JP6040904B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一形態によれば、
半導体装置の製造方法であって、
(i)半導体層の少なくとも一部を覆うように、チタン、バナジウムからなる群の少なくとも一種により形成される第1の層を積層する工程と、
(ii)前記第1の層に対して前記半導体層とは反対側に、アルミニウムを主成分とするアルミニウム層を積層する工程と、
(iii)前記アルミニウム層が酸化する工程と、
(iv)前記アルミニウム層に対して前記第1の層とは反対側に、チタンにより形成されるチタン層を積層する工程と、
(v)前記チタン層に対して前記アルミニウム層とは反対側に、窒化チタンにより形成される窒化チタン層を積層する工程と、
(vi)前記窒化チタン層に対して前記チタン層とは反対側に、電極層を積層する工程と、を備え、
前記工程(i)及び(ii)は、第1の装置により行い、
前記工程(iv)、(v)及び(vi)は、前記第1の装置とは異なる第2の装置により行い、
前記工程(iii)は、前記第1の装置から前記第2の装置へ前記半導体装置を移動させる際に生じ、
前記第1の装置は、蒸着装置であり、前記第2の装置は、スパッタ装置である、半導体装置の製造方法が提供される。また、本発明は以下の形態として実現することもできる。
前記電極層は、金、銀(Ag)、銅(Cu)からなる群の少なくとも一種により形成されているとしてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、良好なオーミック接触の半導体装置を得ることができる。
A1.半導体装置100の構成:
図1は、第1実施形態における半導体装置100の構成を模式的に示す断面図である。図1には、本実施形態における半導体装置100の断面の一部を示している。なお、図1は、半導体装置100の技術的特徴をわかりやすく示すための図であり、各層の厚さを正確に示すものではない。また、図1には、説明を容易にするために、相互に直行するXYZ軸が図示されている。以降の図についても同様である。なお、本明細書において、層の厚さとは、X軸方向の寸法をいう。
図2は、第1実施形態における半導体装置100の製造方法を示すフローチャートである。ステップS100では、半導体基板10を用意する。半導体基板10の第1の層20が形成される面には、予めエッチングが施されている。エッチングには、ドライエッチングやウェットエッチングがあるが、本実施形態においては、ドライエッチングを用いる。エッチングを施すことにより、接触抵抗率を下げることができる。また、半導体基板10は、第1の層20が形成される面とは反対側(+X軸方向側)の面に予め加工処理が施されている。
各層の形成完了前に、非酸素条件下より取り出して酸素条件下に置くことは、一般的に好ましくない。この理由としては、形成済みの層の表面に酸化膜が生じ、酸化膜に起因してその上に形成される層との密着性が低下するためである。本実施形態の半導体装置100において、密着性の性能評価を行った。密着性の評価方法として、JIS R−3255に準拠したマイクロスクラッチ試験方法を採用した。
シリコン基板/窒化チタン層(層厚:35nm)/アルミニウム層(層厚:300nm)/窒化チタン層(層厚:50nm)/チタン層(層厚:5nm)/電極層60(層厚:100nm)
シリコン基板/窒化チタン層(層厚:35nm)/アルミニウム層(層厚:300nm)/窒化チタン層(層厚:50nm)/チタン層(層厚:5nm)/電極層60(層厚:100nm)
シリコン基板/窒化チタン層(層厚:35nm)/アルミニウム層(層厚:300nm)/チタン層(層厚:10nm)/窒化チタン層(層厚:50nm)/チタン層(層厚:5nm)/電極層60(層厚:100nm)
この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
本実施形態において、ステップS100において半導体層10は予め用意されている。しかし、本発明はこれに限られない。つまり、ステップS110の直前に半導体基板10を形成してもよい。具体的には、有機金属気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)により、半導体層10を形成することができる。
本実施形態において、金属層の形成は蒸着装置により形成後、スパッタ装置により形成される。しかし、本発明はこれに限られない。金属層の形成は、蒸着装置を用いてもよく、スパッタ装置を用いてもよく、スパッタ装置を用いた後に蒸着装置を用いてもよい。また、金属層の形成方法として、例えば、液相成膜法や、化学的気相法を用いてもよい。なお、蒸着法は、薄膜の均一成膜に適している。
本実施形態において、半導体層10には下記の順に金属層が配置されている。
第1の層20/アルミニウム層30/チタン層40/窒化チタン層50/電極層60
上記各層は、互いに接触して配置されている。しかし、本発明はこれに限らない。金属層の配置としては、例えば、バリアメタルにより形成される層をアルミニウム層30とチタン層40との間を除く各層の間のうちの少なくとも一箇所に積層してもよい。また、各層において、不純物などの他の成分が混入されていてもよい。
本実施形態において、熱処理は400度30分行っている。しかし、本発明はこれに限らない。熱処理を行う場合、半導体と電極との接触がオーミック接触となる温度および時間であればよく、例えば、450度30分や、500度5分としてもよい。
本実施形態において、半導体装置はSBDとしている。しかし、本発明はこれに限らない。半導体装置としては、例えば、FET(Field Effect Transistor)としてもよい。
本実施形態において、半導体はIII族窒化物である窒化ガリウムを用いている。しかし、本発明はこれに限らない。半導体としては、例えば、窒化アルミニウムや窒化インジウムなどのIII族窒化物を用いてもよく、シリコンや、ガリウムヒ素や、シリコンカーバイドなどを用いてもよい。
本実施形態においては、第1の層20などを積層する面とは反対側の面に予め加工処理が施された半導体基板10を用いている。しかし、本発明は、これに限られない。電極層60などを半導体層10に形成した後に、電極層60とは反対側の半導体層10の面に加工処理を施してもよい。
本実施形態において、半導体基板10の予め加工処理が施されている面とは反対側(−X方向側)の面全体に各層(20、30、40、50、60)を堆積している。しかし、本発明はこれに限られない。半導体基板10の予め加工処理が施されている面とは反対側(−X方向側)の面全体ではなく、面の一部に各層(20、30、40、50、60)を堆積してもよい。
本実施形態において、半導体装置100の各層の膜厚を規定している。しかし、本発明はこれに限られない。半導体装置100の各層の膜厚は、適宜変更してもよい。
20…第1の層
30…アルミニウム層
40…チタン層
50…窒化チタン層
60…電極層
100…半導体装置
Claims (2)
- 半導体装置の製造方法であって、
(i)半導体層の少なくとも一部を覆うように、チタン、バナジウムからなる群の少なくとも一種により形成される第1の層を積層する工程と、
(ii)前記第1の層に対して前記半導体層とは反対側に、アルミニウムを主成分とするアルミニウム層を積層する工程と、
(iii)前記アルミニウム層が酸化する工程と、
(iv)前記アルミニウム層に対して前記第1の層とは反対側に、チタンにより形成されるチタン層を積層する工程と、
(v)前記チタン層に対して前記アルミニウム層とは反対側に、窒化チタンにより形成される窒化チタン層を積層する工程と、
(vi)前記窒化チタン層に対して前記チタン層とは反対側に、電極層を積層する工程と、を備え、
前記工程(i)及び(ii)は、第1の装置により行い、
前記工程(iv)、(v)及び(vi)は、前記第1の装置とは異なる第2の装置により行い、
前記工程(iii)は、前記第1の装置から前記第2の装置へ前記半導体装置を移動させる際に生じ、
前記第1の装置は、蒸着装置であり、前記第2の装置は、スパッタ装置である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体層は、III族窒化物のn型半導体により形成されており、
前記電極層は、金、銀、銅からなる群の少なくとも一種により形成されている、半導体装置の製造方法。
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