JP5227078B2 - 半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム - Google Patents
半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5227078B2 JP5227078B2 JP2008131238A JP2008131238A JP5227078B2 JP 5227078 B2 JP5227078 B2 JP 5227078B2 JP 2008131238 A JP2008131238 A JP 2008131238A JP 2008131238 A JP2008131238 A JP 2008131238A JP 5227078 B2 JP5227078 B2 JP 5227078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- film
- semiconductor
- manufacturing
- nitride film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 33
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 18
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 6
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 2
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims 2
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66893—Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET
- H01L29/66924—Unipolar field-effect transistors with a PN junction gate, i.e. JFET with an active layer made of a group 13/15 material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/6631—Bipolar junction transistors [BJT] with an active layer made of a group 13/15 material
- H01L29/66318—Heterojunction transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
- H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/737—Hetero-junction transistors
- H01L29/7371—Vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
- H01L29/7787—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT with wide bandgap charge-carrier supplying layer, e.g. direct single heterostructure MODFET
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本発明は半導体表面の保護や不活性化を行うことによる半導体装置の高性能化に関するものである。
高周波電子デバイスとして電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）やヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の開発が行われ、実用化されている。ＦＥＴのゲート−ドレイン間、ソース−ゲート間に露出した半導体表面やＨＢＴのべース領域の端部においては半導体表面でのダングリングボンドや酸化による表面準位の生成が起こり、トランジスタの性能劣化を誘起する。ＦＥＴではゲート−ドレイン間でのリーク電流の増加が見られたり、ＨＢＴでは表面再結合によるベース内での少数キャリアの低減が起こる。
次世代高周波パワーデバイスとしてIII族−窒素化合物で構成される電子デバイスが期待されているが、従来のＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系材料をはじめとする化合物半導体を用いた電子デバイスの作製プロセス技術を容易に応用することが困難である。半導体表面保護や不活性膜としてこれまでに用いられている酸化珪素膜や窒化珪素膜のみの使用では新しいIII族−窒素化合物材料が有している特性を十分に引き出すことができず、新しい半導体表面保護技術や表面不活性技術の導入が必要とされている。
III族−窒素化合物半導体の表面保護技術や表面不活性化技術を確立し、高周波電子デバイスの性能向上が望まれている。本発明は上記の状況に鑑みてなされたもので、窒化ホウ素膜を用いて表面保護および表面不活性化を実現できる半導体表面処理、成膜方法およびその表面保護技術や表面下活性化技術を用いて作製した高性能半導体装置並びに半導体装置を含む通信システムの電子装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための本発明の半導体装置はＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造と窒化ホウ素膜を有し、前記膜は窒化珪素膜又は酸化珪素膜との複合膜構造を有し、前記膜を半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いることを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置は前記膜に、アルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、炭素、珪素のいずれか１種以上を含むことを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置は前記膜と窒化珪素膜との複合膜構造を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置は前記膜と酸化珪素膜との複合膜構造を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置は前記膜を半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いることを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置はIII族−窒素化合物半導体ヘテ口接合を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置はＶ族−窒素化合物半導体ヘテ口接合を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置はＶ族−窒素化合物半導体ヘテ口接合を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置の製造方法はＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造を有する被成膜基板を窒素を含むプラズマ雰囲気中に配置し、前記被成膜基板にホウ素原子を供給し、窒化珪素膜又は酸化珪素膜との複合膜構造を有し、半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いる窒化ホウ素膜を形成することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置の製造方法は窒化ホウ素のレーザアブレーションまたはスパッタによりＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造を有する被成模基板に窒化ホウ素膜を形成することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置の製造力法は前記膜の作製時にアルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、炭素、珪素のいずれかの添加原子を供給することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の半導体装置の製造方法は前記膜の作製の前に被成模基板表面を水素、窒素、アルゴン、リンの少なくとも１元素を含むプラズマに露出させることを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の通信システム装置は本発明により作製される半導体装置を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明の情報処理システム装置は本発明により作製される半導体装置を有することを特徴とする。
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳しく説明する。
（実施例１）
図１は本発明の第１実施例の半導体装置としてヘテ口ＦＥＴを示す概略側面図である。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりサファイヤ基板１上にＡｌＮバッファー層２が形成され、更に、ノンドープＧａＮ層３を２μｍｍ、ノンドープＡｌＧａＮスペーサー層４−１を２ｎｍ、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌＧａＮ層４−２を１５ｎｍ、ノンドープＡｌＧａＮキャップ層４−３を３ｎｍ成長させる。
図１は本発明の第１実施例の半導体装置としてヘテ口ＦＥＴを示す概略側面図である。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりサファイヤ基板１上にＡｌＮバッファー層２が形成され、更に、ノンドープＧａＮ層３を２μｍｍ、ノンドープＡｌＧａＮスペーサー層４−１を２ｎｍ、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌＧａＮ層４−２を１５ｎｍ、ノンドープＡｌＧａＮキャップ層４−３を３ｎｍ成長させる。
素子分離の後、プラズマＣＶＤ装置内で試料温度を３００℃にして表面を水素プラズマで処理した後、窒素プラズマと三塩化ホウ素を用いて窒化ホウ素膜８−１を５０ｎｍ堆積させる。その上にスパッタ法により窒化珪素膜８−２を３００ｎｍ堆積させる。フオトリソグラフィーによりソース５とドレイン６の窒化珪素膜８−２および窒化ホウ素膜８−１をエッチングし、その後Ｔｉ／Ａｌを電子ビーム蒸着し、オーミック電極を形成する。次に、ソース５とドレイン６電極の間でゲート７電極を形成するため、窒化珪素膜８―２および窒化ホウ素膜８−１をエッチングし、その後、Ｎｉ／Ａｕによりショットキー接合によりゲート７電極を形成する。
このようにしてヘテ口ＦＥＴを作製することにより、ソースーゲートおよびゲートードレイン間の表面保護として酸化珪素膜や窒化珪素膜のみを用いたものに比べゲートードレイン間のリーク電流が３分の１以下に低減した。
本実施例においては基板としてサファイヤを用いたが、ＳｉＣを使用することもできる。また、本実施例で用いたＧａＮ／ＡＩＧａＮ層構造を有するＦＥＴに制限されることなく、他の層構造を有するＦＥＴに対しても同様に用いられる。
（実施例２）
図２は本発明の第２実施例の半導体装置としてＨＢＴを示す概略側面図である。有機金属気相成長法 （ＭＯＣＶＤ）によりｎ型ＳｉＣ基板２１上にＳｉ添添加のｎ型ＡｌＮバッファー層２２が形成され、更に、ｎ型ＧａＮコレクタ層２３を２μｍ、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮべース層２４をＯ．３μｍ、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌＧａＮエミッタ層２５を１μｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層２６を５０ｎｍ成長させる。素子分離の後、エミッタ部を残してコンタクト層２６およびエミッタ層２５を除去し、べース層２４を露出させる。プラズマＣＶＤ装置内で試料温度を３００℃にして表面を水素プラズマで処理した後、窒素プラズマと三塩化ホウ素を用いて窒化ホウ素膜２７−１を５０ｎｍ堆積させる。
図２は本発明の第２実施例の半導体装置としてＨＢＴを示す概略側面図である。有機金属気相成長法 （ＭＯＣＶＤ）によりｎ型ＳｉＣ基板２１上にＳｉ添添加のｎ型ＡｌＮバッファー層２２が形成され、更に、ｎ型ＧａＮコレクタ層２３を２μｍ、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮべース層２４をＯ．３μｍ、Ｓｉを添加したｎ型ＡｌＧａＮエミッタ層２５を１μｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層２６を５０ｎｍ成長させる。素子分離の後、エミッタ部を残してコンタクト層２６およびエミッタ層２５を除去し、べース層２４を露出させる。プラズマＣＶＤ装置内で試料温度を３００℃にして表面を水素プラズマで処理した後、窒素プラズマと三塩化ホウ素を用いて窒化ホウ素膜２７−１を５０ｎｍ堆積させる。
その上にスパッタ法により窒化珪素膜２７−２を３００ｎｍ堆積させる。フォトリソグラフィーによりエミッタ電極２８部の窒化珪素膜２７−２および窒化ホウ素膜２７−１をエッチングし、 Ｔｉ／Ａｌを電子ビーム蒸着し、エミッタ電極を形成する。同様にフオトリソクラフィーによりべース電極２９部の窒化珪素膜２７−２および窒化ホウ素膜２７−１をエッチングし、Ｎｉ／Ａｌを電子ビーム蒸着し、べース電極を形成する。最後に基板２１裏面にコレクタ電極３０を形成して完成する。
このようにしてＨＢＴを作製することにより、べース層２４の表面保護として酸化珪素膜や窒化珪素膜のみを用いたものに比ベエミッタ接地電流増幅率が５０％以上増加した。
本実施例においては基板としてｎ型ＳｉＣを用いたが、サファイヤやＳｉＣの高抵抗基板を使用することもできる。高抵抗基板使用の場合、コレクタ電極も同様の作製工程を用いて、表面側に作製される。また、本実施例で用いたＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造を有するＨＢＴに制限されることなく、他の層構造を有するＨＢＴに対しても同様に用いられる。
ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体素子（例えば、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＨＥＭＴ、ＡｌＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴなど）に使われれば低誘電率膜のため浮遊容量が低減でき素子の周波数特性が向上した。
ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体素子（例えば、ＧａＡｓＦＥＴ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＨＥＭＴ、ＡｌＩｎＡｓ／ＩｎＧａＡｓＨＥＭＴなど）に使われれば低誘電率膜のため浮遊容量が低減でき素子の周波数特性が向上した。
本発明は半導体表面に窒化ホウ素膜を作製することにより表面欠陥密度の低減を図る方法を提供するものであり、ＦＥＴやＨＢＴをはじめとする半導体素子の作製に応用でき、特に、窒化物半導体を用いたＦＥＴおよびＨＢＴに用いることにより、高周波電子素子の高性能化に効果的である。
