があるマスクからのコンタミネーションが低減される。また、III族窒化物を成長するとき、AlN層上においても原料が消費されるので、マスクのエッジおける盛り上がりが低減される。   In the method according to the present invention, the uppermost layer of the mask is preferably made of AlN. Since the top layer of the mask is made of AlN, contamination from the mask that may occur during growth is reduced. Further, since the raw material is consumed also on the AlN layer when the group III nitride is grown, the swell at the edge of the mask is reduced.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最上層はAlGaNから成ることが好ましい。マスクの最上層はAlGaNから成るので、成長中に生じる可能性があるマスクからのコンタミネーションが低減される。また、III族窒化物を成長するとき、AlGaN層上においても原料が消費されるので、マスクのエッジおける盛り上がりが低減される。   In the method according to the present invention, the uppermost layer of the mask is preferably made of AlGaN. Since the top layer of the mask consists of AlGaN, contamination from the mask that may occur during growth is reduced. Further, when the group III nitride is grown, since the raw material is consumed also on the AlGaN layer, the rising at the edge of the mask is reduced.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最上層は、構成元素としてAlおよびInを含むIII族窒化物から成ることが好ましい。マスクの最上層はAlInGaNまたはAlInNから成るので、成長中に生じる可能性があるマスクからのコンタミネーションが低減される。また、III族窒化物を成長するとき、AlおよびInを含むIII族窒化物層上においても原料が消費されるので、マスクのエッジおける盛り上がりが低減される。   In the method according to the present invention, the uppermost layer of the mask is preferably made of a group III nitride containing Al and In as constituent elements. Since the top layer of the mask is made of AlInGaN or AlInN, contamination from the mask that may occur during growth is reduced. Further, when the group III nitride is grown, since the raw material is consumed also on the group III nitride layer containing Al and In, the rise at the edge of the mask is reduced.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最下層はアルミニウム酸化物から成ることが好ましい。このアルミニウム酸化物としては例えばアルミナ等を用いることができる。最下層の材料がアルミニウム酸化物から成るので、III族窒化物領域に対するダメージが非常に小さい処理が可能である。   In the method according to the present invention, the lowermost layer of the mask is preferably made of aluminum oxide. As the aluminum oxide, for example, alumina or the like can be used. Since the lowermost layer material is made of aluminum oxide, processing with very little damage to the group III nitride region is possible.

本発明に係る方法では、前記マスクの前記最下層はシリコン無機化合物から成ることが好ましい。このシリコン無機化合物としては、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物等を用いることができる。最下層の材料がシリコン無機化合物から成るので、III族窒化物領域に対するダメージが非常に小さい処理が可能である。   In the method according to the present invention, the lowermost layer of the mask is preferably made of a silicon inorganic compound. As this silicon inorganic compound, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used. Since the lowermost layer material is made of a silicon inorganic compound, it is possible to perform processing with very little damage to the group III nitride region.

本発明に係る方法では、前記III族窒化物半導体はp導電性を有することができる。この方法によれば、マスク材からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、p導電性を有するIII族窒化物半導体における導電性の制御が容易になる。   In the method according to the present invention, the group III nitride semiconductor may have p conductivity. According to this method, since the influence of contamination from the mask material can be reduced, it is easy to control the conductivity in the group III nitride semiconductor having p conductivity.

本発明に係る方法では、前記III族窒化物半導体は1×1017cm−3以下のシリコン濃度を有することができる。この方法によれば、マスク材からのコンタミネーションの影響が小さくなるので、III族窒化物半導体におけるシリコン濃度の制御が容易になる。有機金属気相成長炉を用いるとき、マスク材等からのシリコンのコンタミネーションが生じ得る。しかしながら、最上層がIII族窒化物からなるので、シリコン化合物を下層に用いる場合でも、この下層からの影響を低減できる。 In the method according to the present invention, the group III nitride semiconductor may have a silicon concentration of 1 × 10 17 cm −3 or less. According to this method, since the influence of contamination from the mask material is reduced, the silicon concentration in the group III nitride semiconductor can be easily controlled. When using an organic metal vapor phase growth furnace, silicon contamination from a mask material or the like can occur. However, since the uppermost layer is made of group III nitride, the influence from this lower layer can be reduced even when a silicon compound is used for the lower layer.

本発明に係る方法は、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして、前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程を更に備えることができる。前記III族窒化物半導体は、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域の前記凹部に埋め込み成長される。この方法によれば、埋め込み成長において、マスク材からのコンタミネーションを低減可能であると共に、マスクのエッジに沿って成長される堆積物を低減可能である。或いは、本発明に係る方法は、前記マスクの形成に先立って、主面を有するIII族窒化物層を形成する工程を更に備える。前記III族窒化物領域は前記III族窒化物層を含み、前記マスクは、前記III族窒化物層の前記主面上に形成されており、前記III族窒化物半導体は、前記マスクを用いて前記III族窒化物層上に再成長される。この方法によれば、再成長において、マスク材からのコンタミネーションを低減可能であると共に、マスクのエッジに沿って成長される堆積物を低減可能である。   The method according to the present invention may further include the step of etching the group III nitride region using the mask to form a recess in the second region of the group III nitride region. The group III nitride semiconductor is embedded and grown in the recess of the group III nitride region using the mask. According to this method, it is possible to reduce contamination from the mask material in buried growth, and it is possible to reduce deposits grown along the edge of the mask. Alternatively, the method according to the present invention further includes a step of forming a group III nitride layer having a main surface prior to the formation of the mask. The group III nitride region includes the group III nitride layer, the mask is formed on the main surface of the group III nitride layer, and the group III nitride semiconductor is formed using the mask. Regrown on the III-nitride layer. According to this method, in the regrowth, contamination from the mask material can be reduced, and deposits grown along the edge of the mask can be reduced.

本発明に係る方法では、前記半導体デバイスは、ショットキバリアダイオードである。当該方法は、前記マスクを除去した後に、前記III族窒化物領域上にショットキ電極を形成する工程とを更に備えることができる。前記III族窒化物領域は前記ショットキバリアダイオードのためのn型ドリフト層を含み、前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域上に再成長されたp型ガードリング層を含む。   In the method according to the present invention, the semiconductor device is a Schottky barrier diode. The method may further include a step of forming a Schottky electrode on the group III nitride region after removing the mask. The group III nitride region includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode, and the group III nitride semiconductor includes a p-type guard ring layer regrown on the group III nitride region.

この方法によれば、再成長されたp型ガードリング層を含むショットキバリアダイオードを作製でき、このp型ガードリング層は、III族窒化物領域上に盛り上がっている。また、マスクの最上層がIII族窒化物から成るので、マスクの開口のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できると共に、上層のマスク材からのコンタミネーションを低減できる。また、マスクの最上層が、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層上に設けられるので、無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。マスク材からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、III族窒化物半導体のp導電性の制御が容易になる。   According to this method, a Schottky barrier diode including a regrown p-type guard ring layer can be manufactured, and the p-type guard ring layer is raised on the group III nitride region. Further, since the uppermost layer of the mask is made of group III nitride, it is possible to reduce the protruding deposits grown along the edge of the mask opening and to reduce contamination from the upper mask material. In addition, unlike the group III nitride, the uppermost layer of the mask is provided on the lowermost layer made of an inorganic compound, so that contamination from the inorganic compound can be reduced. Since the influence of contamination from the mask material can be reduced, it becomes easy to control the p conductivity of the group III nitride semiconductor.

本発明に係る方法では、前記半導体デバイスは、ショットキバリアダイオードである。前記III族窒化物領域は、前記ショットキバリアダイオードのためのn型ドリフト層を含む。当該方法は、前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、前記マスクを除去した後に、前記III族窒化物領域上にショットキ電極を形成する工程を更に備えることができる。前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域の前記凹部に埋め込み成長されたp型ガードリング領域を含む。   In the method according to the present invention, the semiconductor device is a Schottky barrier diode. The group III nitride region includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode. The method includes a step of forming a recess in the second region of the group III nitride region by etching the group III nitride region using the mask prior to growing the group III nitride semiconductor. And a step of forming a Schottky electrode on the group III nitride region after removing the mask. The group III nitride semiconductor includes a p-type guard ring region embedded and grown in the recess of the group III nitride region.

この方法によれば、埋め込み成長されたp型ガードリング領域を含むショットキバリアダイオードを作製でき、このp型ガードリング領域は、III族窒化物領域に埋め込まれている。また、マスクの最上層がIII族窒化物から成るので、マスクの開口のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できると共に、上層のマスク材からのコンタミネーションを低減できる。また、マスクの最上層が、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層上に設けられるので、無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。マスク材からのコンタミネーションを少なくできるので、III族窒化物半導体のp導電性の制御が容易になる。   According to this method, a Schottky barrier diode including a buried p-type guard ring region can be manufactured, and this p-type guard ring region is buried in the group III nitride region. Further, since the uppermost layer of the mask is made of group III nitride, it is possible to reduce the protruding deposits grown along the edge of the mask opening and to reduce contamination from the upper mask material. In addition, unlike the group III nitride, the uppermost layer of the mask is provided on the lowermost layer made of an inorganic compound, so that contamination from the inorganic compound can be reduced. Since contamination from the mask material can be reduced, it becomes easy to control the p conductivity of the group III nitride semiconductor.

本発明に係る方法では、前記半導体デバイスは縦型トランジスタである。前記III族窒化物領域は前記縦型トランジスタのためのn型ドリフト層を含む。前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域に埋め込み成長されたp型ウエル領域のために形成されている。当該方法は、前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、前記マスクを除去した後に、前記p型ウエル領域上にゲート絶縁膜を形成する工程を更に備えることができる。   In the method according to the present invention, the semiconductor device is a vertical transistor. The III-nitride region includes an n-type drift layer for the vertical transistor. The group III nitride semiconductor is formed for a p-type well region embedded and grown in the group III nitride region. The method includes a step of forming a recess in the second region of the group III nitride region by etching the group III nitride region using the mask prior to growing the group III nitride semiconductor. And a step of forming a gate insulating film on the p-type well region after removing the mask.

この方法によれば、埋め込み成長されたp型ウエル領域を含むトランジスタを作製でき、このp型ウエル領域は、III族窒化物領域に埋め込まれている。また、マスクの最上層がIII族窒化物から成るので、マスクの開口のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できると共に、上層のマスク材からのコンタミネーションを低減できる。また、マスクの最上層が、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層上に設けられるので、無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。マスク材からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、III族窒化物半導体のp導電性の制御が容易になる。   According to this method, a transistor including a buried p-type well region can be manufactured, and the p-type well region is buried in the group III nitride region. Further, since the uppermost layer of the mask is made of group III nitride, it is possible to reduce the protruding deposits grown along the edge of the mask opening and to reduce contamination from the upper mask material. In addition, unlike the group III nitride, the uppermost layer of the mask is provided on the lowermost layer made of an inorganic compound, so that contamination from the inorganic compound can be reduced. Since the influence of contamination from the mask material can be reduced, it becomes easy to control the p conductivity of the group III nitride semiconductor.

