JP6176131B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device.

n型III族窒化物半導体層に電極を良好にオーミック接触させる技術として、シリコン(Si)ドープ窒化ガリウム(GaN)層に、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)とを含有する合金からなる電極や、TiとAlとが積層された多層膜からなる電極を形成する技術が知られている(特許文献1)。   As a technique for satisfactorily contacting the electrode with the n-type group III nitride semiconductor layer, an electrode made of an alloy containing titanium (Ti) and aluminum (Al) on a silicon (Si) -doped gallium nitride (GaN) layer, A technique for forming an electrode composed of a multilayer film in which Ti and Al are laminated is known (Patent Document 1).

特開平7−221103号公報JP-A-7-221103 特開2010−192633号公報JP 2010-192633 A

しかし、電極を良好にオーミック接触させるために、電極をAlを含む構造にしてエッチングを行うと、エッチングにより電極が損傷するという問題が生じる場合がある。例えば、本願発明者らは、n型III族窒化物半導体層にソース電極又はドレイン電極の少なくとも一方を形成した後に、それらの電極上に直接接触するようにAl系のゲート電極材料をウエハ全面に蒸着させ、その後、フォトレジストによるパターニングを行い、蒸着させたゲート電極材料をドライエッチングにより加工して、微細なゲートパターンを形成することを考えた。しかし、この方法では、ゲートパターン形成工程におけるドライエッチング時において、ソース電極又はドレイン電極が削れることにより、コンタクト抵抗が増加する。この問題に対しては、例えば、ソース電極又はドレイン電極上に保護電極や保護絶縁膜を形成した後、ゲート電極材料を全面に蒸着し、ドライエッチングによるパターニングを行うことで回避することが可能である。しかし、この方法では、半導体装置の製造工程が増加するという問題や、製造コストが増加するという問題が生じる。そのため、半導体装置において、コンタクト抵抗を増加させることなく電極を形成し、かつ、工程の増加や製造コストの増加を抑制する技術が望まれていた。そのほか、半導体装置においては、更なる微細化や、耐久性の向上などが望まれていた。   However, in order to satisfactorily make ohmic contact with the electrode, if the electrode is etched with a structure containing Al, there may be a problem that the electrode is damaged by the etching. For example, after forming at least one of a source electrode and a drain electrode on an n-type group III nitride semiconductor layer, the inventors of the present application apply an Al-based gate electrode material to the entire surface of the wafer so as to directly contact the electrode. It was considered to form a fine gate pattern by performing vapor deposition and then patterning with a photoresist and processing the vapor deposited gate electrode material by dry etching. However, in this method, the contact resistance increases due to the source electrode or the drain electrode being scraped during the dry etching in the gate pattern forming step. This problem can be avoided by, for example, forming a protective electrode or protective insulating film on the source or drain electrode, then depositing a gate electrode material on the entire surface, and performing patterning by dry etching. is there. However, this method has a problem that the manufacturing process of the semiconductor device is increased and a manufacturing cost is increased. Therefore, there has been a demand for a technique for forming an electrode in a semiconductor device without increasing contact resistance and suppressing an increase in process and manufacturing cost. In addition, in semiconductor devices, further miniaturization and improved durability have been desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第1の形態は、半導体層上に第1の電極と第2の電極とを備える半導体装置の製造方法である。この方法は、
(A)絶縁膜が形成された前記半導体層に対し、前記半導体層に接するとともに端部が前記絶縁膜を介して前記半導体層上に位置するように前記第1の電極を形成する工程と、
(B)前記第1の電極と、前記第2の電極が形成される領域とを、前記第1の電極と前記第2の電極の材料である第2の電極材料とが接触するように、前記第2の電極材料で纏めて同時に覆う工程と、
(C)前記第1の電極の端部が露出するように、前記第2の電極材料に覆われた前記第1の電極上を覆う第1のマスクパターンと、前記第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、を同時に形成する工程と、
(D)前記第1のマスクパターン及び前記第2のマスクパターンから露出した前記第2の電極材料をエッチングすることにより、前記第1の電極の端部が前記第2の電極材料から露出し、かつ、前記第2の電極材料が前記第1の電極上を覆う構造と、前記第2の電極と、を形成する工程と、
を備える。
本発明の第2の形態は、半導体層上に第1の電極と第2の電極とを備える半導体装置の製造方法である。この方法は、
(A)絶縁膜が形成された前記半導体層に対し、前記半導体層にオーミック接触するように前記第1の電極を形成する工程と、
(B)前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極と、前記絶縁膜と、前記絶縁膜上の前記第2の電極が形成される領域とを、前記第1の電極及び前記絶縁膜と前記第2の電極の材料である第2の電極材料と、が接触するように、前記第2の電極材料で纏めて同時に覆う工程と、
(C)前記第2の電極材料に覆われた前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極上及び前記第2の電極材料に覆われた前記第1の電極周縁の前記絶縁膜を介した前記半導体層上を覆う第1のマスクパターンと、前記第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、を同時に形成する工程と、
(D)前記第1のマスクパターン及び前記第2のマスクパターンから露出した前記第2の電極材料をエッチングすることにより、前記第2の電極材料が前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極上と前記第1の電極周縁の前記絶縁膜を介した前記半導体層上とを一体的に覆う構造と、端部が前記絶縁膜を介して前記半導体層上に位置する前記第2の電極と、を形成する工程と、
を備える。
また、本発明は以下の形態として実現することも可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
A first aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a first electrode and a second electrode on a semiconductor layer. This method
(A) forming the first electrode so that the semiconductor layer on which the insulating film is formed is in contact with the semiconductor layer and has an end located on the semiconductor layer via the insulating film;
(B) The first electrode and the region where the second electrode is formed so that the first electrode and the second electrode material that is the material of the second electrode are in contact with each other. A step of covering and simultaneously covering the second electrode material;
(C) A first mask pattern covering the first electrode covered with the second electrode material and the second electrode are formed so that an end of the first electrode is exposed. A step of simultaneously forming a second mask pattern covering a region to be formed;
(D) By etching the second electrode material exposed from the first mask pattern and the second mask pattern, an end portion of the first electrode is exposed from the second electrode material; And a step of forming a structure in which the second electrode material covers the first electrode, and the second electrode;
Is provided.
A second aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device comprising a first electrode and a second electrode on a semiconductor layer. This method
(A) forming the first electrode so as to be in ohmic contact with the semiconductor layer with respect to the semiconductor layer on which the insulating film is formed;
(B) the first electrode that is in ohmic contact with the semiconductor layer, the insulating film, and a region where the second electrode on the insulating film is formed; the first electrode and the insulating film; A step of collectively covering with the second electrode material so that the second electrode material that is the material of the second electrode is in contact with the second electrode material;
(C) The first electrode in ohmic contact with the semiconductor layer covered with the second electrode material and the peripheral edge of the first electrode covered with the second electrode material via the insulating film Simultaneously forming a first mask pattern covering the semiconductor layer and a second mask pattern covering a region where the second electrode is formed;
(D) The first electrode in which the second electrode material is in ohmic contact with the semiconductor layer by etching the second electrode material exposed from the first mask pattern and the second mask pattern. A structure that integrally covers the top and the semiconductor layer on the periphery of the first electrode via the insulating film, and the second electrode whose end is located on the semiconductor layer via the insulating film; Forming a
Is provided.
The present invention can also be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、半導体層上に第1の電極と第2の電極とを備える半導体装置の製造方法が提供される。この製造方法は、(A)前記第1の電極が形成された半導体層を用意する工程と;(B)前記第1の電極と、前記第2の電極が形成される領域とを、前記第1の電極と前記第2の電極の材料である第2の電極材料とが接触するように、前記第2の電極材料で纏めて同時に覆う工程と;(C)前記第2の電極材料に覆われた前記第1の電極上の少なくとも一部を覆う第1のマスクパターンと、前記第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、を同時に形成する工程と;(D)前記第1のマスクパターン及び前記第2のマスクパターンから露出した前記第2の電極材料をエッチングすることにより、前記第2の電極を形成する工程と;を備える。この形態の製造方法によれば、工程(C)において、第1の電極上を覆う第1のマスクパターンと、第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、が形成されるので、工程(D)において、第1の電極がエッチングにより損傷することを抑制することができる。そのため、第1の電極のコンタクト抵抗を増加させることなく半導体装置を製造することができる。さらに、第1の電極上の少なくとも一部が第2の電極材料により覆われるので、第1の電極が形成された半導体層の上の電極を厚く形成することができ、その結果、第1の電極が形成された半導体層から、第1の電極上の配線電極のためのコンタクトホールまでの抵抗を低減することができる。また、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンとが同時に形成されるので、製造工程の増加や製造コストを増加させることなく、電気的特性の向上した半導体装置を製造することができる。 (1) According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device including a first electrode and a second electrode on a semiconductor layer. The manufacturing method includes (A) a step of preparing a semiconductor layer on which the first electrode is formed; (B) a region on which the first electrode and the second electrode are formed; A step of simultaneously covering the second electrode material together with the second electrode material so that the first electrode and the second electrode material that is the material of the second electrode are in contact with each other; and (C) covering the second electrode material Forming simultaneously a first mask pattern covering at least a part of the first electrode and a second mask pattern covering a region where the second electrode is formed; (D And (b) forming the second electrode by etching the second electrode material exposed from the first mask pattern and the second mask pattern. According to the manufacturing method of this aspect, in the step (C), the first mask pattern that covers the first electrode and the second mask pattern that covers the region where the second electrode is formed are formed. Therefore, in the step (D), the first electrode can be prevented from being damaged by etching. Therefore, a semiconductor device can be manufactured without increasing the contact resistance of the first electrode. Further, since at least a part of the first electrode is covered with the second electrode material, the electrode on the semiconductor layer on which the first electrode is formed can be formed thick, and as a result, the first electrode The resistance from the semiconductor layer in which the electrode is formed to the contact hole for the wiring electrode on the first electrode can be reduced. In addition, since the first mask pattern and the second mask pattern are formed at the same time, a semiconductor device with improved electrical characteristics can be manufactured without increasing manufacturing steps and manufacturing costs.

(2)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記第1の電極と前記第2の電極とは、同じ金属材料を含んでもよい。この形態の製造方法によれば、工程(C)において、第1の電極上と、第2の電極が形成される領域上と、を覆うマスクパターンが形成されるので、第1の電極と第2の電極とが同じ金属材料を含んで構成されていても、工程(D)において、第1の電極がエッチングにより損傷することを抑制することができる。 (2) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, the first electrode and the second electrode may include the same metal material. According to the manufacturing method of this aspect, in the step (C), the mask pattern is formed to cover the first electrode and the region where the second electrode is formed. Even if the second electrode includes the same metal material, the first electrode can be prevented from being damaged by etching in the step (D).

(3)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記同じ金属材料は、アルミニウム(Al)であってもよい。この形態の製造方法によれば、第1の電極と第2の電極とが同じ金属材料であるアルミニウム(Al)を含んで構成されていても、工程(D)において、第1の電極がエッチングにより損傷することを抑制することができる。 (3) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, the same metal material may be aluminum (Al). According to the manufacturing method of this aspect, even if the first electrode and the second electrode are configured to include aluminum (Al) that is the same metal material, the first electrode is etched in the step (D). Damage can be suppressed.

(4)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記半導体層として、窒化ガリウム(GaN)系の半導体層を用いてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、製造工程の増加や製造コストを増加させることなく、GaN系の半導体装置の電気的特性を向上させることができる。 (4) In the semiconductor device manufacturing method of the above aspect, a gallium nitride (GaN) based semiconductor layer may be used as the semiconductor layer. According to this method of manufacturing a semiconductor device, the electrical characteristics of the GaN-based semiconductor device can be improved without increasing the number of manufacturing steps and increasing the manufacturing cost.