また、本発明の技術を用いて作製された半導体素子は高性能情報処理装置や通信システム装置等のキーデバイスとして提供できる。
１・・基板
２・・ＡｌＮバッフアー層
３・・ノンドープＧａＮ層
４−１・・ノンドープＡｌＧａＮスペーサー層
４−２・・ｎ型ＡｌＧａＮ層
４−３・・ノンドープＡｌＧａＮキャップ層
５・・ソース
６・・ドレイン
７・・ゲート
８−１・・窒化ホウ素膜
８−２・・窒化珪素膜
２１・・基板
２２・・ｎ型ＡｌＮバッフアー層
２３・・ｎ型ＧａＮコレクタ層
２４・・ｐ型ＧａＮべース層
２５・・ｎ型ＡｌＧａＮエミッタ層
２６・・ｎ型ＧａＮコンタクト層
２７−１・・窒化ホウ素膜
２７−２・・窒化珪素膜
２８・・エミッタ電極
２９・・べース電極
３０・・コレクタ電極
２・・ＡｌＮバッフアー層
３・・ノンドープＧａＮ層
４−１・・ノンドープＡｌＧａＮスペーサー層
４−２・・ｎ型ＡｌＧａＮ層
４−３・・ノンドープＡｌＧａＮキャップ層
５・・ソース
６・・ドレイン
７・・ゲート
８−１・・窒化ホウ素膜
８−２・・窒化珪素膜
２１・・基板
２２・・ｎ型ＡｌＮバッフアー層
２３・・ｎ型ＧａＮコレクタ層
２４・・ｐ型ＧａＮべース層
２５・・ｎ型ＡｌＧａＮエミッタ層
２６・・ｎ型ＧａＮコンタクト層
２７−１・・窒化ホウ素膜
２７−２・・窒化珪素膜
２８・・エミッタ電極
２９・・べース電極
３０・・コレクタ電極
Claims (13)
- ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造と窒化ホウ素膜を有し、
前記膜は窒化珪素膜又は酸化珪素膜との複合膜構造を有し、
前記膜を半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いることを特徴とする半導体装置。 - 前記膜に、アルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、炭素、珪素のいずれか１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- ＩＩＩ族−窒素化合物半導体ヘテ口接合を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
- ＩＩＩ族−Ｖ族窒素化合物半導体ヘテ口接合を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記半導体装置はＦＥＴであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の半導体装置。
- 前記半導体装置はＨＢＴであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の半導体装置。
- ＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造を有する被成膜基板を窒素を含むプラズマ雰囲気中に配置し、前記被成膜基板にホウ素原子を供給し、
窒化珪素膜又は酸化珪素膜との複合膜構造を有し、
半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いる窒化ホウ素膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 窒化ホウ素のレーザアブレーションまたはスパッタによりＧａＮ／ＡｌＧａＮ層構造を有する被成模基板に、
窒化珪素膜又は酸化珪素膜との複合膜構造を有し、
半導体の表面保護膜、表面不活性化膜、配線層間絶縁膜のいずれかとして用いる窒化ホウ素膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記膜の作製時にアルミニウム、ガリウム、インジウム、リン、炭素、珪素のいずれかの添加原子を供給することを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置はＦＥＴであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体装置はＨＢＴであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置を有することを特徴とする通信システム装置。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置を有することを特徴とする情報処理システム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008131238A JP5227078B2 (ja) | 2001-07-17 | 2008-05-19 | 半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217090 | 2001-07-17 | ||
| JP2001217090 | 2001-07-17 | ||
| JP2008131238A JP5227078B2 (ja) | 2001-07-17 | 2008-05-19 | 半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002208904A Division JP4330851B2 (ja) | 2001-07-17 | 2002-07-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008263212A JP2008263212A (ja) | 2008-10-30 |
| JP5227078B2 true JP5227078B2 (ja) | 2013-07-03 |
Family
ID=19051477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008131238A Expired - Fee Related JP5227078B2 (ja) | 2001-07-17 | 2008-05-19 | 半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050124176A1 (ja) |
| JP (1) | JP5227078B2 (ja) |
| WO (1) | WO2003009392A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7368793B2 (en) * | 2004-03-22 | 2008-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | HEMT transistor semiconductor device |
| US7399692B2 (en) * | 2005-10-03 | 2008-07-15 | International Rectifier Corporation | III-nitride semiconductor fabrication |
| JP5200936B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2013-06-05 | 富士通株式会社 | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 |
| US8563090B2 (en) * | 2008-10-16 | 2013-10-22 | Applied Materials, Inc. | Boron film interface engineering |
| US8476743B2 (en) * | 2011-09-09 | 2013-07-02 | International Business Machines Corporation | C-rich carbon boron nitride dielectric films for use in electronic devices |
