JP5037803B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
a.バンドギャップが3.4eVと高く、200℃近傍での高温動作も可能であり、
b.破壊電界が2×106 V・cm-1と高耐圧であり、
c.電子の飽和ドリフト速度が、GaAsより低いものの、2.7×107 cm/秒と比較高い、 という特徴を有している。
なお、図面における符号5はレジストである。
図1参照
上記課題を解決するために、本発明は、半導体装置において、透明基板1自体或いは透明基板1上に設けた透明半導体層2に素子を形成する半導体装置において、透明基板1或いは透明半導体層2の表面及び裏面の少なくとも一方に、少なくとも一辺の長さが1μm以下の微細加工領域4を除いた領域に可視光を遮光する遮光膜3を有することを特徴とする。
図2参照
まず、サファイア基板11上に、AlN低温バッファ層12を介して通常のMOCVD法(有機金属気相成長法)を用いて、厚さが、例えば、3μmのi型GaN電子走行層14、厚さが、例えば、5nmのi型AlGaN層15、Siドーピング濃度が例えば5×1018cm-3で、厚さが、例えば、30nmのn型AlGaN電子供給層16、及び、Siドーピング濃度が例えば5×1018cm-3で、厚さが、例えば、10nmのn型GaN保護層17を順次堆積させてIII 族窒化物半導体層13を形成する。
なお、この際、導電体膜18に局所的に抜きパターン(図示は省略)を同時に形成して、ステッパの合わせマークとする。
次いで、窒素雰囲気中で、例えば、750℃で熱処理を行うことによって、ソース電極22及びドレイン電極23をオーミック特性とする。
この時、遮光膜25も結果的にオーミック特性となる。
この時、ポジ型レジスト28を透過した露光光30は、サファイア基板11の裏面に反射性の膜がないため、そのまま通り抜けるので、裏面反射によりゲート形成領域29が再露光されて露光領域が広がることがない。
次いで、ポジ型レジスト28を現像して、未露光部をリフトオフ用マスク31として、Ni膜及びAu膜を順次堆積して導電体膜32を形成する。
図5参照
まず、サファイア基板11上に、AlN低温バッファ層12を介して通常のMOCVD法(有機金属気相成長法)を用いて、厚さが、例えば、3μmのi型GaN電子走行層14、厚さが、例えば、5nmのi型AlGaN層15、Siドーピング濃度が例えば5×1018cm-3で、厚さが、例えば、30nmのn型AlGaN電子供給層16、及び、Siドーピング濃度が例えば5×1018cm-3で、厚さが、例えば、10nmのn型GaN保護層17を順次堆積させてIII 族窒化物半導体層13を形成する。
この時、素子形成領域36のチャネル方向に沿った長さは70μmとする。
次いで、蒸着・リフトオフ法を用いて厚さが、例えば、30nmのTi膜19、30nmのMo膜20、及び、50nmのTi膜21を順次堆積させたのち、レジストパターン(図示を省略)とともにレジストパターン上の導電体層を除去してソース電極22及びドレイン電極23を形成する。
この場合のソース電極22及びドレイン電極23のチャネル方向に沿った長さはそれぞれ30μmとする。
次いで、全面にポジ型レジスト28を塗布したのち、ゲート形成領域29の寸法が例えば、0.3μmになるように露光する。
この時、ポジ型レジスト28を透過した露光光30は、サファイア基板11の裏面に設けた光透過領域38からそのまま通り抜けるので、裏面反射によりゲート形成領域29が再露光されて露光領域が広がることがない。
但し、実施例1の場合には、ソース・ドレイン電極は別途形成する必要がある。
再び、図1参照
(付記1) 透明基板1自体或いは透明基板1上に設けた透明半導体層2に素子を形成する半導体装置において、透明基板1或いは透明半導体層2の表面及び裏面の少なくとも一方に、少なくとも一辺の長さが1μm以下の微細加工領域4を除いた領域に可視光を遮光する遮光膜3を有するとともに、前記微細加工領域4の直下に遮光膜が存在しないことを特徴とする半導体装置。
(付記2) 透明基板1自体或いは透明基板1上に設けた透明半導体層2に素子を形成する半導体装置において、透明基板1或いは透明半導体層2の素子分離領域外の表面及び裏面の少なくとも一方に、電界効果トランジスタのゲート形成領域を露出する可視光を遮光する遮光膜3を有することを特徴とする半導体装置。
(付記3) 前記透明基板1が、SiC、Al2O3、GaN、AlN、ZnO、LiAlO2、LiGaO2の内のいずれかであることを特徴とする付記1または付記2に記載の半導体装置。
(付記4) 前記透明半導体層2が、III 族窒化物半導体、ZnO、SiCの内のいずれかであることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載の半導体装置。
(付記5) 前記遮光膜3が、表面側に設けられるとともに、前記遮光膜3の抜きパターンでステッパ合わせマークを構成することを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の半導体装置。
(付記6) 透明基板1自体或いは透明基板1上に設けた透明半導体層2の表面及び前記透明基板1の裏面の少なくとも一方に、少なくとも一辺の長さが1μm以下の微細加工領域4を除いた領域に可視光を遮光する遮光膜3を形成し、前記微細加工領域4を露光するときに前記微細加工領域4の直下に前記遮光膜3のない状態で露光することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記7) 前記遮光膜3を成膜する際に、前記透明基板1の反りを低減する方向の応力を有するように成膜条件を選択することを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8) 前記遮光膜3を表面側に形成するとともに、抜きパターンマークを形成し、前記抜きパターンマークを利用してステッパ合わせを行うことを特徴とする付記6または付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)