(5)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置はトランジスタであり;前記第1の電極はソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方であり;前記第2の電極はゲート電極であってもよい。この形態の製造方法によれば、工程(C)において、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方を覆う第1のマスクパターンと、ゲート電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、が形成されるので、工程(D)において、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方がエッチングにより損傷することを抑制することができる。そのため、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方のコンタクト抵抗を増加させることなく半導体装置を製造することができる。さらに、ソース電極及びドレイン電極上の少なくとも一部がゲート電極材料により覆われるので、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方が形成された半導体層の上の電極を厚く形成することができ、その結果、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方が形成された半導体層から、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方上の配線電極のためのコンタクトホールまでの抵抗を低減することができる。また、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンとが同時に形成されるので、製造工程の増加や製造コストを増加させることなく、電気的特性の向上したトランジスタを製造することができる。 (5) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, the semiconductor device is a transistor; the first electrode is at least one of a source electrode and a drain electrode; and the second electrode is a gate electrode. Good. According to the manufacturing method of this embodiment, in the step (C), the first mask pattern that covers at least one of the source electrode and the drain electrode, and the second mask pattern that covers the region where the gate electrode is formed are: Since it is formed, in step (D), at least one of the source electrode and the drain electrode can be prevented from being damaged by etching. Therefore, a semiconductor device can be manufactured without increasing the contact resistance of at least one of the source electrode and the drain electrode. Furthermore, since at least part of the source electrode and the drain electrode is covered with the gate electrode material, the electrode on the semiconductor layer on which at least one of the source electrode and the drain electrode is formed can be formed thick, and as a result, The resistance from the semiconductor layer in which at least one of the source electrode and the drain electrode is formed to the contact hole for the wiring electrode on at least one of the source electrode and the drain electrode can be reduced. In addition, since the first mask pattern and the second mask pattern are formed at the same time, a transistor with improved electrical characteristics can be manufactured without increasing manufacturing steps and manufacturing costs.

(6)本発明の他の形態によれば、上記形態の半導体装置の方法により製造された半導体装置が提供される。この形態の半導体装置によれば、第1の電極のコンタクト抵抗の増加を抑制し、電気的特性を向上させることができる。 (6) According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufactured by the semiconductor device method of the above aspect. According to the semiconductor device of this embodiment, it is possible to suppress an increase in contact resistance of the first electrode and improve electrical characteristics.

(7)上記形態の半導体装置において、前記第1の電極上の前記第2の電極材料は、前記第1の電極よりも広い範囲を覆ってもよい。この形態の半導体装置であれば、第1の電極上の第2の電極材料は、第1の電極よりも広い範囲を覆うので、エッチングにより半導体層が損傷することを抑制することができる。また、エッチングにより第1の電極が損傷することを確実に抑制することができる。 (7) In the semiconductor device of the above aspect, the second electrode material on the first electrode may cover a wider range than the first electrode. In the semiconductor device of this embodiment, the second electrode material on the first electrode covers a wider area than the first electrode, so that damage to the semiconductor layer due to etching can be suppressed. Moreover, it can suppress reliably that a 1st electrode is damaged by an etching.

(8)上記形態の半導体装置において、前記第2の電極材料は、前記第1の電極の端部が露出するように前記第1の電極上を覆っており;前記第1の電極の端部は、保護膜を介して前記半導体層上に形成されていてもよい。この形態の半導体装置によれば、第2の電極材料は、第1の電極の端部が露出するように第1の電極上を覆うので、エッチングによって第1の電極における第1の電極と第2の電極材料とが積層された領域が損傷することを抑制するとともに、半導体装置をより微細化することができる。また、露出した第1の電極の端部は、保護膜を介して半導体層上に形成されているので、エッチングにより半導体層が損傷することを抑制することができる。 (8) In the semiconductor device of the above aspect, the second electrode material covers the first electrode so that the end of the first electrode is exposed; the end of the first electrode May be formed on the semiconductor layer via a protective film. According to the semiconductor device of this aspect, since the second electrode material covers the first electrode so that the end portion of the first electrode is exposed, the first electrode and the first electrode in the first electrode are etched and etched. It is possible to prevent the region where the two electrode materials are stacked from being damaged, and to further miniaturize the semiconductor device. In addition, since the exposed end portion of the first electrode is formed over the semiconductor layer via the protective film, the semiconductor layer can be prevented from being damaged by etching.

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。   A plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not indispensable, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with another new component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.

本発明は、上述した半導体装置の製造方法や、半導体装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体装置を備えるサーバの電源やエアコン、太陽光発電システムのパワーコンディショナ、電気自動車(EV)用急速充電器、鉄道の電力変換装置などの電力効率を高める用途に用いられるパワー半導体デバイスとして実現することができる。また、半導体装置を製造する製造装置などの形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms other than the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device described above. For example, power semiconductor devices used in applications that increase power efficiency, such as server power supplies and air conditioners equipped with semiconductor devices, power conditioners for solar power generation systems, quick chargers for electric vehicles (EVs), and power converters for railways Can be realized. Moreover, it is realizable with forms, such as a manufacturing apparatus which manufactures a semiconductor device.

本発明によれば、工程(C)において、第1の電極上を覆う第1のマスクパターンと、第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、が形成されるので、工程(D)において、第1の電極がエッチングにより損傷することを抑制することができる。そのため、第1の電極のコンタクト抵抗を増加させることなく半導体装置を製造することができる。さらに、第1の電極上の少なくとも一部が第2の電極材料により覆われるので、第1の電極が形成された半導体層の上の電極を厚く形成することができ、その結果、第1の電極が形成された半導体層から、第1の電極上の配線電極のためのコンタクトホールまでの抵抗を低減することができる。また、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンとが同時に形成されるので、製造工程の増加や製造コストを増加させることなく、電気的特性の向上した半導体装置を製造することができる。   According to the present invention, in the step (C), the first mask pattern that covers the first electrode and the second mask pattern that covers the region where the second electrode is formed are formed. In the step (D), the first electrode can be prevented from being damaged by etching. Therefore, a semiconductor device can be manufactured without increasing the contact resistance of the first electrode. Further, since at least a part of the first electrode is covered with the second electrode material, the electrode on the semiconductor layer on which the first electrode is formed can be formed thick, and as a result, the first electrode The resistance from the semiconductor layer in which the electrode is formed to the contact hole for the wiring electrode on the first electrode can be reduced. In addition, since the first mask pattern and the second mask pattern are formed at the same time, a semiconductor device with improved electrical characteristics can be manufactured without increasing manufacturing steps and manufacturing costs.

第1実施形態における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in 1st Embodiment. 半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device. 積層体を示す図である。It is a figure which shows a laminated body. リセスが形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacturing process in which the recess was formed. リセス及びトレンチが形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the recess and the trench were formed. 絶縁膜が形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the insulating film was formed. 第1の電極が形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the 1st electrode was formed. ゲート電極材料が堆積された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the gate electrode material was deposited. マスクパターンが形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the mask pattern was formed. ゲート電極が形成された、製造過程における半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the gate electrode was formed. 本実施形態の製造方法によって製造された半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of this embodiment. 第1の電極上の配線電極のためのコンタクトホールが形成された箇所が異なる半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device from which the location in which the contact hole for the wiring electrode on a 1st electrode was formed differs. 製造過程における評価試験用の半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device for the evaluation test in a manufacture process. ドライエッチングが行われた評価試験用の半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device for evaluation tests in which the dry etching was performed. コンタクト抵抗を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated contact resistance. オン抵抗を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated on-resistance. 第1実施形態の第1変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 1st modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第2変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 2nd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 3rd modification of 1st Embodiment. 第2実施形態における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in 2nd Embodiment. 第2実施形態の第1変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 1st modification of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の第2変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 2nd modification of 2nd Embodiment. 第2実施形態の第3変形例における半導体装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor device in the 3rd modification of 2nd Embodiment.

A.第1実施形態:
A1.半導体装置の構成:
図1は、第1実施形態における半導体装置18の構成を模式的に示す図である。図1には、本実施形態における半導体装置18の断面の一部を簡略化して示している。なお、図1は、半導体装置18の技術的特徴をわかりやすく示すための図であり、各部の寸法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、相互に直交するXYZ軸が図示されている。図1には、二重波線を用いて、本実施形態における半導体装置18の領域(a)と領域(b)との間が省略された様子を示している。このことは、以降の図についても同様である。
A. First embodiment:
A1. Semiconductor device configuration:
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the semiconductor device 18 in the first embodiment. In FIG. 1, a part of the cross section of the semiconductor device 18 in this embodiment is simplified and shown. FIG. 1 is a diagram for clearly showing the technical features of the semiconductor device 18 and does not accurately show the dimensions of each part. FIG. 1 also shows XYZ axes orthogonal to each other for ease of explanation. FIG. 1 shows a state where a region between the region (a) and the region (b) of the semiconductor device 18 in this embodiment is omitted by using double wavy lines. The same applies to the subsequent drawings.

本実施形態における半導体装置18は、GaN系のトレンチゲート型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。半導体装置18は、例えば、電力制御に用いられ、パワーデバイスとも呼ばれる。   The semiconductor device 18 in the present embodiment is a GaN-based trench gate type MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The semiconductor device 18 is used for power control, for example, and is also called a power device.

半導体装置18は、基板110と、第1半導体層120と、第2半導体層130と、第3半導体層140と、リセス220と、トレンチ250と、絶縁膜260と、ゲート電極275と、ボディ電極230と、ソース電極240と、ゲート電極材料270と、を備える。半導体装置18は、NPN型の半導体装置であり、N型半導体の第1半導体層120と、P型半導体の第2半導体層130と、N型半導体の第3半導体層140とが順に積層された構造を有する。   The semiconductor device 18 includes a substrate 110, a first semiconductor layer 120, a second semiconductor layer 130, a third semiconductor layer 140, a recess 220, a trench 250, an insulating film 260, a gate electrode 275, and a body electrode. 230, a source electrode 240, and a gate electrode material 270. The semiconductor device 18 is an NPN-type semiconductor device in which an N-type semiconductor first semiconductor layer 120, a P-type semiconductor second semiconductor layer 130, and an N-type semiconductor third semiconductor layer 140 are sequentially stacked. It has a structure.

本実施形態において、ボディ電極230とソース電極240とが積層された構造は、本願の「第1の電極(以下、第1の電極245とも呼ぶ)」に相当し、ゲート電極275は、本願の「第2の電極」に相当する。また、ゲート電極材料270は、本願の「第2の電極材料」に相当する。なお、第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とが積層された構造を、「積層体11」とも呼び、+Z方向(各層が積層される方向)を「上方」、−Z方向を「下方」とも呼ぶ。半導体装置10が備えるそれぞれの構成の表面のうち上方側の表面を「上面」、下方側の表面を「下面」とも呼ぶ。   In the present embodiment, the structure in which the body electrode 230 and the source electrode 240 are stacked corresponds to the “first electrode (hereinafter also referred to as the first electrode 245)” of the present application, and the gate electrode 275 is the same as that of the present application. This corresponds to “second electrode”. The gate electrode material 270 corresponds to the “second electrode material” of the present application. The structure in which the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 are stacked is also referred to as “stacked body 11”, and the + Z direction (the direction in which each layer is stacked) is “upward”. The −Z direction is also referred to as “downward”. Of the surfaces of the respective configurations included in the semiconductor device 10, the upper surface is also referred to as “upper surface” and the lower surface is also referred to as “lower surface”.

半導体装置10の基板110は、XY平面に沿って広がる板状をなす。基板110はGaN系基板であり、ドーパント(ドナー)としてSiを含有する。本実施形態では、基板110の全域におけるシリコンの平均濃度は、1.0・1018cm-3である。 The substrate 110 of the semiconductor device 10 has a plate shape that extends along the XY plane. The substrate 110 is a GaN-based substrate and contains Si as a dopant (donor). In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire region of the substrate 110 is 1.0 · 10 18 cm −3 .

第1半導体層120は、基板110の上面に積層された状態で形成されている。第1半導体層120は、GaN系の半導体であり、基板110よりも低い濃度で、ドーパント(ドナー)としてSiを含有する。本実施形態では、第1半導体層120の全域におけるシリコンの平均濃度は、1.0・1016cm-3である。また、第1半導体層120の+Z方向への厚さは、10μm(マイクロメートル)である。 The first semiconductor layer 120 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the substrate 110. The first semiconductor layer 120 is a GaN-based semiconductor and contains Si as a dopant (donor) at a concentration lower than that of the substrate 110. In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire area of the first semiconductor layer 120 is 1.0 · 10 16 cm −3 . The thickness of the first semiconductor layer 120 in the + Z direction is 10 μm (micrometer).