本発明に係る方法では、前記半導体デバイスは縦型トランジスタである。当該方法は、前記マスクの形成に先立って、主面を有しており前記縦型トランジスタのp型ウエル領域のためのIII族窒化物層を形成する工程と、前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、前記マスクを除去した後に、前記p型ウエル領域上にゲート絶縁膜を形成する工程とを更に備えることができる。前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物層に埋め込み成長されたn型ドリフト領域のために形成されており、前記III族窒化物領域は前記III族窒化物層を含み、前記マスクは、前記III族窒化物層の前記主面上に形成されている。   In the method according to the present invention, the semiconductor device is a vertical transistor. The method includes forming a group III nitride layer having a main surface and forming a p-type well region of the vertical transistor prior to forming the mask, and growing the group III nitride semiconductor. Prior to, etching the group III nitride region using the mask to form a recess in the second region of the group III nitride region, and after removing the mask, the p-type And a step of forming a gate insulating film on the well region. The group III nitride semiconductor is formed for an n-type drift region embedded and grown in the group III nitride layer, the group III nitride region includes the group III nitride layer, and the mask And formed on the main surface of the group III nitride layer.

この方法によれば、埋め込み成長されたn型ドリフト領域を含むトランジスタを作製でき、このn型ドリフト領域は、III族窒化物領域に埋め込まれている。また、マスクの最上層がIII族窒化物から成るので、マスクの開口のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できると共に、上層のマスク材からのコンタミネーションを低減できる。また、マスクの最上層が、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層上に設けられるので、無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。マスク材からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、III族窒化物半導体のキャリア濃度の制御が容易になる。   According to this method, a transistor including an embedded n-type drift region can be manufactured, and the n-type drift region is embedded in the group III nitride region. Further, since the uppermost layer of the mask is made of group III nitride, it is possible to reduce the protruding deposits grown along the edge of the mask opening and to reduce contamination from the upper mask material. In addition, unlike the group III nitride, the uppermost layer of the mask is provided on the lowermost layer made of an inorganic compound, so that contamination from the inorganic compound can be reduced. Since the influence of contamination from the mask material can be reduced, the carrier concentration of the group III nitride semiconductor can be easily controlled.

本発明に係る方法では、上記の構成に限定されることなく、様々な構成がある。前記最下層のマスク厚は前記最上層のマスク厚よりも厚いことが好ましい。また、本発明に係る方法では、前記マスクを用いて成長されるIII族窒化物半導体の膜厚は、前記マスクの厚さよりも薄いことが好ましい。   The method according to the present invention includes various configurations without being limited to the above configuration. The lowermost mask thickness is preferably larger than the uppermost mask thickness. In the method according to the present invention, it is preferable that the thickness of the group III nitride semiconductor grown using the mask is smaller than the thickness of the mask.

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。   The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.

以上説明したように、本発明によれば、マスク材からのコンタミネーションを低減可能であると共に、マスクのエッジに沿って成長される堆積物を低減可能で、かつ、マスク除去後のダメージの導入を防ぐことが可能な、半導体デバイスを形成する方法が提供される。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce contamination from the mask material, to reduce deposits grown along the edge of the mask, and to introduce damage after removing the mask. A method for forming a semiconductor device is provided.

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体デバイスを形成する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。   The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, embodiments of the method for forming a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.

(第1の実施の形態)
図1〜図3は、本発明の実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。引き続く説明では、半導体デバイスの一例としてショットキバリアダイオードを製造する方法を説明する。図1(A)を参照すると、基板11上にIII族窒化物領域13が成長されている。基板11としては、GaN、AlGaN、AlNといったIII族窒化物基板を用いることができ、しかしながら、本実施の形態に係る半導体デバイスは、III族窒化物基板に限定されることなく、例えばサファイア基板、Si基板、SiC基板、ZrB基板等も用いることができる。III族窒化物領域13は、例えば、AlNおよび窒化ガリウム系半導体といったIII族窒化物であることができ、窒化ガリウム系半導体としてはGaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN等が用いられる。
(First embodiment)
1 to 3 are drawings schematically showing a manufacturing process in a method of forming a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the following description, a method for manufacturing a Schottky barrier diode as an example of a semiconductor device will be described. Referring to FIG. 1A, a group III nitride region 13 is grown on the substrate 11. As the substrate 11, a group III nitride substrate such as GaN, AlGaN, or AlN can be used. However, the semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the group III nitride substrate, for example, a sapphire substrate, A Si substrate, a SiC substrate, a ZrB 2 substrate, or the like can also be used. The group III nitride region 13 can be, for example, a group III nitride such as AlN and a gallium nitride semiconductor, and GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, or the like is used as the gallium nitride semiconductor.

次いで、III族窒化物領域13上にマスクを形成する。引き続く説明から理解されるように、このマスクは複数の層から構成される。図1(B)に示される工程では、マスクを構成する複数の層のうち最下層のための膜15を形成する。この膜15は、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含む無機化合物からなり、この無機化合物はIII族窒化物と異なる。膜15の無機化合物は、例えばアルミニウム酸化物であることができる。このアルミニウム酸化物としては例えばアルミナ等を用いることができる。例示のアルミナは、例えばEB蒸着法、スパッタ法などにより成膜することができる。最下層の材料がアルミニウム酸化物から成るので、III族窒化物領域に対するダメージが非常に小さい処理が可能である。或いは、膜15の無機化合物は、例えばシリコン無機化合物から成ることが好ましい。このシリコン無機化合物としては、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸化窒化物等を用いることができる。これら例示のシリコン無機化合物は、例えば気相成長法や、EB蒸着法、プラズマCVD法、スパッタ法等により成長することができる。最下層の材料がシリコン無機化合物から成るので、III族窒化物領域に対するダメージを小さくできる。   Next, a mask is formed on the group III nitride region 13. As will be understood from the following description, the mask is composed of a plurality of layers. In the step shown in FIG. 1B, a film 15 for the lowermost layer among a plurality of layers constituting the mask is formed. The film 15 is made of an inorganic compound containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element, and this inorganic compound is different from the group III nitride. The inorganic compound of the film 15 can be, for example, aluminum oxide. As the aluminum oxide, for example, alumina or the like can be used. Illustrative alumina can be formed by, for example, EB vapor deposition or sputtering. Since the lowermost layer material is made of aluminum oxide, processing with very little damage to the group III nitride region is possible. Alternatively, the inorganic compound of the film 15 is preferably made of, for example, a silicon inorganic compound. As this silicon inorganic compound, for example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used. These exemplified silicon inorganic compounds can be grown by, for example, vapor phase epitaxy, EB vapor deposition, plasma CVD, sputtering, or the like. Since the lowermost layer material is made of a silicon inorganic compound, damage to the group III nitride region can be reduced.

続いて、図1(C)に示される工程では、マスクを構成する複数の層のうち最上層のための膜17を形成する。最上層のための膜17は、III族窒化物から成る。III族窒化物は、例えばAlNといったIII族窒化物および窒化ガリウム系半導体であることができ、窒化ガリウム系半導体としてはGaN、AlGaN、InAlN、InAlGaN等が用いられる。これらの工程により、マスクのための積層19が形成された。必要な場合には、最下層のための膜15と最上層のための膜17との間に他の膜を形成してもよい。   Subsequently, in the step shown in FIG. 1C, a film 17 for the uppermost layer among a plurality of layers constituting the mask is formed. The film 17 for the top layer is made of group III nitride. The group III nitride can be, for example, a group III nitride such as AlN and a gallium nitride based semiconductor. As the gallium nitride based semiconductor, GaN, AlGaN, InAlN, InAlGaN, or the like is used. Through these steps, the stack 19 for the mask was formed. If necessary, another film may be formed between the film 15 for the lowermost layer and the film 17 for the uppermost layer.

図2(A)に示されるように、積層19にパターン形成するために、マスク21を形成する。マスク21は例えばレジストからなり、フォトリソグラフィを用いてパターン形成される。レジストのマスク21は、III族窒化物領域13の第2の領域13bに設けられた開口21aを有する。 As shown in FIG. 2A, a mask 21 is formed in order to form a pattern in the stack 19. The mask 21 is made of a resist, for example, and is patterned using photolithography. The resist mask 21 has an opening 21 a provided in the second region 13 b of the group III nitride region 13.

図2(B)に示されるように、レジストのマスク21を用いて積層19をエッチングして、マスク19aを形成する。マスク19aは、最下層15aと最上層17aを含む。マスク19aは、第2の領域13bに位置する開口19bを有している。開口19bには第2の領域13bが露出されており、最下層15aで第2の領域13bが覆われる。このエッチングは、例えばドライエッチングにより積層19の膜15、17を除去して、開口19bを有する最下層15aと最上層17aを形成できる。積層19のエッチングの後に、マスク21を除去する。   As shown in FIG. 2B, the stack 19 is etched using a resist mask 21 to form a mask 19a. The mask 19a includes a lowermost layer 15a and an uppermost layer 17a. The mask 19a has an opening 19b located in the second region 13b. The second region 13b is exposed in the opening 19b, and the second region 13b is covered with the lowermost layer 15a. In this etching, the films 15 and 17 of the stacked layer 19 are removed by dry etching, for example, and the lowermost layer 15a and the uppermost layer 17a having the openings 19b can be formed. After the etching of the stacked layer 19, the mask 21 is removed.

