JPH11219919A - Method for forming metal film and semiconductor device, and manufacture of the same - Google Patents

Method for forming metal film and semiconductor device, and manufacture of the same

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Publication number
JPH11219919A
JPH11219919A JP2083098A JP2083098A JPH11219919A JP H11219919 A JPH11219919 A JP H11219919A JP 2083098 A JP2083098 A JP 2083098A JP 2083098 A JP2083098 A JP 2083098A JP H11219919 A JPH11219919 A JP H11219919A
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JP
Japan
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layer
compound layer
metal film
film
semiconductor device
Prior art date
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Application number
JP2083098A
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Japanese (ja)
Inventor
Masateru Hara
昌輝 原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH11219919A publication Critical patent/JPH11219919A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a metal film for forming a metal film with satisfactory adhesion on a compound layer, including at least Al and N, and preventing peeling, and a semiconductor device and a method for manufacturing it. SOLUTION: A compound layer including at least Al and N, for example, an AlN layer 4 is grown, and an Al film 5 in thickness equivalent to that several atomic layers is continuously formed on the surface, and an electrode 7 is formed on this, for example, by a lift-off method. Also the AlN layer 4 is grown, and N is extracted from the surface through a plasma processing by plasma, including oxygen or a radial processing generated by the plasma and an improved layer with Al2 O3 as main components can be formed, and the electrode 7 is formed on this. Also, the AlN layer 4 is grown, and an Al film is directly formed on the surface, while the surface is maintained to be clean, and the electrode 7 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、金属膜の成膜方
法ならびに半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、窒化物系III−V族化合物を用いた半導体装置、
例えば電界効果トランジスタ(FET)に適用して好適
なものである。
The present invention relates to a method for forming a metal film, a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device using a nitride III-V compound,
For example, it is suitable for application to a field effect transistor (FET).

【0002】[0002]

【従来の技術】本願出願人は、特願平9−104609
号において、GaN系半導体を用いた高性能のヘテロ接
合FETを提案した。このヘテロ接合FETにおいて
は、AlN系材料からなるゲート絶縁膜上にゲート電極
が設けられることが一つの特徴である。これは、AlN
は、熱伝導度が2W/cm・Kと高く、バンドギャップ
も6.2eVと大きく、絶縁材料として優れた性質を有
しているためである。この場合、ゲート電極は、通常、
このAlN材料からなるゲート絶縁膜上に真空蒸着法な
どにより成膜されたTi/Au膜やTi/Pt/Au膜
などの金属膜により形成される。ここで、これらの多層
構造の金属膜の最下層のTi膜は密着層として用いられ
る。
2. Description of the Related Art The present applicant has filed a Japanese Patent Application No. 9-104609.
No. 2 proposed a high-performance heterojunction FET using a GaN-based semiconductor. One feature of this heterojunction FET is that a gate electrode is provided on a gate insulating film made of an AlN-based material. This is AlN
Is because the thermal conductivity is as high as 2 W / cm · K, the band gap is as large as 6.2 eV, and it has excellent properties as an insulating material. In this case, the gate electrode is usually
A metal film such as a Ti / Au film or a Ti / Pt / Au film formed on the gate insulating film made of this AlN material by a vacuum evaporation method or the like. Here, the lowermost Ti film of the metal film having such a multilayer structure is used as an adhesion layer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が独自に得た知見によれば、上述のようにAlN系材
料からなるゲート絶縁膜上にTi/Au膜やTi/Pt
/Au膜などの金属膜を成膜した場合には、これらの金
属膜のゲート絶縁膜に対する密着性が、SiO2膜から
なるゲート絶縁膜上にこれらの金属膜を成膜する場合に
比べて悪く、剥離しやすい。このため、ゲート絶縁膜に
対する密着性が良好なゲート電極を形成することは困難
であった。
However, according to the inventor's own knowledge, as described above, a Ti / Au film or a Ti / Pt film is formed on a gate insulating film made of an AlN-based material as described above.
/ When metal films such as Au films are formed, the adhesion of these metal films to the gate insulating film is higher than when these metal films are formed on the gate insulating film made of SiO 2 film. Bad, easy to peel off. Therefore, it has been difficult to form a gate electrode having good adhesion to the gate insulating film.

【0004】さらに、本発明者の知見によれば、同様な
問題は、少なくともAlとNとを含む化合物層上に上述
のような金属膜を成膜する場合全般に生じ得るものであ
り、解決が望まれるものである。
Further, according to the knowledge of the present inventor, a similar problem can generally occur when a metal film as described above is formed on a compound layer containing at least Al and N. Is what is desired.

【0005】したがって、この発明の目的は、少なくと
もAlとNとを含む化合物層上に金属膜を成膜する場合
に、この金属膜の化合物層に対する密着性を良好にし、
剥離を防止することができる金属膜の成膜方法ならびに
半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the adhesion of a metal film to a compound layer when the metal film is formed on a compound layer containing at least Al and N;
An object of the present invention is to provide a method for forming a metal film, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same, which can prevent peeling.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. The outline is described below.

【0007】本発明者の知る限り、AlN系化合物層に
代表される少なくともAlとNとを含む化合物層に対す
る金属膜の密着性については十分に調べられていないの
が実状である。
As far as the present inventor knows, the fact is that the adhesion of a metal film to a compound layer containing at least Al and N, such as an AlN-based compound layer, has not been sufficiently investigated.

【0008】本発明者は、上述のヘテロ接合FETの試
作の過程で、AlN系材料からなるゲート絶縁膜に対す
るゲート電極形成用の金属膜の密着性が悪く、剥離しや
すいことを見い出した。そして、その対策について種々
検討を行った結果、一般にAlとNとを含む化合物層上
に金属膜を成膜する場合には、この金属膜を直接成膜す
るのではなく、その化合物層上にまず、金属膜との密着
性が良好なAlまたはAl合金膜を成膜した後、その上
に金属膜を成膜するのが有効であるという結論に至っ
た。また、このAlとNとを含む化合物層の表面に酸素
などのプラズマを用いたプラズマ処理またはプラズマに
より生じたラジカルによる処理を施すことによりその表
面近傍からNを引き抜いた後、その表面に金属膜を成膜
することも有効である。さらに、AlとNとを含む化合
物層が、AlN層に代表される少なくとも表面近傍がA
lとNとを主成分とする化合物層である場合には、この
化合物層上に直接、金属膜としてAlまたはAl合金膜
を密着性良く成膜することができる。
The inventor of the present invention has found that in the course of the trial production of the above-described heterojunction FET, the adhesion of the metal film for forming the gate electrode to the gate insulating film made of an AlN-based material is poor, and it is easy to peel off. As a result of various studies on the countermeasures, when a metal film is generally formed on a compound layer containing Al and N, the metal film is not formed directly but on the compound layer. First, it was concluded that it is effective to form an Al or Al alloy film having good adhesion to a metal film and then form a metal film thereon. The surface of the compound layer containing Al and N is subjected to plasma treatment using plasma such as oxygen or treatment with radicals generated by the plasma to extract N from the vicinity of the surface. It is also effective to form a film. Further, the compound layer containing Al and N has an AN layer at least near the surface typified by an AlN layer.
In the case of a compound layer containing l and N as main components, an Al or Al alloy film can be directly formed as a metal film on the compound layer with good adhesion.

【0009】この発明は、本発明者による以上のような
検討に基づいて案出されたものである。
The present invention has been devised based on the above study by the present inventors.