第2半導体層130は、第1半導体層120の上面に積層された状態で形成されている。第2半導体層130は、GaN系の半導体であり、ドーパント(アクセプタ)としてマグネシウム(Mg)を含有する。本実施形態では、第2半導体層130の全域におけるマグネシウムの平均濃度は、1.0・1018cm-3である。また、第2半導体層130の+Z方向への厚さは、1.0μmである。 The second semiconductor layer 130 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the first semiconductor layer 120. The second semiconductor layer 130 is a GaN-based semiconductor and contains magnesium (Mg) as a dopant (acceptor). In the present embodiment, the average concentration of magnesium in the entire area of the second semiconductor layer 130 is 1.0 · 10 18 cm −3 . The thickness of the second semiconductor layer 130 in the + Z direction is 1.0 μm.

第3半導体層140は、第2半導体層130の上面に積層された状態で形成されている。第3半導体層140は、GaN系の半導体であり、第1半導体層120よりも高い濃度でドーパント(ドナー)としてSiを含有する。本実施形態では、第3半導体層140の全域におけるシリコンの平均濃度は、3.0・1018cm-3である。また、第3半導体層140の+Z方向への厚さは、0.3μmである。 The third semiconductor layer 140 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the second semiconductor layer 130. The third semiconductor layer 140 is a GaN-based semiconductor, and contains Si as a dopant (donor) at a higher concentration than the first semiconductor layer 120. In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire region of the third semiconductor layer 140 is 3.0 · 10 18 cm −3 . The thickness of the third semiconductor layer 140 in the + Z direction is 0.3 μm.

トレンチ250は、積層体11をドライエッチングすることによって、第3半導体層140の上面から第2半導体層130を貫通して第1半導体層120にまで到達するように形成されている。リセス220は、積層体11をドライエッチングすることによって、第3半導体層140の上面から第2半導体層130に到達するように形成されている。なお、トレンチ250及びリセス220の側面は、第1半導体層120や第2半導体層130、第3半導体層140に対して垂直であることを要せず、側面は傾斜して形成されていてもよい。   The trench 250 is formed so as to reach the first semiconductor layer 120 from the upper surface of the third semiconductor layer 140 through the second semiconductor layer 130 by dry etching the stacked body 11. The recess 220 is formed so as to reach the second semiconductor layer 130 from the upper surface of the third semiconductor layer 140 by dry etching the stacked body 11. The side surfaces of the trench 250 and the recess 220 do not need to be perpendicular to the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140, and the side surfaces may be inclined. Good.

絶縁膜260は、トレンチ250と、第1の電極245が形成される領域以外の第3半導体層140の上面と、を連続的に覆うように形成された膜である。本実施形態では、絶縁膜260は、酸化シリコン(SiO2)により形成されている。 The insulating film 260 is a film formed so as to continuously cover the trench 250 and the upper surface of the third semiconductor layer 140 other than the region where the first electrode 245 is formed. In the present embodiment, the insulating film 260 is formed of silicon oxide (SiO 2 ).

ゲート電極275は、絶縁膜260を介して、トレンチ250と、トレンチ250周縁の第3半導体層140上面と、を連続的に覆うように形成された電極である。本実施形態では、ゲート電極275は、Alにより形成されている。なお、図1には、ゲート電極の一部がY方向に延長されている例を示しているが、ゲート電極の一部はX方向(+X方向又は−X方向)に延長されていてもよい。この延長された部分には、配線電極330(図11参照)のためのコンタクトホール331が形成される。   The gate electrode 275 is an electrode formed so as to continuously cover the trench 250 and the upper surface of the third semiconductor layer 140 at the periphery of the trench 250 with the insulating film 260 interposed therebetween. In the present embodiment, the gate electrode 275 is made of Al. Although FIG. 1 shows an example in which a part of the gate electrode is extended in the Y direction, a part of the gate electrode may be extended in the X direction (+ X direction or −X direction). . A contact hole 331 for the wiring electrode 330 (see FIG. 11) is formed in the extended portion.

ボディ電極230は、第2半導体層130に接触するようにリセス220に形成された電極である。ボディ電極230は、モリブデン(Mo)からなる層とパラジウム(Pd)からなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、Pdからなる層が下方(第2半導体層130側)に位置する構造を有する。   The body electrode 230 is an electrode formed in the recess 220 so as to be in contact with the second semiconductor layer 130. The body electrode 230 is formed by laminating a layer made of molybdenum (Mo) and a layer made of palladium (Pd) and then performing heat treatment, and the layer made of Pd is positioned below (on the second semiconductor layer 130 side). It has the structure to do.

ソース電極240は、第3半導体層140とボディ電極230とを覆うように形成された電極である。ソース電極240は、Alからなる層とTiからなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、Tiからなる層が下方(第3半導体層140側)に位置する構造を有する。ボディ電極230とソース電極240とからなる第1の電極245の上面は、ゲート電極275と同じ材料により構成されたゲート電極材料270により覆われている。本実施形態において、第1の電極245上のゲート電極材料270は、第1の電極245よりも広い範囲を覆っている。具体的には、ゲート電極材料270は、図1に示すように、第1の電極245上と、第1の電極245周縁の絶縁膜260を介した第3半導体層140上とを連続的に覆っている。   The source electrode 240 is an electrode formed so as to cover the third semiconductor layer 140 and the body electrode 230. The source electrode 240 is formed by laminating a layer made of Al and a layer made of Ti and then heat-treating, and has a structure in which the layer made of Ti is located below (the third semiconductor layer 140 side). The upper surface of the first electrode 245 including the body electrode 230 and the source electrode 240 is covered with a gate electrode material 270 made of the same material as the gate electrode 275. In the present embodiment, the gate electrode material 270 on the first electrode 245 covers a wider area than the first electrode 245. Specifically, as shown in FIG. 1, the gate electrode material 270 is continuously formed on the first electrode 245 and on the third semiconductor layer 140 via the insulating film 260 around the periphery of the first electrode 245. Covering.

A2.半導体装置の製造方法:
図2は、第1実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図3は、積層体11を示す図である。半導体装置を製造するには、まず、基板110上に第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とが積層された積層体11が用意される(ステップS10)。積層体11は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法による結晶成長によって、基板110に、第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とを上方に順に積層することによって製造される。
A2. Manufacturing method of semiconductor device:
FIG. 2 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 3 is a view showing the laminated body 11. In order to manufacture the semiconductor device, first, the stacked body 11 is prepared in which the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 are stacked on the substrate 110 (step S10). The stacked body 11 is manufactured by sequentially stacking the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 on the substrate 110 by crystal growth by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. Is done.

次に、積層体11に対して、ドライエッチングを行うことによって、図4に示すようにリセス220が形成され、さらに、図5に示すようにトレンチ250が形成される(ステップS20)。本実施形態では、ステップS20では、塩素系ガス(例えばBCl3とCl2の混合ガス)を用いたドライエッチングが行われる。さらに、ステップS20では、ドライエッチングが行われた後、ドライエッチングによるダメージの回復及びアクセプタ活性化のための熱処理が行われる。図4は、リセス220が形成された、製造過程における半導体装置12を示す図である。図5は、リセス220及びトレンチ250が形成された、製造過程における半導体装置13を示す図である。 Next, by performing dry etching on the stacked body 11, a recess 220 is formed as shown in FIG. 4, and a trench 250 is formed as shown in FIG. 5 (step S20). In this embodiment, in step S20, dry etching using a chlorine-based gas (for example, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 ) is performed. Further, in step S20, after dry etching is performed, heat treatment for recovering damage due to dry etching and activating the acceptor is performed. FIG. 4 is a diagram showing the semiconductor device 12 in the manufacturing process in which the recess 220 is formed. FIG. 5 is a diagram illustrating the semiconductor device 13 in the manufacturing process in which the recess 220 and the trench 250 are formed.

次に、リセス220及びトレンチ250が形成された、製造過程における半導体装置13に対し、図6に示すように、リセス220とトレンチ250と第3半導体層140上面とを覆うように絶縁膜260が形成される(ステップS30)。図6は、絶縁膜260が形成された、製造過程における半導体装置14を示す図である。   Next, with respect to the semiconductor device 13 in the manufacturing process in which the recess 220 and the trench 250 are formed, an insulating film 260 is formed so as to cover the recess 220, the trench 250, and the upper surface of the third semiconductor layer 140 as shown in FIG. It is formed (step S30). FIG. 6 is a diagram illustrating the semiconductor device 14 in the manufacturing process in which the insulating film 260 is formed.

次に、図7に示すように、第1の電極245が形成される(ステップS40)。具体的には、まず、半導体層上に第1の電極245を形成するための領域における絶縁膜260が除去された後、第2半導体層130に接続するようにリセス220にボディ電極230が形成され(ステップS42)、さらに、第3半導体層140に接続するようにソース電極240が形成される(ステップS44)。なお、ステップS44では、コンタクト抵抗低減のための熱処理が行われる。この熱処理は、ステップS42とステップS44においてそれぞれ行われてもよい。すなわち、ボディ電極230の形成後にボディ電極230のための熱処理が行われ、ソース電極240の形成後にソース電極240のための熱処理が行われてもよい。   Next, as shown in FIG. 7, the first electrode 245 is formed (step S40). Specifically, first, after the insulating film 260 in the region for forming the first electrode 245 on the semiconductor layer is removed, the body electrode 230 is formed in the recess 220 so as to be connected to the second semiconductor layer 130. Then, the source electrode 240 is formed so as to be connected to the third semiconductor layer 140 (step S44). In step S44, heat treatment for reducing contact resistance is performed. This heat treatment may be performed in step S42 and step S44, respectively. That is, heat treatment for the body electrode 230 may be performed after the formation of the body electrode 230, and heat treatment for the source electrode 240 may be performed after the formation of the source electrode 240.

図7は、第1の電極245が形成された、製造過程における半導体装置15を示す図である。なお、図7において、ソース電極240と第3半導体層140上に形成された絶縁膜260とは接しているが、ソース電極240と絶縁膜260とは接していなくともよい。   FIG. 7 is a diagram showing the semiconductor device 15 in the manufacturing process in which the first electrode 245 is formed. In FIG. 7, the source electrode 240 and the insulating film 260 formed on the third semiconductor layer 140 are in contact with each other, but the source electrode 240 and the insulating film 260 are not necessarily in contact with each other.

第1の電極245が形成されると、第1の電極245が形成された製造過程における半導体装置15の上面全体に、図8に示すように、スパッタ法により第2の電極材料であるゲート電極材料270が堆積される(ステップS50)。すなわち、ステップS50が行われることにより、ゲート電極材料270が、第1の電極245上と、ゲート電極275が形成される領域上とに、それらの領域以外の領域も含めて纏めて同時に堆積される。図8は、ゲート電極材料270が堆積された製造過程における半導体装置16を示す図である。なお、本明細書において「同時」とは、「同じ工程によって」といった意味であり、時間が完全に一致するとは限らない。本実施形態では、ゲート電極材料270が、第1の電極245上と、ゲート電極275が形成される領域上とに、纏めて同時に堆積されているが、ゲート電極材料270は、第1の電極245上と、ゲート電極275が形成される領域上とに、別々に堆積されてもよい。   When the first electrode 245 is formed, a gate electrode that is a second electrode material is formed on the entire upper surface of the semiconductor device 15 in the manufacturing process in which the first electrode 245 is formed by sputtering as shown in FIG. Material 270 is deposited (step S50). That is, by performing step S50, the gate electrode material 270 is deposited simultaneously on the first electrode 245 and the region where the gate electrode 275 is formed, including regions other than those regions. The FIG. 8 is a diagram showing the semiconductor device 16 in the manufacturing process in which the gate electrode material 270 is deposited. In the present specification, “simultaneous” means “by the same process”, and the times do not necessarily coincide completely. In the present embodiment, the gate electrode material 270 is simultaneously deposited on the first electrode 245 and the region where the gate electrode 275 is formed. However, the gate electrode material 270 is the first electrode. It may be deposited separately on 245 and on the region where the gate electrode 275 is formed.