この後に、図2(C)に示されるように、マスク19aを用いてIII族窒化物半導体23を成長する。この成長は、例えば有機金属気相成長(MOCVD)炉を用いて行うことができる。この工程によれば、マスク19aの最上層17aがIII族窒化物から成るので、マスク19a上にも堆積物25が生じ、成膜ガスがマスク19a上においても消費される。このため、マスク19aの開口19bのエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できる。また、上層17aのマスク材からのコンタミネーションを低減できる。さらに、マスク19aの最上層17aが、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層15a上に設けられるので、この無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。開口19bにはIII族窒化物半導体23が成長されると共に、マスク19a上には堆積物25が成長される。この実施例では、III族窒化物領域13は、マスク19aを形成した主面13cを提供するIII族窒化物層を含み、この主面13cは、実質的に平坦である。故に、III族窒化物半導体23は、マスク19aを用いてIII族窒化物領域13の主面13c上に再成長される。III族窒化物半導体23の膜厚は、マスク19aの厚さよりも薄い。III族窒化物半導体23の膜厚が、最下層15aよりも薄い場合もある。   Thereafter, as shown in FIG. 2C, a group III nitride semiconductor 23 is grown using a mask 19a. This growth can be performed, for example, using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) furnace. According to this step, since the uppermost layer 17a of the mask 19a is made of group III nitride, the deposit 25 is also generated on the mask 19a, and the film forming gas is consumed also on the mask 19a. For this reason, protruding deposits grown along the edge of the opening 19b of the mask 19a can be reduced. Further, contamination from the mask material of the upper layer 17a can be reduced. Furthermore, since the uppermost layer 17a of the mask 19a is provided on the lowermost layer 15a made of an inorganic compound, unlike the group III nitride, contamination from the inorganic compound can be reduced. A group III nitride semiconductor 23 is grown in the opening 19b, and a deposit 25 is grown on the mask 19a. In this embodiment, the group III nitride region 13 includes a group III nitride layer that provides a major surface 13c on which a mask 19a is formed, the major surface 13c being substantially flat. Therefore, the group III nitride semiconductor 23 is regrown on the main surface 13c of the group III nitride region 13 using the mask 19a. The film thickness of the group III nitride semiconductor 23 is thinner than the thickness of the mask 19a. The film thickness of the group III nitride semiconductor 23 may be thinner than the lowermost layer 15a.

この成長が完了した後に、マスク19aを除去する。この除去の結果、堆積物25は、マスク19aの除去と共に消失する。より詳細には、図3(A)に示されるように、マスク19aの最上層17aはIII族窒化物からなり、この最上層17aのエッチング等により堆積物25が除かれる。また、この最上層17aの除去の際に、III族窒化物領域13の表面13dは、III族窒化物23および最下層15aで覆われている。故に、III族窒化物領域13の主面13cがマスク17aの除去中に保護される。   After this growth is completed, the mask 19a is removed. As a result of this removal, the deposit 25 disappears with the removal of the mask 19a. More specifically, as shown in FIG. 3A, the uppermost layer 17a of the mask 19a is made of a group III nitride, and the deposit 25 is removed by etching or the like of the uppermost layer 17a. Further, when the uppermost layer 17a is removed, the surface 13d of the group III nitride region 13 is covered with the group III nitride 23 and the lowermost layer 15a. Therefore, the main surface 13c of the group III nitride region 13 is protected during the removal of the mask 17a.

次いで、図3(B)に示されるように、マスク19aの最下層15aを除去する。この除去は、例えばウエットエッチング等により行われる。マスク19aの最下層15aは、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなるので、最下層15aの除去の際にも、III族窒化物領域13の表面13dへの損傷が低減される。なお、III族窒化物半導体23の膜厚が、最下層15aよりも薄い場合、最下層15aをウェットエッチングするだけで、その上の最上層17aや堆積物25を同時に除去することが可能である。   Next, as shown in FIG. 3B, the lowermost layer 15a of the mask 19a is removed. This removal is performed, for example, by wet etching or the like. Since the lowermost layer 15a of the mask 19a is made of an inorganic compound containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element and different from the group III nitride, the lower layer 15a is removed even when the group III nitride region 13 is removed. Damage to the surface 13d is reduced. When the film thickness of the group III nitride semiconductor 23 is thinner than the lowermost layer 15a, the uppermost layer 17a and the deposit 25 on the lowermost layer 15a can be removed simultaneously by only wet etching the lowermost layer 15a. .

図3(C)に示されるように、マスク19aを除去した後に、III族窒化物領域13上にショットキ電極27を形成する。また、基板11の裏面11bにオーミック電極29を形成する。この製造工程によって、再成長されたp型ガードリング層を含むショットキバリアダイオード31が提供される。III族窒化物領域13は、ショットキバリアダイオードのためのn型ドリフト層を含み、III族窒化物半導体23は、III族窒化物領域13上に再成長されたp型ガードリング層を含む。このp型ガードリング層は、III族窒化物領域上に盛り上がっている。ショットキ電極27は、保護されていた正面13bにショットキ接合を成すと共に、p型ガードリング層にも接触する。また、最上層17aが、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層15a上に設けられるので、無機化合物からのコンタミネーションの影響を小さくできる。したがって、III族窒化物半導体23のp導電性の制御が容易になる。   As shown in FIG. 3C, the Schottky electrode 27 is formed on the group III nitride region 13 after removing the mask 19a. In addition, the ohmic electrode 29 is formed on the back surface 11 b of the substrate 11. This manufacturing process provides the Schottky barrier diode 31 including the regrown p-type guard ring layer. The group III nitride region 13 includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode, and the group III nitride semiconductor 23 includes a p-type guard ring layer regrown on the group III nitride region 13. This p-type guard ring layer is raised on the group III nitride region. The Schottky electrode 27 forms a Schottky junction with the protected front surface 13b and also contacts the p-type guard ring layer. Moreover, since the uppermost layer 17a is provided on the lowermost layer 15a made of an inorganic compound, unlike the group III nitride, the influence of contamination from the inorganic compound can be reduced. Therefore, the p conductivity of the group III nitride semiconductor 23 can be easily controlled.

MOCVD炉を用いてIII族窒化物半導体を成長するとき、マスク材等からのシリコンのコンタミネーションが生じ得る。しかしながら、最上層17aがIII族窒化物からなるので、下層にシリコン化合物を用いる場合でも、この下層からの影響を低減できる。このため、III族窒化物半導体23のシリコン濃度は1×1017cm−3以下にできる。マスク材からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、III族窒化物半導体におけるシリコン濃度の制御が容易になる。 When a group III nitride semiconductor is grown using an MOCVD furnace, silicon contamination from a mask material or the like can occur. However, since the uppermost layer 17a is made of group III nitride, the influence from this lower layer can be reduced even when a silicon compound is used for the lower layer. For this reason, the silicon concentration of the group III nitride semiconductor 23 can be 1 × 10 17 cm −3 or less. Since the influence of contamination from the mask material can be reduced, the silicon concentration in the group III nitride semiconductor can be easily controlled.

マスク19aの最上層17aはGaN、AlN、AlGaN、AlInN、AlInGaN等から成ることが好ましい。成長中に生じる可能性があるマスクからのコンタミネーションが低減される。また、III族窒化物を成長するとき、マスク層17a上においても原料が消費されるので、マスク19aのエッジおける盛り上がりが低減される。   The uppermost layer 17a of the mask 19a is preferably made of GaN, AlN, AlGaN, AlInN, AlInGaN, or the like. Contamination from the mask that can occur during growth is reduced. Further, when the group III nitride is grown, since the raw material is consumed also on the mask layer 17a, the bulge at the edge of the mask 19a is reduced.

III族窒化物半導体23の構成元素は、最上層17aのIII族窒化物の構成元素と同じであることが好ましい。最上層17aと同種の材料を成長させるほうが、堆積物23の形成が容易に起こり、III族窒化物半導体23が平坦化するからである。また、最上層17aのIII族窒化物の構成元素は、III族窒化物領域13の構成元素と同じであることが好ましい。熱膨張係数が同じになるため、成長後に温度を下げたとき、応力などが小さくなるからである。   The constituent element of the group III nitride semiconductor 23 is preferably the same as the constituent element of the group III nitride of the uppermost layer 17a. This is because, when the same kind of material as that of the uppermost layer 17a is grown, the deposit 23 is easily formed, and the group III nitride semiconductor 23 is flattened. The constituent element of the group III nitride of the uppermost layer 17a is preferably the same as the constituent element of the group III nitride region 13. This is because, since the thermal expansion coefficients are the same, stress is reduced when the temperature is lowered after growth.

(実施例1)再成長を用いたガードリング構造の作成方法
MOCVD法を用いて、低転位GaN基板上に6μmのGaNエピタキシャル層を成長した。このGaNエピタキシャル層上に、プラズマCVD(pCVD)装置を用いて1μmのSiN層を成長した後、スパッタを用いて0.1μmのAlNを成長した。レジストマスクを形成して、アンモニア水を用いてAlNをエッチングした後、(110)バッファードフッ酸(以下、「BHF(110)」と記す)を用いてSiN膜のエッチングを行った。レジストを除去した後、p型GaNの選択成長を行った。選択成長したp型GaN膜の平均膜厚は0.3μmであった。その後、BHF(110)を用いて、選択成長用マスク(AlN/SiNマスク)の除去を行った後、Au電極(ショットキ電極)を蒸着した。これらの工程により、再成長を用いたガードリング構造を有するショットキバリアダイオードが完成した。
(Example 1) Method for creating guard ring structure using regrowth A GaN epitaxial layer of 6 μm was grown on a low dislocation GaN substrate by MOCVD. A 1 μm SiN layer was grown on the GaN epitaxial layer using a plasma CVD (pCVD) apparatus, and then 0.1 μm AlN was grown using sputtering. After forming a resist mask and etching AlN using ammonia water, the SiN film was etched using (110) buffered hydrofluoric acid (hereinafter referred to as “BHF (110)”). After removing the resist, selective growth of p-type GaN was performed. The average film thickness of the selectively grown p-type GaN film was 0.3 μm. Then, after removing the selective growth mask (AlN / SiN mask) using BHF (110), an Au electrode (Schottky electrode) was deposited. Through these steps, a Schottky barrier diode having a guard ring structure using regrowth was completed.

本実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法は、上記の実施の形態に限定されることなく、別の構造のショットキバリアダイオードを作製する方法にも適用される。図4〜図5は、別の構造のショットバリアダイオードを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。   The method for forming a semiconductor device according to this embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to a method for manufacturing a Schottky barrier diode having another structure. 4 to 5 are drawings schematically showing manufacturing steps in a method of forming a shot barrier diode having another structure.

図4(A)に示されるように、積層19にパターン形成するために、マスク33を形成する。マスク33は先の例と異なり、積層19だけでなくIII族窒化物領域13へのパターン形成にも使用される。マスク33は、例えばレジストからなる。マスク33は、III族窒化物領域13の第2の領域13bに設けられた開口33aを有する。   As shown in FIG. 4A, a mask 33 is formed in order to form a pattern in the stack 19. Unlike the previous example, the mask 33 is used not only for the stack 19 but also for forming a pattern on the group III nitride region 13. The mask 33 is made of, for example, a resist. The mask 33 has an opening 33 a provided in the second region 13 b of the group III nitride region 13.