【0010】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第1の発明は、少なくともAlとNとを含む化
合物層上に金属膜を成膜するようにした金属膜の成膜方
法において、化合物層の表面にAlまたはAl合金膜を
成膜した後、このAlまたはAl合金膜上にAlまたは
Al合金膜以外の金属膜を成膜するようにしたことを特
徴とするものである。
That is, in order to achieve the above object, a first invention of the present invention relates to a metal film forming method for forming a metal film on a compound layer containing at least Al and N, After an Al or Al alloy film is formed on the surface of the compound layer, a metal film other than the Al or Al alloy film is formed on the Al or Al alloy film.

【0011】この第1の発明において、化合物層の表面
に成膜するAlまたはAl合金膜の厚さは1原子層分以
上であればよく、上限は特にないが、通常は1ないし3
原子層分の厚さであれば十分である。
In the first invention, the thickness of the Al or Al alloy film formed on the surface of the compound layer may be at least one atomic layer, and there is no particular upper limit.
It is sufficient if the thickness is the thickness of the atomic layer.

【0012】この発明の第2の発明は、少なくともAl
とNとを含む化合物層上に金属膜を成膜するようにした
金属膜の成膜方法において、化合物層の表面にプラズマ
処理またはプラズマにより生じたラジカルによる処理を
施すことにより化合物層の表面近傍からNを引き抜いた
後、化合物層上に金属膜を成膜するようにしたことを特
徴とするものである。
[0012] The second invention of the present invention relates to at least Al
In the method of forming a metal film on a compound layer containing N and N, the surface of the compound layer is subjected to a plasma treatment or a treatment with radicals generated by plasma to thereby form a vicinity of the surface of the compound layer. After extracting N from the metal layer, a metal film is formed on the compound layer.

【0013】この第2の発明において、プラズマは、典
型的には、酸素を含むプラズマであり、具体的には、例
えば、酸素(O2 )を含むプラズマや、一酸化二窒素
(N2O)を含むプラズマなどである。
In the second invention, the plasma is typically a plasma containing oxygen, and specifically, for example, a plasma containing oxygen (O 2 ) or a dinitrogen monoxide (N 2 O) ).

【0014】この発明の第3の発明は、少なくとも表面
近傍がAlとNとを主成分とする化合物層の表面にAl
を主成分とする金属膜を成膜するようにしたことを特徴
とする金属膜の成膜方法である。
According to a third aspect of the present invention, at least the vicinity of the surface has an Al layer on the surface of the compound layer containing Al and N as main components.
A method of forming a metal film, characterized in that a metal film mainly comprising is formed.

【0015】この第3の発明において、Alを主成分と
する金属膜は、典型的には、AlまたはAl合金膜であ
る。
In the third invention, the metal film containing Al as a main component is typically an Al or Al alloy film.

【0016】この発明の第4の発明は、少なくともAl
とNとを含む化合物層上にAlまたはAl合金膜以外の
金属膜が設けられた半導体装置において、化合物層と金
属膜との界面の少なくとも一部分にAlまたはAl合金
膜が設けられていることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, at least Al
In a semiconductor device in which a metal film other than an Al or Al alloy film is provided on a compound layer containing N and N, it is required that the Al or Al alloy film be provided at least at a part of an interface between the compound layer and the metal film. It is a feature.

【0017】この第4の発明において、化合物層と金属
膜との界面に設けられるAlまたはAl合金膜の厚さは
1原子層分以上であればよく、上限は特にないが、通常
は1ないし3原子層分の厚さであれば十分である。
In the fourth invention, the thickness of the Al or Al alloy film provided at the interface between the compound layer and the metal film may be at least one atomic layer, and there is no particular upper limit. A thickness of three atomic layers is sufficient.

【0018】この発明の第5の発明は、少なくともAl
とNとを含む化合物層上にAlまたはAl合金膜以外の
金属膜が設けられた半導体装置において、化合物層と金
属膜との界面の近傍の少なくとも一部分における化合物
層のAl組成が他の部分のAl組成よりも大きいことを
特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, at least Al
In a semiconductor device in which a metal film other than an Al or Al alloy film is provided on a compound layer containing N and N, the Al composition of the compound layer in at least a portion near the interface between the compound layer and the metal film is different from that of another portion. It is characterized by being larger than the Al composition.

【0019】この発明の第6の発明は、少なくとも表面
近傍がAlとNとを主成分とする化合物層の表面にAl
を主成分とする金属膜が設けられていることを特徴とす
る半導体装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, at least a portion near the surface has an Al layer on the surface of the compound layer containing Al and N as main components.
And a metal film mainly composed of:

【0020】この第6の発明において、Alを主成分と
する金属膜は、典型的には、AlまたはAl合金膜であ
る。
In the sixth aspect, the metal film containing Al as a main component is typically an Al or Al alloy film.

【0021】この発明の第7の発明は、少なくともAl
とNとを含む化合物層上に金属膜を成膜するようにした
半導体装置の製造方法において、化合物層の表面にAl
またはAl合金膜を成膜した後、このAlまたはAl合
金膜上にAlまたはAl合金膜以外の金属膜を成膜する
ようにしたことを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, at least Al
A method of manufacturing a semiconductor device in which a metal film is formed on a compound layer containing N and N,
Alternatively, after forming the Al alloy film, a metal film other than the Al or Al alloy film is formed on the Al or Al alloy film.

【0022】この第7の発明において、化合物層の表面
に成膜するAlまたはAl合金膜の厚さは1原子層分以
上であればよく、上限は特にないが、通常は1ないし3
原子層分の厚さであれば十分である。
In the seventh aspect, the thickness of the Al or Al alloy film formed on the surface of the compound layer may be at least one atomic layer, and there is no particular upper limit.
It is sufficient if the thickness is the thickness of the atomic layer.

【0023】この発明の第8の発明は、少なくともAl
とNとを含む化合物層上に金属膜を成膜するようにした
半導体装置の製造方法において、化合物層の表面にプラ
ズマ処理またはプラズマにより生じたラジカルによる処
理を施すことにより化合物層の表面近傍からNを引き抜
いた後、化合物層上に金属膜を成膜するようにしたこと
を特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, at least Al
In a method of manufacturing a semiconductor device in which a metal film is formed on a compound layer containing N and N, the surface of the compound layer is subjected to a plasma treatment or a treatment with radicals generated by plasma to reduce the vicinity of the surface of the compound layer. After extracting N, a metal film is formed on the compound layer.

【0024】この第8の発明において、プラズマは、典
型的には、酸素を含むプラズマであり、具体的には、例
えば、酸素(O2 )を含むプラズマや、一酸化二窒素
(N2O)を含むプラズマなどである。
In the eighth aspect, the plasma is typically a plasma containing oxygen, and specifically, for example, a plasma containing oxygen (O 2 ) or a dinitrogen monoxide (N 2 O) ).

【0025】この発明の第9の発明は、少なくとも表面
近傍がAlとNとを主成分とする化合物層上にAlを主
成分とする金属膜を成膜する工程を有することを特徴と
する半導体装置の製造方法である。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a step of forming a metal film mainly composed of Al on a compound layer mainly composed of Al and N at least near the surface. It is a manufacturing method of an apparatus.

【0026】この第9の発明において、Alを主成分と
する金属膜は、典型的には、AlまたはAl合金膜であ
る。
In the ninth aspect, the metal film containing Al as a main component is typically an Al or Al alloy film.

【0027】この発明において、AlとNとを含む化合
物層は、典型的には、Alを含む窒化物系III−V族
化合物層、例えば、Alv Ga1-v N層(ただし、0<
v≦1)、特に、AlNを主成分とするもの、例えばA
lN層などである。Alを含む窒化物系III−V族化
合物層は、一般には、III族元素としてAl以外にG
a、InまたはBのいずれかを含み、V族元素として場
合によりAsまたはPを含むものであってよい。また、
Al合金膜は、例えば、Al−Si膜、Al−Si−C
u膜などである。
In the present invention, the compound layer containing Al and N is typically a nitride-based III-V compound layer containing Al, for example, an Al v Ga 1 -v N layer (where 0 <
v ≦ 1), especially those containing AlN as a main component, for example, A
1N layer. In general, a nitride III-V compound layer containing Al is made of a group III element other than Al,
It may contain any of a, In or B, and optionally contain As or P as a group V element. Also,
The Al alloy film is, for example, an Al-Si film, an Al-Si-C
u film and the like.

【0028】上述のように構成されたこの発明の第1、
第4および第7の発明によれば、金属膜の下地が金属膜
との密着性が良好なAlまたはAl合金膜であるため、
少なくともAlとNとを含む化合物層上に金属膜を良好
な密着性で形成することができる。
According to the first aspect of the present invention configured as described above,
According to the fourth and seventh aspects, since the base of the metal film is an Al or Al alloy film having good adhesion to the metal film,
A metal film can be formed with good adhesion on a compound layer containing at least Al and N.

【0029】上述のように構成されたこの発明の第2お
よび第8の発明によれば、プラズマ処理またはプラズマ
により生じたラジカルによる処理を施すことにより表面
近傍からNを引き抜いた後の化合物層の表面は一般に活
性になっているため、プラズマとして例えば酸素を含む
プラズマを用いた場合には、この化合物層の表面には酸
素との反応による酸化膜などの改質層が形成される。こ
のようにして形成される改質層は一般に金属膜との密着
性が良好である。このため、この改質層上に形成される
金属膜の密着性は良好となる。
According to the second and eighth aspects of the present invention configured as described above, the compound layer after the N is drawn out from the vicinity of the surface by performing the plasma processing or the processing by the radical generated by the plasma. Since the surface is generally active, when a plasma containing, for example, oxygen is used as the plasma, a modified layer such as an oxide film is formed on the surface of the compound layer by a reaction with oxygen. The modified layer thus formed generally has good adhesion to the metal film. Therefore, the adhesion of the metal film formed on the modified layer is improved.

【0030】上述のように構成されたこの発明の第3、
第6および第9の発明によれば、少なくとも表面近傍が
AlとNとを主成分とする化合物層の成長直後の表面は
一般にはわずかに酸化されている。これは、Al−Nの
結合エネルギーが297±96kJ/molであるのに
対してAl−Oの結合エネルギーが507.5±10.
5kJ/molと大きいのが原因であると考えられる。
この表面が酸化された化合物層上に金属膜を成膜する場
合、その密着力は酸化物の形成エネルギー(ΔF)で決
まると考えられるが、通常、密着層として使用されるこ
とが多いTiの場合のΔFが−204kcal/mol
であるのに対してAlの場合にはΔFが−376.7k
cal/molとはるかに大きい。このため、少なくと
も表面近傍がAlとNとを主成分とする化合物層上にA
lを主成分とする金属膜を成膜した場合には、この金属
膜の密着性は良好となる。
The third aspect of the present invention constructed as described above,
According to the sixth and ninth aspects, at least the surface immediately after the growth of the compound layer containing Al and N as main components is generally slightly oxidized. This means that the binding energy of Al—N is 297 ± 96 kJ / mol, whereas the binding energy of Al—O is 507.5 ± 10.
It is considered that the cause was as large as 5 kJ / mol.
When a metal film is formed on the compound layer whose surface is oxidized, the adhesion is considered to be determined by the formation energy (ΔF) of the oxide. ΔF in the case is −204 kcal / mol
In the case of Al, ΔF is −376.7 k
much higher, cal / mol. For this reason, at least the vicinity of the surface has A on the compound layer containing Al and N as main components.
When a metal film containing l as a main component is formed, the adhesion of the metal film becomes good.

【0031】上述のように構成されたこの発明の第5の
発明によれば、少なくともAlとNとを含む化合物層と
金属膜との界面の近傍の少なくとも一部分における化合
物層のAl組成が他の部分のAl組成よりも大きいこと
により、第4の発明におけるように、化合物層と金属膜
との界面の少なくとも一部分にAlまたはAl合金膜が
設けられている場合と類似の構造になっており、したが
って化合物層に対する金属膜の密着性は良好となる。
According to the fifth aspect of the present invention configured as described above, the Al composition of the compound layer in at least a part near the interface between the metal layer and the compound layer containing at least Al and N is different from that of the other. By being larger than the Al composition of the portion, the structure is similar to the case where the Al or Al alloy film is provided on at least a part of the interface between the compound layer and the metal film as in the fourth invention, Therefore, the adhesion of the metal film to the compound layer is improved.

【0032】[0032]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】まず、この発明の第1の実施形態による電
極の形成方法について説明する。
First, a method for forming an electrode according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0034】この第1の実施形態においては、図1Aに
示すように、まず、c面サファイア基板1上に有機金属
化学気相成長(MOCVD)法により例えば560℃程
度の基板温度でGaNバッファ層2を低温成長させた
後、引き続いてMOCVD法によりこのGaNバッファ
層2上にGaN層3およびAlN層4を順次成長させ
る。これらの層の厚さの一例を挙げると、GaNバッフ
ァ層2は30nm、GaN層3は1μm、AlN層4は
6nmである。GaN層3の成長条件の一例を挙げる
と、成長原料としてトリメチルガリウム(TMG)およ
びアンモニア(NH)を用い、それらの流量をそれぞ
れ50SCCMおよび20SLMとし、反応圧力を50
0Torr、基板温度を1000℃とする。また、Al
N層4の成長条件の一例を挙げると、成長原料としてト
リメチルアルミニウム(TMA)およびアンモニア(N
)を用い、それらの流量をそれぞれ10SCCM
および20SLMとし、反応圧力を500Torr、基
板温度を1000℃とする。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, a GaN buffer layer is first formed on a c-plane sapphire substrate 1 by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method at a substrate temperature of, for example, about 560 ° C. After the GaN layer 3 is grown at a low temperature, a GaN layer 3 and an AlN layer 4 are successively grown on the GaN buffer layer 2 by MOCVD. To give an example of the thickness of these layers, the GaN buffer layer 2 has a thickness of 30 nm, the GaN layer 3 has a thickness of 1 μm, and the AlN layer 4 has a thickness of 6 nm. As an example of the growth conditions of the GaN layer 3, trimethyl gallium (TMG) and ammonia (NH 3 ) are used as growth raw materials, the flow rates thereof are respectively 50 SCCM and 20 SLM, and the reaction pressure is 50.
0 Torr and the substrate temperature is 1000 ° C. Also, Al
As an example of the growth conditions for the N layer 4, trimethyl aluminum (TMA) and ammonia (N
H 3 ) and their flow rate was 10 SCCM each.
And 20 SLM, the reaction pressure is 500 Torr, and the substrate temperature is 1000 ° C.

【0035】次に、図1Bに示すように、AlN層4の
成長後c面サファイア基板1を大気中に取り出すことな
く、このAlN層4の表面に連続的にMOCVD法によ
りAl膜5を例えば2原子層分の厚さに成膜する。この
とき、このAl膜5はAlN層4の清浄な表面に成膜さ
れることによりこのAlN層4に対する密着性は良好で
ある。このAl膜5の成膜条件の一例を挙げると、成長
原料としてTMAおよびH2 を用い、それらの流量をそ
れぞれ10SCCMおよび20SLMとし、反応圧力を
700Torr、基板温度を500℃とする。
Next, as shown in FIG. 1B, after growing the AlN layer 4, without removing the c-plane sapphire substrate 1 to the atmosphere, an Al film 5 is continuously formed on the surface of the AlN layer 4 by MOCVD, for example. A film is formed to a thickness of two atomic layers. At this time, since the Al film 5 is formed on the clean surface of the AlN layer 4, the adhesion to the AlN layer 4 is good. As an example of conditions for forming the Al film 5, TMA and H 2 are used as growth raw materials, the flow rates thereof are respectively 10 SCCM and 20 SLM, the reaction pressure is 700 Torr, and the substrate temperature is 500 ° C.