次に、図9に示すように、第1の電極245上と、第2の電極であるゲート電極275が形成される領域上とに、フォトレジストによるマスクパターン311、312が同時に形成される(ステップS60)。本実施形態において、第1の電極245上に形成されるマスクパターン311は、第1の電極よりも広い範囲を覆っている。第1の電極245上に形成されるマスクパターン311は本願の「第1のマスクパターン」に相当し、ゲート電極275が形成される領域上に形成されるマスクパターン312は本願の「第2のマスクパターン」に相当する。図9は、マスクパターン311、312が形成された製造過程における半導体装置17を示す図である。   Next, as shown in FIG. 9, mask patterns 311 and 312 made of photoresist are simultaneously formed on the first electrode 245 and on the region where the gate electrode 275 that is the second electrode is formed (see FIG. 9). Step S60). In the present embodiment, the mask pattern 311 formed on the first electrode 245 covers a wider range than the first electrode. The mask pattern 311 formed on the first electrode 245 corresponds to the “first mask pattern” of the present application, and the mask pattern 312 formed on the region where the gate electrode 275 is formed is the “second mask pattern” of the present application. It corresponds to a “mask pattern”. FIG. 9 is a diagram showing the semiconductor device 17 in the manufacturing process in which the mask patterns 311 and 312 are formed.

マスクパターン311、312が形成されると、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、マスクパターン311、312で覆われた領域以外のゲート電極材料270がエッチングされる(ステップS70)。ゲート電極材料270がエッチングされた後、マスクパターン311、312が除去される(ステップS80)。こうすることにより、ゲート電極275が形成される。   When the mask patterns 311 and 312 are formed, the gate electrode material 270 other than the region covered with the mask patterns 311 and 312 is etched by dry etching using a chlorine-based gas (step S70). After the gate electrode material 270 is etched, the mask patterns 311 and 312 are removed (step S80). Thus, the gate electrode 275 is formed.

図10は、ゲート電極275が形成された、製造過程における半導体装置18を示す図である。ドライエッチングが行われ、マスクパターン311、312が除去されると、図10に示すように、第1の電極245上及び第1の電極245周縁の絶縁膜260を介した第3半導体層140上には、ゲート電極材料270が残された状態となる。   FIG. 10 is a diagram showing the semiconductor device 18 in the manufacturing process in which the gate electrode 275 is formed. When the dry etching is performed and the mask patterns 311 and 312 are removed, as shown in FIG. 10, the first semiconductor 140 and the third semiconductor layer 140 on the periphery of the first electrode 245 are interposed. In this state, the gate electrode material 270 is left.

次に、ゲート電極275が形成された、製造過程における半導体装置18に対し、図11に示すように、例えばSiO2により形成された層間絶縁膜320が堆積され、コンタクトホール331が形成された後、配線電極330が形成される(ステップS90)。コンタクトホール331は、ソース電極240の上面の層間絶縁膜320の一部と、ゲート電極275の上面の層間絶縁膜320の一部と、が除去されることにより形成される。配線電極330は、コンタクトホール331内のボディ電極230及びソース電極240上と、コンタクトホール331内のゲート電極275上と、コンタクトホール331の側壁と、層間絶縁膜320上の一部と、に形成される。その後、基板110の下面にドレイン電極210が形成され、コンタクト抵抗低減のための熱処理が行われて、半導体装置10が製造される。なお、本実施形態において、ドレイン電極210は、Tiからなる層とAlからなる層を積層した後熱処理することによって形成され、Tiからなる層が上方(基板110の下面側)に位置する構造を有する。図11は、本実施形態の製造方法によって製造された、半導体装置10を示す図である。 Next, after the interlayer insulating film 320 formed of, for example, SiO 2 is deposited and the contact hole 331 is formed on the semiconductor device 18 in the manufacturing process in which the gate electrode 275 is formed, as shown in FIG. Then, the wiring electrode 330 is formed (step S90). The contact hole 331 is formed by removing a part of the interlayer insulating film 320 on the upper surface of the source electrode 240 and a part of the interlayer insulating film 320 on the upper surface of the gate electrode 275. The wiring electrode 330 is formed on the body electrode 230 and the source electrode 240 in the contact hole 331, on the gate electrode 275 in the contact hole 331, the side wall of the contact hole 331, and a part on the interlayer insulating film 320. Is done. Thereafter, the drain electrode 210 is formed on the lower surface of the substrate 110, and a heat treatment for reducing contact resistance is performed, whereby the semiconductor device 10 is manufactured. In this embodiment, the drain electrode 210 is formed by laminating a layer made of Ti and a layer made of Al and then heat-treating, and has a structure in which the layer made of Ti is located above (the lower surface side of the substrate 110). Have. FIG. 11 is a diagram illustrating the semiconductor device 10 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment.

なお、図11に示すゲート電極275上の配線電極330のためのコンタクトホール331は、トレンチ250上から横方向にオフセットされて形成されている。これに対し、ゲート電極275上の配線電極330のためのコンタクトホール331は、トレンチ250の真上に形成されてもよい。また、図11に示す第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331は、第1の電極245の真上(図11では、第1の電極245を介したリセス220の真上)に形成されている。これに対し、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331は、第1の電極245の真上からオフセットされて形成されてもよい。   Note that the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the gate electrode 275 shown in FIG. 11 is formed offset from the trench 250 in the lateral direction. On the other hand, the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the gate electrode 275 may be formed immediately above the trench 250. Further, the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 shown in FIG. 11 is directly above the first electrode 245 (in FIG. 11, just above the recess 220 via the first electrode 245). ). On the other hand, the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 may be formed offset from the position directly above the first electrode 245.

図12は、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331が形成された箇所が、上述の半導体装置10(図11)と異なる半導体装置20を示す図である。半導体装置20では、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331が、第1の電極245上の真上からオフセットされて形成されている。また、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331とゲート(図12では、ゲートトレンチ250の形成された箇所)との距離L1は、第1の電極245とゲートとの距離L2よりも大きい。上述の製造方法により、このような半導体装置20が形成されてもよい。なお、図12には、第1の電極245が形成され、ゲートトレンチ250にゲート電極275が形成された領域(A)と、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331が形成された領域(B)と、ゲート電極275上の配線電極330のためのコンタクトホール331が形成された領域(C)と、が示されており、領域(A)と領域(B)、領域(B)と領域(C)との間はそれぞれ省略されている。また、領域(A)、(B)、(C)には、それぞれの領域に対応するXYZ軸が示されている。図12に示すように、領域(B)、(C)において配線電極330は、+X方向に引き出されていてもよく、−X方向に引き出されていてもよい。   FIG. 12 is a diagram showing a semiconductor device 20 in which a contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 is different from the above-described semiconductor device 10 (FIG. 11). In the semiconductor device 20, a contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 is formed offset from right above the first electrode 245. Further, the distance L1 between the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 and the gate (in FIG. 12, the portion where the gate trench 250 is formed) is the distance between the first electrode 245 and the gate. Greater than L2. Such a semiconductor device 20 may be formed by the manufacturing method described above. In FIG. 12, a region (A) in which the first electrode 245 is formed and the gate electrode 275 is formed in the gate trench 250 and a contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 are formed. The formed region (B) and the region (C) in which the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the gate electrode 275 is formed are shown. The region (A), the region (B), and the region A portion between (B) and region (C) is omitted. In the regions (A), (B), and (C), XYZ axes corresponding to the respective regions are shown. As shown in FIG. 12, in the regions (B) and (C), the wiring electrode 330 may be pulled out in the + X direction, or may be pulled out in the −X direction.

A3.評価試験:
次に、上述の方法によって製造された半導体装置のオン抵抗と、ソース電極240部分のコンタクト抵抗とを評価するための試験を行った。評価には、比較のために、上述の製造方法のうち、マスクパターンの形成工程(図2、ステップS60)を異ならせて製造された、評価試験用の半導体装置を用意した。
A3. Evaluation test:
Next, a test for evaluating the on-resistance of the semiconductor device manufactured by the above-described method and the contact resistance of the source electrode 240 portion was performed. For comparison, a semiconductor device for evaluation test, which was manufactured by changing the mask pattern forming step (FIG. 2, step S60) among the above-described manufacturing methods, was prepared.

図13は、製造過程における評価試験用の半導体装置27を示す図である。上述した実施形態の半導体装置の製造では、第1のマスクパターン311と第2のマスクパターン312とを同時に形成したが、評価試験用の半導体装置の製造では、まず、図13に示すように、第2の電極であるゲート電極275が形成される領域のみを覆うマスクパターン312を形成した。   FIG. 13 is a diagram showing a semiconductor device 27 for an evaluation test in the manufacturing process. In the manufacture of the semiconductor device of the above-described embodiment, the first mask pattern 311 and the second mask pattern 312 are simultaneously formed. However, in the manufacture of the semiconductor device for evaluation test, first, as shown in FIG. A mask pattern 312 covering only a region where the gate electrode 275 as the second electrode is formed was formed.

次に、上述の製造方法と同様に、製造過程における評価試験用の半導体装置27に対し、ドライエッチング(図2、ステップS70)を行った。その後、図14に示すように、ドライエッチングを行った半導体装置27からマスクパターン312を除去した(図2、ステップS80)。このようにして、評価試験用の半導体装置28を用意した。図14は、ドライエッチングが行われ、マスクパターン312が除去された評価試験用の半導体装置28を示す図である。半導体装置28は、ゲート電極275が形成される領域のみを覆うマスクパターン312が形成され、ソース電極240上にマスクパターン311が形成されない状態でドライエッチングが行われることによって形成されている。そのため、図14に示すように、ドライエッチングにより、ソース電極240及びボディ電極230の一部が損傷している。   Next, similarly to the above-described manufacturing method, dry etching (FIG. 2, step S70) was performed on the semiconductor device 27 for the evaluation test in the manufacturing process. Thereafter, as shown in FIG. 14, the mask pattern 312 was removed from the semiconductor device 27 subjected to the dry etching (FIG. 2, step S80). In this way, a semiconductor device 28 for evaluation test was prepared. FIG. 14 is a view showing the semiconductor device 28 for evaluation test in which the dry etching is performed and the mask pattern 312 is removed. The semiconductor device 28 is formed by performing dry etching in a state where the mask pattern 312 covering only the region where the gate electrode 275 is formed is formed and the mask pattern 311 is not formed on the source electrode 240. Therefore, as shown in FIG. 14, a part of the source electrode 240 and the body electrode 230 is damaged by dry etching.

図15は、ソース電極240部分のコンタクト抵抗(接触抵抗)を評価した結果を示す図である。図15には、本実施形態の方法によって製造された、コンタクト抵抗評価試験用の素子(以下、サンプル1)と、第1の電極245上にマスクパターン311を形成せずに作製された、コンタクト抵抗評価試験用の素子(以下、サンプル2)との接触抵抗が示されている。図15に示すように、サンプル1のソース電極240部分の接触抵抗の平均値は、4.8×10-6(Ω・cm2)であったのに対し、サンプル2のソース電極部分の接触抵抗の平均値は2.9×10-4(Ω・cm2)と高い値を示した。また、サンプル2における接触抵抗の値のばらつきは、サンプル1における接触抵抗の値のばらつきに比べて大きかった。 FIG. 15 is a diagram showing the results of evaluating the contact resistance (contact resistance) of the source electrode 240 portion. FIG. 15 shows a contact resistance evaluation test element (hereinafter referred to as sample 1) manufactured by the method of this embodiment, and a contact made without forming a mask pattern 311 on the first electrode 245. A contact resistance with an element for resistance evaluation test (hereinafter, sample 2) is shown. As shown in FIG. 15, the average value of the contact resistance of the source electrode 240 portion of sample 1 was 4.8 × 10 −6 (Ω · cm 2 ), whereas the contact of the source electrode portion of sample 2 was The average value of the resistance was as high as 2.9 × 10 −4 (Ω · cm 2 ). Further, the variation in the contact resistance value in the sample 2 was larger than the variation in the contact resistance value in the sample 1.