図4(B)に示されるように、図2(B)に示された例と同様にして、マスク33を用いて積層19をエッチングして、マスク19aを形成する。マスク19aは、最下層15aと最上層17aを含む。マスク19aの作製後に、マスク33を除去すること無く、III族窒化物領域13の第2の領域13bをエッチングする。このエッチングにより、図4(C)に示されるように、第2の領域13aには、埋め込み成長のための開口13eが形成される。この後に、マスク33を除去する。開口13eは、エッチングにより形成された凹部である。   As shown in FIG. 4B, similarly to the example shown in FIG. 2B, the stack 19 is etched using the mask 33 to form a mask 19a. The mask 19a includes a lowermost layer 15a and an uppermost layer 17a. After the production of the mask 19a, the second region 13b of the group III nitride region 13 is etched without removing the mask 33. By this etching, as shown in FIG. 4C, an opening 13e for buried growth is formed in the second region 13a. Thereafter, the mask 33 is removed. The opening 13e is a recess formed by etching.

次いで、図5(A)に示されるように、マスク33aを用いてIII族窒化物半導体35を成長する。この成長は、例えばMOCVD炉を用いて行うことができる。この工程によれば、マスク19aの最上層17aがIII族窒化物から成るので、マスク19a上にも堆積物25が生じ、成膜ガスがマスク19a上においても消費される。このため、マスク19aの開口19bのエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できる。また、上層17aのマスク材からのコンタミネーションを低減できる。さらに、マスク19aの最上層17aが最下層15a上に設けられるので、最下層の無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。開口19bにはIII族窒化物半導体35が成長されると共に、マスク19a上には堆積物25が成長される。この実施例では、マスク19aを用いた埋め込み成長により、III族窒化物領域13の第2の領域13bの凹部にIII族窒化物半導体35が形成される。   Next, as shown in FIG. 5A, a group III nitride semiconductor 35 is grown using a mask 33a. This growth can be performed using, for example, a MOCVD furnace. According to this step, since the uppermost layer 17a of the mask 19a is made of group III nitride, the deposit 25 is also generated on the mask 19a, and the film forming gas is consumed also on the mask 19a. For this reason, protruding deposits grown along the edge of the opening 19b of the mask 19a can be reduced. Further, contamination from the mask material of the upper layer 17a can be reduced. Furthermore, since the uppermost layer 17a of the mask 19a is provided on the lowermost layer 15a, contamination from the inorganic compound in the lowermost layer can be reduced. A group III nitride semiconductor 35 is grown in the opening 19b, and a deposit 25 is grown on the mask 19a. In this embodiment, a group III nitride semiconductor 35 is formed in the recess of the second region 13b of the group III nitride region 13 by burying growth using the mask 19a.

この成長が完了した後に、マスク19aを除去する。この除去の結果、先の例と同様に、堆積物25はマスク19aの除去と共に消失する。より詳細には、図5(A)に示されるように、マスク19aの最上層17aはIII族窒化物からなり、この最上層17aのエッチング等により堆積物25が除かれる。また、図5(B)に示されるように、マスク19aの最下層15aを除去する。この除去は、例えばウエットエッチング等により行われる。マスク19aの最下層15aが、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなるので、最下層15aの除去の際にも、III族窒化物領域13の表面13fへの損傷が低減される。   After this growth is completed, the mask 19a is removed. As a result of this removal, the deposit 25 disappears with the removal of the mask 19a, as in the previous example. More specifically, as shown in FIG. 5A, the uppermost layer 17a of the mask 19a is made of a group III nitride, and the deposit 25 is removed by etching or the like of the uppermost layer 17a. Further, as shown in FIG. 5B, the lowermost layer 15a of the mask 19a is removed. This removal is performed, for example, by wet etching or the like. Since the lowermost layer 15a of the mask 19a is made of an inorganic compound containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element and different from the group III nitride, the group III nitride region 13 is removed even when the lowermost layer 15a is removed. Damage to the surface 13f is reduced.

図5(C)に示されるように、マスク19aを除去した後に、III族窒化物領域13上にショットキ電極39を形成する。また、基板11の裏面11bにオーミック電極29を形成する。この製造工程によって、埋め込み成長されたp型ガードリング領域を含むショットキバリアダイオード41が提供される。III族窒化物領域13は、ショットキバリアダイオード41のためのn型ドリフト層を含み、III族窒化物半導体23は、III族窒化物領域13に埋め込み成長されたp型ガードリング領域を含む。このp型ガードリング領域は、III族窒化物領域の表面13fの位置に対応するように成長されている。ショットキ電極39は、保護されていた表面13fにショットキ接合を成すと共に、p型ガードリング領域にも接触する。また、この製造方法によれば、最下層15aの無機化合物からのコンタミネーションの影響を小さくできるので、III族窒化物半導体23のp導電性の制御が容易になる。   As shown in FIG. 5C, after the mask 19 a is removed, a Schottky electrode 39 is formed on the group III nitride region 13. In addition, the ohmic electrode 29 is formed on the back surface 11 b of the substrate 11. This manufacturing process provides the Schottky barrier diode 41 including the buried p-type guard ring region. The group III nitride region 13 includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode 41, and the group III nitride semiconductor 23 includes a p-type guard ring region embedded and grown in the group III nitride region 13. This p-type guard ring region is grown so as to correspond to the position of the surface 13f of the group III nitride region. The Schottky electrode 39 forms a Schottky junction with the protected surface 13f and also contacts the p-type guard ring region. Further, according to this manufacturing method, the influence of contamination from the inorganic compound in the lowermost layer 15a can be reduced, so that the p conductivity of the group III nitride semiconductor 23 can be easily controlled.

(実施例2)埋め込み成長を用いたガードリング構造の作製方法
MOCVD法を用いて、低転位GaN基板上に6μmのGaNエピタキシャル層を成長した。このGaNエピタキシャル層上に、pCVD装置を用いて1μmのSiN層を成長した後、スパッタ装置を用いて0.1μmのAlN層を成長した。フォトリソグラフィ法でレジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlN層をエッチングした後、BHF(110)を用いてSiN膜のエッチングを行った。さらに、ドライエッチング(Clガス使用、出力100W)で0.3μmのn型GaN層をエッチングした。レジストマスクを除去した後、p型GaNの選択成長を行った。選択成長したp型GaNの平均膜厚は0.3μmであった。その後、BHF(110)を用いて、選択成長用マスク(AlN/SiNマスク)の除去を行った後、Au電極(ショットキ電極)を蒸着した。これらの工程により、埋め込み成長を用いたガードリング構造が完成した。
(Example 2) Manufacturing method of guard ring structure using buried growth A GaN epitaxial layer of 6 μm was grown on a low dislocation GaN substrate by MOCVD. A 1 μm SiN layer was grown on the GaN epitaxial layer using a pCVD apparatus, and then a 0.1 μm AlN layer was grown using a sputtering apparatus. A resist mask was formed by photolithography, the AlN layer was etched using ammonia water, and then the SiN film was etched using BHF (110). Furthermore, the 0.3 μm n-type GaN layer was etched by dry etching (using Cl 2 gas, output 100 W). After removing the resist mask, selective growth of p-type GaN was performed. The average film thickness of the selectively grown p-type GaN was 0.3 μm. Then, after removing the selective growth mask (AlN / SiN mask) using BHF (110), an Au electrode (Schottky electrode) was deposited. Through these steps, a guard ring structure using buried growth was completed.

(第2の実施の形態)
本実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法は、ショットバリアダイオードを作製する方法に限定されることなく、引き続く説明される別の構造を有する縦型トランジスタを作製する方法にも適用される。図6〜図8は、本発明の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。
(Second Embodiment)
The method for forming a semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the method for manufacturing a shot barrier diode, but can be applied to a method for manufacturing a vertical transistor having another structure that will be described later. 6 to 8 are drawings schematically showing manufacturing steps in the method of forming a vertical transistor according to the embodiment of the present invention.

図1(A)〜図1(C)を再び参照すると、膜15および膜17を含みマスクのための積層19がIII族窒化物領域13上に形成されている。縦型トランジスタを作製する引き続く説明で、膜15、膜17および積層19は、それぞれ、膜45、膜47および積層49として参照される。図6(A)に示されるように、p型ウエル領域のためのマスク43を形成する。この形成は、例えば図4(A)に示されたマスク33と同様により行われる。マスク43は、III族窒化物領域13の第2の領域13bに設けられた開口43aを有する。   Referring again to FIGS. 1A to 1C, a stack 19 including a film 15 and a film 17 for a mask is formed on the group III nitride region 13. In the subsequent description of fabricating the vertical transistor, film 15, film 17 and stack 19 are referred to as film 45, film 47 and stack 49, respectively. As shown in FIG. 6A, a mask 43 for the p-type well region is formed. This formation is performed in the same manner as the mask 33 shown in FIG. The mask 43 has an opening 43 a provided in the second region 13 b of the group III nitride region 13.

図4(B)に示された例と同様にして、マスク43を用いて積層49をエッチングして、図6(B)に示されるようにマスク49aを形成する。マスク49aは、最下層45aと最上層47aを含む。マスク49aの作製後に、マスク43を除去すること無く、III族窒化物領域13の第2の領域13bをエッチングする。このエッチングにより、図6(C)に示されるように、第2の領域13aには、p型ウエルの埋め込み成長のための開口13gが形成される。開口13gは、III族窒化物領域13の第2の領域13bに設けられた凹部である。この後に、マスク43を除去する。   In the same manner as the example shown in FIG. 4B, the stack 49 is etched using the mask 43 to form a mask 49a as shown in FIG. 6B. The mask 49a includes a lowermost layer 45a and an uppermost layer 47a. After the production of the mask 49a, the second region 13b of the group III nitride region 13 is etched without removing the mask 43. By this etching, as shown in FIG. 6C, an opening 13g for buried growth of the p-type well is formed in the second region 13a. The opening 13 g is a recess provided in the second region 13 b of the group III nitride region 13. Thereafter, the mask 43 is removed.

次いで、図7(A)に示されるように、マスク49aを用いてIII族窒化物半導体51を成長する。この成長は、例えばMOCVD炉を用いて行うことができる。この工程によれば、マスク49aの最上層47aがIII族窒化物から成るので、マスク49a上にも堆積物25が生じ、成膜ガスがマスク49a上においても消費される。このため、p型ウエルのためのIII族窒化物半導体51のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できる。また、上層47aのマスク材からのコンタミネーションを低減できる。さらに、最上層47aが、III族窒化物と異なり無機化合物からなる最下層45a上に設けられるので、この無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。開口49bにはIII族窒化物半導体35が成長されると共に、マスク49a上には堆積物25が成長される。この実施例では、III族窒化物領域13の第2の領域13bに設けられた開口13gにマスク19aを用いて埋め込み成長される。   Next, as shown in FIG. 7A, a group III nitride semiconductor 51 is grown using a mask 49a. This growth can be performed using, for example, a MOCVD furnace. According to this step, since the uppermost layer 47a of the mask 49a is made of group III nitride, the deposit 25 is also generated on the mask 49a, and the film forming gas is also consumed on the mask 49a. For this reason, protruding deposits grown along the edge of the group III nitride semiconductor 51 for the p-type well can be reduced. Further, contamination from the mask material of the upper layer 47a can be reduced. Furthermore, since the uppermost layer 47a is provided on the lowermost layer 45a made of an inorganic compound, unlike the group III nitride, contamination from the inorganic compound can be reduced. A group III nitride semiconductor 35 is grown in the opening 49b, and a deposit 25 is grown on the mask 49a. In this embodiment, the opening 13g provided in the second region 13b of the group III nitride region 13 is buried and grown using the mask 19a.

この成長が完了した後に、図7(B)に示されるように、マスク49aを除去する。マスク49aの最上層47aはIII族窒化物からなり、この最上層47aのエッチング等により堆積物25が除かれる。また、マスク49aの最下層15aを除去する。マスク49aの最下層45aが、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなるので、最下層45aの除去の際にも、III族窒化物領域13の表面13hへの損傷が低減される。   After this growth is completed, the mask 49a is removed as shown in FIG. The uppermost layer 47a of the mask 49a is made of a group III nitride, and the deposit 25 is removed by etching or the like of the uppermost layer 47a. Further, the lowermost layer 15a of the mask 49a is removed. Since the lowermost layer 45a of the mask 49a is made of an inorganic compound containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element and different from the group III nitride, the lower layer 45a is removed even when the group III nitride region 13 is removed. Damage to the surface 13h is reduced.

引き続く製造工程は、縦型トランジスタの作製に固有の工程を含む。図7(C)に示されるように、n型III族窒化物半導体からなるソース領域53をp型ウエルのためのIII族窒化物半導体51内に形成する。この形成は、例えばイオン注入法または埋め込み選択成長法により行われることができる。埋め込み選択成長法を採用するときには、p型ウエル形成のための成長を同様に用いることができ、同様の技術的な利点を得ることができる。 Subsequent manufacturing steps include steps unique to the fabrication of the vertical transistor. As shown in FIG. 7C, a source region 53 made of an n-type group III nitride semiconductor is formed in a group III nitride semiconductor 51 for a p-type well. This formation can be performed by, for example, an ion implantation method or a buried selective growth method. When the buried selective growth method is adopted, the growth for forming the p-type well can be similarly used, and the same technical advantages can be obtained.

図8(A)に示されるように、マスクを除去した後に、ソース領域53、III族窒化物半導体(p型ウエル領域)51、およびIII族窒化物領域13の表面13hおよび上にゲート絶縁膜55を形成する。ゲート絶縁膜55は、例えばシリコン窒化物(例えばSiN)、シリコン酸化物(例えばSiO)、窒化アルミニウム(AlN)等からなる。次いで、図8(B)に示されるように、ゲート絶縁膜55およびIII族窒化物半導体(p型ウエル領域)51上にゲート電極57aを形成し、ソース領域53上にソース電極57bを形成し、基板11の裏面11bにドレイン電極57cを形成する。これらの工程により、埋め込み成長されたp型ウエル領域を含む縦型トランジスタ59が作製された。III族窒化物領域13は縦型トランジスタ59のためのn型ドリフト層を含み、III族窒化物半導体51は、III族窒化物領域13に埋め込み成長されたp型ウエル領域のために設けられる。 As shown in FIG. 8A, after the mask is removed, the gate insulating film is formed on the surface 13h of the source region 53, the group III nitride semiconductor (p-type well region) 51, and the group III nitride region 13, and on the surface 13h. 55 is formed. The gate insulating film 55 is made of, for example, silicon nitride (for example, SiN), silicon oxide (for example, SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), or the like. Next, as shown in FIG. 8B, a gate electrode 57 a is formed on the gate insulating film 55 and the group III nitride semiconductor (p-type well region) 51, and a source electrode 57 b is formed on the source region 53. The drain electrode 57c is formed on the back surface 11b of the substrate 11. Through these steps, the vertical transistor 59 including the buried p-type well region is manufactured. The group III nitride region 13 includes an n-type drift layer for the vertical transistor 59, and the group III nitride semiconductor 51 is provided for a p-type well region embedded and grown in the group III nitride region 13.

(実施例3)p型GaNウェル層の埋め込み成長を用いた縦型トランジスタ
MOCVD法を用いて、低転位GaN基板上に6μmのGaNエピタキシャル層を成長した。その上に、pCVD装置を用いて1μmのSiN層を成長した後、スパッタ装置を用いて1μmのAlN層を成長した。レジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlN層をエッチングした後、BHF(110)を用いて、SiN膜をエッチングした。さらに、ドライエッチング(Clガス、出力100ワット)で、0.3μmのn型GaN層をエッチングした。レジストを除去した後、p型GaNウェル層の選択成長を行った。選択成長したp型GaN膜の平均膜厚は0.3μmであった。その後、BHF(110)を用いて、選択成長用マスク(AlN/SiNマスク)を除去した。その後、Siイオン注入および活性化アニールを行って、nGaNコンタクト層を形成した。p型ウエル層上にゲート絶縁膜を形成し、さらにドレイン電極、ソース電極、ゲート電極を形成した。これらの工程により、p型ウェル層の埋め込み成長を用いた縦型トランジスタ構造が完成した。
Example 3 A 6 μm GaN epitaxial layer was grown on a low dislocation GaN substrate by using a vertical transistor MOCVD method using buried growth of a p-type GaN well layer. A 1 μm SiN layer was grown thereon using a pCVD apparatus, and then a 1 μm AlN layer was grown using a sputtering apparatus. A resist mask was formed, the AlN layer was etched using ammonia water, and then the SiN film was etched using BHF (110). Further, the 0.3 μm n-type GaN layer was etched by dry etching (Cl 2 gas, output 100 watts). After removing the resist, selective growth of the p-type GaN well layer was performed. The average film thickness of the selectively grown p-type GaN film was 0.3 μm. Thereafter, the selective growth mask (AlN / SiN mask) was removed using BHF (110). Thereafter, Si ion implantation and activation annealing were performed to form an n + GaN contact layer. A gate insulating film was formed on the p-type well layer, and a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode were further formed. Through these steps, a vertical transistor structure using buried growth of a p-type well layer is completed.

本実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法は、上記の実施の形態に限定されることなく、引き続く説明される別の構造を有する縦型トランジスタを作製する方法にも適用される。図9〜図10は、本発明の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。   The method for forming a semiconductor device according to this embodiment mode is not limited to the above embodiment mode, and can be applied to a method for manufacturing a vertical transistor having another structure to be described later. 9 to 10 are drawings schematically showing manufacturing steps in the method of forming a vertical transistor according to the embodiment of the present invention.

図9(A)を参照すると、III族窒化物領域60は、p型ウエルのためのp型III族窒化物半導体層61と、ドリフト領域のためのn型III族窒化物半導体層63とを含む。III族窒化物半導体層61およびIII族窒化物半導体層63は、基板11上に設けられている。また、引き続いて行われる縦型トランジスタを作製する方法の説明では、膜15および膜17を含みマスクのための積層19は、膜65および膜67を含みマスクのための積層69として参照される。図9(A)に示されるように、p型ウエル領域のためのマスク71を形成する。この形成は、例えば図4(A)に示されたマスク33と同様により行われる。マスク71は、III族窒化物領域60の第1の領域60aに設けられた開口71aを有する。   Referring to FIG. 9A, the group III nitride region 60 includes a p-type group III nitride semiconductor layer 61 for the p-type well and an n-type group III nitride semiconductor layer 63 for the drift region. Including. Group III nitride semiconductor layer 61 and group III nitride semiconductor layer 63 are provided on substrate 11. In the subsequent description of the method for manufacturing the vertical transistor, the stack 19 for the mask including the film 15 and the film 17 is referred to as the stack 69 for the mask including the film 65 and the film 67. As shown in FIG. 9A, a mask 71 for the p-type well region is formed. This formation is performed in the same manner as the mask 33 shown in FIG. The mask 71 has an opening 71 a provided in the first region 60 a of the group III nitride region 60.

図9(B)に示されるように、図4(B)に示された例と同様にして、マスク71を用いて積層69をエッチングして、マスク69aを形成する。マスク69aは、最下層65aと最上層67aを含む。マスク69aの作製後に、マスク71を除去すること無く、III族窒化物領域13の第2の領域13bをエッチングする。このエッチングにより、図9(C)に示されるように、第2の領域13bには、n型ドリフトの埋め込み成長のための開口13jが形成される。開口13jは、p型ウエルのためのp型III族窒化物半導体層61を貫通して、ドリフト領域のためのn型III族窒化物半導体層63に到達する凹部である。この結果、III族窒化物領域13には、p型ウエルのためにパターン形成されたp型III族窒化物半導体層61aおよびn型III族窒化物半導体層63aが形成される。このため、p型III族窒化物半導体層63aは互いに分離される。   As shown in FIG. 9B, similarly to the example shown in FIG. 4B, the stack 69 is etched using the mask 71 to form a mask 69a. The mask 69a includes a lowermost layer 65a and an uppermost layer 67a. After the production of the mask 69a, the second region 13b of the group III nitride region 13 is etched without removing the mask 71. By this etching, as shown in FIG. 9C, an opening 13j for n-type drift buried growth is formed in the second region 13b. The opening 13j is a recess that penetrates the p-type group III nitride semiconductor layer 61 for the p-type well and reaches the n-type group III nitride semiconductor layer 63 for the drift region. As a result, the p-type group III nitride semiconductor layer 61a and the n-type group III nitride semiconductor layer 63a patterned for the p-type well are formed in the group III nitride region 13. For this reason, the p-type group III nitride semiconductor layers 63a are separated from each other.

図10(A)に示されるように、マスク71を除去する。この後に、マスク69aを用いて、図10(B)に示されるように、ドリフト領域のためのn型III族窒化物半導体73を成長する。この成長は、例えばMOCVD炉を用いて行う。この工程によれば、マスク69aの最上層67aがIII族窒化物から成るので、マスク67a上にも堆積物25が生じ、成膜ガスがマスク69a上においても消費される。このため、n型ドリフト領域のためのn型III族窒化物半導体73のエッジに沿って成長される突状堆積物を低減できる。また、最上層67aのマスク材からのコンタミネーションを低減できる。さらに、最上層67aが最下層65a上に設けられるので、最下層65aの無機化合物からのコンタミネーションを低減可能である。開口69bにはIII族窒化物半導体73が成長されると共に、マスク69a上には堆積物25が成長される。   As shown in FIG. 10A, the mask 71 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 10B, an n-type group III nitride semiconductor 73 for the drift region is grown using the mask 69a. This growth is performed using, for example, an MOCVD furnace. According to this step, since the uppermost layer 67a of the mask 69a is made of group III nitride, the deposit 25 is also generated on the mask 67a, and the film forming gas is also consumed on the mask 69a. Therefore, protruding deposits grown along the edge of the n-type group III nitride semiconductor 73 for the n-type drift region can be reduced. In addition, contamination from the mask material of the uppermost layer 67a can be reduced. Furthermore, since the uppermost layer 67a is provided on the lowermost layer 65a, contamination from inorganic compounds in the lowermost layer 65a can be reduced. A group III nitride semiconductor 73 is grown in the opening 69b, and a deposit 25 is grown on the mask 69a.

この成長が完了した後に、図10(B)に示されるように、マスク69aを除去する。マスク69aの最上層67aはIII族窒化物からなり、この最上層67aのエッチング等により堆積物25が除かれる。また、マスク69aの最下層65aを除去する。マスク69aの最下層65aが、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなるので、最下層65aの除去の際にも、III族窒化物領域13の表面13kへの損傷が低減される。   After this growth is completed, the mask 69a is removed as shown in FIG. The uppermost layer 67a of the mask 69a is made of group III nitride, and the deposit 25 is removed by etching or the like of the uppermost layer 67a. Further, the lowermost layer 65a of the mask 69a is removed. Since the lowermost layer 65a of the mask 69a is made of an inorganic compound containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element and different from the group III nitride, the group III nitride region 13 is also removed when the lowermost layer 65a is removed. Damage to the surface 13k is reduced.

引き続いて、図7(C)、図8(A)及び図8(B)に示される実施例と同様にして、p型ウエルのためのIII族窒化物半導体63a内にソース領域53を形成する。次いで、ゲート絶縁膜55、ゲート電極57a、ソース電極57b、ドレイン電極57cを形成する。これらの工程により、埋め込み成長されたn型ドリフト領域を含む縦型トランジスタが作製された。III族窒化物領域13は縦型トランジスタのためのp型ウエル層63aを含み、III族窒化物半導体73は、III族窒化物領域13に埋め込み成長されn型ドリフト層のために設けられる。   Subsequently, the source region 53 is formed in the group III nitride semiconductor 63a for the p-type well in the same manner as the embodiment shown in FIGS. 7C, 8A, and 8B. . Next, a gate insulating film 55, a gate electrode 57a, a source electrode 57b, and a drain electrode 57c are formed. Through these steps, a vertical transistor including an embedded n-type drift region was manufactured. The group III nitride region 13 includes a p-type well layer 63a for a vertical transistor, and the group III nitride semiconductor 73 is embedded and grown in the group III nitride region 13 and provided for the n-type drift layer.

(実施例4)n型ドリフト層の埋め込み成長を用いた縦型トランジスタ構造
MOCVD炉を用いて、低転位GaN基板上に6μmのn型GaNエピタキシャル層、および0.3μmのp型GaNエピタキシャル層を成長した。この層上に、pCVD装置を用いて1μmのSiN層を成長した後、スパッタ装置を用いて0.1μmのAlN層を成長した。レジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlN層をエッチングした後、BHF(110)を用いて、SiN膜のエッチングを行った。さらに、ドライエッチング(Clガス、出力100ワット)でp型GaN層およびn型GaN層をエッチングして深さ0.5μmの溝を形成した。レジストを除去した後、n型GaNドリフト層の選択成長を行った。選択成長したn型GaNの平均膜厚は0.5μmであった。その後、BHF(110)を用いて、選択成長用マスク(AlN/SiNマスク)を除去した。シリコンのイオン注入・活性化アニールを行って、n型GaNコンタクト層を形成した。ゲート絶縁膜を形成した後に、ドレイン電極、ソース電極、ゲート電極などを形成する。これらの工程により、n型GaNドリフト層の埋め込み成長を用いた縦型トランジスタが完成した。
Example 4 Using a vertical transistor structure MOCVD furnace using embedded growth of an n-type drift layer, a 6 μm n-type GaN epitaxial layer and a 0.3 μm p-type GaN epitaxial layer are formed on a low-dislocation GaN substrate. grown. On this layer, a 1 μm SiN layer was grown using a pCVD apparatus, and then a 0.1 μm AlN layer was grown using a sputtering apparatus. A resist mask was formed, the AlN layer was etched using ammonia water, and then the SiN film was etched using BHF (110). Further, the p-type GaN layer and the n-type GaN layer were etched by dry etching (Cl 2 gas, output 100 watts) to form a groove having a depth of 0.5 μm. After removing the resist, an n-type GaN drift layer was selectively grown. The average film thickness of the selectively grown n-type GaN was 0.5 μm. Thereafter, the selective growth mask (AlN / SiN mask) was removed using BHF (110). Silicon ion implantation / activation annealing was performed to form an n + -type GaN contact layer. After forming the gate insulating film, a drain electrode, a source electrode, a gate electrode, and the like are formed. Through these steps, a vertical transistor using buried growth of an n-type GaN drift layer was completed.

実施例1−4に従って作製した半導体デバイスにおいて、選択成長および再成長に単層のSiNマスクを用いることなく、AlN/SiNマスクといった多層マスクを用いることによって、シリコンの混入量を大幅に抑制でき、耐圧等のデバイス特性が向上した。   In the semiconductor device manufactured according to Example 1-4, the amount of silicon mixed in can be greatly suppressed by using a multilayer mask such as an AlN / SiN mask without using a single-layer SiN mask for selective growth and regrowth. Improved device characteristics such as breakdown voltage.

(実施例5)
MOCVD法を用いて、サファイア基板(以下、「Sap基板」と記す)上に6μm厚のGaNエピタキシャル層を成長した。その際、エピタキシャル層のシリコン(Si)濃度が1×1016cm−3となるようにSiドーパント(例えばSiH)の流量を調整した。そのエピタキシャル層に対し、12種類の評価試料を以下のような準備した:
試料1:電子ビーム(EB)法を用いてSiO膜を1μm成膜した。SiO膜上にフォトリソグラフィを用いてレジストマスクを形成し、BHF(110)を用いてSiO膜の選択エッチングを行った。
試料2:EB法を用いてSiN膜を1μm成膜した。SiN膜上にレジストマスクを形成し、BHF(110)を用いてSiN膜の選択エッチングを行った。
試料3:EB法を用いてSiO膜を1μm成膜した後、スパッタを用いてAlNを0.1μm成膜した。AlN膜上にレジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlNを選択エッチングを行った後、BHF(110)を用いてSiO膜の選択エッチングを行った。
試料4:pCVD装置を用いSiO膜を1μm成膜した。SiO膜上にレジストを形成し、BHF(110)を用いSiO膜の選択エッチングを行った。
試料5:pCVD装置を用いSiN膜を1μm成膜した。SiN膜上にレジストマスクを形成し、BHF(110)を用いSiN膜の選択エッチングを行った。
試料6:pCVD装置を用いてSiO膜を1μm成膜した後、スパッタを用いてAlNを0.1um成膜した。AlN膜上にレジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlNを選択エッチングを行った後、BHF(110)を用いてSiO膜のエッチングを行った。
試料7:pCVD装置を用いてSiN膜を1μm成膜した後、スパッタを用いてAlNを0.1μm成膜した。AlN膜上にレジストマスクを形成した後に、アンモニア水を用いてAlNを選択エッチングを行い、この後にBHF(110)を用いてSiN膜のエッチングを行った。
試料8:スパッタを用いてAlNを1μm成膜した。AlN膜上にレジストマスクを形成し、アンモニア水を用いてAlNの選択エッチングを行った。
また、埋め込み成長に関しては
試料9:試料4に対し更に、レジストマスクを用いエッチングガスClによりGaNエピタキシャル層を0.5μmエッチングした。
試料10:試料6に対し更にレジストマスクを用いてエッチングガスClによりGaNエピタキシャル層を0.5μmエッチングした。
試料11:試料8に対して更にレジストマスクを用いてエッチングガスClによりGaNエピタキシャル層を0.5μmエッチングした。
参照のために
試料12:何も処理なし(マスク全くなし、as grown)
を準備した。フォトレジストマスクを除去した後、これらの試料上にMOCVD法でGaNエピタキシャル層を成長した。成膜条件は先ほどの成長条件と同じ条件であり、Si濃度が1×1016cm−3となるようにSiH流量を調整した。
(Example 5)
Using the MOCVD method, a 6 μm-thick GaN epitaxial layer was grown on a sapphire substrate (hereinafter referred to as “Sap substrate”). At that time, the flow rate of the Si dopant (for example, SiH 4 ) was adjusted so that the silicon (Si) concentration in the epitaxial layer was 1 × 10 16 cm −3 . For the epitaxial layer, 12 kinds of evaluation samples were prepared as follows:
Sample 1: A SiO 2 film having a thickness of 1 μm was formed using an electron beam (EB) method. A resist mask was formed on the SiO 2 film using photolithography, and the SiO 2 film was selectively etched using BHF (110).
Sample 2: A 1 μm SiN film was formed using the EB method. A resist mask was formed on the SiN film, and selective etching of the SiN film was performed using BHF (110).
Sample 3: 1 μm of SiO 2 film was formed using the EB method, and then 0.1 μm of AlN was formed using sputtering. A resist mask was formed on the AlN film, AlN was selectively etched using ammonia water, and then the SiO 2 film was selectively etched using BHF (110).
Sample 4: 1 μm of SiO 2 film was formed using a pCVD apparatus. A resist was formed on the SiO 2 film, and the SiO 2 film was selectively etched using BHF (110).
Sample 5: A SiN film having a thickness of 1 μm was formed using a pCVD apparatus. A resist mask was formed on the SiN film, and selective etching of the SiN film was performed using BHF (110).
Sample 6: A 1 μm SiO 2 film was formed using a pCVD apparatus, and then 0.1 μm AlN was formed using sputtering. A resist mask was formed on the AlN film, and selective etching of AlN was performed using ammonia water, and then the SiO 2 film was etched using BHF (110).
Sample 7: A SiN film having a thickness of 1 μm was formed using a pCVD apparatus, and then an AlN film having a thickness of 0.1 μm was formed by sputtering. After forming a resist mask on the AlN film, selective etching of AlN was performed using ammonia water, and thereafter, the SiN film was etched using BHF (110).
Sample 8: An AlN film having a thickness of 1 μm was formed by sputtering. A resist mask was formed on the AlN film, and selective etching of AlN was performed using ammonia water.
Further, with respect to the embedded growth, the GaN epitaxial layer was further etched by 0.5 μm with respect to Sample 9: Sample 4 using an etching gas Cl 2 using a resist mask.
Sample 10: The GaN epitaxial layer was further etched by 0.5 μm with respect to the sample 6 using an etching gas Cl 2 using a resist mask.
Sample 11: The GaN epitaxial layer was further etched by 0.5 μm with respect to Sample 8 using an etching gas Cl 2 using a resist mask.
Sample 12 for reference: no treatment (no mask at all, as grown)
Prepared. After removing the photoresist mask, a GaN epitaxial layer was grown on these samples by MOCVD. The film formation conditions were the same as the previous growth conditions, and the SiH 4 flow rate was adjusted so that the Si concentration was 1 × 10 16 cm −3 .