【0036】次に、図1Cに示すように、Al膜5上
に、例えばポジ型レジストを用いて、形成すべき電極の
反転パターン形状を有するレジストパターン6をリソグ
ラフィーにより形成する。このレジストパターン6の形
成に用いるポジ型レジストの厚さは例えば1.5μmと
する。次に、電極形成用の金属膜として例えばCu膜を
例えばスパッタリング法や真空蒸着法により全面に成膜
した後、レジストパターン6をその上に形成されたCu
膜とともに除去する(リフトオフ)。このCu膜の厚さ
は例えば0.8μmとする。
Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern 6 having an inverted pattern shape of an electrode to be formed is formed on the Al film 5 by lithography using, for example, a positive resist. The thickness of the positive resist used for forming the resist pattern 6 is, for example, 1.5 μm. Next, for example, a Cu film is formed as a metal film for forming an electrode on the entire surface by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and then a resist pattern 6 is formed on the Cu film formed thereon.
Remove with the film (lift-off). The thickness of the Cu film is, for example, 0.8 μm.

【0037】以上の工程により、図1Dに示すように、
AlN層4上にAl膜5を介してCuからなる電極7が
形成される。
By the above steps, as shown in FIG. 1D,
An electrode 7 made of Cu is formed on the AlN layer 4 via an Al film 5.

【0038】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、AlN層4上に電極形成用の金属膜としてのCu膜
を直接成膜するのではなく、AlN層4の成長後連続的
にその最表面にAl膜5を成膜してからCu膜を成膜す
るようにしていることから、このCu膜は密着性の悪い
AlN層4上ではなく、密着性の良好なAl膜5上に成
膜されることになる。このため、このCu膜の下地に対
する密着性は良好であり、したがってこのCu膜を用い
て形成される電極7の密着性は良好であり、剥離を防止
することができる。
As described above, according to the first embodiment, a Cu film as a metal film for forming an electrode is not formed directly on the AlN layer 4 but continuously formed after the AlN layer 4 is grown. Since the Cu film is formed after the Al film 5 is formed on the outermost surface, the Cu film is not formed on the AlN layer 4 having poor adhesion, but is formed on the Al film 5 having good adhesion. It is to be formed on. Therefore, the adhesion of the Cu film to the base is good, and the adhesion of the electrode 7 formed by using the Cu film is good, and peeling can be prevented.

【0039】次に、この発明の第2の実施形態による電
極の形成方法について説明する。
Next, a method for forming an electrode according to the second embodiment of the present invention will be described.

【0040】この第2の実施形態においては、まず、図
2Aに示すように、c面サファイア基板1上に第1の実
施形態と同様にしてGaNバッファ層2、GaN層3お
よびAlN層4を順次成長させる。
In the second embodiment, first, as shown in FIG. 2A, a GaN buffer layer 2, a GaN layer 3, and an AlN layer 4 are formed on a c-plane sapphire substrate 1 in the same manner as in the first embodiment. Grow sequentially.

【0041】次に、図2Bに示すように、AlN層4ま
で成長させたc面サファイア基板1をMOCVD装置か
ら別のプラズマ処理装置に移し、このプラズマ処理装置
内でAlN層4の最表面に酸素を含むプラズマ8を照射
することにより、このAlN層4の最表面にNが不足し
た改質層9を形成する。このとき、Nが不足したAlN
層4の最表面は化学的に活性な状態となっており、Al
が直ちに酸化されることから、この改質層9は通常アル
ミナ(Al2 3 )が主成分となる。このプラズマ処理
の条件の一例を挙げると、プロセスガスとして酸素(O
2 )およびヘリウム(He)を用い、それらの流量をそ
れぞれ100SCCMおよび500SCCMとし、圧力
を500mTorr、基板温度を300℃、RFパワー
(13.56MHz)を100W、処理時間を5分とす
る。
Next, as shown in FIG. 2B, the c-plane sapphire substrate 1 having been grown up to the AlN layer 4 is transferred from the MOCVD apparatus to another plasma processing apparatus. By irradiating the plasma 8 containing oxygen, a modified layer 9 deficient in N is formed on the outermost surface of the AlN layer 4. At this time, AlN which lacked N
The outermost surface of the layer 4 is in a chemically active state,
Is immediately oxidized, so that the modified layer 9 usually contains alumina (Al 2 O 3 ) as a main component. As an example of the conditions of this plasma processing, oxygen (O
2 ) and helium (He), the flow rates thereof are respectively 100 SCCM and 500 SCCM, the pressure is 500 mTorr, the substrate temperature is 300 ° C., the RF power (13.56 MHz) is 100 W, and the processing time is 5 minutes.

【0042】次に、図2Cに示すように、改質層9上
に、第1の実施形態と同様にして、形成すべき電極の反
転パターン形状を有するレジストパターン6を形成す
る。次に、電極形成用の金属膜として例えばTi膜を例
えばスパッタリング法や真空蒸着法により全面に成膜し
た後、レジストパターン6をその上に形成されたTi膜
とともに除去する。このTi膜の厚さは例えば0.8μ
mとする。
Next, as shown in FIG. 2C, a resist pattern 6 having an inverted pattern shape of an electrode to be formed is formed on the modified layer 9 in the same manner as in the first embodiment. Next, for example, a Ti film is formed as a metal film for forming an electrode on the entire surface by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, and then the resist pattern 6 is removed together with the Ti film formed thereon. The thickness of this Ti film is, for example, 0.8 μm.
m.

【0043】以上の工程により、図2Dに示すように、
AlN層4上に改質層9を介してTiからなる電極7が
形成される。
By the above steps, as shown in FIG. 2D,
An electrode 7 made of Ti is formed on the AlN layer 4 via a modified layer 9.

【0044】この第2の実施形態によれば、AlN層4
上に電極形成用の金属膜としてのTi膜を直接成膜する
のではなく、AlN層4の成長後このAlN層4の最表
面にAl2 3 を主成分とする改質層9を形成してから
Ti膜を成膜するようにしていることから、このTi膜
は密着性の悪いAlN層4上ではなく、密着性の良好な
Al2 3 を主成分とする改質層9上に成膜されること
になる。このため、このTi膜の下地に対する密着性は
良好であり、したがってこのTi膜を用いて形成される
電極7の密着性は良好であり、剥離を防止することがで
きる。
According to the second embodiment, the AlN layer 4
Instead of directly forming a Ti film as a metal film for forming an electrode thereon, a modified layer 9 mainly composed of Al 2 O 3 is formed on the outermost surface of the AlN layer 4 after the growth of the AlN layer 4. Since the Ti film is formed after this, the Ti film is not formed on the AlN layer 4 having poor adhesion but on the modified layer 9 mainly composed of Al 2 O 3 having good adhesion. Is formed. Therefore, the adhesion of the Ti film to the base is good, and thus the adhesion of the electrode 7 formed using the Ti film is good, and peeling can be prevented.

【0045】次に、この発明の第3の実施形態による電
極の形成方法について説明する。
Next, a method for forming an electrode according to the third embodiment of the present invention will be described.

【0046】第2の実施形態においては、AlN層4の
最表面を酸素を含むプラズマ8を用いて直接プラズマ処
理することにより改質層9を形成しているが、場合によ
っては、このプラズマ処理によりAlN層4またはこの
AlN層4とGaN層3との界面に生じる損傷が問題と
なることもあり得る。そこで、この第3の実施形態にお
いては、リモートプラズマ法により酸素を含むプラズマ
中に発生したラジカルをAlN層4の最表面に照射する
ことにより、このAlN層4の最表面にAl23 を主
成分とする改質層9を形成する。その他のことは第2の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
In the second embodiment, the reformed layer 9 is formed by directly plasma-treating the outermost surface of the AlN layer 4 using the plasma 8 containing oxygen. This may cause damage to the AlN layer 4 or the interface between the AlN layer 4 and the GaN layer 3. Therefore, in the third embodiment, by irradiating the radicals generated in the plasma containing oxygen by a remote plasma method on the outermost surface of the AlN layer 4, the Al 2 O 3 on the outermost surface of the AlN layer 4 A modified layer 9 as a main component is formed. Other points are the same as those of the second embodiment, and the description is omitted.

【0047】この第3の実施形態によれば、第2の実施
形態と同様な利点を得ることができるほか、AlN層4
またはこのAlN層4とGaN層3との界面に生じる損
傷を少なくすることができるという利点をも得ることが
できる。
According to the third embodiment, the same advantages as those of the second embodiment can be obtained, and the AlN layer 4
Alternatively, it is possible to obtain an advantage that damage generated at the interface between the AlN layer 4 and the GaN layer 3 can be reduced.

【0048】次に、この発明の第4の実施形態による電
極の形成方法について説明する。
Next, a method for forming an electrode according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

【0049】この第4の実施形態においては、まず、図
3Aに示すように、c面サファイア基板1上に第1の実
施形態と同様にしてGaNバッファ層2、GaN層3お
よびAlN層4を順次成長させる。
In the fourth embodiment, first, as shown in FIG. 3A, a GaN buffer layer 2, a GaN layer 3, and an AlN layer 4 are formed on a c-plane sapphire substrate 1 in the same manner as in the first embodiment. Grow sequentially.

【0050】次に、図3Bに示すように、成長後のAl
N層4の表面を清浄に保ったまま、このAlN層4上
に、第1の実施形態と同様にして、形成すべき電極の反
転パターン形状を有するレジストパターン6を形成す
る。次に、このレジストパターン6が形成されたc面サ
ファイア基板1を図示省略した乾燥機中に保持し、レジ
ストパターン6で覆われていない露出したAlN層4の
表面を十分に乾燥させる。次に、このAlN層4上に例
えばスパッタリング法や真空蒸着法により電極形成用の
金属膜としてAl膜を成膜した後、レジストパターン6
をその上に形成されたAl膜とともに除去する。Al膜
の厚さは例えば0.8μmとする。
Next, as shown in FIG. 3B, the Al
With the surface of the N layer 4 kept clean, a resist pattern 6 having an inverted pattern shape of an electrode to be formed is formed on the AlN layer 4 in the same manner as in the first embodiment. Next, the c-plane sapphire substrate 1 on which the resist pattern 6 is formed is held in a drier (not shown), and the surface of the exposed AlN layer 4 not covered with the resist pattern 6 is sufficiently dried. Next, an Al film is formed on the AlN layer 4 as a metal film for forming an electrode by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method.
Is removed together with the Al film formed thereon. The thickness of the Al film is, for example, 0.8 μm.

【0051】以上の工程により、図3Cに示すように、
AlN層4上にAlからなる電極7が形成される。
By the above steps, as shown in FIG. 3C,
An electrode 7 made of Al is formed on the AlN layer 4.

【0052】この第4の実施形態によれば、AlN層4
上に電極7を良好な密着性で形成することができるほ
か、第1、第2および第3の実施形態におけるように電
極形成用の金属膜の形成前に密着層としてのAl膜5を
成膜したり改質層9を形成したりする必要がないことに
より工程の簡略化を図ることができるという利点をも得
ることができる。
According to the fourth embodiment, the AlN layer 4
The electrode 7 can be formed thereon with good adhesion, and the Al film 5 as an adhesion layer can be formed before forming the metal film for forming the electrode as in the first, second and third embodiments. Since there is no need to form a film or to form the modified layer 9, there is also obtained an advantage that the process can be simplified.

【0053】次に、この発明の第5の実施形態によるG
aN系FETの製造方法について説明する。
Next, G according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based FET will be described.

【0054】この第5の実施形態においては、まず、図
4に示すように、c面サファイア基板11上にMOCV
D法により例えば560℃程度の温度でGaNバッファ
層12を低温成長させた後、引き続いてMOCVD法に
より例えば1000℃程度の温度でこのGaNバッファ
層12上にAlx Ga1-x N層13(ただし、0≦x≦
1)、Aly Ga1-y N層14(ただし、0<y≦
1)、n型Alz Ga1-zN層15(ただし、0≦z≦
1)、アンドープAlz Ga1-z N層16(ただし、0
≦z≦1)、アンドープGa1-u Inu N層17(ただ
し、0≦u≦1)およびAlv Ga1-v N層18(ただ
し、0<v≦1)を順次成長させる。ここで、Aly
1-y N層14はバリア層、n型Alz Ga1-z N層1
5は電子供給層、アンドープAlz Ga1-z N層16は
スペーサ層、アンドープGa1-u Inu N層17は電子
走行層、Alv Ga1-v N層18はゲート絶縁膜を構成
する。ここで、アンドープGa1-u Inu N層17の厚
さは例えば1nm以上15nm以下、好適には2nm以
上10nm以下とする。電子供給層としてのn型Alz
Ga1-z N層15のドーピング濃度は例えば1.0×1
19cm-3とする。また、このn型Alz Ga1-z N層
15の不純物濃度×厚さ積は5×1018[cm-3][n
m]以上1×1021[cm-3][nm]以下、好適に
は、5×1019[cm-3][nm]以上5×1020[c
-3][nm]以下とする。
In the fifth embodiment, first, as shown in FIG. 4, a MOCV is formed on a c-plane sapphire substrate 11.
After the GaN buffer layer 12 is grown at a low temperature of, for example, about 560 ° C. by the method D, subsequently, the Al x Ga 1 -xN layer 13 ( Where 0 ≦ x ≦
1), Al y Ga 1-y N layer 14 (where 0 <y ≦
1), n-type Al z Ga 1 -z N layer 15 (where 0 ≦ z ≦
1), undoped Al z Ga 1 -z N layer 16 (where 0
≦ z ≦ 1), an undoped Ga 1-u In u N layer 17 (where, 0 ≦ u ≦ 1) and Al v Ga 1-v N layer 18 (where, 0 <v ≦ 1) a are successively grown. Where Al y G
a 1-y N layer 14 is a barrier layer, n-type Al z Ga 1-z N layer 1
5 the electron supply layer, an undoped Al z Ga 1-z N layer 16 is a spacer layer, an undoped Ga 1-u In u N layer 17 is an electron transit layer, Al v Ga 1-v N layer 18 constituting the gate insulating film I do. The thickness of the undoped Ga 1-u In u N layer 17 is, for example, 1nm or 15nm or less, preferably to 2nm or 10nm or less. N-type Al z as electron supply layer
The doping concentration of the Ga 1 -zN layer 15 is, for example, 1.0 × 1
0 19 cm -3 . The product of impurity concentration × thickness of the n-type Al z Ga 1 -zN layer 15 is 5 × 10 18 [cm −3 ] [n
m] to 1 × 10 21 [cm −3 ] [nm], preferably 5 × 10 19 [cm −3 ] [nm] to 5 × 10 20 [c]
m −3 ] [nm] or less.

【0055】次に、図5に示すように、Alv Ga1-v
N層18の成長後c面サファイア基板1を大気中に取り
出すことなく、第1の実施形態と同様にしてこのAlv
Ga1-v N層18の表面に連続的にAl膜19を成膜す
る。このとき、このAl膜19はAlv Ga1-v N層1
8の清浄な表面に成膜されることによりこのAlv Ga
1-v N層18に対する密着性は良好である。
Next, as shown in FIG. 5, Al v Ga 1-v
After growing the N layer 18, the c-plane sapphire substrate 1 is not taken out to the atmosphere, and the Al v
An Al film 19 is continuously formed on the surface of the Ga 1-v N layer 18. At this time, the Al film 19 is formed of the Al v Ga 1 -v N layer 1.
The Al v Ga by being deposited into 8 clean surface of the
The adhesion to the 1-v N layer 18 is good.

【0056】次に、図6に示すように、第1の実施形態
と同様なリフトオフ法により、Alv Ga1-v N層18
上にゲート電極20を形成する。このゲート電極20形
成用の金属膜としては例えばTi/Au膜、Ti/Pt
/Au膜、Ti/W膜などを用いる。
Next, as shown in FIG. 6, by the same lift-off method as in the first embodiment, the Al v Ga 1 -vN layer 18 is formed.
A gate electrode 20 is formed thereon. Examples of the metal film for forming the gate electrode 20 include a Ti / Au film and a Ti / Pt film.
/ Au film, Ti / W film or the like is used.

【0057】次に、上述のようにしてゲート電極20が
形成された表面上にソース電極およびドレイン電極形成
部に対応する部分が開口したレジストパターン(図示せ
ず)をリソグラフィーにより形成した後、このレジスト
パターンをマスクとしてAlv Ga1-v N層18をエッ
チングすることによりアンドープGa1-u Inu N層1
7を部分的に露出させる。
Next, a resist pattern (not shown) having openings corresponding to the source electrode and drain electrode formation portions is formed on the surface on which the gate electrode 20 is formed as described above by lithography. undoped Ga by etching the Al v Ga 1-v N layer 18 using the resist pattern as a mask 1-u In u N layer 1
7 is partially exposed.

【0058】次に、例えば真空蒸着法により全面にソー
ス電極およびドレイン電極形成用の金属膜を形成した
後、レジストパターンをその上に形成された金属膜とと
もに除去する。これによって、図7に示すように、アン
ドープGa1-u Inu N層17上にソース電極21およ
びドレイン電極22が形成される。これらのソース電極
21およびドレイン電極22形成用の金属膜としては、
例えばTi/Al膜やTi/Al/Pt/Au膜などを
用いる。以上により、MIS(Metal-Insulator-Semic
onductor)構造およびHEMT(High Electron Mobili
ty Transistor)構造を併有するGaN系FETが製造さ
れる。
Next, after forming a metal film for forming a source electrode and a drain electrode on the entire surface by, for example, a vacuum evaporation method, the resist pattern is removed together with the metal film formed thereon. Thus, as shown in FIG. 7, an undoped Ga 1-u In u N layer source electrode 21 and drain electrode 22 on the 17 it is formed. As a metal film for forming the source electrode 21 and the drain electrode 22,
For example, a Ti / Al film or a Ti / Al / Pt / Au film is used. As described above, MIS (Metal-Insulator-Semic
onductor) structure and HEMT (High Electron Mobili)
A GaN-based FET having a ty transistor (ty transistor) structure is manufactured.

【0059】図8に、このGaN系FETのフラットバ
ンド条件におけるエネルギーバンド図、特に伝導帯を示
す。各ヘテロ接合界面に存在するエネルギー不連続は、
例えば、ΔEc1=0.639eV、ΔEc2=0.413
eV、ΔEc3=0.625eV、ΔEc5=2.18eV
である。また、ゲート電極20の直下におけるアンドー
プGa1-u Inu N層17内の電子の面密度は例えば
2.0×1013cm-2である。
FIG. 8 shows an energy band diagram, particularly a conduction band, of the GaN-based FET under the flat band condition. The energy discontinuity at each heterojunction interface is
For example, ΔE c1 = 0.639 eV, ΔE c2 = 0.413
eV, ΔE c3 = 0.625 eV, ΔE c5 = 2.18 eV
It is. The electron surface density in the undoped Ga 1-u In u N layer 17 just under the gate electrode 20 is, for example, 2.0 × 10 13 cm -2.

【0060】図7において、電子走行層としてのアンド
ープGa1-u Inu N層17における電子の経路を矢印
で示す。また、アンドープGa1-u Inu N層17中の
電子の存在する領域に点描を付す。
[0060] In FIG 7 shows the path of the electron in the undoped Ga 1-u In u N layer 17 as an electron transit layer by arrows. Further, a region where electrons are present in the undoped Ga 1-u InuN layer 17 is stippled.

【0061】この第5の実施形態によれば、特願平9−
104609号において提案された高Gm (相互コンダ
クタンス)、高fT (遮断周波数)の高周波高出力の高
性能GaN系FETにおいて、第1の実施形態と同様の
理由により、ゲート絶縁膜を構成するAlv Ga1-v
層18上にゲート電極19を良好な密着性で形成するこ
とができる。
According to the fifth embodiment, Japanese Patent Application No.
The proposed high-G m in No. 104 609 (transconductance), in high performance GaN-based FET of the high-frequency high-power high f T (cutoff frequency), for the same reason as the first embodiment, forming the gate insulating film Al v Ga 1-v N
The gate electrode 19 can be formed over the layer 18 with good adhesion.

【0062】次に、この発明の第6の実施形態によるG
aN系FETの製造方法について説明する。
Next, G according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based FET will be described.

【0063】この第6の実施形態においては、ゲート絶
縁膜を構成するAlv Ga1-v N層18を成長させた
後、その最表面に第2の実施形態と同様のプラズマ処理
によりAl2 3 を主成分とする改質層を形成し、この
改質層上にリフトオフ法によりゲート電極19を形成す
る。その他のことは第5の実施形態と同様であるので、
説明を省略する。
[0063] In the sixth embodiment, Al v Ga 1-v after the N layer 18 is grown, Al by the same plasma processing as in the second embodiment on the outermost surface 2 constituting the gate insulating film A modified layer mainly composed of O 3 is formed, and a gate electrode 19 is formed on the modified layer by a lift-off method. Others are the same as the fifth embodiment,
Description is omitted.

【0064】この第6の実施形態によっても、第5の実
施形態と同様の利点を得ることができる。
According to the sixth embodiment, the same advantages as in the fifth embodiment can be obtained.

【0065】次に、この発明の第7の実施形態によるG
aN系FETの製造方法について説明する。
Next, G according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based FET will be described.

【0066】この第7の実施形態においては、ゲート絶
縁膜を構成するAlv Ga1-v N層18を成長させた
後、その最表面に第3の実施形態と同様にリモートプラ
ズマ法によりプラズマ中に発生したラジカルによる処理
によりAl2 3 を主成分とする改質層を形成し、この
改質層上にリフトオフ法によりゲート電極19を形成す
る。その他のことは第5の実施形態と同様であるので、
説明を省略する。
In the seventh embodiment, after an Al v Ga 1 -v N layer 18 constituting a gate insulating film is grown, a plasma is formed on the outermost surface by a remote plasma method as in the third embodiment. A modified layer containing Al 2 O 3 as a main component is formed by treatment with radicals generated therein, and a gate electrode 19 is formed on the modified layer by a lift-off method. Others are the same as the fifth embodiment,
Description is omitted.

【0067】この第7の実施形態によっても、第5の実
施形態と同様の利点を得ることができる。
According to the seventh embodiment, the same advantages as in the fifth embodiment can be obtained.

【0068】次に、この発明の第8の実施形態によるG
aN系FETの製造方法について説明する。
Next, G according to the eighth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based FET will be described.

【0069】この第8の実施形態においては、第4の実
施形態と同様にして、ゲート絶縁膜を構成するAlv
1-v N層18を成長させた後、その最表面にリフトオ
フ法により直接Alからなるゲート電極19を形成す
る。その他のことは第5の実施形態と同様であるので、
説明を省略する。
In the eighth embodiment, Al v G constituting the gate insulating film is formed in the same manner as in the fourth embodiment.
After growing the a 1 -v N layer 18, a gate electrode 19 made of Al is directly formed on the outermost surface by a lift-off method. Others are the same as the fifth embodiment,
Description is omitted.

【0070】この第8の実施形態によっても、第5の実
施形態と同様の利点を得ることができる。
According to the eighth embodiment, the same advantages as in the fifth embodiment can be obtained.

【0071】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。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible.

【0072】例えば、上述の第1〜第8の実施形態にお
いて挙げた数値、構造、原料、プロセスなどはあくまで
も例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構
造、原料、プロセスなどを用いてもよい。
For example, the numerical values, structures, raw materials, processes, and the like described in the first to eighth embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, raw materials, processes, and the like may be used as necessary. May be used.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、少なくともAlとNとを含む化合物層上に金属膜を
形成する場合に、この金属膜の化合物層に対する密着性
を良好にし、剥離を防止することができる。
As described above, according to the present invention, when a metal film is formed on a compound layer containing at least Al and N, the adhesion of the metal film to the compound layer is improved, and Can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態による電極の形成方
法を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method for forming an electrode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施形態による電極の形成方
法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of forming an electrode according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第4の実施形態による電極の形成方
法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of forming an electrode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第5の実施形態によるGaN系FE
Tの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 shows a GaN-based FE according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a method for manufacturing T.

【図5】この発明の第5の実施形態によるGaN系FE
Tの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 5 shows a GaN-based FE according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a method for manufacturing T.

【図6】この発明の第5の実施形態によるGaN系FE
Tの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 shows a GaN-based FE according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a method for manufacturing T.

【図7】この発明の第5の実施形態によるGaN系FE
Tの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 7 shows a GaN-based FE according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a method for manufacturing T.

【図8】この発明の第5の実施形態により製造されたG
aN系FETのエネルギーバンド図である。
FIG. 8 shows a G manufactured according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an energy band diagram of an aN-based FET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11・・・c面サファイア基板、3・・・GaN
層、4・・・AlN層、5、19・・・Al膜、7・・
・電極、8・・・酸素を含むプラズマ、9・・・改質
層、13・・・Alx Ga1-x N層、14・・・Aly
Ga1-y N層、15・・・n型Alz Ga1-z N層、1
6・・・アンドープAlz Ga1-z N層、17・・・ア
ンドープGa1-u Inu N層、18・・・Alv Ga
1-v N層、20・・・ゲート電極、21・・・ソース電
極、22・・・ドレイン電極
1, 11 ... c-plane sapphire substrate, 3 ... GaN
Layer, 4 ... AlN layer, 5, 19 ... Al film, 7 ...
Electrode, plasma containing 8 ... oxygen, 9 ... modified layer, 13 ··· Al x Ga 1- x N layer, 14 ... Al y
Ga 1-y N layer, 15... N-type Al z Ga 1-z N layer, 1
6 ... undoped Al z Ga 1-z N layer, 17 ... undoped Ga 1-u In u N layer, 18 ... Al v Ga
1-v N layer, 20: gate electrode, 21: source electrode, 22: drain electrode