図16は、オン抵抗を評価した結果を示す図である。図16には、本実施形態の方法によって製造された半導体装置18に配線電極を形成した素子、すなわち本実施形態の半導体装置10(以下、サンプル3)と、マスクパターンの形成工程(図2、ステップS60)を異ならせて製造された評価試験用の半導体装置28に配線電極を形成した素子(以下、サンプル4)と、をそれぞれ用いて測定されたオン抵抗が、サンプル3を用いて測定されたオン抵抗を1とした場合における相対比として示されている。図16に示すように、サンプル4のオン抵抗は、サンプル3のオン抵抗の約1.5〜4倍の値であった。また、図16に示すように、サンプル4のオン抵抗の値には、ばらつきがあった。   FIG. 16 is a diagram illustrating a result of evaluating the on-resistance. FIG. 16 shows an element in which a wiring electrode is formed on the semiconductor device 18 manufactured by the method of this embodiment, that is, the semiconductor device 10 of this embodiment (hereinafter referred to as sample 3), and a mask pattern forming process (FIG. 2, The on-resistance measured using the element (hereinafter, sample 4) in which the wiring electrode is formed in the semiconductor device for evaluation test 28 manufactured by varying step S60) is measured using sample 3. It is shown as a relative ratio when the on-resistance is 1. As shown in FIG. 16, the on-resistance of sample 4 was about 1.5 to 4 times the on-resistance of sample 3. Further, as shown in FIG. 16, the value of the on-resistance of Sample 4 was varied.

A4.効果:
A4−1.効果1:
以上で説明した第1実施形態によれば、半導体装置の製造において、第1の電極245上と、ゲート電極275(第2の電極)が形成される領域上と、を覆うマスクパターン311,312が形成される。よって、ゲート電極275を形成するためのエッチングにおいて、第1の電極245が損傷することを抑制することができる。そのため、本実施形態のように、第1の電極245と第2の電極275とが同じ材料(Al)を含む場合であっても、第1の電極245のコンタクト抵抗を増加させることなく半導体装置を製造することができる。
A4. effect:
A4-1. Effect 1:
According to the first embodiment described above, the mask patterns 311 and 312 covering the first electrode 245 and the region where the gate electrode 275 (second electrode) is formed in the manufacture of the semiconductor device. Is formed. Therefore, damage to the first electrode 245 can be suppressed in etching for forming the gate electrode 275. Therefore, as in the present embodiment, even when the first electrode 245 and the second electrode 275 include the same material (Al), the semiconductor device without increasing the contact resistance of the first electrode 245 Can be manufactured.

A4−2.効果2:
さらに、第1の電極245上がゲート電極材料270(第2の電極材料)により覆われるので、第1の電極245が形成された半導体層上の電極を、厚く形成することができ、その結果、第1の電極245が形成された半導体層から、第1の電極245上に形成された配線電極330のためのコンタクトホール331までの抵抗を低減することができる。また、図12に示したように、第1の電極245上の配線電極330のためのコンタクトホール331とゲートとの距離L1が、第1の電極245が形成された半導体層とゲートとの距離L2よりも大きい場合には、第1の電極245が形成された半導体層から、第1の電極245上に形成された配線電極330のためのコンタクトホール331までの抵抗を、より低減することができる。
A4-2. Effect 2:
Furthermore, since the first electrode 245 is covered with the gate electrode material 270 (second electrode material), the electrode on the semiconductor layer on which the first electrode 245 is formed can be formed thick, and as a result. The resistance from the semiconductor layer in which the first electrode 245 is formed to the contact hole 331 for the wiring electrode 330 formed on the first electrode 245 can be reduced. 12, the distance L1 between the contact hole 331 for the wiring electrode 330 on the first electrode 245 and the gate is the distance between the semiconductor layer on which the first electrode 245 is formed and the gate. When it is larger than L2, the resistance from the semiconductor layer in which the first electrode 245 is formed to the contact hole 331 for the wiring electrode 330 formed on the first electrode 245 can be further reduced. it can.

A4−3.効果3:
さらに、本実施形態の製造方法によれば、ゲート電極材料270が、第1の電極245よりも広い範囲、すなわち、第1の電極245上と第1の電極245周縁の絶縁膜260を介した半導体層(半導体装置)上とを一体的に覆うので、エッチングにより半導体層が損傷することを抑制することができる。また、ゲート電極材料270が第1の電極245上のすべてを覆っているので、第1の電極245が損傷することを確実に抑制することができる。
A4-3. Effect 3:
Furthermore, according to the manufacturing method of the present embodiment, the gate electrode material 270 is in a wider range than the first electrode 245, that is, via the insulating film 260 on the first electrode 245 and the periphery of the first electrode 245. Since the semiconductor layer (semiconductor device) is integrally covered, it is possible to prevent the semiconductor layer from being damaged by etching. In addition, since the gate electrode material 270 covers all over the first electrode 245, the first electrode 245 can be reliably prevented from being damaged.

A4−4.効果4:
また、本実施形態の製造方法では、第1の電極245上と、ゲート電極275(第2の電極)が形成される領域上とに、マスクパターン311、312を同時に形成し、その後、エッチングを行った後に、これらのマスクパターン311、312を除去する。そのため、第1の電極245を保護するために、第1の電極245上にマスクパターン311ではなく保護膜(絶縁膜)を形成する方法よりも、図2のステップS90において配線電極330を形成するためのコンタクトホールを容易に形成することができる。第1の電極245上に保護膜を形成すると、配線電極330の形成に先立って、その保護膜(絶縁膜)上に、層間絶縁膜320(図9)が堆積されることになり、コンタクトホールを形成するために、保護膜と、堆積された層間絶縁膜320とをエッチングしなければならないのに対して、本実施形態では、第2のマスクパターン312を除去する際に、同時に、第1の電極245上の第1のマスクパターン311も除去されるので、コンタクトホール形成時に層間絶縁膜320だけをエッチングすればよいためである。よって、本実施形態によれば、コンタクトホールを容易に形成することができるので、製造工程を短縮化することが可能になる。
A4-4. Effect 4:
In the manufacturing method of this embodiment, mask patterns 311 and 312 are simultaneously formed on the first electrode 245 and the region where the gate electrode 275 (second electrode) is formed, and then etching is performed. After performing, the mask patterns 311 and 312 are removed. Therefore, in order to protect the first electrode 245, the wiring electrode 330 is formed in step S90 in FIG. 2 rather than the method of forming a protective film (insulating film) instead of the mask pattern 311 on the first electrode 245. Therefore, a contact hole can be easily formed. When the protective film is formed on the first electrode 245, the interlayer insulating film 320 (FIG. 9) is deposited on the protective film (insulating film) prior to the formation of the wiring electrode 330. In this embodiment, the first mask pattern 312 is removed at the same time as the first mask pattern 312 is removed, whereas the protective film and the deposited interlayer insulating film 320 must be etched. This is because the first mask pattern 311 on the electrode 245 is also removed, so that only the interlayer insulating film 320 needs to be etched when the contact hole is formed. Therefore, according to the present embodiment, since the contact hole can be easily formed, the manufacturing process can be shortened.

A5.第1実施形態の第1変形例:
図17は、第1実施形態の第1変形例における半導体装置19の構成を模式的に示す図である。図17に示す半導体装置19は、上述の実施形態の半導体装置の製造方法(図2)により製造され、ステップS80においてマスクパターンが除去された半導体装置である。半導体装置19と上述の実施形態の半導体装置18とで異なる点は、第1の電極245のソース電極240の端部247が、ゲート電極材料270に覆われておらず露出している点と、端部247が絶縁膜260を介して第3半導体層140上に形成されている点である。このような半導体装置19であっても、上述の実施形態の効果1、2、4と同様の効果を奏する。また、ソース電極240の端部247が露出していても、第1の電極245のその他の領域は、ゲート電極材料270により覆われているので、エッチングによって第1の電極245におけるボディ電極230とソース電極240とが積層している領域が損傷することを抑制することができる。さらに、第1の電極245とゲート電極材料270との積層構造を上述の実施形態と比較して小さくすることができるので、半導体装置の微細化を図ることができる。また、露出したソース電極240の端部247は、絶縁膜260を介して第3半導体層140上に形成されているので、エッチングにより半導体層(第3半導体層140)が損傷することを抑制することができる。
A5. First modification of the first embodiment:
FIG. 17 is a diagram schematically showing the configuration of the semiconductor device 19 in the first modification of the first embodiment. A semiconductor device 19 shown in FIG. 17 is a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the above-described embodiment (FIG. 2), and the mask pattern is removed in step S80. The difference between the semiconductor device 19 and the semiconductor device 18 of the above-described embodiment is that the end portion 247 of the source electrode 240 of the first electrode 245 is not covered with the gate electrode material 270 and is exposed. The end portion 247 is formed on the third semiconductor layer 140 with the insulating film 260 interposed therebetween. Even such a semiconductor device 19 has the same effects as the effects 1, 2, and 4 of the above-described embodiment. Even if the end portion 247 of the source electrode 240 is exposed, the other region of the first electrode 245 is covered with the gate electrode material 270, so that the body electrode 230 in the first electrode 245 and the other region of the first electrode 245 are etched. Damage to the region where the source electrode 240 is stacked can be suppressed. Furthermore, since the stacked structure of the first electrode 245 and the gate electrode material 270 can be reduced as compared with the above-described embodiment, the semiconductor device can be miniaturized. Further, since the exposed end portion 247 of the source electrode 240 is formed over the third semiconductor layer 140 with the insulating film 260 interposed therebetween, it is possible to suppress damage to the semiconductor layer (third semiconductor layer 140) due to etching. be able to.

A6.第1実施形態の第2変形例:
図18は、第1実施形態の第2変形例における半導体装置30の構成を模式的に示す図である。図18に示す半導体装置30は、上述の実施形態の半導体装置の製造方法(図2)により製造され、ステップS80においてマスクパターンが除去された半導体装置である。半導体装置30と上述の実施形態の半導体装置10とで異なる点は、ソース電極240上に形成されたゲート電極材料270の端面279と、ソース電極240との端面249とが揃っている点である。このような半導体装置30であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、第1の電極245とゲート電極材料270との積層構造を、上述の実施形態と比較して小さくすることができるので、半導体装置の微細化を図ることができる。
A6. Second modification of the first embodiment:
FIG. 18 is a diagram schematically illustrating the configuration of the semiconductor device 30 according to the second modification of the first embodiment. A semiconductor device 30 shown in FIG. 18 is a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the above-described embodiment (FIG. 2), and the mask pattern is removed in step S80. The difference between the semiconductor device 30 and the semiconductor device 10 of the above-described embodiment is that the end surface 279 of the gate electrode material 270 formed on the source electrode 240 and the end surface 249 of the source electrode 240 are aligned. . Even such a semiconductor device 30 has the same effect as the above-described embodiment. Further, since the stacked structure of the first electrode 245 and the gate electrode material 270 can be made smaller than that in the above embodiment, the semiconductor device can be miniaturized.

A7.第1実施形態の第3変形例:
図19は、第1実施形態の第3変形例における半導体装置40の構成を模式的に示す図である。図19に示す半導体装置40は、上述の実施形態の半導体装置の製造方法(図2)により製造され、ステップS80においてマスクパターンが除去された半導体装置である。半導体装置40と上述の実施形態の半導体装置10とで異なる点は、ソース電極240の端部247が、ゲート電極材料270に覆われておらず露出している点である。このような半導体装置であっても、上述の実施形態の効果1、2、4と同様の効果を奏する。また、ソース電極240の端部247が露出していても、ソース電極240のその他の領域はゲート電極材料270により覆われているので、エッチングによって第1の電極245におけるボディ電極230とソース電極240とが積層している領域が損傷することを抑制することができる。さらに、第1の電極245とゲート電極材料270との積層構造を、上述の実施形態と比較して小さくすることができるので、半導体装置の微細化を図ることができる。
A7. Third modification of the first embodiment:
FIG. 19 is a diagram schematically illustrating a configuration of the semiconductor device 40 according to the third modification of the first embodiment. A semiconductor device 40 shown in FIG. 19 is a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the above-described embodiment (FIG. 2), and the mask pattern is removed in step S80. The difference between the semiconductor device 40 and the semiconductor device 10 of the above-described embodiment is that the end portion 247 of the source electrode 240 is not covered with the gate electrode material 270 and is exposed. Even such a semiconductor device has the same effects as the effects 1, 2, and 4 of the above-described embodiment. Even if the end portion 247 of the source electrode 240 is exposed, the other region of the source electrode 240 is covered with the gate electrode material 270. Therefore, the body electrode 230 and the source electrode 240 in the first electrode 245 are etched. It is possible to suppress damage to the region where the layers are stacked. Furthermore, since the stacked structure of the first electrode 245 and the gate electrode material 270 can be reduced as compared with the above-described embodiment, the semiconductor device can be miniaturized.

A8.第1実施形態の第4変形例:
上述の実施形態では、第1の電極245は、Alからなる層とTiからなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、Tiからなる層が下方(第3半導体層140側)に位置する構造を有するソース電極240を備えている。これに対し、ソース電極240の積層構造は、Tiに代えて窒化チタン(TiN)、バナジウム(V)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)などを用いて形成されてもよい。また、ソース電極240の積層構造は、上述の実施形態のAlに代えて、Alを90%以上含んだAlSi、AlCu、AlSiCu、AlSiTaなどを用いて形成されてもよい。さらに、これらの積層構造、例えばV/AlSi/Tiなどの3層以上の積層構造であってもよい。また、上述の実施形態では、ゲート電極275及びゲート電極材料270は、Alにより形成されている。これに対し、ゲート電極275及びゲート電極材料270は、上述の実施形態のAlに代えて、Alを90%以上含んだAlSi、AlCu、AlSiCu、AlSiTaなどを用いて形成されてもよい。また、上述の実施形態のAlに代えてNiを用いてもよい。さらに、上記Al、又はAlSi又はNiと、Ti、TiN、V、Hf、Zrなどとの積層構造、例えば、TiN/AlSi/TiNなどの積層構造であってもよい。このような構造であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
A8. Fourth modification of the first embodiment:
In the above-described embodiment, the first electrode 245 is formed by laminating a layer made of Al and a layer made of Ti and then heat-treating, and the layer made of Ti is below (the third semiconductor layer 140 side). A source electrode 240 having a structure located at a position. On the other hand, the stacked structure of the source electrode 240 may be formed using titanium nitride (TiN), vanadium (V), hafnium (Hf), zirconium (Zr), or the like instead of Ti. The stacked structure of the source electrode 240 may be formed using AlSi, AlCu, AlSiCu, AlSiTa, or the like containing 90% or more of Al instead of Al in the above-described embodiment. Furthermore, these laminated structures, for example, a laminated structure of three or more layers such as V / AlSi / Ti may be used. In the above-described embodiment, the gate electrode 275 and the gate electrode material 270 are made of Al. On the other hand, the gate electrode 275 and the gate electrode material 270 may be formed using AlSi, AlCu, AlSiCu, AlSiTa, or the like containing 90% or more of Al instead of Al in the above-described embodiment. Further, Ni may be used instead of Al in the above-described embodiment. Furthermore, a laminated structure of Al, AlSi or Ni and Ti, TiN, V, Hf, Zr or the like, for example, a laminated structure of TiN / AlSi / TiN or the like may be used. Even with such a structure, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

A9.第1実施形態の第5変形例:
上述の実施形態において、第1の電極245と第2の電極(ゲート電極275)及びゲート電極材料270とは、同じエッチングガスもしくはウェットエッチング液に対して反応性の高い材料により構成されていてもよい。例えば、第1の電極245と第2の電極(ゲート電極275)及びゲート電極材料270とは、塩素系ガスとフッ酸系ウェットエッチングに対して反応性の高い、Al、AlSi、その他Alを90%以上含んだAlSi、AlCu、AlSiCu、AlSiTaや、Ti、TiN、V、Hf、Zrなどにより構成されていてもよい。また、塩素系ガスと塩酸系のウェットエッチングに対して、反応性の高いAl、AlSi、その他Alを90%以上含んだAlSi、AlCu、AlSiCu、AlSiTaや、Ni、Ti、TiN、V、Hf、Zrなどにより構成されていてもよい。このような構造であれば、上述の実施形態の効果をより向上させることができる。
A9. Fifth modification of the first embodiment:
In the above-described embodiment, the first electrode 245, the second electrode (gate electrode 275), and the gate electrode material 270 may be made of a material that is highly reactive with the same etching gas or wet etching solution. Good. For example, the first electrode 245, the second electrode (gate electrode 275), and the gate electrode material 270 are made of 90% Al, AlSi, and other Al that are highly reactive to chlorine-based gas and hydrofluoric acid-based wet etching. % Si or AlCu, AlSiCu, AlSiTa, Ti, TiN, V, Hf, Zr, or the like. Also, highly reactive Al, AlSi, AlSi, AlSiCu, AlSiTa containing 90% or more Al, and Ni, Ti, TiN, V, Hf, etc. It may be composed of Zr or the like. With such a structure, the effect of the above-described embodiment can be further improved.

B.第2実施形態:
B1.半導体装置の構成:
上述の第1実施形態では、縦型MOSFETの構成について説明した。これに対して、第2実施形態では、横型MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor)の構成について説明する。
B. Second embodiment:
B1. Semiconductor device configuration:
In the first embodiment described above, the configuration of the vertical MOSFET has been described. In contrast, in the second embodiment, a configuration of a lateral MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor) will be described.

図20は、第2実施形態における半導体装置50の構成を模式的に示す図である。半導体装置50は、リセス構造を有したGaN系半導体からなるMISFETである。   FIG. 20 is a diagram schematically illustrating the configuration of the semiconductor device 50 according to the second embodiment. The semiconductor device 50 is a MISFET made of a GaN-based semiconductor having a recess structure.

半導体装置50は、基板112と、バッファ層122と、キャリア走行層132と、障壁層142と、ソース電極242と、ドレイン電極212と、リセス252と、絶縁膜262と、ゲート電極272と、ゲート電極材料274と、を備える。半導体装置50は、基板112と、バッファ層122と、キャリア走行層132と、障壁層142とが順に積層された構造を有する。   The semiconductor device 50 includes a substrate 112, a buffer layer 122, a carrier traveling layer 132, a barrier layer 142, a source electrode 242, a drain electrode 212, a recess 252, an insulating film 262, a gate electrode 272, and a gate. An electrode material 274. The semiconductor device 50 has a structure in which a substrate 112, a buffer layer 122, a carrier traveling layer 132, and a barrier layer 142 are sequentially stacked.

本実施形態において、ソース電極242及びドレイン電極212は、それぞれ本願の「第1の電極」に相当する。ゲート電極材料274は本願の「第2の電極材料」に相当する。なお、基板112と、バッファ層122と、キャリア走行層132と、障壁層142とが順に積層された構造を、「積層体」とも呼び、+Z方向(各層が積層される方向)を「上方」、−Z方向を「下方」とも呼ぶ。半導体装置10が備えるそれぞれの構成の表面のうち上方側の表面を「上面」、下方側の表面を「下面」とも呼ぶ。   In the present embodiment, the source electrode 242 and the drain electrode 212 respectively correspond to the “first electrode” of the present application. The gate electrode material 274 corresponds to the “second electrode material” of the present application. The structure in which the substrate 112, the buffer layer 122, the carrier traveling layer 132, and the barrier layer 142 are sequentially stacked is also referred to as a “stacked body”, and the + Z direction (the direction in which each layer is stacked) is “upward”. , −Z direction is also referred to as “downward”. Of the surfaces of the respective configurations included in the semiconductor device 10, the upper surface is also referred to as “upper surface” and the lower surface is also referred to as “lower surface”.

半導体装置50の基板112は、XY平面に沿って広がる板状をなす。基板112はSiにより構成されている。バッファ層122は、基板112の上面に積層された状態で形成されている。バッファ層122は、薄いアンドープAlN層の上に厚いアンドープGaN層が積層された多層の窒化物半導体層である。キャリア走行層132は、アンドープGaNにより構成されている。障壁層142は、キャリア走行層132よりも禁制帯幅の広い窒化物半導体層よりなり、キャリア走行層132に対してキャリアを供給する層である。障壁層142は、アンドープAl0.25Ga0.75Nにより構成されている。キャリア走行層132と障壁層142とのヘテロ接合界面には、正の分極電荷の影響によって、キャリア走行層132の側に2次元電子ガスが発生する。 The substrate 112 of the semiconductor device 50 has a plate shape extending along the XY plane. The substrate 112 is made of Si. The buffer layer 122 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the substrate 112. The buffer layer 122 is a multilayer nitride semiconductor layer in which a thick undoped GaN layer is stacked on a thin undoped AlN layer. The carrier traveling layer 132 is made of undoped GaN. The barrier layer 142 is formed of a nitride semiconductor layer having a wider forbidden band than the carrier traveling layer 132 and supplies carriers to the carrier traveling layer 132. The barrier layer 142 is made of undoped Al 0.25 Ga 0.75 N. At the heterojunction interface between the carrier traveling layer 132 and the barrier layer 142, two-dimensional electron gas is generated on the carrier traveling layer 132 side due to the influence of positive polarization charges.

なお、本実施形態では、障壁層142は、1層のアンドープ層AlGaNにより形成されているが、他の実施の形態では、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/AlGaN/AlNなどの多層からなる窒化物半導体層で形成してもよい。また、障壁層142は、ドーピングされたAlGaN、AlInN、AlGaInNなどの1層よりなる窒化物半導体層、Al組成やドーピング濃度の異なる複数のAlGaN層を含んでなる多層AlGaN層など、1層又は多層のアンドープもしくはドーピングされた層からなる他の半導体層を用いてもよい。また、キャリア走行層132と障壁層142とは、それぞれ1層だけであるが、障壁層142の上に、さらに単数又は複数のキャリア走行層/障壁層対を設けてもよい。   In the present embodiment, the barrier layer 142 is formed of one undoped layer AlGaN, but in other embodiments, the barrier layer 142 is composed of multiple layers such as GaN / AlGaN, InGaN / AlGaN, InGaN / AlGaN / AlN. It may be formed of a nitride semiconductor layer. The barrier layer 142 is a single layer or multiple layers such as a nitride semiconductor layer made of one layer such as doped AlGaN, AlInN, AlGaInN, or a multi-layer AlGaN layer containing a plurality of AlGaN layers having different Al compositions and doping concentrations. Other semiconductor layers comprising undoped or doped layers may be used. Further, each of the carrier traveling layer 132 and the barrier layer 142 is only one layer, but one or more carrier traveling layer / barrier layer pairs may be provided on the barrier layer 142.

リセス252は、ドライエッチングによって、障壁層142の上面からキャリア走行層132の部分的深さまで掘り込むことによって形成されている。リセス252の深さは、ゲート電極272にゲート電圧を印加していない状態において、ソース電極242とドレイン電極212の間の電流を抑制してノーマリーオフを実現するために、ソース電極242とゲート電極272の間の2次元電子ガスとゲート・ドレイン間の2次元電子ガスとがゲート電圧の印加なしの状態で、十分に分離されるように形成されている。なお、リセス252の側面は、キャリア走行層132及び障壁層142に対して垂直であることを要せず、側面は傾斜して形成されていてもよい。   The recess 252 is formed by digging from the upper surface of the barrier layer 142 to a partial depth of the carrier traveling layer 132 by dry etching. The depth of the recess 252 is such that the source electrode 242 and the gate are formed in order to suppress the current between the source electrode 242 and the drain electrode 212 and realize normally-off in a state where no gate voltage is applied to the gate electrode 272. The two-dimensional electron gas between the electrodes 272 and the two-dimensional electron gas between the gate and the drain are formed so as to be sufficiently separated without applying a gate voltage. The side surface of the recess 252 does not need to be perpendicular to the carrier traveling layer 132 and the barrier layer 142, and the side surface may be formed to be inclined.

絶縁膜262は、リセス252と、ソース電極242及びドレイン電極212の形成される領域以外の障壁層142の上面と、を連続的に覆う用に形成された膜である。本実施形態では、絶縁膜262は、SiO2により形成されている。 The insulating film 262 is a film formed to continuously cover the recess 252 and the upper surface of the barrier layer 142 other than the region where the source electrode 242 and the drain electrode 212 are formed. In the present embodiment, the insulating film 262 is formed of SiO 2 .

ゲート電極272は、絶縁膜262を介してリセス252とリセス252周縁の障壁層142上面と、を連続的に覆う用に形成された電極である。本実施形態では、ゲート電極272は、Alにより形成されている。   The gate electrode 272 is an electrode formed to continuously cover the recess 252 and the upper surface of the barrier layer 142 at the periphery of the recess 252 with the insulating film 262 interposed therebetween. In the present embodiment, the gate electrode 272 is made of Al.

ソース電極242及びドレイン電極212は、図20に示すように、障壁層142に接触するように形成されている。ソース電極242及びドレイン電極212は、Alからなる層とTiからなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、Tiからなる層が下方(障壁層142側)に位置する構造を有する。ソース電極242及びドレイン電極212は、障壁層142を介したトンネル電流機構によって、キャリア走行層132にオーミック接触している。   The source electrode 242 and the drain electrode 212 are formed so as to be in contact with the barrier layer 142 as shown in FIG. The source electrode 242 and the drain electrode 212 are formed by laminating a layer made of Al and a layer made of Ti and then heat-treating, and have a structure in which the layer made of Ti is located below (the barrier layer 142 side). . The source electrode 242 and the drain electrode 212 are in ohmic contact with the carrier traveling layer 132 by a tunnel current mechanism through the barrier layer 142.

ソース電極242の上面とドレイン電極212の上面とは、ゲート電極272と同じ材料により構成されたゲート電極材料274により覆われている。本実施形態において、ソース電極242上のゲート電極材料274は、ソース電極242よりも広い範囲を覆っている。ドレイン電極212上のゲート電極材料274もまた、ドレイン電極212よりも広い範囲を覆っている。具体的には、図20に示すように、ゲート電極材料274は、ソース電極242の上面とソース電極242周縁の絶縁膜262を介した障壁層142上とを連続的に覆っている。また、ゲート電極材料274は、ドレイン電極212の上面とドレイン電極212周縁の絶縁膜262を介した障壁層142上とを連続的に覆っている。   The upper surface of the source electrode 242 and the upper surface of the drain electrode 212 are covered with a gate electrode material 274 made of the same material as the gate electrode 272. In the present embodiment, the gate electrode material 274 on the source electrode 242 covers a wider range than the source electrode 242. The gate electrode material 274 on the drain electrode 212 also covers a wider area than the drain electrode 212. Specifically, as illustrated in FIG. 20, the gate electrode material 274 continuously covers the upper surface of the source electrode 242 and the barrier layer 142 via the insulating film 262 around the source electrode 242. The gate electrode material 274 continuously covers the upper surface of the drain electrode 212 and the barrier layer 142 with the insulating film 262 around the drain electrode 212 interposed therebetween.

B2.半導体装置の製造方法:
本実施形態における半導体装置の製造方法と上述の第1実施形態における半導体装置の製造方法とで異なる点は、第1実施形態のステップS20(図2)においては、リセス220及びトレンチ250を形成したのに対し、本実施形態においては、リセス252を形成する点である。また、第1実施形態のステップS40(図2)においては、第1の電極としてボディ電極230及びソース電極240を形成したのに対し、本実施形態においては、第1の電極としてソース電極242及びドレイン電極212を形成する点である。なお、ソース電極242とドレイン電極212とは同時に形成してもよく、別々に形成してもよい。本実施形態における半導体装置の製造方法のその他の点については、上述の第1実施形態の製造方法と同様である。
B2. Manufacturing method of semiconductor device:
The difference between the manufacturing method of the semiconductor device in the present embodiment and the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment described above is that the recess 220 and the trench 250 are formed in step S20 (FIG. 2) of the first embodiment. On the other hand, in the present embodiment, the recess 252 is formed. In step S40 (FIG. 2) of the first embodiment, the body electrode 230 and the source electrode 240 are formed as the first electrode, whereas in the present embodiment, the source electrode 242 and the source electrode 242 are formed as the first electrode. The drain electrode 212 is formed. Note that the source electrode 242 and the drain electrode 212 may be formed simultaneously or separately. Other points of the manufacturing method of the semiconductor device in the present embodiment are the same as those of the manufacturing method of the first embodiment described above.

すなわち、本実施形態においても、第2の電極材料であるゲート電極材料274が半導体層の全面に堆積され(図2、ステップS50)、第1の電極であるソース電極242とドレイン電極212とを覆う第1のマスクパターン311と、ゲート電極272が形成される領域を覆う第2のマスクパターン312とが同時に形成される(図2、ステップS60)。その後、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより、マスクパターン311、312で覆われた領域以外の部分のゲート電極材料274がエッチングされ(図2、ステップS70)、マスクパターン311、312が除去されて(図2、ステップS80)、ゲート電極272が形成される。なお、図20に示す半導体装置は、ステップS80においてゲート電極272が形成された半導体装置50である。   That is, also in this embodiment, the gate electrode material 274 that is the second electrode material is deposited on the entire surface of the semiconductor layer (FIG. 2, step S50), and the source electrode 242 and the drain electrode 212 that are the first electrodes are formed. The covering first mask pattern 311 and the second mask pattern 312 covering the region where the gate electrode 272 is formed are formed simultaneously (FIG. 2, step S60). Thereafter, the gate electrode material 274 in a portion other than the region covered with the mask patterns 311 and 312 is etched by dry etching using a chlorine-based gas (FIG. 2, step S70), and the mask patterns 311 and 312 are removed. (FIG. 2, step S80), the gate electrode 272 is formed. 20 is the semiconductor device 50 in which the gate electrode 272 is formed in step S80.

B3.効果:
以上で説明した第2実施形態によれば、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
B3. effect:
According to 2nd Embodiment demonstrated above, there exists an effect similar to the above-mentioned 1st Embodiment.

B4.第2実施形態の第1変形例:
図21は、第2実施形態の第1変形例における半導体装置60の構成を模式的に示す図である。図21に示す半導体装置60は、AlGaN/GaN系半導体からなる横型のMISHFET(Metal-Insulator-Semiconductor Heterostructure Field-Effect Transistor)である。図21に示す半導体装置60は、ゲート電極272がリセス252に形成されない点を除いて、上述の第2実施形態の半導体装置と同様の方法により製造され、第1のマスクパターン311及び第2のマスクパターン312が除去された半導体装置である。このような半導体装置であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
B4. First modification of the second embodiment:
FIG. 21 is a diagram schematically illustrating the configuration of the semiconductor device 60 according to the first modification of the second embodiment. A semiconductor device 60 shown in FIG. 21 is a lateral MISHFET (Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor) made of an AlGaN / GaN-based semiconductor. A semiconductor device 60 shown in FIG. 21 is manufactured by the same method as that of the semiconductor device of the second embodiment described above, except that the gate electrode 272 is not formed in the recess 252, and the first mask pattern 311 and the second mask pattern 211 are formed. This is a semiconductor device from which the mask pattern 312 has been removed. Even such a semiconductor device has the same effect as the above-described embodiment.

B5.第2実施形態の第2変形例:
図22は、第2の実施形態の第2変形例における半導体装置70の構成を模式的に示す図である。図22に示す半導体装置70は、AlGaN/GaN系半導体からなる横型のHFET(Heterostructure Field-Effect Transistor)である。図22に示す半導体装置70は、障壁層142に接触するようにゲート電極272が形成される点を除いて、上述の第2実施形態の半導体装置と同様の方法により製造され、第1のマスクパターン311及び第2のマスクパターン312が除去された半導体装置である。このような半導体装置であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
B5. Second modification of the second embodiment:
FIG. 22 is a diagram schematically illustrating the configuration of the semiconductor device 70 according to the second modification of the second embodiment. A semiconductor device 70 shown in FIG. 22 is a lateral HFET (Heterostructure Field-Effect Transistor) made of an AlGaN / GaN-based semiconductor. The semiconductor device 70 shown in FIG. 22 is manufactured by the same method as the semiconductor device of the second embodiment described above except that the gate electrode 272 is formed so as to be in contact with the barrier layer 142, and the first mask is formed. In this semiconductor device, the pattern 311 and the second mask pattern 312 are removed. Even such a semiconductor device has the same effect as the above-described embodiment.

B6.第2実施形態の第3変形例:
図23は、第2実施形態の第3変形例における半導体装置80の構成を模式的に示す図である。図23に示す半導体装置80は、GaN系半導体からなる横型のMISFETである。半導体装置80は、基板113と、バッファ層123と、p−GaN層133と、ソース電極242と、ドレイン電極212と、絶縁膜262と、ゲート電極272と、ゲート電極材料274と、を備える。
B6. Third modification of the second embodiment:
FIG. 23 is a diagram schematically illustrating a configuration of a semiconductor device 80 according to a third modification of the second embodiment. A semiconductor device 80 shown in FIG. 23 is a lateral MISFET made of a GaN-based semiconductor. The semiconductor device 80 includes a substrate 113, a buffer layer 123, a p-GaN layer 133, a source electrode 242, a drain electrode 212, an insulating film 262, a gate electrode 272, and a gate electrode material 274.

基板113はSiにより構成されている。バッファ層123は、基板112の上面に積層された状態で形成されている。バッファ層123は、薄いアンドープAlN層の上に厚いアンドープGaN層が積層された多層の窒化物半導体層である。p−GaN層133内には、高濃度のn+GaN領域280と、低濃度のn-GaN領域290とが、イオン注入によって形成されている。なお、n+GaN領域280とn-GaN領域290とは、イオン注入に限らず、不純物拡散や選択再成長など他の方法によって形成されてもよい。 The substrate 113 is made of Si. The buffer layer 123 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the substrate 112. The buffer layer 123 is a multilayer nitride semiconductor layer in which a thick undoped GaN layer is stacked on a thin undoped AlN layer. A high concentration n + GaN region 280 and a low concentration n GaN region 290 are formed in the p-GaN layer 133 by ion implantation. The n + GaN region 280 and the n GaN region 290 are not limited to ion implantation, and may be formed by other methods such as impurity diffusion and selective regrowth.

図23に示す半導体装置80もまた、上述の第2実施形態の半導体装置と同様の方法により製造され、第1のマスクパターン311及び第2のマスクパターン312が除去された半導体装置である。このような半導体装置であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。   A semiconductor device 80 shown in FIG. 23 is also a semiconductor device manufactured by the same method as that of the semiconductor device of the second embodiment described above, in which the first mask pattern 311 and the second mask pattern 312 are removed. Even such a semiconductor device has the same effect as the above-described embodiment.

B7.第2実施形態の第4変形例:
上述の第2実施形態において、ソース電極242上のゲート電極材料274は、ソース電極242よりも広い範囲を覆っている。また、ドレイン電極212上のゲート電極材料274は、ドレイン電極212よりも広い範囲を覆っている。これに対し、ソース電極242の端部とドレイン電極212の端部の少なくとも一方は、上述の第1実施形態の第1変形例のように、ゲート電極材料274により覆われず露出し、かつ、端部が絶縁膜262を介して障壁層142上に形成されていてもよい。このような半導体装置であっても、上述の第1実施形態の第1変形例と同様の効果を奏する。
B7. Fourth modification of the second embodiment:
In the second embodiment described above, the gate electrode material 274 on the source electrode 242 covers a wider area than the source electrode 242. Further, the gate electrode material 274 on the drain electrode 212 covers a wider area than the drain electrode 212. On the other hand, at least one of the end portion of the source electrode 242 and the end portion of the drain electrode 212 is exposed without being covered with the gate electrode material 274 as in the first modification of the first embodiment described above, and The end portion may be formed on the barrier layer 142 with the insulating film 262 interposed therebetween. Even such a semiconductor device has the same effect as the first modification of the first embodiment described above.

B8.第2実施形態の第5変形例:
上述の第2実施形態において、ソース電極242上のゲート電極材料274は、ソース電極242よりも広い範囲を覆っている。また、ドレイン電極212上のゲート電極材料274は、ドレイン電極212よりも広い範囲を覆っている。これに対し、ソース電極242の端面とドレイン電極212の端面の少なくとも一方は、上述の第1実施形態の第2変形例のように、ゲート電極材料274の端面と揃っていてもよい。このような半導体装置であっても、上述の第1実施形態の第2変形例と同様の効果を奏する。
B8. Fifth modification of the second embodiment:
In the second embodiment described above, the gate electrode material 274 on the source electrode 242 covers a wider area than the source electrode 242. Further, the gate electrode material 274 on the drain electrode 212 covers a wider area than the drain electrode 212. On the other hand, at least one of the end face of the source electrode 242 and the end face of the drain electrode 212 may be aligned with the end face of the gate electrode material 274 as in the second modification of the first embodiment described above. Even such a semiconductor device has the same effect as the second modification of the first embodiment described above.

B9.第2実施形態の第6変形例:
上述の第2実施形態において、ソース電極242上のゲート電極材料274は、ソース電極242よりも広い範囲を覆っている。また、ドレイン電極212上のゲート電極材料274は、ドレイン電極212よりも広い範囲を覆っている。これに対し、ソース電極242の端部とドレイン電極212の端部の少なくとも一方は、上述の第1実施形態の第3変形例のように、ゲート電極材料274により覆われず露出していてもよい。このような半導体装置であっても、上述の第1実施形態の第3変形例と同様の効果を奏する。
B9. Sixth modification of the second embodiment:
In the second embodiment described above, the gate electrode material 274 on the source electrode 242 covers a wider area than the source electrode 242. Further, the gate electrode material 274 on the drain electrode 212 covers a wider area than the drain electrode 212. On the other hand, even if at least one of the end portion of the source electrode 242 and the end portion of the drain electrode 212 is not covered with the gate electrode material 274 and exposed as in the third modification of the first embodiment described above. Good. Even such a semiconductor device has the same effect as the third modification of the first embodiment described above.

B10.第2実施形態の第7変形例:
上述の実施形態では、第1の電極(ソース電極242及びドレイン電極212)は、Alからなる層とTiからなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、Tiからなる層が下方に位置する構造を有する。これに対し、第1の電極(ソース電極242及びドレイン電極212)の積層構造は、第1実施形態の第4変形例のような構造であってもよい。また、第1の電極と第2の電極(ゲート電極)及びゲート電極材料とは、上述の第1実施形態の第5変形例のように、同じエッチングガスもしくはウェットエッチング液に対して反応性の高い材料により構成されていてもよい。
B10. Seventh modification of the second embodiment:
In the above-described embodiment, the first electrode (the source electrode 242 and the drain electrode 212) is formed by laminating a layer made of Al and a layer made of Ti, and then heat-treating, and the layer made of Ti is formed below. It has the structure located in. On the other hand, the laminated structure of the first electrodes (the source electrode 242 and the drain electrode 212) may be a structure as in the fourth modification of the first embodiment. In addition, the first electrode, the second electrode (gate electrode), and the gate electrode material are reactive to the same etching gas or wet etching solution as in the fifth modification of the first embodiment described above. You may be comprised with the high material.

C.他の変形例:
C1.変形例1:
上述の種々の実施形態及び変形例では、ステップS80におけるドライエッチングにおいて、塩素系のガスであるBCl3とCl2の混合ガスが用いられている。これに対し、ドライエッチングは、例えば、塩素系ガスであるBCl3やCl2、CCl4、SiCl4のうちいずれか一つのガスを用いてもよく、BCl3とCl2の混合ガス以外の塩素系のガス同士の混合ガスでもよく、塩素系ガスと他のガス(例えばアルゴンガス)との混合ガスを用いてもよい。
C. Other variations:
C1. Modification 1:
In the various embodiments and modifications described above, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 that is a chlorine-based gas is used in the dry etching in step S80. On the other hand, dry etching may use, for example, any one of chlorine-based gases such as BCl 3 , Cl 2 , CCl 4 , and SiCl 4 , and chlorine other than a mixed gas of BCl 3 and Cl 2. A mixed gas of a series of gases may be used, or a mixed gas of a chlorine-based gas and another gas (for example, argon gas) may be used.

C2.変形例2:
上述の種々の実施形態では、絶縁膜260、262は、SiO2により形成されている。これに対し、絶縁膜260、262は、酸化アルミニウム(Al23)や窒化ケイ素(SiN)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)といった他の材料により形成されているとしてもよい。また、絶縁膜260、262は複数層構成であるとしてもよい。例えば、SiO2の上にZrO2を設けたZrO2/SiO2構成をはじめ、HfO2/SiO2構成、Al23/SiO2構成、SiO2/SiN構成といった2層構成や、SiNの上にSiO2を設け、さらにその上にZrO2を設けたZrO2/SiO2/SiN構成をはじめ、HfO2/Al23/SiO2構成といった3層構成であるとしてもよい。
C2. Modification 2:
In the various embodiments described above, the insulating films 260 and 262 are made of SiO 2 . In contrast, the insulating films 260 and 262 may be formed of other materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (SiN), hafnium oxide (HfO 2 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ). Good. The insulating films 260 and 262 may have a multi-layer structure. For example, a ZrO 2 / SiO 2 structure in which ZrO 2 is provided on SiO 2, a two-layer structure such as a HfO 2 / SiO 2 structure, an Al 2 O 3 / SiO 2 structure, a SiO 2 / SiN structure, A three-layer structure such as a ZrO 2 / SiO 2 / SiN structure in which SiO 2 is provided thereon and further ZrO 2 is provided thereon, and a HfO 2 / Al 2 O 3 / SiO 2 structure may be employed.

C3.変形例3:
上述の種々の実施形態及び変形例における各半導体層の形成材料はあくまで一例であり、他の材料を用いることも可能である。例えば、上述の実施形態では、各半導体層が主としてGaNにより構成されているとしている。これに対し、各半導体層は窒化アルミニウム(AlN)や窒化インジウム(InN)といった他の材料により構成されていてもよい。
C3. Modification 3:
The material for forming each semiconductor layer in the various embodiments and modifications described above is merely an example, and other materials can be used. For example, in the above-described embodiment, each semiconductor layer is mainly composed of GaN. On the other hand, each semiconductor layer may be made of other materials such as aluminum nitride (AlN) and indium nitride (InN).

C4.変形例4:
上述の種々の実施形態及び変形例における半導体装置は、パワーデバイスに限らず、マイクロ波帯などの通信用の高周波デバイスや、ロジックIC用の高速デバイスなど他のデバイスに用いられてもよい。
C4. Modification 4:
The semiconductor devices in the above-described various embodiments and modifications are not limited to power devices, and may be used in other devices such as high-frequency devices for communication such as a microwave band, and high-speed devices for logic ICs.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80…半導体装置
27、28…評価試験用の半導体装置
11…積層体
110、112、113…基板
120…第1半導体層
122、123…バッファ層
130…第2半導体層
132…キャリア走行層
133…p−GaN層
140…第3半導体層
142…障壁層
210、212…ドレイン電極
220、252…リセス
230…ボディ電極
240、242…ソース電極
245…第1の電極
247…第1の電極の端部
249…第1の電極の端面
250…トレンチ
260、262…絶縁膜
270、274…ゲート電極材料
272、275…ゲート電極
279…ゲート電極材料の端面
280…n+GaN領域
290…n-GaN領域
311…第1のマスクパターン
312…第2のマスクパターン
320…層間絶縁膜
330…配線電極
331…コンタクトホール
10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ... Semiconductor device 27, 28 ... Semiconductor device for evaluation test 11 ... Laminated body 110, 112, 113 ... substrate 120 ... first semiconductor layer 122, 123 ... buffer layer 130 ... second semiconductor layer 132 ... carrier traveling layer 133 ... p-GaN layer 140 ... third semiconductor layer 142 ... barrier layer 210, 212 ... drain electrode 220, 252 ... recess 230 ... body electrode 240, 242 ... source electrode 245 ... first electrode 247 ... end of first electrode 249 ... end face of first electrode 250 ... trench 260, 262 ... insulating film 270, 274 ... Gate electrode material 272, 275 ... Gate electrode 279 ... End face of gate electrode material 280 ... n + GaN region 290 ... n - GaN region 3 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... 1st mask pattern 312 ... 2nd mask pattern 320 ... Interlayer insulation film 330 ... Wiring electrode 331 ... Contact hole

Claims (6)

半導体層上に第1の電極と第2の電極とを備える半導体装置の製造方法であって、
(A)絶縁膜が形成された前記半導体層に対し、前記半導体層にオーミック接触するとともに端部が前記絶縁膜を介して前記半導体層上に位置するように前記第1の電極を形成する工程と、
(B)前記第1の電極と、前記第2の電極が形成される領域とを、前記第1の電極と前記第2の電極の材料である第2の電極材料とが接触するように、前記第2の電極材料で纏めて同時に覆う工程と、
(C)前記第1の電極の端部が露出するように、前記第2の電極材料に覆われた前記第1の電極上を覆う第1のマスクパターンと、前記第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、を同時に形成する工程と、
(D)前記第1のマスクパターン及び前記第2のマスクパターンから露出した前記第2の電極材料をエッチングすることにより、前記第1の電極の端部が前記第2の電極材料から露出し、かつ、前記第2の電極材料が前記第1の電極上を覆う構造と、前記第2の電極と、を形成する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a first electrode and a second electrode on a semiconductor layer,
(A) A step of forming the first electrode so that the semiconductor layer on which the insulating film is formed is in ohmic contact with the semiconductor layer and an end portion is located on the semiconductor layer through the insulating film. When,
(B) The first electrode and the region where the second electrode is formed so that the first electrode and the second electrode material that is the material of the second electrode are in contact with each other. A step of covering and simultaneously covering the second electrode material;
(C) A first mask pattern covering the first electrode covered with the second electrode material and the second electrode are formed so that an end of the first electrode is exposed. A step of simultaneously forming a second mask pattern covering a region to be formed;
(D) By etching the second electrode material exposed from the first mask pattern and the second mask pattern, an end portion of the first electrode is exposed from the second electrode material; And a step of forming a structure in which the second electrode material covers the first electrode, and the second electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体層上に第1の電極と第2の電極とを備える半導体装置の製造方法であって、
(A)絶縁膜が形成された前記半導体層に対し、前記半導体層にオーミック接触するように前記第1の電極を形成する工程と、
(B)前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極と、前記絶縁膜と、前記絶縁膜上の前記第2の電極が形成される領域とを、前記第1の電極及び前記絶縁膜と前記第2の電極の材料である第2の電極材料と、が接触するように、前記第2の電極材料で纏めて同時に覆う工程と、
(C)前記第2の電極材料に覆われた前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極上及び前記第2の電極材料に覆われた前記第1の電極周縁の前記絶縁膜を介した前記半導体層上を覆う第1のマスクパターンと、前記第2の電極が形成される領域上を覆う第2のマスクパターンと、を同時に形成する工程と、
(D)前記第1のマスクパターン及び前記第2のマスクパターンから露出した前記第2の電極材料をエッチングすることにより、前記第2の電極材料が前記半導体層にオーミック接触する前記第1の電極上と前記第1の電極周縁の前記絶縁膜を介した前記半導体層上とを一体的に覆う構造と、端部が前記絶縁膜を介して前記半導体層上に位置する前記第2の電極と、を形成する工程と、
を備える、
半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device comprising a first electrode and a second electrode on a semiconductor layer,
(A) forming the first electrode so as to be in ohmic contact with the semiconductor layer with respect to the semiconductor layer on which the insulating film is formed;
(B) the first electrode that is in ohmic contact with the semiconductor layer, the insulating film, and a region where the second electrode on the insulating film is formed; the first electrode and the insulating film; A step of collectively covering with the second electrode material so that the second electrode material that is the material of the second electrode is in contact with the second electrode material;
(C) The first electrode in ohmic contact with the semiconductor layer covered with the second electrode material and the peripheral edge of the first electrode covered with the second electrode material via the insulating film Simultaneously forming a first mask pattern covering the semiconductor layer and a second mask pattern covering a region where the second electrode is formed;
(D) The first electrode in which the second electrode material is in ohmic contact with the semiconductor layer by etching the second electrode material exposed from the first mask pattern and the second mask pattern. A structure that integrally covers the top and the semiconductor layer on the periphery of the first electrode via the insulating film, and the second electrode whose end is located on the semiconductor layer via the insulating film; Forming a
Comprising
A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1の電極と前記第2の電極とは、同じ金属材料を含む、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first electrode and the second electrode include the same metal material.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記同じ金属材料は、アルミニウム(Al)である、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the same metal material is aluminum (Al).
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体層として、窒化ガリウム(GaN)系の半導体層を用いる、半導体装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a gallium nitride (GaN) based semiconductor layer is used as the semiconductor layer.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置はトランジスタであり、
前記第1の電極はソース電極及びドレイン電極の少なくとも一方であり、
前記第2の電極はゲート電極である、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
The semiconductor device is a transistor;
The first electrode is at least one of a source electrode and a drain electrode;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second electrode is a gate electrode.
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