これらの12種類の試料に対して選択成長(埋め込み成長または再成長)したエピタキシャル層のSi濃度の測定をSIMS分析を用いて行った。その結果、
試料番号 Si濃度(cm−3
試料1:5.2×1018 (SiO:EB)
試料2:7.5×1018(SiN:EB)
試料3:8.2×1016(AlN/SiO:EB)
試料4:4.2×1017(SiO:pCVD)
試料5:5.3×1017(SiN:pCVD)
試料6:1.6×1016(AlN/SiO:pCVD)
試料7:1.8×1016(AlN/SiN:pCVD)
試料8:1.4×1016(AlN)
試料9:5.1×1017(試料4の埋め込み成長)
試料10:1.9×1016(試料6の埋め込み成長)
試料11:1.7×1016(試料8の埋め込み成長)
試料12:1.0×1016(何もなし)
となった。選択成長マスク(SiOやSiN)上の最表面にAlN膜を用いることにより、さらに大幅なSi混入を抑制することが可能となった。さらに、SiOの成膜をEB法から、より緻密な膜が成膜できるpCVD法に変更することにより、エピタキシャル層中へのシリコン汚染を大幅に抑制することが可能となった。
The Si concentration of the epitaxial layer selectively grown (embedded growth or regrowth) on these 12 types of samples was measured using SIMS analysis. as a result,
Sample number Si concentration (cm -3 )
Sample 1: 5.2 × 10 18 (SiO 2 : EB)
Sample 2: 7.5 × 10 18 (SiN: EB)
Sample 3: 8.2 × 10 16 (AlN / SiO 2 : EB)
Sample 4: 4.2 × 10 17 (SiO 2 : pCVD)
Sample 5: 5.3 × 10 17 (SiN: pCVD)
Sample 6: 1.6 × 10 16 (AlN / SiO 2 : pCVD)
Sample 7: 1.8 × 10 16 (AlN / SiN: pCVD)
Sample 8: 1.4 × 10 16 (AlN)
Sample 9: 5.1 × 10 17 (embedded growth of sample 4)
Sample 10: 1.9 × 10 16 (embedded growth of sample 6)
Sample 11: 1.7 × 10 16 (embedded growth of sample 8)
Sample 12: 1.0 × 10 16 (nothing)
It became. By using an AlN film on the outermost surface of the selective growth mask (SiO 2 or SiN), it has become possible to further suppress Si contamination. Furthermore, by changing the SiO 2 film formation from the EB method to the pCVD method capable of forming a denser film, silicon contamination in the epitaxial layer can be greatly suppressed.

次に、選択成長で作製したエピタキシャル層の形状の評価を行った。走査型電子顕微鏡を用いたSEM観察の結果、選択成長のマスクの最表面にAlNを用いた場合は、AlN上にGaN多結晶が成長していた。その結果として、(SiN、SiOのみをマスクに用いた場合に比較して)選択成長エピタキシャル層のエッジ部分(端部)の盛り上がりが小さくなっていた。SiN、SiOをマスクに用いた場合、マスク上で原料が消費されないので、その原料がマスクの開口(窓領域)のエッジ部分に集中して消費され、堆積物が盛り上がる。一方、マスク上で原料が消費されるマスク材(例えば、AlN)の場合、エッジ部分への原料の集中が起こらない。故に、平坦なエピタキシャル層の成長が可能となる。 Next, the shape of the epitaxial layer produced by selective growth was evaluated. As a result of SEM observation using a scanning electron microscope, when AlN was used as the outermost surface of the selective growth mask, GaN polycrystals were grown on AlN. As a result, the rise of the edge portion (end portion) of the selective growth epitaxial layer was reduced (compared to the case where only SiN and SiO 2 were used as a mask). When SiN or SiO 2 is used for the mask, the raw material is not consumed on the mask, so that the raw material is concentrated and consumed at the edge portion of the opening (window region) of the mask, and the deposit rises. On the other hand, in the case of a mask material (for example, AlN) in which the raw material is consumed on the mask, the concentration of the raw material on the edge portion does not occur. Therefore, a flat epitaxial layer can be grown.

次に、SiO、SiN、AlN、AlN/SiO、AlN/SiNマスクを選択成長後に除去し、それらのマスクを除去した部分にショットキー電極を形成し、I−V測定から表面のダメージの評価を行った。このとき、選択成長させた部分には、ショットキー電極を形成していない。上記のマスクを除去することで生じるエピ表面のダメージの評価を行うためである。具体的には、SiO、SiN、AlN/SiO、AlN/SiNマスクを除去するためにBHF(110)を用い、またAlNを除去するために加熱・沸騰させたアンモニア水を用いた。その後、フォトリソグラフィを行って希塩酸(例えば、10倍希釈)で前処理した後、Au電極を蒸着してショットキバリアダイオードを形成した。この試料の逆方向のI−V特性の評価を行った。その結果、SiO、SiN、AlN/SiO、AlN/SiNマスクを除去した後、n型GaNの表面に作製したショットキバリアダイオードは、何もしていない試料12のエピタキシャル層と比較して、リーク電流・耐圧ともにほぼ同じであり、特性の低下は見られない。これよれば、マスクで覆われていたGaN表面は、実質的なダメージを受けていないと考えられる。一方、AlNマスクを除去したn型GaN表面に作製したショットキバリアダイオードは、リーク電流が大幅に増加し、耐圧も大きく低下していた。すなわち、AlN除去後に成長されたGaNエピタキシャル層の表面になんらかのダメージを受けたと考えられる。この実験から、AlN/SiN、AlN/SiOマスク等を用いることにより以下のような利点があることを理解できる。
(1)選択成長されたエピタキシャル層にシリコンの混入の大幅に抑制することができる。
(2)選択成長されたエピタキシャル層のエッジ部分の段差を小さくできる。
(3)マスク除去後におけるエピタキシャル層表面へのダメージのない。
特に、選択成長中のシリコンを大幅に低減して(例えば1×1017cm−3未満)することができ、選択成長されたエピタキシャル層の電気特性の幅広い制御が可能になる。すなわち、残留シリコンを大幅に低減することにより、パワーデバイスに不可欠な低キャリア濃度のエピタキシャル層の成長、高抵抗のエピタキシャル層の成長を提供できる。また、p型のエピタキシャル層を容易に作製することが可能となる。また、本実施例では、AlN/SiO、AlN/SiNをマスクに用いたが、本実施の形態は、このような特定の実施例に限定されることなく、GaN/SiO、GaN/SiN、AlGaN/SiO、AlGaN/SiN等の組み合わせを用いることができ、同様の効果がある。また、2層からなるマスクだけでなく、AlN/GaN/SiO、AlN/GaN/SiN等も用いることができる。さらに、本実施の形態は、半導体デバイスには、ショットキバリアダイオード、縦型トランジスタに限定されることはなく、HEMTのコンタクト層等にも適用される。
Next, the SiO 2 , SiN, AlN, AlN / SiO 2 , and AlN / SiN masks are removed after selective growth, and a Schottky electrode is formed on the removed portions of the masks. Evaluation was performed. At this time, no Schottky electrode is formed in the selectively grown portion. This is to evaluate the damage on the epi surface caused by removing the mask. Specifically, BHF (110) was used to remove the SiO 2 , SiN, AlN / SiO 2 , and AlN / SiN masks, and ammonia water heated and boiled was used to remove AlN. Thereafter, photolithography was performed and pretreatment was performed with dilute hydrochloric acid (for example, 10-fold dilution), and then an Au electrode was deposited to form a Schottky barrier diode. The IV characteristics in the reverse direction of this sample were evaluated. As a result, after removing the SiO 2 , SiN, AlN / SiO 2 , and AlN / SiN masks, the Schottky barrier diode fabricated on the n-type GaN surface leaks compared to the epitaxial layer of the sample 12 that does nothing. The current and withstand voltage are almost the same, and no deterioration in the characteristics is observed. According to this, it is considered that the GaN surface covered with the mask is not substantially damaged. On the other hand, the Schottky barrier diode fabricated on the n-type GaN surface from which the AlN mask has been removed has a large increase in leakage current and a significant decrease in breakdown voltage. That is, it is considered that some damage was applied to the surface of the GaN epitaxial layer grown after removing AlN. From this experiment, it can be understood that there are the following advantages by using an AlN / SiN, AlN / SiO mask or the like.
(1) Silicon can be significantly suppressed from being selectively grown in the epitaxial layer.
(2) The step of the edge portion of the selectively grown epitaxial layer can be reduced.
(3) No damage to the epitaxial layer surface after mask removal.
In particular, the silicon during selective growth can be greatly reduced (for example, less than 1 × 10 17 cm −3 ), and a wide control of the electrical characteristics of the selectively grown epitaxial layer is possible. That is, by significantly reducing the residual silicon, it is possible to provide growth of an epitaxial layer having a low carrier concentration and growth of a high resistance epitaxial layer that are indispensable for power devices. In addition, a p-type epitaxial layer can be easily manufactured. In this example, AlN / SiO 2 and AlN / SiN were used as masks. However, the present embodiment is not limited to such a specific example, and GaN / SiO 2 , GaN / SiN. , AlGaN / SiO 2 , AlGaN / SiN, or the like can be used, and similar effects are obtained. Further, not only a two-layer mask but also AlN / GaN / SiO 2 , AlN / GaN / SiN, or the like can be used. Further, the present embodiment is not limited to a Schottky barrier diode or a vertical transistor, but is also applied to a HEMT contact layer or the like.

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。   While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.

図1は、第1の実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 1 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming a semiconductor device according to the first embodiment. 図2は、第1の実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 2 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming the semiconductor device according to the first embodiment. 図3は、第1の実施の形態に係る半導体デバイスを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 3 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming the semiconductor device according to the first embodiment. 図4は、第2の実施の形態に係るショットバリアダイオードを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 4 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method for forming the shot barrier diode according to the second embodiment. 図5は、第2の実施の形態に係るショットバリアダイオードを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 5 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming the shot barrier diode according to the second embodiment. 図6は、第3の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 6 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method for forming a vertical transistor according to the third embodiment. 図7は、第3の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 7 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming a vertical transistor according to the third embodiment. 図8は、第3の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 8 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming a vertical transistor according to the third embodiment. 図9は、第4の発明の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 9 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming a vertical transistor according to the fourth embodiment. 図10は、第4の発明の実施の形態に係る縦型トランジスタを形成する方法における製造工程を模式的に示す図面である。FIG. 10 is a drawing schematically showing a manufacturing process in the method of forming a vertical transistor according to the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、13…III族窒化物領域、13a、13b…III族窒化物領域の領域、13c…III族窒化物領域の主面、13d…III族窒化物領域の表面、13e…III族窒化物領域の開口、13g…III族窒化物領域の開口、13h…III族窒化物領域の表面、15、17、45、47、65、67…膜、15a、45a、65a…最下層、17a、47a、67a…最上層、19、49、69…積層、21…マスク、19a、49a、69a…マスク、19b…マスクの開口、23、35、51、73…III族窒化物半導体、25…堆積物、27…ショットキ電極、29…オーミック電極、31…ショットキバリアダイオード、33…マスク、39…ショットキ電極、41…ショットキバリアダイオード、43…マスク、43a…マスクの開口、51…p型ウエルのためのIII族窒化物半導体、53…ソース領域、55…ゲート絶縁膜、57a…ゲート電極、57b…ソース電極、57c…ドレイン電極、59…縦型トランジスタ、61、61a…p型ウエルのためのp型III族窒化物半導体層、63、63a…ドリフト領域のためのn型III族窒化物半導体層、71…マスク、71a…マスクの開口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Substrate, 13 ... Group III nitride region, 13a, 13b ... Group III nitride region, 13c ... Main surface of group III nitride region, 13d ... Surface of group III nitride region, 13e ... Group III nitride Opening of the material region, 13g ... opening of the group III nitride region, 13h ... surface of the group III nitride region, 15, 17, 45, 47, 65, 67 ... film, 15a, 45a, 65a ... bottom layer, 17a, 47a, 67a ... top layer, 19, 49, 69 ... stacked, 21 ... mask, 19a, 49a, 69a ... mask, 19b ... mask opening, 23, 35, 51, 73 ... group III nitride semiconductor, 25 ... deposition 27 ... Schottky electrode, 29 ... Ohmic electrode, 31 ... Schottky barrier diode, 33 ... Mask, 39 ... Schottky electrode, 41 ... Schottky barrier diode, 43 ... Mask, 43a ... Mask opening, 51 ... p Group III nitride semiconductor for well, 53 ... source region, 55 ... gate insulating film, 57a ... gate electrode, 57b ... source electrode, 57c ... drain electrode, 59 ... vertical transistor, 61, 61a ... p-type well P-type group III nitride semiconductor layer 63, 63a ... n-type group III nitride semiconductor layer for drift region 71 ... mask 71a ... opening of mask

Claims (17)

III族窒化物半導体を用いる半導体デバイスを形成する方法であって、
基板上に、第1及び第2の領域を有するIII族窒化物領域を成長する工程と、
前記III族窒化物領域上に、マスクのための複数の層を含む積層第1の領域に形成する工程と、
前記マスクを用いてIII族窒化物半導体を成長する工程と、
前記III族窒化物半導体を成長した後に、前記マスクを除去する工程と
を備え、
前記マスクを除去する前記工程では、前記マスクの前記複数の層を除去し、
前記マスクの前記複数の層のうち最上層は、III族窒化物から成り、
前記マスクの前記複数の層のうち最下層は、酸素および窒素の少なくともいずれか一方を構成元素として含みIII族窒化物と異なる無機化合物からなり、
前記最下層は前記第1の領域を覆っており、
前記マスクは、前記第2の領域に位置する開口を有している、ことを特徴とする方法。
A method of forming a semiconductor device using a group III nitride semiconductor,
Growing a group III nitride region having first and second regions on a substrate;
The III-nitride region, and forming a laminate comprising a plurality of layers for the mask in the first region,
Growing a group III nitride semiconductor using the mask;
And a step of removing the mask after growing the group III nitride semiconductor ,
In the step of removing the mask, the plurality of layers of the mask are removed,
The uppermost layer of the plurality of layers of the mask is made of group III nitride,
The lowermost layer of the plurality of layers of the mask is made of an inorganic compound different from the group III nitride containing at least one of oxygen and nitrogen as a constituent element,
The bottom layer covers the first region;
The method, wherein the mask has an opening located in the second region.
前記マスクの前記最上層はGaNから成る、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。   The method of claim 1, wherein the top layer of the mask comprises GaN. 前記マスクの前記最上層はAlNから成る、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。   The method of claim 1, wherein the top layer of the mask comprises AlN. 前記マスクの前記最上層はAlGaNから成る、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。   The method of claim 1, wherein the top layer of the mask comprises AlGaN. 前記マスクの前記最上層は、構成元素として少なくともAlおよびInを含むIII族窒化物から成る、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein the uppermost layer of the mask is made of a group III nitride containing at least Al and In as constituent elements. 前記マスクの前記最下層はアルミニウム酸化物から成る、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein the lowermost layer of the mask is made of aluminum oxide. 前記マスクの前記最下層はシリコン無機化合物から成る、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載された方法。   6. The method according to claim 1, wherein the lowermost layer of the mask is made of a silicon inorganic compound. 前記III族窒化物半導体はp導電性を示す、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein the group III nitride semiconductor exhibits p conductivity. 前記III族窒化物半導体は1×1017cm−3以下のシリコン濃度を示す、ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載された方法。 9. The method according to claim 7, wherein the group III nitride semiconductor exhibits a silicon concentration of 1 × 10 17 cm −3 or less. 前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして、前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体は、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域の前記凹部に埋め込み成長される、ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載された方法。
Etching the group III nitride region using the mask to further form a recess in the second region of the group III nitride region;
The method according to claim 1, wherein the group III nitride semiconductor is embedded and grown in the recess of the group III nitride region using the mask.
前記マスクの形成に先立って、主面を有するIII族窒化物層を形成する工程を更に備え、
前記III族窒化物領域は前記III族窒化物層を含み、
前記マスクは、前記III族窒化物層の前記主面上に形成されており、
前記III族窒化物半導体は、前記マスクを用いて前記III族窒化物層上に再成長される、ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載された方法。
Prior to the formation of the mask, further comprising the step of forming a group III nitride layer having a main surface,
The group III nitride region includes the group III nitride layer;
The mask is formed on the main surface of the group III nitride layer,
The method according to claim 1, wherein the group III nitride semiconductor is regrown on the group III nitride layer using the mask.
前記半導体デバイスは、ショットキバリアダイオードであり、
当該方法は、前記マスクを除去した後に、前記III族窒化物領域上にショットキ電極を形成する工程と、
前記基板の裏面に電極を形成する工程と、
を更に備え、
前記III族窒化物領域は、前記ショットキバリアダイオードのためのn型ドリフト層を含み、
前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域上に再成長されたp型ガードリング層を含む、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載された方法。
The semiconductor device is a Schottky barrier diode,
The method includes forming a Schottky electrode on the group III nitride region after removing the mask; and
Forming an electrode on the back surface of the substrate;
Further comprising
The III-nitride region includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode;
The method according to claim 1, wherein the group III nitride semiconductor includes a p-type guard ring layer regrown on the group III nitride region.
前記半導体デバイスは、ショットキバリアダイオードであり、
前記III族窒化物領域は、前記ショットキバリアダイオードのためのn型ドリフト層を含み、
当該方法は、
前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、
前記マスクを除去した後に、前記III族窒化物領域上にショットキ電極を形成する工程と、
前記基板の裏面に電極を形成する工程と、
を更に備え、
前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域の前記凹部に埋め込み成長されたp型ガードリング領域を含む、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載された方法。
The semiconductor device is a Schottky barrier diode,
The III-nitride region includes an n-type drift layer for the Schottky barrier diode;
The method is
Prior to growing the group III nitride semiconductor, etching the group III nitride region using the mask to form a recess in the second region of the group III nitride region; and
Forming a Schottky electrode on the III-nitride region after removing the mask; and
Forming an electrode on the back surface of the substrate;
Further comprising
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the group III nitride semiconductor includes a p-type guard ring region embedded and grown in the recess of the group III nitride region. .
前記半導体デバイスは縦型トランジスタであり、
前記III族窒化物領域は前記縦型トランジスタのためのn型ドリフト層を含み、
前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物領域に埋め込み成長されたp型ウエル領域のために形成されており、
当該方法は、
前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、
前記マスクを除去した後に、前記p型ウエル領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記基板の裏面に電極を形成する工程と、
を更に備える、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載された方法。
The semiconductor device is a vertical transistor;
The III-nitride region includes an n-type drift layer for the vertical transistor;
The group III nitride semiconductor is formed for a p-type well region embedded and grown in the group III nitride region,
The method is
Prior to growing the group III nitride semiconductor, etching the group III nitride region using the mask to form a recess in the second region of the group III nitride region; and
Forming a gate insulating film on the p-type well region after removing the mask ;
Forming an electrode on the back surface of the substrate;
The method according to claim 1, further comprising:
前記半導体デバイスは縦型トランジスタであり、
当該方法は、
前記マスクの形成に先立って、主面を有しており前記縦型トランジスタのp型ウエル領域のためのIII族窒化物層を形成する工程と、
前記III族窒化物半導体を成長するに先立って、前記マスクを用いて前記III族窒化物領域をエッチングして前記III族窒化物領域の前記第2の領域に凹部を形成する工程と、
前記マスクを除去した後に、前記p型ウエル領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記基板の裏面に電極を形成する工程と、
を更に備え、
前記III族窒化物半導体は、前記III族窒化物層に埋め込み成長されたn型ドリフト領域のために形成されており、
前記III族窒化物領域は前記III族窒化物層を含み、
前記マスクは、前記III族窒化物層の前記主面上に形成されている、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載された方法。
The semiconductor device is a vertical transistor;
The method is
Prior to the formation of the mask, forming a group III nitride layer having a main surface and for the p-type well region of the vertical transistor;
Prior to growing the group III nitride semiconductor, etching the group III nitride region using the mask to form a recess in the second region of the group III nitride region; and
Forming a gate insulating film on the p-type well region after removing the mask ;
Forming an electrode on the back surface of the substrate;
Further comprising
The group III nitride semiconductor is formed for an n-type drift region embedded and grown in the group III nitride layer,
The group III nitride region includes the group III nitride layer;
The method according to claim 1, wherein the mask is formed on the main surface of the group III nitride layer.
前記マスクは2層から成り、
前記最下層のマスク厚は前記最上層のマスク厚よりも厚い、ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載された方法。
The mask consists of two layers,
The method according to claim 1, wherein the lowermost mask thickness is greater than the uppermost mask thickness.
前記マスクを用いて成長されるIII族窒化物半導体の膜厚は、前記マスクの厚さよりも薄い、ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載された方法。   The method according to claim 1, wherein a film thickness of the group III nitride semiconductor grown using the mask is thinner than a thickness of the mask.
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