透明基板と、
前記透明基板上に形成された窒化物化合物半導体層と、
前記窒化物化合物半導体層に形成された複数の素子分離領域と、
前記複数の素子分離領域外の前記窒化物化合物半導体層上に形成され、ゲート形成領域を露出する遮光膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(付記10)
前記ゲート領域に形成されたゲート電極を更に有することを特徴とする付記9に記載の半導体装置。
(付記11)
前記複数の素子分離領域外の前記窒化物化合物半導体層上に形成されたソース電極とドレイン電極を更に有することを特徴とする付記9または付記10に記載の半導体装置。
(付記12)
前記ソース電極とドレイン電極と前記遮光膜は、同一材料からなることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記13)
透明基板と、
前記透明基板表面に形成された窒化物化合物半導体層と、
前記窒化物化合物半導体層上に形成されたゲート電極と、
前記透明基板裏面に形成され、前記ゲート電極下方に開口を有する遮光膜と
を有することを特徴とする半導体装置。
(付記14)
前記窒化物化合物半導体層上に形成されたソース電極とドレイン電極を更に有することを特徴とする付記13に記載の半導体装置。
2 透明半導体層
3 遮光膜
4 微細加工領域
5 レジスト
6 露光光
11 サファイア基板
12 AlN低温バッファ層
13 III 族窒化物半導体層
14 i型GaN電子走行層
15 i型AlGaN層
16 n型AlGaN電子供給層
17 n型GaN保護層
18 導電体膜
19 Ti膜
20 Mo膜
21 Ti膜
22 ソース電極
23 ドレイン電極
24 素子分離領域形成領域
25 遮光膜
26 Arイオン
27 素子分離領域
28 ポジ型レジスト
29 ゲート形成領域
30 露光光
31 リフトオフ用マスク
32 導電体膜
33 ゲート電極
34 遮光膜
35 Arイオン
36 素子形成領域
37 素子分離領域
38 光透過領域
Claims (11)
- 透明基板自体或いは透明基板上に設けた透明半導体層に素子を形成する半導体装置において、透明基板或いは透明半導体層の表面及び裏面の少なくとも一方に、少なくとも一辺の長さが1μm以下の微細加工領域を除いた領域に可視光を遮光する遮光膜を有するとともに、前記微細加工領域の直下に遮光膜が存在しないことを特徴とする半導体装置。
- 透明基板自体或いは透明基板上に設けた透明半導体層に素子を形成する半導体装置において、透明基板或いは透明半導体層の素子分離領域外の表面及び裏面の少なくとも一方に、電界効果トランジスタのゲート形成領域を露出する可視光を遮光する遮光膜を有することを特徴とする半導体装置。
- 前記透明基板が、SiC、Al2O3、GaN、AlN、ZnO、LiAlO2、LiGaO2の内のいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- 前記透明半導体層が、III族窒化物半導体、ZnO、SiCの内のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 透明基板自体或いは透明基板上に設けた透明半導体層の表面及び前記透明基板の裏面の少なくとも一方に、少なくとも一辺の長さが1μm以下の微細加工領域を除いた領域に可視光を遮光する遮光膜を形成し、前記微細加工領域を露光するときに前記微細加工領域の直下に前記遮光膜のない状態で露光することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 透明基板と、
前記透明基板上に形成された窒化物化合物半導体層と、
前記窒化物化合物半導体層に形成された複数の素子分離領域と、
前記複数の素子分離領域外の前記窒化物化合物半導体層上に形成され、ゲート形成領域を露出する遮光膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記ゲート領域に形成されたゲート電極を更に有することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
- 前記複数の素子分離領域外の前記窒化物化合物半導体層上に形成されたソース電極とドレイン電極を更に有することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の半導体装置。
- 前記ソース電極とドレイン電極と前記遮光膜は、同一材料からなることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
- 透明基板と、
前記透明基板表面に形成された窒化物化合物半導体層と、
前記窒化物化合物半導体層上に形成されたゲート電極と、
前記透明基板裏面に形成され、前記ゲート電極下方に開口を有する遮光膜と
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記窒化物化合物半導体層上に形成されたソース電極とドレイン電極を更に有することを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
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