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Claims (44)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともAlとNとを含む化合物層上
に金属膜を成膜するようにした金属膜の成膜方法におい
て、 上記化合物層の表面にAlまたはAl合金膜を成膜した
後、このAlまたはAl合金膜上にAlまたはAl合金
膜以外の金属膜を成膜するようにしたことを特徴とする
金属膜の成膜方法。
1. A method for forming a metal film on a compound layer containing at least Al and N, comprising: forming an Al or Al alloy film on a surface of the compound layer; A method for forming a metal film, wherein a metal film other than the Al or Al alloy film is formed on the Al or Al alloy film.
【請求項2】 上記化合物層の表面に成膜する上記Al
またはAl合金膜は1ないし3原子層分の厚さを有する
ことを特徴とする請求項1記載の金属膜の成膜方法。
2. The Al film formed on the surface of the compound layer.
2. The method according to claim 1, wherein the Al alloy film has a thickness of 1 to 3 atomic layers.
【請求項3】 上記化合物層はAlを含む窒化物系II
I−V族化合物層であることを特徴とする請求項1記載
の金属膜の成膜方法。
3. The compound layer is a nitride-based II containing Al.
2. The method according to claim 1, wherein the metal film is an IV group compound layer.
【請求項4】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層(た
だし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項1記
載の金属膜の成膜方法。
4. The method according to claim 1, wherein the compound layer is an Al v Ga 1 -vN layer (where 0 <v ≦ 1).
【請求項5】 上記化合物層はAlN層であることを特
徴とする請求項1記載の金属膜の成膜方法。
5. The method according to claim 1, wherein the compound layer is an AlN layer.
【請求項6】 少なくともAlとNとを含む化合物層上
に金属膜を成膜するようにした金属膜の成膜方法におい
て、 上記化合物層の表面にプラズマ処理またはプラズマによ
り生じたラジカルによる処理を施すことにより上記化合
物層の表面近傍からNを引き抜いた後、上記化合物層上
に金属膜を成膜するようにしたことを特徴とする金属膜
の成膜方法。
6. A method for forming a metal film on a compound layer containing at least Al and N, wherein the surface of the compound layer is subjected to plasma treatment or treatment with radicals generated by plasma. Forming a metal film on the compound layer after extracting N from the vicinity of the surface of the compound layer.
【請求項7】 上記プラズマは酸素を含むプラズマであ
ることを特徴とする請求項6記載の金属膜の成膜方法。
7. The method according to claim 6, wherein the plasma is a plasma containing oxygen.
【請求項8】 上記化合物層はAlを含む窒化物系II
I−V族化合物層であることを特徴とする請求項6記載
の金属膜の成膜方法。
8. The nitride layer containing Al as the compound layer.
7. The method according to claim 6, wherein the metal film is an IV group compound layer.
【請求項9】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層(た
だし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項6記
載の金属膜の成膜方法。
9. The method according to claim 6, wherein the compound layer is an Al v Ga 1-v N layer (where 0 <v ≦ 1).
【請求項10】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項6記載の金属膜の成膜方法。
10. The method according to claim 6, wherein the compound layer is an AlN layer.
【請求項11】 少なくとも表面近傍がAlとNとを主
成分とする化合物層の表面にAlを主成分とする金属膜
を成膜するようにしたことを特徴とする金属膜の成膜方
法。
11. A method for forming a metal film, wherein a metal film containing Al as a main component is formed on the surface of a compound layer containing Al and N as main components at least in the vicinity of the surface.
【請求項12】 上記金属膜はAlまたはAl合金膜で
あることを特徴とする請求項11記載の金属膜の成膜方
法。
12. The method according to claim 11, wherein the metal film is an Al or Al alloy film.
【請求項13】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項11
記載の金属膜の成膜方法。
13. The nitride-based compound containing Al as the compound layer.
12. A group II-V compound layer.
The method for forming a metal film according to the above.
【請求項14】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
11記載の金属膜の成膜方法。
14. The method according to claim 11, wherein the compound layer is an Al v Ga 1-v N layer (where 0 <v ≦ 1).
【請求項15】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項11記載の金属膜の成膜方法。
15. The method according to claim 11, wherein the compound layer is an AlN layer.
【請求項16】 少なくともAlとNとを含む化合物層
上にAlまたはAl合金膜以外の金属膜が設けられた半
導体装置において、 上記化合物層と上記金属膜との界面の少なくとも一部分
にAlまたはAl合金膜が設けられていることを特徴と
する半導体装置。
16. A semiconductor device in which a metal film other than an Al or Al alloy film is provided on a compound layer containing at least Al and N, wherein at least a portion of an interface between the compound layer and the metal film has Al or Al A semiconductor device provided with an alloy film.
【請求項17】 上記化合物層と上記金属膜との界面に
設けられる上記AlまたはAl合金膜は1ないし3原子
層分の厚さを有することを特徴とする請求項16記載の
半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 16, wherein said Al or Al alloy film provided at an interface between said compound layer and said metal film has a thickness of one to three atomic layers.
【請求項18】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項16
記載の半導体装置。
18. The method according to claim 18, wherein the compound layer is a nitride-based compound containing Al.
17. A group II-V compound layer.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項19】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
16記載の半導体装置。
19. The compound layer Al v Ga 1-v N layer (where, 0 <v ≦ 1) semiconductor device according to claim 16, wherein the a.
【請求項20】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項16記載の半導体装置。
20. The semiconductor device according to claim 16, wherein said compound layer is an AlN layer.
【請求項21】 少なくともAlとNとを含む化合物層
上にAlまたはAl合金膜以外の金属膜が設けられた半
導体装置において、 上記化合物層と上記金属膜との界面の近傍の少なくとも
一部分における上記化合物層のAl組成が他の部分のA
l組成よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
21. A semiconductor device in which a metal film other than an Al or Al alloy film is provided on a compound layer containing at least Al and N, wherein at least a part near an interface between the compound layer and the metal film is provided. The Al composition of the compound layer is A
A semiconductor device characterized by being larger than 1 composition.
【請求項22】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項21
記載の半導体装置。
22. A method according to claim 1, wherein the compound layer is a nitride-based material containing Al.
22. A group II-V compound layer.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項23】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
21記載の半導体装置。
23. The compound layer Al v Ga 1-v N layer (where, 0 <v ≦ 1) semiconductor device according to claim 21, wherein the a.
【請求項24】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項21記載の半導体装置。
24. The semiconductor device according to claim 21, wherein said compound layer is an AlN layer.
【請求項25】 少なくとも表面近傍がAlとNとを主
成分とする化合物層の表面にAlを主成分とする金属膜
が設けられていることを特徴とする半導体装置。
25. A semiconductor device wherein a metal film containing Al as a main component is provided on a surface of a compound layer containing Al and N as main components at least in the vicinity of the surface.
【請求項26】 上記金属膜はAlまたはAl合金膜で
あることを特徴とする請求項25記載の半導体装置。
26. The semiconductor device according to claim 25, wherein said metal film is an Al or Al alloy film.
【請求項27】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項25
記載の半導体装置。
27. The method according to claim 27, wherein the compound layer is a nitride-based material containing Al.
26. A group II-V compound layer.
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項28】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
25記載の半導体装置。
28. The compound layer Al v Ga 1-v N layer (where, 0 <v ≦ 1) semiconductor device according to claim 25, characterized in that the.
【請求項29】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項25記載の半導体装置。
29. The semiconductor device according to claim 25, wherein said compound layer is an AlN layer.
【請求項30】 少なくともAlとNとを含む化合物層
上に金属膜を成膜するようにした半導体装置の製造方法
において、 上記化合物層の表面にAlまたはAl合金膜を成膜した
後、このAlまたはAl合金膜上にAlまたはAl合金
膜以外の金属膜を成膜するようにしたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
30. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a metal film is formed on a compound layer containing at least Al and N, wherein an Al or Al alloy film is formed on a surface of the compound layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a metal film other than an Al or Al alloy film on an Al or Al alloy film.
【請求項31】 上記化合物層の表面に成膜する上記A
lまたはAl合金膜は1ないし3原子層分の厚さを有す
ることを特徴とする請求項30記載の半導体装置の製造
方法。
31. The above A, which is formed on the surface of the above compound layer.
31. The method according to claim 30, wherein the 1 or Al alloy film has a thickness of 1 to 3 atomic layers.
【請求項32】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項30
記載の半導体装置の製造方法。
32. A nitride-based compound containing Al, comprising:
31. A group II-V compound layer.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項33】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
30記載の半導体装置の製造方法。
33. The method according to claim 30, wherein the compound layer is an Al v Ga 1-v N layer (where 0 <v ≦ 1).
【請求項34】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項30記載の半導体装置の製造方法。
34. The method according to claim 30, wherein the compound layer is an AlN layer.
【請求項35】 少なくともAlとNとを含む化合物層
上に金属膜を成膜するようにした半導体装置の製造方法
において、 上記化合物層の表面にプラズマ処理またはプラズマによ
り生じたラジカルによる処理を施すことにより上記化合
物層の表面近傍からNを引き抜いた後、上記化合物層上
に金属膜を成膜するようにしたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
35. A method for manufacturing a semiconductor device in which a metal film is formed on a compound layer containing at least Al and N, wherein the surface of the compound layer is subjected to plasma treatment or treatment with radicals generated by plasma. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein after extracting N from the vicinity of the surface of the compound layer, a metal film is formed on the compound layer.
【請求項36】 上記プラズマは酸素を含むプラズマで
あることを特徴とする請求項35記載の半導体装置の製
造方法。
36. The method according to claim 35, wherein the plasma is a plasma containing oxygen.
【請求項37】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項35
記載の半導体装置の製造方法。
37. The compound layer is a nitride-based compound containing Al.
36. A group II-V compound layer.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項38】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
35記載の半導体装置の製造方法。
38. The compound layer Al v Ga 1-v N layer (where, 0 <v ≦ 1) The method of claim 35 semiconductor device, wherein it is.
【請求項39】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項35記載の半導体装置の製造方法。
39. The method according to claim 35, wherein the compound layer is an AlN layer.
【請求項40】 少なくとも表面近傍がAlとNとを主
成分とする化合物層上にAlを主成分とする金属膜を成
膜する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
40. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a metal film mainly containing Al on a compound layer mainly containing Al and N at least near the surface.
【請求項41】 上記金属膜はAlまたはAl合金膜で
あることを特徴とする請求項40記載の半導体装置の製
造方法。
41. The method according to claim 40, wherein the metal film is an Al or Al alloy film.
【請求項42】 上記化合物層はAlを含む窒化物系I
II−V族化合物層であることを特徴とする請求項40
記載の半導体装置の製造方法。
42. The nitride-based compound containing Al
41. A group II-V compound layer.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項43】 上記化合物層はAlv Ga1-v N層
(ただし、0<v≦1)であることを特徴とする請求項
40記載の半導体装置の製造方法。
43. The method according to claim 40, wherein the compound layer is an Al v Ga 1 -vN layer (where 0 <v ≦ 1).
【請求項44】 上記化合物層はAlN層であることを
特徴とする請求項40記載の半導体装置の製造方法。
44. The method according to claim 40, wherein the compound layer is an AlN layer.
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