| JP2013110275A (ja) | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
| JP6179266B2 (ja) * | 2013-08-12 | 2017-08-16 | 富士通株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171141A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2770544B2 (ja) * | 1990-03-23 | 1998-07-02 | 松下電器産業株式会社 | Ｍｉｓ型半導体装置の製造方法 |
| JPH05218011A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-27 | Nec Corp | 化合物半導体装置の保護膜の形成方法 |
| US5646474A (en) * | 1995-03-27 | 1997-07-08 | Wayne State University | Boron nitride cold cathode |
| FR2737342B1 (fr) * | 1995-07-25 | 1997-08-22 | Thomson Csf | Composant semiconducteur avec dissipateur thermique integre |
| JPH1196894A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子放出素子および画像表示装置 |
| JP3752810B2 (ja) * | 1997-11-26 | 2006-03-08 | 昭和電工株式会社 | エピタキシャルウェハおよびその製造方法並びに半導体素子 |
| JP4314650B2 (ja) * | 1998-08-08 | 2009-08-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の層間絶縁膜の形成方法 |
| JP2000068498A (ja) * | 1998-08-21 | 2000-03-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 絶縁性窒化物膜およびそれを用いた半導体装置 |
| JP4312326B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2009-08-12 | 隆 杉野 | 電子放出装置 |
| JP2002289616A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 成膜方法及び成膜装置 |
-
2002
- 2002-07-17 US US10/484,371 patent/US20050124176A1/en not_active Abandoned
- 2002-07-17 WO PCT/JP2002/007279 patent/WO2003009392A1/ja active Application Filing
-
2008
- 2008-05-19 JP JP2008131238A patent/JP5227078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2008263212A (ja) | 2008-10-30 |
| US20050124176A1 (en) | 2005-06-09 |
| WO2003009392A1 (fr) | 2003-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4967708B2 (ja) | 化合物半導体装置及びそれを用いたドハティ増幅器 | |
| JP5227078B2 (ja) | 半導体装置及びその作製方法並びに半導体装置応用システム | |
| JPH10335637A (ja) | ヘテロ接合電界効果トランジスタ | |
| JP2007165431A (ja) | 電界効果型トランジスタおよびその製造方法 | |
| JP5200372B2 (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| JP2005129696A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3449116B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP4906023B2 (ja) | ＧａＮ系半導体装置 | |
| JP5520432B2 (ja) | 半導体トランジスタの製造方法 | |
| JP4330851B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP6242678B2 (ja) | 窒化物半導体素子及びその製造方法 | |
| KR101172857B1 (ko) | 인헨스먼트 노멀리 오프 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
| JP5509544B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2019114581A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| JP4228250B2 (ja) | 化合物半導体装置 | |
| JP4869576B2 (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
| CN113745333A (zh) | 一种含δ掺杂势垒层的常关型氧化镓基MIS-HEMT器件及其制备方法 | |
| JP2011228720A (ja) | 半導体装置 | |
| Pei et al. | Study of the n+ GaN cap in AlGaN/GaN high electron mobility transistors with reduced source–drain resistance | |
| JP4869585B2 (ja) | 窒化物半導体装置の製造方法 | |
| JP4355147B2 (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置応用システム | |
| KR20140016106A (ko) | 인헨스먼트 질화물 반도체 소자 및 이의 제조 방법 | |
| CN113745324B (zh) | 一种准垂直结构射频器件及制作方法 | |
| JP4907731B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2002016262A (ja) | 縦型電界効果トランジスタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110518 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110719 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120411 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120611 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130213 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130315 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |