JPH10261614A - 窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法および半導体装置 - Google Patents
窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法および半導体装置Info
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- JPH10261614A JPH10261614A JP6653697A JP6653697A JPH10261614A JP H10261614 A JPH10261614 A JP H10261614A JP 6653697 A JP6653697 A JP 6653697A JP 6653697 A JP6653697 A JP 6653697A JP H10261614 A JPH10261614 A JP H10261614A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ａｌを含まない窒化物系化合物半導体を、下
地に対してほぼ完全に選択的にエッチングすることがで
き、しかもエッチングの際に損傷を伴わない窒化物系化
合物半導体の選択エッチング方法およびこの選択エッチ
ング方法を用いて製造される半導体装置を提供する。 【解決手段】 Ｃｌ2 ガスなどのハロゲンガスおよびＨ
Ｃｌガスなどのハロゲン化合物ガスのうちの少なくとも
一方からなる第１のガスとＨ2 ガスおよびＮ2ガスなど
の不活性ガスのうちの少なくとも一方からなる第２のガ
スとの混合ガスからなるエッチングガスを用い、Ａｌを
含む窒化物系化合物半導体をエッチングストップ層とし
てＡｌを含まない窒化物系化合物半導体を気相で熱化学
的にエッチングする。
地に対してほぼ完全に選択的にエッチングすることがで
き、しかもエッチングの際に損傷を伴わない窒化物系化
合物半導体の選択エッチング方法およびこの選択エッチ
ング方法を用いて製造される半導体装置を提供する。 【解決手段】 Ｃｌ2 ガスなどのハロゲンガスおよびＨ
Ｃｌガスなどのハロゲン化合物ガスのうちの少なくとも
一方からなる第１のガスとＨ2 ガスおよびＮ2ガスなど
の不活性ガスのうちの少なくとも一方からなる第２のガ
スとの混合ガスからなるエッチングガスを用い、Ａｌを
含む窒化物系化合物半導体をエッチングストップ層とし
てＡｌを含まない窒化物系化合物半導体を気相で熱化学
的にエッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系化合物
半導体の選択エッチング方法および半導体装置に関し、
特に、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体装置に適用して好適なものである。
半導体の選択エッチング方法および半導体装置に関し、
特に、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系半導体は直接遷移半導体であ
り、その禁制帯幅は１．９ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、可視領域から紫外線領域の発光が可能な発光素子
の実現が理論上可能であることから、近年注目を集めて
おり、その開発が活発に進められている。また、ＧａＮ
系半導体は、電子走行素子の材料としても大きな可能性
を持っている。すなわち、ＧａＮの飽和電子速度は約
２．５×１０7 ｃｍ／ｓとＳｉ、ＧａＡｓおよびＳｉＣ
に比べて大きく、また、破壊電界は約５×１０6 Ｖ／ｃ
ｍとダイヤモンドに次ぐ大きさを持っている。このよう
な理由により、ＧａＮ系半導体は、高周波、大電力用半
導体素子の材料として大きな可能性を持つことが予想さ
れてきた。
り、その禁制帯幅は１．９ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、可視領域から紫外線領域の発光が可能な発光素子
の実現が理論上可能であることから、近年注目を集めて
おり、その開発が活発に進められている。また、ＧａＮ
系半導体は、電子走行素子の材料としても大きな可能性
を持っている。すなわち、ＧａＮの飽和電子速度は約
２．５×１０7 ｃｍ／ｓとＳｉ、ＧａＡｓおよびＳｉＣ
に比べて大きく、また、破壊電界は約５×１０6 Ｖ／ｃ
ｍとダイヤモンドに次ぐ大きさを持っている。このよう
な理由により、ＧａＮ系半導体は、高周波、大電力用半
導体素子の材料として大きな可能性を持つことが予想さ
れてきた。
【０００３】しかしながら、ＧａＮ系半導体を用いて電
子走行素子を作る場合には、不純物のイオン注入による
導電層の形成という手法を適用することができない点
で、ＧａＡｓ系半導体などを用いた従来の半導体素子と
大きく異なる。すなわち、ＧａＮ系半導体中にイオン注
入された不純物は熱的アニールによっては活性化されな
いため、例えばＧａＮ系半導体を用いたＦＥＴにおいて
は、キャリア濃度が実用上十分に高いソース領域および
ドレイン領域を形成することができず、したがってソー
ス電極およびドレイン電極をそれぞれソース領域および
ドレイン領域に低接触抵抗でオーミック接触させること
ができない。
子走行素子を作る場合には、不純物のイオン注入による
導電層の形成という手法を適用することができない点
で、ＧａＡｓ系半導体などを用いた従来の半導体素子と
大きく異なる。すなわち、ＧａＮ系半導体中にイオン注
入された不純物は熱的アニールによっては活性化されな
いため、例えばＧａＮ系半導体を用いたＦＥＴにおいて
は、キャリア濃度が実用上十分に高いソース領域および
ドレイン領域を形成することができず、したがってソー
ス電極およびドレイン電極をそれぞれソース領域および
ドレイン領域に低接触抵抗でオーミック接触させること
ができない。
【０００４】このため、ＧａＮ系半導体を用いたＦＥＴ
としては、不純物のイオン注入による導電層の形成とい
う手法を用いない、図１３に示すような構造のＦＥＴが
試作されている（Appl. Phys. Lett.,62(15),1786(199
3))。図１３に示すように、このＦＥＴにおいては、ｃ
面サファイア基板１０１上にアンドープＧａＮ層１０２
およびチャネル層としてのｎ型ＧａＮ層１０３が順次積
層され、ｎ型ＧａＮ層１０３上にゲート電極１０４、ソ
ース電極１０５およびドレイン電極１０６が設けられて
いる。ここで、ゲート電極１０４はｎ型ＧａＮ層１０３
とショットキー接触し、ソース電極１０５およびドレイ
ン電極１０６はｎ型ＧａＮ層１０３とオーミック接触し
ている。
としては、不純物のイオン注入による導電層の形成とい
う手法を用いない、図１３に示すような構造のＦＥＴが
試作されている（Appl. Phys. Lett.,62(15),1786(199
3))。図１３に示すように、このＦＥＴにおいては、ｃ
面サファイア基板１０１上にアンドープＧａＮ層１０２
およびチャネル層としてのｎ型ＧａＮ層１０３が順次積
層され、ｎ型ＧａＮ層１０３上にゲート電極１０４、ソ
ース電極１０５およびドレイン電極１０６が設けられて
いる。ここで、ゲート電極１０４はｎ型ＧａＮ層１０３
とショットキー接触し、ソース電極１０５およびドレイ
ン電極１０６はｎ型ＧａＮ層１０３とオーミック接触し
ている。
【０００５】また、ＧａＮ系半導体を用いた場合には、
不純物のイオン注入による導電層の形成という手法を適
用することができないという上述の困難に加え、ＧａＮ
系半導体に対しては有効なウエットエッチング液がまだ
開発されておらず、通常の酸またはアルカリを用いたウ
エットエッチング技術では、全くと言ってよいほどエッ
チングされないという困難もある。このため、ＧａＮ系
半導体を用いたＦＥＴにおいては、ＧａＡｓ系半導体を
用いたＦＥＴにおいてソース抵抗低減のために用いられ
る、いわゆるリセスゲート構造を良好に形成することは
困難であった。ここで、物理的モードの大きな条件での
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、リセ
スゲート構造を形成することは一応可能であるが、この
ＲＩＥ法では、被エッチング層や下地に損傷が生じてし
まうばかりでなく、選択エッチングが困難であるため、
被エッチング層をエッチングしようとするとその下地ま
でエッチングせざるを得ないという問題があり、実際上
適用は困難である。
不純物のイオン注入による導電層の形成という手法を適
用することができないという上述の困難に加え、ＧａＮ
系半導体に対しては有効なウエットエッチング液がまだ
開発されておらず、通常の酸またはアルカリを用いたウ
エットエッチング技術では、全くと言ってよいほどエッ
チングされないという困難もある。このため、ＧａＮ系
半導体を用いたＦＥＴにおいては、ＧａＡｓ系半導体を
用いたＦＥＴにおいてソース抵抗低減のために用いられ
る、いわゆるリセスゲート構造を良好に形成することは
困難であった。ここで、物理的モードの大きな条件での
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、リセ
スゲート構造を形成することは一応可能であるが、この
ＲＩＥ法では、被エッチング層や下地に損傷が生じてし
まうばかりでなく、選択エッチングが困難であるため、
被エッチング層をエッチングしようとするとその下地ま
でエッチングせざるを得ないという問題があり、実際上
適用は困難である。
【０００６】一方、ＧａＮ系半導体を用いた高電子移動
度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor,
ＨＥＭＴ）として、図１４に示すような構造のＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ ＨＥＭＴが試作されている（Appl. Phys.
Lett.,68(4),22(1996)) 。図１４に示すように、このＡ
ｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴにおいては、ｃ面サファイ
ア基板２０１上にアンドープＧａＮ層２０２、電子走行
層としてのアンドープＧａＮ層２０３および電子供給層
としてのｎ型ＡｌＧａＮ層２０４が順次積層され、ｎ型
ＡｌＧａＮ層２０４上にゲート電極２０５、ソース電極
２０６およびドレイン電極２０７が設けられている。こ
こで、ゲート電極２０５はｎ型ＡｌＧａＮ層２０４とシ
ョットキー接触している。
度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor,
ＨＥＭＴ）として、図１４に示すような構造のＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ ＨＥＭＴが試作されている（Appl. Phys.
Lett.,68(4),22(1996)) 。図１４に示すように、このＡ
ｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴにおいては、ｃ面サファイ
ア基板２０１上にアンドープＧａＮ層２０２、電子走行
層としてのアンドープＧａＮ層２０３および電子供給層
としてのｎ型ＡｌＧａＮ層２０４が順次積層され、ｎ型
ＡｌＧａＮ層２０４上にゲート電極２０５、ソース電極
２０６およびドレイン電極２０７が設けられている。こ
こで、ゲート電極２０５はｎ型ＡｌＧａＮ層２０４とシ
ョットキー接触している。
【０００７】しかしながら、この図１４に示すＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ ＨＥＭＴにおいては、ソース電極２０６お
よびドレイン電極２０７が低電子濃度のｎ型ＡｌＧａＮ
層２０４上に形成されていることや、ＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ ＨＥＭＴにおけるようにソース電極およびドレ
イン電極の下側にオーミック接触用の合金層を形成する
ことが困難であることなどにより、ソース電極２０６お
よびドレイン電極２０７の接触抵抗が極めて高い。この
ため、このＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴの性能は低か
った。
Ｎ／ＧａＮ ＨＥＭＴにおいては、ソース電極２０６お
よびドレイン電極２０７が低電子濃度のｎ型ＡｌＧａＮ
層２０４上に形成されていることや、ＡｌＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ ＨＥＭＴにおけるようにソース電極およびドレ
イン電極の下側にオーミック接触用の合金層を形成する
ことが困難であることなどにより、ソース電極２０６お
よびドレイン電極２０７の接触抵抗が極めて高い。この
ため、このＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴの性能は低か
った。
【０００８】また、図１５に示すような構造のＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ接合を用いたＦＥＴも試作されている（App
l. Phys. Lett.,69(6),794(1996))。図１５に示すよう
に、このＦＥＴにおいては、ｃ面サファイア基板３０１
上にアンドープＧａＮ層３０２、電子走行層としてのｎ
型ＧａＮ層３０３、スペーサ層としてのアンドープＡｌ
ＧａＮ層３０４および電子供給層としてのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層３０５が順次積層され、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０５上
にゲート電極３０６、ソース電極３０７およびドレイン
電極３０８が設けられている。ここで、ゲート電極３０
６はｎ型ＡｌＧａＮ層３０５とショットキー接触してお
り、ソース電極３０７およびドレイン電極３０８はｎ型
ＡｌＧａＮ層３０５とオーミック接触している。このＦ
ＥＴは、ＨＥＭＴと類似の構造を有するが、ドーピング
された層であるｎ型ＧａＮ層３０３を電子走行層に用い
ていることが通常のＨＥＭＴと異なる。
Ｎ／ＧａＮ接合を用いたＦＥＴも試作されている（App
l. Phys. Lett.,69(6),794(1996))。図１５に示すよう
に、このＦＥＴにおいては、ｃ面サファイア基板３０１
上にアンドープＧａＮ層３０２、電子走行層としてのｎ
型ＧａＮ層３０３、スペーサ層としてのアンドープＡｌ
ＧａＮ層３０４および電子供給層としてのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層３０５が順次積層され、ｎ型ＡｌＧａＮ層３０５上
にゲート電極３０６、ソース電極３０７およびドレイン
電極３０８が設けられている。ここで、ゲート電極３０
６はｎ型ＡｌＧａＮ層３０５とショットキー接触してお
り、ソース電極３０７およびドレイン電極３０８はｎ型
ＡｌＧａＮ層３０５とオーミック接触している。このＦ
ＥＴは、ＨＥＭＴと類似の構造を有するが、ドーピング
された層であるｎ型ＧａＮ層３０３を電子走行層に用い
ていることが通常のＨＥＭＴと異なる。
【０００９】しかしながら、この図１５に示すＦＥＴに
おいては、ソース電極３０７およびドレイン電極３０８
はｎ型ＡｌＧａＮ層３０５上に形成されているために接
触抵抗が十分に低くないことなどにより、高性能のもの
が得られていない。
おいては、ソース電極３０７およびドレイン電極３０８
はｎ型ＡｌＧａＮ層３０５上に形成されているために接
触抵抗が十分に低くないことなどにより、高性能のもの
が得られていない。
【００１０】また、ＧａＮ系半導体を用いたＦＥＴとし
ては、図１６に示すようなものも試作されている（App
l. Phys. Lett.,65(9),1121(1994)) 。図１６に示すよ
うに、このＦＥＴにおいては、ｃ面サファイア基板４０
１上に電子走行層としてのｎ型ＧａＮ層４０２および電
子供給層としてのｎ型ＡｌＧａＮ層４０３が順次積層さ
れている。ｎ型ＡｌＧａＮ層４０３は所定形状にパター
ニングされている。そして、このｎ型ＡｌＧａＮ層４０
３上にゲート電極４０４が設けられているとともに、こ
のｎ型ＡｌＧａＮ層４０３の両側壁にそれぞれ接触する
ようにソース電極４０５およびドレイン電極４０６がｎ
型ＧａＮ層４０２上に設けられている。ここで、ゲート
電極４０４はｎ型ＡｌＧａＮ層４０３とショットキー接
触し、ソース電極４０５およびドレイン電極４０６はｎ
型ＧａＮ層４０２およびｎ型ＡｌＧａＮ層４０３とオー
ミック接触している。このＦＥＴは、ＨＥＭＴと類似の
構造を有するが、ドーピングされた層であるｎ型ＧａＮ
層４０２を電子走行層に用いていることが通常のＨＥＭ
Ｔと異なる。
ては、図１６に示すようなものも試作されている（App
l. Phys. Lett.,65(9),1121(1994)) 。図１６に示すよ
うに、このＦＥＴにおいては、ｃ面サファイア基板４０
１上に電子走行層としてのｎ型ＧａＮ層４０２および電
子供給層としてのｎ型ＡｌＧａＮ層４０３が順次積層さ
れている。ｎ型ＡｌＧａＮ層４０３は所定形状にパター
ニングされている。そして、このｎ型ＡｌＧａＮ層４０
３上にゲート電極４０４が設けられているとともに、こ
のｎ型ＡｌＧａＮ層４０３の両側壁にそれぞれ接触する
ようにソース電極４０５およびドレイン電極４０６がｎ
型ＧａＮ層４０２上に設けられている。ここで、ゲート
電極４０４はｎ型ＡｌＧａＮ層４０３とショットキー接
触し、ソース電極４０５およびドレイン電極４０６はｎ
型ＧａＮ層４０２およびｎ型ＡｌＧａＮ層４０３とオー
ミック接触している。このＦＥＴは、ＨＥＭＴと類似の
構造を有するが、ドーピングされた層であるｎ型ＧａＮ
層４０２を電子走行層に用いていることが通常のＨＥＭ
Ｔと異なる。
【００１１】しかしながら、この図１６に示すＦＥＴに
おいては、ｎ型ＡｌＧａＮ層４０３のパターニングにＲ
ＩＥ法のような物理的エッチング法を用いざるを得ない
ことから、このｎ型ＡｌＧａＮ層４０３および下地のｎ
型ＧａＮ層４０２に損傷が生じてしまい、素子特性の劣
化をもたらすという問題がある。
おいては、ｎ型ＡｌＧａＮ層４０３のパターニングにＲ
ＩＥ法のような物理的エッチング法を用いざるを得ない
ことから、このｎ型ＡｌＧａＮ層４０３および下地のｎ
型ＧａＮ層４０２に損傷が生じてしまい、素子特性の劣
化をもたらすという問題がある。
【００１２】一方、ＧａＮ系半導体を用いた半導体レー
ザにおいては、ＧａＡｓ系半導体を用いた半導体レーザ
においてしきい値電流低減のために用いられる、いわゆ
るリジ構造を良好に形成することは、ＧａＮ系半導体を
用いたＦＥＴにおいてリセスゲート構造を良好に形成す
ることが困難であるのと同様な理由により、困難であっ
た。
ザにおいては、ＧａＡｓ系半導体を用いた半導体レーザ
においてしきい値電流低減のために用いられる、いわゆ
るリジ構造を良好に形成することは、ＧａＮ系半導体を
用いたＦＥＴにおいてリセスゲート構造を良好に形成す
ることが困難であるのと同様な理由により、困難であっ
た。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＧａＮ
系半導体を用いた電子走行素子や半導体レーザの製造に
おいては、ＧａＮ系半導体に固有の問題、すなわち選択
エッチングが困難であることや不純物のイオン注入によ
る導電層の形成が困難であることなどに起因する多くの
課題があり、その解決が望まれていた。
系半導体を用いた電子走行素子や半導体レーザの製造に
おいては、ＧａＮ系半導体に固有の問題、すなわち選択
エッチングが困難であることや不純物のイオン注入によ
る導電層の形成が困難であることなどに起因する多くの
課題があり、その解決が望まれていた。
【００１４】この発明は、これらの課題を一挙に解決す
るものである。すなわち、この発明の目的は、アルミニ
ウムを含まない窒化物系化合物半導体を、下地に対して
ほぼ完全に選択的にエッチングすることができ、しかも
エッチングの際に損傷を伴わない窒化物系化合物半導体
の選択エッチング方法およびそのような選択エッチング
方法を用いて製造される半導体装置を提供することにあ
る。
るものである。すなわち、この発明の目的は、アルミニ
ウムを含まない窒化物系化合物半導体を、下地に対して
ほぼ完全に選択的にエッチングすることができ、しかも
エッチングの際に損傷を伴わない窒化物系化合物半導体
の選択エッチング方法およびそのような選択エッチング
方法を用いて製造される半導体装置を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の技術
が有する上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結
果、ＧａＮやＧａＩｎＮなどのアルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体を下地に対してほぼ完全に選択的
にエッチングすることができ、しかもエッチングの際に
損傷を伴わない窒化物系化合物半導体の選択エッチング
方法を得ることができれば、上述の課題を一挙に解決す
ることができることに着目し、種々の実験を経てその具
体的な方法を見い出し、本発明を案出するに至ったもの
である。
が有する上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結
果、ＧａＮやＧａＩｎＮなどのアルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体を下地に対してほぼ完全に選択的
にエッチングすることができ、しかもエッチングの際に
損傷を伴わない窒化物系化合物半導体の選択エッチング
方法を得ることができれば、上述の課題を一挙に解決す
ることができることに着目し、種々の実験を経てその具
体的な方法を見い出し、本発明を案出するに至ったもの
である。
【００１６】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明による窒化物系化合物半導体の選択エッチング方
法は、ハロゲンガスおよびハロゲン化合物ガスのうちの
少なくとも一方からなる第１のガスと水素ガスおよび不
活性ガスのうちの少なくとも一方からなる第２のガスと
の混合ガスからなるエッチングガスを用い、アルミニウ
ムを含む窒化物系化合物半導体をエッチングストップ層
としてアルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体を
選択的にエッチングするようにしたことを特徴とするも
のである。
の発明による窒化物系化合物半導体の選択エッチング方
法は、ハロゲンガスおよびハロゲン化合物ガスのうちの
少なくとも一方からなる第１のガスと水素ガスおよび不
活性ガスのうちの少なくとも一方からなる第２のガスと
の混合ガスからなるエッチングガスを用い、アルミニウ
ムを含む窒化物系化合物半導体をエッチングストップ層
としてアルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体を
選択的にエッチングするようにしたことを特徴とするも
のである。
【００１７】ここで、第１のガスとして用いられるハロ
ゲンガスまたはハロゲン化合物ガスは、エッチング温度
でハロゲンを分離するものであれば、基本的にはどのよ
うなものであってもよい。具体的には、ハロゲンガスは
Ｘ2 （Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）である。また、ハロゲン化
合物ガスは、ハロゲンと水素との化合物のガス（ハイド
ライドガスの一種）、具体的にはＨＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、
Ｂｒ）や、ハロゲンと炭素との化合物、具体的には例え
ばＣＸ4 （Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）や、ハロゲンと水素と
炭素との化合物のガス、具体的には例えばＣＨ3 Ｘ（Ｘ
＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）などである。第２のガスとして用い
られる不活性ガスは、具体的にはＮ2 、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ
ｅなどのガスである。さらに、エッチングの際の窒化物
系化合物半導体の面荒れを防止するためには、好適に
は、これらのガスに加えて、活性窒素を放出する化合物
のガスを含ませる。この活性窒素を放出する化合物は、
具体的には、例えば、アンモニアやアミン化合物であ
る。アミン化合物は、具体的には、トリメチルアミン、
ジメチルアミン、ジエチルアミンなどである。
ゲンガスまたはハロゲン化合物ガスは、エッチング温度
でハロゲンを分離するものであれば、基本的にはどのよ
うなものであってもよい。具体的には、ハロゲンガスは
Ｘ2 （Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）である。また、ハロゲン化
合物ガスは、ハロゲンと水素との化合物のガス（ハイド
ライドガスの一種）、具体的にはＨＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、
Ｂｒ）や、ハロゲンと炭素との化合物、具体的には例え
ばＣＸ4 （Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）や、ハロゲンと水素と
炭素との化合物のガス、具体的には例えばＣＨ3 Ｘ（Ｘ
＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）などである。第２のガスとして用い
られる不活性ガスは、具体的にはＮ2 、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈ
ｅなどのガスである。さらに、エッチングの際の窒化物
系化合物半導体の面荒れを防止するためには、好適に
は、これらのガスに加えて、活性窒素を放出する化合物
のガスを含ませる。この活性窒素を放出する化合物は、
具体的には、例えば、アンモニアやアミン化合物であ
る。アミン化合物は、具体的には、トリメチルアミン、
ジメチルアミン、ジエチルアミンなどである。
【００１８】また、エッチングは、必要なエッチング速
度が得られ、かつ、被エッチング物およびエッチングス
トップ層である窒化物系化合物半導体の結晶の破壊、結
晶性の劣化、面荒れなど、すなわち損傷が生じない範囲
の温度で行う。特に、被エッチング物およびエッチング
ストップ層が窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
場合には、エッチングは、典型的には、５５０℃以上９
００℃以下の温度で行う。ここで、エッチングを５５０
℃よりも低い温度で行うとエッチング速度が小さすぎ、
エッチングを９００℃よりも高い温度で行うと被エッチ
ング物およびエッチングストップ層である窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の損傷が生じてしまう。十分なエ
ッチング速度を得るとともに、被エッチング物およびエ
ッチングストップ層である窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体の損傷を有効に抑えるために、このエッチング
は、好適には、６００℃以上８００℃以下の温度で行
う。
度が得られ、かつ、被エッチング物およびエッチングス
トップ層である窒化物系化合物半導体の結晶の破壊、結
晶性の劣化、面荒れなど、すなわち損傷が生じない範囲
の温度で行う。特に、被エッチング物およびエッチング
ストップ層が窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である
場合には、エッチングは、典型的には、５５０℃以上９
００℃以下の温度で行う。ここで、エッチングを５５０
℃よりも低い温度で行うとエッチング速度が小さすぎ、
エッチングを９００℃よりも高い温度で行うと被エッチ
ング物およびエッチングストップ層である窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の損傷が生じてしまう。十分なエ
ッチング速度を得るとともに、被エッチング物およびエ
ッチングストップ層である窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体の損傷を有効に抑えるために、このエッチング
は、好適には、６００℃以上８００℃以下の温度で行
う。
【００１９】この発明による半導体装置は、アルミニウ
ムを含む窒化物系化合物半導体からなるエッチングスト
ップ層と、エッチングストップ層上のアルミニウムを含
まない窒化物系化合物半導体層とを有し、アルミニウム
を含まない窒化物系化合物半導体層はエッチングにより
形成された端面を有し、かつ、アルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体層で覆われている部分のエッチン
グストップ層の上面とアルミニウムを含まない窒化物系
化合物半導体層で覆われていない部分のエッチングスト
ップ層の上面とが連続的につながっていることを特徴と
するものである。
ムを含む窒化物系化合物半導体からなるエッチングスト
ップ層と、エッチングストップ層上のアルミニウムを含
まない窒化物系化合物半導体層とを有し、アルミニウム
を含まない窒化物系化合物半導体層はエッチングにより
形成された端面を有し、かつ、アルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体層で覆われている部分のエッチン
グストップ層の上面とアルミニウムを含まない窒化物系
化合物半導体層で覆われていない部分のエッチングスト
ップ層の上面とが連続的につながっていることを特徴と
するものである。
【００２０】また、この発明による半導体装置は、アル
ミニウムを含む窒化物系化合物半導体層と、アルミニウ
ムを含む窒化物系化合物半導体層上のアルミニウムを含
まない窒化物系化合物半導体層とを有し、アルミニウム
を含まない窒化物系化合物半導体層はエッチングにより
形成された端面を有し、かつ、アルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体層で覆われている部分のアルミニ
ウムを含む窒化物系化合物半導体層の上面とアルミニウ
ムを含まない窒化物系化合物半導体層で覆われていない
部分のアルミニウムを含む窒化物系化合物半導体層の上
面とが連続的につながっていることを特徴とするもので
ある。
ミニウムを含む窒化物系化合物半導体層と、アルミニウ
ムを含む窒化物系化合物半導体層上のアルミニウムを含
まない窒化物系化合物半導体層とを有し、アルミニウム
を含まない窒化物系化合物半導体層はエッチングにより
形成された端面を有し、かつ、アルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体層で覆われている部分のアルミニ
ウムを含む窒化物系化合物半導体層の上面とアルミニウ
ムを含まない窒化物系化合物半導体層で覆われていない
部分のアルミニウムを含む窒化物系化合物半導体層の上
面とが連続的につながっていることを特徴とするもので
ある。
【００２１】この発明において、典型的には、アルミニ
ウムを含む窒化物系化合物半導体はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ただし、０．０２≦ｘ≦１）であり、アルミニウムを
含まない窒化物系化合物半導体はＧａ1-y Ｉｎy Ｎ（た
だし、０≦ｙ≦１）である。
ウムを含む窒化物系化合物半導体はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ただし、０．０２≦ｘ≦１）であり、アルミニウムを
含まない窒化物系化合物半導体はＧａ1-y Ｉｎy Ｎ（た
だし、０≦ｙ≦１）である。
【００２２】上述のように構成されたこの発明において
は、エッチングガス中に含まれるハロゲンの作用によ
り、気相で熱化学的に、アルミニウムを含まない窒化物
系化合物半導体がエッチングされる。これに対し、アル
ミニウムを含む窒化物系化合物半導体は、それに含まれ
るアルミニウムの作用により実質的にエッチングされな
い。すなわち、アルミニウムを含まない窒化物系化合物
半導体を、下地であるアルミニウムを含む窒化物系化合
物半導体に対して、ほぼ完全に選択的にエッチングする
ことができる。また、このエッチングの際には、アルミ
ニウムを含まない窒化物系化合物半導体およびアルミニ
ウムを含む窒化物系化合物半導体に損傷が生じるのを防
止することができる。さらに、エッチング速度は主に温
度で制御されるので、エッチングの制御性が良好であ
る。
は、エッチングガス中に含まれるハロゲンの作用によ
り、気相で熱化学的に、アルミニウムを含まない窒化物
系化合物半導体がエッチングされる。これに対し、アル
ミニウムを含む窒化物系化合物半導体は、それに含まれ
るアルミニウムの作用により実質的にエッチングされな
い。すなわち、アルミニウムを含まない窒化物系化合物
半導体を、下地であるアルミニウムを含む窒化物系化合
物半導体に対して、ほぼ完全に選択的にエッチングする
ことができる。また、このエッチングの際には、アルミ
ニウムを含まない窒化物系化合物半導体およびアルミニ
ウムを含む窒化物系化合物半導体に損傷が生じるのを防
止することができる。さらに、エッチング速度は主に温
度で制御されるので、エッチングの制御性が良好であ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００２４】以下の実施形態においては、ｃ面サファイ
ア基板上にＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる層を積層した構
造を用いるが、まず、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法に
より成長させる一般的な方法について説明する。
ア基板上にＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる層を積層した構
造を用いるが、まず、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法に
より成長させる一般的な方法について説明する。
【００２５】これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の成長の際の原料ガスとしては、Ｇａ原料としてトリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）、Ａｌ原料としてトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）、Ｉｎ原料としてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、Ｎ原料としてアンモニア（ＭＨ
3 ）、ｎ型不純物のドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）、ｐ型不純物のドーパントとしてシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いる。そして、
よく知られているように、まず、ｃ面サファイア基板上
に低温でＡｌＮまたはＧａＮからなるバッファ層を成長
させた後、ＮＨ3 ガスを流しながら成長温度を１０００
℃前後に上昇させ、バッファ層上にＧａＮ、ＡｌＧａＮ
などを成長させる。ここで、ＧａＩｎＮなどのＩｎを含
む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる場合
には、成長温度を７００〜８００℃に下げ、雰囲気ガス
は窒素（Ｎ2 ）とすることも、よく知られている。
体の成長の際の原料ガスとしては、Ｇａ原料としてトリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）、Ａｌ原料としてトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）、Ｉｎ原料としてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、Ｎ原料としてアンモニア（ＭＨ
3 ）、ｎ型不純物のドーパントとしてシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）、ｐ型不純物のドーパントとしてシクロペンタジ
エニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いる。そして、
よく知られているように、まず、ｃ面サファイア基板上
に低温でＡｌＮまたはＧａＮからなるバッファ層を成長
させた後、ＮＨ3 ガスを流しながら成長温度を１０００
℃前後に上昇させ、バッファ層上にＧａＮ、ＡｌＧａＮ
などを成長させる。ここで、ＧａＩｎＮなどのＩｎを含
む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させる場合
には、成長温度を７００〜８００℃に下げ、雰囲気ガス
は窒素（Ｎ2 ）とすることも、よく知られている。
【００２６】次に、ＧａＮのエッチング速度の測定結果
について説明する。このエッチング速度の測定のための
試料は、次のようにして作製した。まず、ｃ面サファイ
ア基板上にＡｌＮまたはＧａＮからなる低温成長による
バッファ層を成長させた後、このバッファ層上に厚さ５
μｍのＧａＮ層を成長させる。次に、このＧａＮ層上に
ストライプ形状を有するＳｉＯ2 膜からなるマスクを形
成する。次に、このｃ面サファイア基板を反応炉に導入
する。次に、Ｎ2 ガスにＨＣｌガスを所定の割合で混合
したエッチングガスを反応炉内に１００〜２００ｃｃ／
ｍｉｎの流量で流し、６００〜８００℃の温度で５〜６
０分間、試料をエッチングガスにさらした。
について説明する。このエッチング速度の測定のための
試料は、次のようにして作製した。まず、ｃ面サファイ
ア基板上にＡｌＮまたはＧａＮからなる低温成長による
バッファ層を成長させた後、このバッファ層上に厚さ５
μｍのＧａＮ層を成長させる。次に、このＧａＮ層上に
ストライプ形状を有するＳｉＯ2 膜からなるマスクを形
成する。次に、このｃ面サファイア基板を反応炉に導入
する。次に、Ｎ2 ガスにＨＣｌガスを所定の割合で混合
したエッチングガスを反応炉内に１００〜２００ｃｃ／
ｍｉｎの流量で流し、６００〜８００℃の温度で５〜６
０分間、試料をエッチングガスにさらした。
【００２７】図１は、ＨＣｌを１０％含むエッチングガ
スを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら７００℃で
ＧａＮ層のエッチングを行ったときのエッチング時間と
エッチング深さとの関係を示す。図２は、同一条件にお
けるエッチング温度（Ｔ）とエッチング速度との関係を
示す。
スを１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら７００℃で
ＧａＮ層のエッチングを行ったときのエッチング時間と
エッチング深さとの関係を示す。図２は、同一条件にお
けるエッチング温度（Ｔ）とエッチング速度との関係を
示す。
【００２８】図２より、ＨＣｌによるＧａＮのエッチン
グは化学反応によるものであり、その反応の活性化エネ
ルギーは１．４３ｅＶであること、エッチング速度は温
度により、１ｎｍ／ｍｉｎ（６００℃）から２０ｎｍ／
ｍｉｎ（８００℃）以上まで制御することができること
がわかる。また、図１より、エッチングには時間遅れが
なく、時間によってエッチング深さを精密に制御するこ
とができることがわかる。
グは化学反応によるものであり、その反応の活性化エネ
ルギーは１．４３ｅＶであること、エッチング速度は温
度により、１ｎｍ／ｍｉｎ（６００℃）から２０ｎｍ／
ｍｉｎ（８００℃）以上まで制御することができること
がわかる。また、図１より、エッチングには時間遅れが
なく、時間によってエッチング深さを精密に制御するこ
とができることがわかる。
【００２９】次に、ＡｌＧａＮのエッチング速度の測定
結果について説明する。このエッチング速度の測定のた
めの試料は、次のようにして作製した。まず、ｃ面サフ
ァイア基板上にＡｌＮまたはＧａＮからなる低温成長に
よるバッファ層を成長させた後、このバッファ層上にＧ
ａＮ層を成長させ、引き続いてこのＧａＮ層上に厚さ
０．５μｍのＡｌＧａＮ層を成長させる。次に、このＡ
ｌＧａＮ層上にストライプ形状を有するＳｉＯ2 膜から
なるマスクを形成する。次に、このｃ面サファイア基板
を反応炉に導入する。次に、Ｎ2 ガスにＨＣｌガスを所
定の割合で混合したエッチングガスを反応炉内に１００
〜２００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し、６００〜８００℃
の温度で５〜６０分間、試料をエッチングガスにさらし
た。これらの試料のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は７％、
１５％および５０％の３水準に変えた。一方、比較のた
めに、ｃ面サファイア基板上にバッファ層を介してＧａ
Ｎ層を成長させた試料を別に用意し、この試料も同時に
エッチングガスにさらした。
結果について説明する。このエッチング速度の測定のた
めの試料は、次のようにして作製した。まず、ｃ面サフ
ァイア基板上にＡｌＮまたはＧａＮからなる低温成長に
よるバッファ層を成長させた後、このバッファ層上にＧ
ａＮ層を成長させ、引き続いてこのＧａＮ層上に厚さ
０．５μｍのＡｌＧａＮ層を成長させる。次に、このＡ
ｌＧａＮ層上にストライプ形状を有するＳｉＯ2 膜から
なるマスクを形成する。次に、このｃ面サファイア基板
を反応炉に導入する。次に、Ｎ2 ガスにＨＣｌガスを所
定の割合で混合したエッチングガスを反応炉内に１００
〜２００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流し、６００〜８００℃
の温度で５〜６０分間、試料をエッチングガスにさらし
た。これらの試料のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成比は７％、
１５％および５０％の３水準に変えた。一方、比較のた
めに、ｃ面サファイア基板上にバッファ層を介してＧａ
Ｎ層を成長させた試料を別に用意し、この試料も同時に
エッチングガスにさらした。
【００３０】まず、ＨＣｌを５％含むエッチングガスを
１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら７００℃で１０
分間ＡｌＧａＮ層のエッチングを試みたところ、３個の
試料のいずれも、ＡｌＧａＮ層はまったくエッチングさ
れなかった。これに対し、同時にエッチングガスにさら
した別の試料のＧａＮ層の表面の段差の高さを測定した
ところ、約５５ｎｍであった。すなわち、ＧａＮ層は約
５５ｎｍエッチングされた。
１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら７００℃で１０
分間ＡｌＧａＮ層のエッチングを試みたところ、３個の
試料のいずれも、ＡｌＧａＮ層はまったくエッチングさ
れなかった。これに対し、同時にエッチングガスにさら
した別の試料のＧａＮ層の表面の段差の高さを測定した
ところ、約５５ｎｍであった。すなわち、ＧａＮ層は約
５５ｎｍエッチングされた。
【００３１】次に、ＨＣｌを１０％含むエッチングガス
を１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら８００℃で３
０分間ＡｌＧａＮ層のエッチングを試みたところ、やは
り、３個の試料のいずれも、ＡｌＧａＮ層はほとんどエ
ッチングされなかった。これに対し、同時にエッチング
ガスにさらした別の試料のＧａＮ層は、約１．６μｍエ
ッチングされた。
を１００ｃｃ／ｍｉｎの流量で流しながら８００℃で３
０分間ＡｌＧａＮ層のエッチングを試みたところ、やは
り、３個の試料のいずれも、ＡｌＧａＮ層はほとんどエ
ッチングされなかった。これに対し、同時にエッチング
ガスにさらした別の試料のＧａＮ層は、約１．６μｍエ
ッチングされた。
【００３２】上述のようにしてエッチングを試みたＡｌ
ＧａＮ層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観
察したところ、ＳｉＯ2 マスクで覆われた領域とＳｉＯ
2 膜マスクで覆われていない領域とは、コントラストと
してかろうじて区別することができる程度で、明確な段
差は見られなかった。
ＧａＮ層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観
察したところ、ＳｉＯ2 マスクで覆われた領域とＳｉＯ
2 膜マスクで覆われていない領域とは、コントラストと
してかろうじて区別することができる程度で、明確な段
差は見られなかった。
【００３３】上述のように、この実験では、ＧａＮ層が
約１．６μｍエッチングされても、Ａｌ組成比が７％の
ＡｌＧａＮ層、すなわちＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ層はエッチ
ングされない。このＡｌＧａＮ層の耐エッチング性の理
由はＡｌ−Ｎ結合の強さに由来すると考えられるが、極
めて微量のＡｌの添加でも大きなエッチング耐性を発揮
する理由はいまだ解明されていない。
約１．６μｍエッチングされても、Ａｌ組成比が７％の
ＡｌＧａＮ層、すなわちＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ層はエッチ
ングされない。このＡｌＧａＮ層の耐エッチング性の理
由はＡｌ−Ｎ結合の強さに由来すると考えられるが、極
めて微量のＡｌの添加でも大きなエッチング耐性を発揮
する理由はいまだ解明されていない。
【００３４】次に、この発明の第１の実施形態によるＡ
ｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法について説明す
る。
ｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法について説明す
る。
【００３５】この第１の実施形態においては、まず、図
３に示すように、ｃ面サファイア基板１上に、ＡｌＮま
たはＧａＮからなるバッファ層（図示せず）を介して、
アンドープＧａＮ層２、アンドープＡｌＧａＮ層３、ｎ
型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ+ 型ＡｌＧ
ａＮ層４、アンドープＧａＮ層５、ｎ型不純物として例
えばＳｉがドープされたｎ型ＡｌＧａＮ層６およびｎ型
不純物として同様にＳｉがドープされたｎ+ 型ＧａＮ層
７を順次成長させる。ここで、アンドープＧａＮ層５は
電子走行層、ｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４およびｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層６は電子供給層である。また、アンドープＡｌＧａ
Ｎ層３の厚さは例えば３００ｎｍ、ｎ+型ＡｌＧａＮ層
４の厚さは例えば５ｎｍ、アンドープＧａＮ層５の厚さ
は例えば１５ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ層６の厚さは例えば
１５ｎｍ、ｎ+ 型ＧａＮ層７の厚さは例えば１５０ｎｍ
である。
３に示すように、ｃ面サファイア基板１上に、ＡｌＮま
たはＧａＮからなるバッファ層（図示せず）を介して、
アンドープＧａＮ層２、アンドープＡｌＧａＮ層３、ｎ
型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ+ 型ＡｌＧ
ａＮ層４、アンドープＧａＮ層５、ｎ型不純物として例
えばＳｉがドープされたｎ型ＡｌＧａＮ層６およびｎ型
不純物として同様にＳｉがドープされたｎ+ 型ＧａＮ層
７を順次成長させる。ここで、アンドープＧａＮ層５は
電子走行層、ｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４およびｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層６は電子供給層である。また、アンドープＡｌＧａ
Ｎ層３の厚さは例えば３００ｎｍ、ｎ+型ＡｌＧａＮ層
４の厚さは例えば５ｎｍ、アンドープＧａＮ層５の厚さ
は例えば１５ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ層６の厚さは例えば
１５ｎｍ、ｎ+ 型ＧａＮ層７の厚さは例えば１５０ｎｍ
である。
【００３６】次に、図４に示すように、例えばＣＶＤ法
によりｎ+ 型ＧａＮ層７の全面に例えば厚さが０．４μ
ｍのＳｉＯ2 膜８を形成した後、このＳｉＯ2 膜８をリ
ソグラフィーおよびエッチングにより所定のストライプ
形状にパターニングする。このＳｉＯ2 膜８で覆われて
いない部分が素子分離領域となる。このＳｉＯ2 膜８の
エッチングには、例えば、フッ酸系エッチング液を用い
たウエットエッチング法またはフッ素系エッチングガス
を用いたＲＩＥ法を用いる。
によりｎ+ 型ＧａＮ層７の全面に例えば厚さが０．４μ
ｍのＳｉＯ2 膜８を形成した後、このＳｉＯ2 膜８をリ
ソグラフィーおよびエッチングにより所定のストライプ
形状にパターニングする。このＳｉＯ2 膜８で覆われて
いない部分が素子分離領域となる。このＳｉＯ2 膜８の
エッチングには、例えば、フッ酸系エッチング液を用い
たウエットエッチング法またはフッ素系エッチングガス
を用いたＲＩＥ法を用いる。
【００３７】次に、ＳｉＯ2 膜８をエッチングマスクと
して、例えばＲＩＥ法により、アンドープＡｌＧａＮ層
３に達するまでエッチングする。このときのエッチング
深さは例えば０．３５μｍである。
して、例えばＲＩＥ法により、アンドープＡｌＧａＮ層
３に達するまでエッチングする。このときのエッチング
深さは例えば０．３５μｍである。
【００３８】次に、図５に示すように、リソグラフィー
によりソース電極およびドレイン電極形成用の所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成した後、このレ
ジストパターンをエッチングマスクとしてＳｉＯ2 膜８
をエッチングすることにより開口８ａ、８ｂを形成す
る。次に、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ／
Ａｌ／Ａｕ膜（図示せず）を形成する。次に、このレジ
ストパターンをその上に形成されたＴｉ／Ａｌ／Ａｕ膜
とともに除去する（リフトオフ）。これによって、開口
８ａ、８ｂの部分におけるｎ+ 型ＧａＮ層７上にそれぞ
れソース電極９およびドレイン電極１０が形成される。
この後、ソース電極９およびドレイン電極１０の接触抵
抗を低くするために、例えば、Ｎ2 雰囲気、８００℃、
１０分の条件でアニールを行う。
によりソース電極およびドレイン電極形成用の所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成した後、このレ
ジストパターンをエッチングマスクとしてＳｉＯ2 膜８
をエッチングすることにより開口８ａ、８ｂを形成す
る。次に、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ／
Ａｌ／Ａｕ膜（図示せず）を形成する。次に、このレジ
ストパターンをその上に形成されたＴｉ／Ａｌ／Ａｕ膜
とともに除去する（リフトオフ）。これによって、開口
８ａ、８ｂの部分におけるｎ+ 型ＧａＮ層７上にそれぞ
れソース電極９およびドレイン電極１０が形成される。
この後、ソース電極９およびドレイン電極１０の接触抵
抗を低くするために、例えば、Ｎ2 雰囲気、８００℃、
１０分の条件でアニールを行う。
【００３９】次に、図６に示すように、リソグラフィー
およびエッチングにより、ゲート電極形成領域のＳｉＯ
2 膜８を除去した後、ＨＣｌとＮ2 との混合ガスからな
り、ＨＣｌを１０％含むエッチングガスを用いて、７０
０℃で５０分間、熱化学エッチングを行う。このときの
ｎ+ 型ＧａＮ層７のエッチング深さは約０．１５μｍで
ある。この場合、このｎ+ 型ＧａＮ層７がエッチングさ
れて下層のｎ型ＡｌＧａＮ層６が露出した時点でこのエ
ッチングは完全に停止し、したがってこのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層６は全くエッチングされない。
およびエッチングにより、ゲート電極形成領域のＳｉＯ
2 膜８を除去した後、ＨＣｌとＮ2 との混合ガスからな
り、ＨＣｌを１０％含むエッチングガスを用いて、７０
０℃で５０分間、熱化学エッチングを行う。このときの
ｎ+ 型ＧａＮ層７のエッチング深さは約０．１５μｍで
ある。この場合、このｎ+ 型ＧａＮ層７がエッチングさ
れて下層のｎ型ＡｌＧａＮ層６が露出した時点でこのエ
ッチングは完全に停止し、したがってこのｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層６は全くエッチングされない。
【００４０】次に、例えばＣＶＤ法により全面に例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜を形成した後、ＲＩＥ法
によりエッチバックする。これによって、ゲート電極形
成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層６およびＳｉＯ2 膜８の
側壁にＳｉＯ2 からなるサイドウォールスペーサ１１が
形成される。
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜を形成した後、ＲＩＥ法
によりエッチバックする。これによって、ゲート電極形
成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層６およびＳｉＯ2 膜８の
側壁にＳｉＯ2 からなるサイドウォールスペーサ１１が
形成される。
【００４１】次に、リソグラフィーによりゲート電極形
成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成
した後、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ／Ａ
ｕ膜を形成する。次に、レジストパターンをその上に形
成されたＴｉ／Ａｕ膜とともに除去する。これによっ
て、図７に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮ層６とショット
キー接触したゲート電極１２が形成される。
成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成
した後、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ／Ａ
ｕ膜を形成する。次に、レジストパターンをその上に形
成されたＴｉ／Ａｕ膜とともに除去する。これによっ
て、図７に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮ層６とショット
キー接触したゲート電極１２が形成される。
【００４２】以上により、目的とするＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ ＨＥＭＴが製造される。
Ｎ ＨＥＭＴが製造される。
【００４３】このＡｌＧａＮ／ＧａＮ ＨＥＭＴにおい
ては、電子走行層であるアンドープＧａＮ層５と電子供
給層であるｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４およびｎ型ＡｌＧａＮ
層６との界面の近傍におけるアンドープＧａＮ層５にそ
れぞれ２次元電子ガス（図示せず）が存在する。
ては、電子走行層であるアンドープＧａＮ層５と電子供
給層であるｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４およびｎ型ＡｌＧａＮ
層６との界面の近傍におけるアンドープＧａＮ層５にそ
れぞれ２次元電子ガス（図示せず）が存在する。
【００４４】この第１の実施形態によれば、次のような
種々の利点を得ることができる。すなわち、ゲート電極
形成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層７のエッチング、すな
わちリセスエッチングの際には、下層のｎ型ＡｌＧａＮ
層６が露出した時点でエッチングが完全に停止するの
で、ゲート電極形成領域におけるこのｎ型ＡｌＧａＮ層
６の厚さの減少がなく、このため電子走行層であるアン
ドープＧａＮ層５とゲート電極１２との間の距離をこの
ｎ型ＡｌＧａＮ層６の厚さにより正確に規定することが
できる。また、このようにゲート電極形成領域における
ｎ+ 型ＧａＮ層７のリセスエッチングが可能であること
により、ソース抵抗の大幅な低減を図ることができる。
また、このリセスエッチングの際には、ｎ+ 型ＧａＮ層
７およびｎ型ＡｌＧａＮ層６に損傷が生じるのを防止す
ることができる。さらに、ソース電極９およびドレイン
電極１０は高キャリア濃度のｎ+ 型ＧａＮ層７上に形成
しているので、これらのソース電極９およびドレイン電
極１０の接触抵抗の大幅な低減を図ることができる。ま
た、ゲート電極形成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層７を選
択的に除去した後、この除去部の側壁にサイドウォール
スペーサ１１を形成してからゲート電極１２を自己整合
的に形成しているので、エッチングによる加工限界より
もサイドウォールスペーサ１１の厚さの２倍小さい寸法
にまで、ゲート長を短縮することができる。一方、この
ゲート電極１２の上部の寸法は十分に大きくすることが
できるので、ゲート抵抗の大幅な低減を図ることができ
る。以上により、高性能、高速、大電力のＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴを得ることができる。
種々の利点を得ることができる。すなわち、ゲート電極
形成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層７のエッチング、すな
わちリセスエッチングの際には、下層のｎ型ＡｌＧａＮ
層６が露出した時点でエッチングが完全に停止するの
で、ゲート電極形成領域におけるこのｎ型ＡｌＧａＮ層
６の厚さの減少がなく、このため電子走行層であるアン
ドープＧａＮ層５とゲート電極１２との間の距離をこの
ｎ型ＡｌＧａＮ層６の厚さにより正確に規定することが
できる。また、このようにゲート電極形成領域における
ｎ+ 型ＧａＮ層７のリセスエッチングが可能であること
により、ソース抵抗の大幅な低減を図ることができる。
また、このリセスエッチングの際には、ｎ+ 型ＧａＮ層
７およびｎ型ＡｌＧａＮ層６に損傷が生じるのを防止す
ることができる。さらに、ソース電極９およびドレイン
電極１０は高キャリア濃度のｎ+ 型ＧａＮ層７上に形成
しているので、これらのソース電極９およびドレイン電
極１０の接触抵抗の大幅な低減を図ることができる。ま
た、ゲート電極形成領域におけるｎ+ 型ＧａＮ層７を選
択的に除去した後、この除去部の側壁にサイドウォール
スペーサ１１を形成してからゲート電極１２を自己整合
的に形成しているので、エッチングによる加工限界より
もサイドウォールスペーサ１１の厚さの２倍小さい寸法
にまで、ゲート長を短縮することができる。一方、この
ゲート電極１２の上部の寸法は十分に大きくすることが
できるので、ゲート抵抗の大幅な低減を図ることができ
る。以上により、高性能、高速、大電力のＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴを得ることができる。
【００４５】次に、この発明の第２の実施形態によるリ
ッジ型ＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法
について説明する。
ッジ型ＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法
について説明する。
【００４６】この第２の実施形態においては、まず、図
８に示すように、ｃ面サファイア基板２１上に、ＡｌＮ
またはＧａＮからなるバッファ層（図示せず）を介し
て、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ型Ｇ
ａＮ層２２、ｎ型不純物として同様にＳｉがドープされ
たｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３、アンドープのＧａＩ
ｎＮ活性層２４、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープ
されたｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５およびｐ型不純物
として同様にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮ層２６を順
次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮ層２２はｎ側電極の
コンタクト層となり、ｐ型ＧａＮ層２６はｐ側電極のコ
ンタクト層となる。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５のＡｌ組成比は例えば
０．１５、ＧａＩｎＮ活性層２４のＩｎ組成比は例えば
０．０５である。また、これらの層の厚さは、例えば、
ｎ型ＧａＮ層２２は４μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
２３は０．５μｍ、ＧａＩｎＮ活性層２４は０．０５μ
ｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５は０．５μｍ、ｐ型
ＧａＮ層２６は１μｍである。
８に示すように、ｃ面サファイア基板２１上に、ＡｌＮ
またはＧａＮからなるバッファ層（図示せず）を介し
て、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ型Ｇ
ａＮ層２２、ｎ型不純物として同様にＳｉがドープされ
たｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３、アンドープのＧａＩ
ｎＮ活性層２４、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープ
されたｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５およびｐ型不純物
として同様にＭｇがドープされたｐ型ＧａＮ層２６を順
次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮ層２２はｎ側電極の
コンタクト層となり、ｐ型ＧａＮ層２６はｐ側電極のコ
ンタクト層となる。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５のＡｌ組成比は例えば
０．１５、ＧａＩｎＮ活性層２４のＩｎ組成比は例えば
０．０５である。また、これらの層の厚さは、例えば、
ｎ型ＧａＮ層２２は４μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
２３は０．５μｍ、ＧａＩｎＮ活性層２４は０．０５μ
ｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５は０．５μｍ、ｐ型
ＧａＮ層２６は１μｍである。
【００４７】次に、例えばＣＶＤ法によりｐ型ＧａＮ層
２６の全面に例えば厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜（図
示せず）を形成した後、このＳｉＯ2 膜をリソグラフィ
ーおよびエッチングにより例えば幅が７μｍの所定のス
トライプ形状にパターニングする。次に、このＳｉＯ2
膜をエッチングマスクとして、ＨＣｌとＮ2 との混合ガ
スからなり、ＨＣｌを１０％含むエッチングガスを用い
て、７５０℃で１時間、ｐ型ＧａＮ層２６の熱化学エッ
チングを行う。これによって、図９に示すように、ｐ型
ＧａＮ層２６が所定のストライプ形状にパターニングさ
れる。この場合、このｐ型ＧａＮ層２６がエッチングさ
れて下層のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５が露出した時
点でこのエッチングは完全に停止し、したがってこのｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２５は全くエッチングされな
い。したがって、ｐ型ＧａＮ層２６で覆われている部分
のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５の上面とｐ型ＧａＮ層
２６で覆われていない部分のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２５の上面とは連続的につながっていて同一平面上にあ
る。また、このエッチングの際には、同時に、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層２５およびｐ型ＧａＮ層２６のアニー
ルも行われ、それらにドープされたＭｇが活性化され
る。
２６の全面に例えば厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜（図
示せず）を形成した後、このＳｉＯ2 膜をリソグラフィ
ーおよびエッチングにより例えば幅が７μｍの所定のス
トライプ形状にパターニングする。次に、このＳｉＯ2
膜をエッチングマスクとして、ＨＣｌとＮ2 との混合ガ
スからなり、ＨＣｌを１０％含むエッチングガスを用い
て、７５０℃で１時間、ｐ型ＧａＮ層２６の熱化学エッ
チングを行う。これによって、図９に示すように、ｐ型
ＧａＮ層２６が所定のストライプ形状にパターニングさ
れる。この場合、このｐ型ＧａＮ層２６がエッチングさ
れて下層のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５が露出した時
点でこのエッチングは完全に停止し、したがってこのｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２５は全くエッチングされな
い。したがって、ｐ型ＧａＮ層２６で覆われている部分
のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５の上面とｐ型ＧａＮ層
２６で覆われていない部分のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２５の上面とは連続的につながっていて同一平面上にあ
る。また、このエッチングの際には、同時に、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層２５およびｐ型ＧａＮ層２６のアニー
ルも行われ、それらにドープされたＭｇが活性化され
る。
【００４８】次に、エッチングマスクとして用いられた
上述のＳｉＯ2 膜をエッチング除去した後、図１０に示
すように、例えばスパッタリング法により全面に例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜２７を形成する。次に、
このＳｉＯ2 膜２７上にリソグラフィーによりｐ側電極
形成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を形
成した後、このレジストパターンをエッチングマスクと
してＳｉＯ2 膜２７をエッチングすることにより開口２
７ａを形成する。この開口２７ａの幅は例えば５μｍで
ある。次に、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ膜を形成した後、レジストパターンをその
上に形成されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜とともに除去する。
これによって、開口２７ａの部分におけるｐ型ＧａＮ層
２６上にｐ側電極２８が形成される。
上述のＳｉＯ2 膜をエッチング除去した後、図１０に示
すように、例えばスパッタリング法により全面に例えば
厚さが０．３μｍのＳｉＯ2 膜２７を形成する。次に、
このＳｉＯ2 膜２７上にリソグラフィーによりｐ側電極
形成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を形
成した後、このレジストパターンをエッチングマスクと
してＳｉＯ2 膜２７をエッチングすることにより開口２
７ａを形成する。この開口２７ａの幅は例えば５μｍで
ある。次に、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ膜を形成した後、レジストパターンをその
上に形成されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜とともに除去する。
これによって、開口２７ａの部分におけるｐ型ＧａＮ層
２６上にｐ側電極２８が形成される。
【００４９】次に、ＳｉＯ2 膜２７上にリソグラフィー
により例えば厚さが３μｍの所定形状のレジストパター
ン（図示せず）を形成した後、このレジストパターンを
エッチングマスクとして、例えばＲＩＥ法により、Ｓｉ
Ｏ2 膜２７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ＧａＩｎ
Ｎ活性層２４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３を順
次エッチングする。次に、リソグラフィーによりｎ側電
極形成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ
／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ膜を形成する。次に、レジストパタ
ーンをその上に形成されたＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ膜と
ともに除去する。これによって、ｎ型ＧａＮ層２２上に
ｎ側電極２９が形成される。この後、このｎ側電極２９
の接触抵抗を低くするために、例えば、Ｎ2 雰囲気、８
００℃、１０分の条件でアニールを行う。
により例えば厚さが３μｍの所定形状のレジストパター
ン（図示せず）を形成した後、このレジストパターンを
エッチングマスクとして、例えばＲＩＥ法により、Ｓｉ
Ｏ2 膜２７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ＧａＩｎ
Ｎ活性層２４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２３を順
次エッチングする。次に、リソグラフィーによりｎ側電
極形成用の所定形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴｉ
／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ膜を形成する。次に、レジストパタ
ーンをその上に形成されたＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ膜と
ともに除去する。これによって、ｎ型ＧａＮ層２２上に
ｎ側電極２９が形成される。この後、このｎ側電極２９
の接触抵抗を低くするために、例えば、Ｎ2 雰囲気、８
００℃、１０分の条件でアニールを行う。
【００５０】以上により、目的とするリッジ型ＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＩｎＮ半導体レーザが製造される。
Ｎ／ＧａＩｎＮ半導体レーザが製造される。
【００５１】この第２の実施形態によれば、熱化学エッ
チングによりｐ型ＧａＮ層２６をストライプ形状にパタ
ーニングしていることにより、このストライプ形状のｐ
型ＧａＮ層２６からなるリッジ部を、このｐ型ＧａＮ層
２６自身やｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５に損傷を生じ
ることなく形成することができる。そして、このように
リッジ構造を形成することができることにより、半導体
レーザのしきい値電流の低減を図ることができる。ま
た、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５およびｐ型ＧａＮ層
２６にドープされたＭｇの活性化のためのアニールをｐ
型ＧａＮ層２６のパターニングのための熱化学エッチン
グで兼用することができることにより、この活性化のた
めのアニールを独立に行う必要がなくなり、したがって
その分だけ半導体レーザの製造工程の簡略化を図ること
ができる。
チングによりｐ型ＧａＮ層２６をストライプ形状にパタ
ーニングしていることにより、このストライプ形状のｐ
型ＧａＮ層２６からなるリッジ部を、このｐ型ＧａＮ層
２６自身やｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５に損傷を生じ
ることなく形成することができる。そして、このように
リッジ構造を形成することができることにより、半導体
レーザのしきい値電流の低減を図ることができる。ま
た、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２５およびｐ型ＧａＮ層
２６にドープされたＭｇの活性化のためのアニールをｐ
型ＧａＮ層２６のパターニングのための熱化学エッチン
グで兼用することができることにより、この活性化のた
めのアニールを独立に行う必要がなくなり、したがって
その分だけ半導体レーザの製造工程の簡略化を図ること
ができる。
【００５２】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００５３】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げた数値、構造、材料、原料、成長法などは
あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数
値、構造、材料、原料、成長法などを用いてもよい。
において挙げた数値、構造、材料、原料、成長法などは
あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数
値、構造、材料、原料、成長法などを用いてもよい。
【００５４】具体的には、上述の第１の実施形態におい
ては、ｎ+ 型ＧａＮ層７にソース電極９およびドレイン
電極１０を接触させているが、このｎ+ 型ＧａＮ層７の
代わりにｎ+ 型ＧａＩｎＮ層を用い、このｎ+ 型ＧａＩ
ｎＮ層にソース電極９およびドレイン電極１０を接触さ
せるようにしてもよく、この場合には、ソース電極９お
よびドレイン電極１０の接触抵抗をより低減することが
できる。また、上述の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ
／ＧａＮ ＨＥＭＴは、電子走行層であるアンドープＧ
ａＮ層５の上下に電子供給層であるｎ型ＡｌＧａＮ層６
およびｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４を設けた、いわゆるダブル
ドープ型のＨＥＭＴであるが、この発明は、電子走行層
であるアンドープＧａＮ層５上に電子供給層であるｎ型
ＡｌＧａＮ層６が積層された、いわゆる順ＨＥＭＴや、
電子供給層であるｎ型ＡｌＧａＮ層６上に電子走行層で
あるアンドープＧａＮ層５が積層された、いわゆる逆Ｈ
ＥＭＴとしてもよい。さらに、電子走行層としては、ア
ンドープＧａＮ層５の代わりに、例えばアンドープＧａ
ＩｎＮ層を用いてもよい。
ては、ｎ+ 型ＧａＮ層７にソース電極９およびドレイン
電極１０を接触させているが、このｎ+ 型ＧａＮ層７の
代わりにｎ+ 型ＧａＩｎＮ層を用い、このｎ+ 型ＧａＩ
ｎＮ層にソース電極９およびドレイン電極１０を接触さ
せるようにしてもよく、この場合には、ソース電極９お
よびドレイン電極１０の接触抵抗をより低減することが
できる。また、上述の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ
／ＧａＮ ＨＥＭＴは、電子走行層であるアンドープＧ
ａＮ層５の上下に電子供給層であるｎ型ＡｌＧａＮ層６
およびｎ+ 型ＡｌＧａＮ層４を設けた、いわゆるダブル
ドープ型のＨＥＭＴであるが、この発明は、電子走行層
であるアンドープＧａＮ層５上に電子供給層であるｎ型
ＡｌＧａＮ層６が積層された、いわゆる順ＨＥＭＴや、
電子供給層であるｎ型ＡｌＧａＮ層６上に電子走行層で
あるアンドープＧａＮ層５が積層された、いわゆる逆Ｈ
ＥＭＴとしてもよい。さらに、電子走行層としては、ア
ンドープＧａＮ層５の代わりに、例えばアンドープＧａ
ＩｎＮ層を用いてもよい。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、気相で熱化学的にエッチングが行われるので、アル
ミニウムを含まない窒化物系化合物半導体を、下地に対
してほぼ完全に選択的にエッチングすることができ、し
かもエッチングの際に損傷を伴わないようにすることが
できる。
ば、気相で熱化学的にエッチングが行われるので、アル
ミニウムを含まない窒化物系化合物半導体を、下地に対
してほぼ完全に選択的にエッチングすることができ、し
かもエッチングの際に損傷を伴わないようにすることが
できる。
【図１】ＧａＮ層のエッチング時間とエッチング深さと
の関係を示す略線図である。
の関係を示す略線図である。
【図２】ＧａＮ層のエッチング温度とエッチング速度と
の関係を示す略線図である。
の関係を示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図６】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図７】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ＧａＮ ＨＥＭＴの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図８】この発明の第２の実施形態によるリッジ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面図である。
ＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面図である。
【図９】この発明の第２の実施形態によるリッジ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面図である。
ＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態によるリッジ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
【図１１】この発明の第２の実施形態によるリッジ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施形態によるリッジ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
ｌＧａＮ／ＧａＩｎＮ半導体レーザの製造方法を説明す
るための断面図である。
【図１３】従来の第１の例によるＧａＮ系半導体を用い
たＦＥＴを示す断面図である。
たＦＥＴを示す断面図である。
【図１４】従来の第２の例によるＧａＮ系半導体を用い
たＦＥＴを示す断面図である。
たＦＥＴを示す断面図である。
【図１５】従来の第３の例によるＧａＮ系半導体を用い
たＦＥＴを示す断面図である。
たＦＥＴを示す断面図である。
【図１６】従来の第４の例によるＧａＮ系半導体を用い
たＦＥＴを示す断面図である。
たＦＥＴを示す断面図である。
１、２１・・・ｃ面サファイア基板、２、５・・・アン
ドープＧａＮ層、３・・・アンドープＡｌＧａＮ層、４
・・・ｎ+ 型ＡｌＧａＮ層、６・・・ｎ型ＡｌＧａＮ
層、７・・・ｎ+ 型ＧａＮ層、８、２７・・・ＳｉＯ2
膜、９・・・ソース電極、１０・・・ドレイン電極、１
２・・・ゲート電極、２２・・・ｎ型ＧａＮ層、２３・
・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、２４・・・ＧａＩｎＮ
活性層、２５・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、２６・
・・ｐ型ＧａＮ層、２８・・・ｐ側電極、２９・・・ｎ
側電極
ドープＧａＮ層、３・・・アンドープＡｌＧａＮ層、４
・・・ｎ+ 型ＡｌＧａＮ層、６・・・ｎ型ＡｌＧａＮ
層、７・・・ｎ+ 型ＧａＮ層、８、２７・・・ＳｉＯ2
膜、９・・・ソース電極、１０・・・ドレイン電極、１
２・・・ゲート電極、２２・・・ｎ型ＧａＮ層、２３・
・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、２４・・・ＧａＩｎＮ
活性層、２５・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、２６・
・・ｐ型ＧａＮ層、２８・・・ｐ側電極、２９・・・ｎ
側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (15)
- 【請求項１】 ハロゲンガスおよびハロゲン化合物ガス
のうちの少なくとも一方からなる第１のガスと水素ガス
および不活性ガスのうちの少なくとも一方からなる第２
のガスとの混合ガスからなるエッチングガスを用い、ア
ルミニウムを含む窒化物系化合物半導体をエッチングス
トップ層としてアルミニウムを含まない窒化物系化合物
半導体を選択的にエッチングするようにしたことを特徴
とする窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項２】 上記ハロゲン化合物ガスはハロゲンと水
素との化合物のガスであることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項３】 上記ハロゲン化合物ガスはハロゲンと炭
素との化合物のガスであることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項４】 上記ハロゲン化合物ガスはハロゲンと水
素と炭素との化合物のガスであることを特徴とする請求
項１記載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方
法。 - 【請求項５】 上記第１のガスは塩化水素ガスであり、
上記第２のガスは窒素ガスであることを特徴とする請求
項１記載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方
法。 - 【請求項６】 上記エッチングガスは活性窒素を放出す
る化合物のガスをさらに含むことを特徴とする請求項１
記載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項７】 上記活性窒素を放出する化合物はアンモ
ニアであることを特徴とする請求項６記載の窒化物系化
合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項８】 上記活性窒素を放出する化合物はアミン
化合物であることを特徴とする請求項６記載の窒化物系
化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項９】 ５５０℃以上９００℃以下の温度で上記
エッチングを行うようにしたことを特徴とする請求項１
記載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項１０】 ６００℃以上８００℃以下の温度で上
記エッチングを行うようにしたことを特徴とする請求項
１記載の窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法。 - 【請求項１１】 上記アルミニウムを含む窒化物系化合
物半導体はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０．０２≦ｘ≦
１）であり、上記アルミニウムを含まない窒化物系化合
物半導体はＧａ1-y Ｉｎy Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）で
あることを特徴とする請求項１記載の窒化物系化合物半
導体の選択エッチング方法。 - 【請求項１２】 アルミニウムを含む窒化物系化合物半
導体からなるエッチングストップ層と、 上記エッチングストップ層上のアルミニウムを含まない
窒化物系化合物半導体層とを有し、 上記アルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層は
エッチングにより形成された端面を有し、かつ、上記ア
ルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層で覆われ
ている部分の上記エッチングストップ層の上面と上記ア
ルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層で覆われ
ていない部分の上記エッチングストップ層の上面とが連
続的につながっていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１３】 上記アルミニウムを含む窒化物系化合
物半導体はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０．０２≦ｘ≦
１）であり、上記アルミニウムを含まない窒化物系化合
物半導体層はＧａ1-y Ｉｎy Ｎ層（ただし、０≦ｙ≦
１）であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装
置。 - 【請求項１４】 アルミニウムを含む窒化物系化合物半
導体層と、 上記アルミニウムを含む窒化物系化合物半導体層上のア
ルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層とを有
し、 上記アルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層は
エッチングにより形成された端面を有し、かつ、上記ア
ルミニウムを含まない窒化物系化合物半導体層で覆われ
ている部分の上記アルミニウムを含む窒化物系化合物半
導体層の上面と上記アルミニウムを含まない窒化物系化
合物半導体層で覆われていない部分の上記アルミニウム
を含む窒化物系化合物半導体層の上面とが連続的につな
がっていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１５】 上記アルミニウムを含む窒化物系化合
物半導体層はＡｌxＧａ1-x Ｎ層（ただし、０．０２≦
ｘ≦１）であり、上記アルミニウムを含まない窒化物系
化合物半導体層はＧａ1-y Ｉｎy Ｎ層（ただし、０≦ｙ
≦１）であることを特徴とする請求項１４記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653697A JP3546634B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6653697A JP3546634B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261614A true JPH10261614A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3546634B2 JP3546634B2 (ja) | 2004-07-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6653697A Expired - Fee Related JP3546634B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 窒化物系化合物半導体の選択エッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3546634B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000277724A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Nagoya Kogyo Univ | 電界効果トランジスタとそれを備えた半導体装置及びその製造方法 |
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| JP2007073867A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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| JP2010283350A (ja) | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Internatl Rectifier Corp | 希土類エンハンスト高電子移動度トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2012080111A (ja) * | 2004-01-16 | 2012-04-19 | Cree Inc | 保護層および低損傷陥凹部を備える窒化物ベースのトランジスタならびにその製作方法 |
| JP2014045069A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Toshiba Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP6653697A patent/JP3546634B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US11316028B2 (en) | 2004-01-16 | 2022-04-26 | Wolfspeed, Inc. | Nitride-based transistors with a protective layer and a low-damage recess |
| JP2007073867A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP4680015B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2011-05-11 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2010283350A (ja) | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Internatl Rectifier Corp | 希土類エンハンスト高電子移動度トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2014045069A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Toshiba Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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