KR101291148B1 - N-polar Nitride semiconductor device and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오믹 특성 및 누설 전류 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 N-극성의 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 상부에 N-극성의 질화물계 에피층을 형성하고, 상기 질화물계 에피층의 상부에 식각 제어층을 형성하고, 상기 식각 제어층의 상부에 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층을 형성한 후, 기 설정된 오믹 영역에 대하여, 상기 식각 제어층 및 상기 n 타입 질화물층을 제거하여, 상기 식각 제어층 및 n타입 질화물층이 제거된 영역에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극 하부 이외의 n 타입 질화물층을 제거한 후, 열처리를 통해 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 오믹 접합을 형성하고, 상기 식각 제어층의 상부에 게이트 전극을 형성한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an N-polar nitride-based semiconductor device capable of satisfying both ohmic and leakage current characteristics, and a method of manufacturing the same, wherein an N-polar nitride-based epi layer is formed on a substrate, and the nitride-based epi An etch control layer is formed on the layer, and an n-type nitride layer including an n-type dopant is formed on the etch-control layer. Then, the etch control layer and the n-type nitride layer are formed with respect to a predetermined ohmic region. To form a source electrode and a drain electrode in the region from which the etch control layer and the n-type nitride layer are removed, remove the n-type nitride layer other than the lower part of the source electrode and the drain electrode, and then heat-process the source electrode. And forming an ohmic junction on the drain electrode, and forming a gate electrode on the etch control layer.

Description

N-극성의 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법 {N-polar Nitride semiconductor device and method for manufacturing thereof}N-polar nitride-based semiconductor device and method for manufacturing the same

본 발명은 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오믹 특성 및 누설 전류 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 N-극성의 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an N-polar nitride based semiconductor device capable of satisfying both ohmic and leakage current characteristics, and a method for manufacturing the same.

Ⅲ-질화물 물질로 제조된 반도체 소자(이하, ‘질화물계 반도체 소자’라 한다)는 2.2 MV/cm 이상인 매우 큰 유전 파괴 전계(dielectric breakdown field)를 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, Ⅲ-질화물 헤테로 접합 구조들은 매우 큰 전류를 운반할 수 있기 때문에, 질화물계 반도체 소자들이 전력 어플리케이션 분야에서 뛰어난 성능을 발휘하고 있다. 일반적으로, 휴대폰의 기지국에서 사용되는 이미터(emitter)와 같이 고전력-고주파수 응용예들을 목표로 하여, Ⅲ-질화물 물질에 기반한 질화물계 반도체 소자들이 개발되고 있다. 이러한 타입들의 응용예들을 위해 제조된 질화물계 반도체 소자들은, 고전자 이동도를 얻을 수 있는 일반적인 소자 구조들에 기반하고 있으며, 이러한 구조들은 헤테로 접합 전계 효과 트랜지스터(Hetero Junction Field Effect Transistor; HFET), 고전자 이동도 트랜지스터(High Electron Mobility Transistors; HEMT) 또는 도핑변조된 전계 효과 트랜지스터(Modulation doped FET; MODFET) 등등 다양한 명칭으로 불리우고 있다. 이러한 타입의 질화물계 반도체 소자들은, 통상적으로 2~100 ㎓의 고주파수 영역에서 동작하면서도 100 V 정도의 고전압에도 견딜 수 있는 것이 일반적이다.Semiconductor devices made of III-nitride materials (hereinafter referred to as " nitride based semiconductor devices ") are known to have very large dielectric breakdown fields of 2.2 MV / cm or more. In addition, since III-nitride heterojunction structures can carry very large currents, nitride-based semiconductor devices are excellent in power applications. In general, nitride-based semiconductor devices based on III-nitride materials have been developed for high power-high frequency applications such as emitters used in base stations of cellular phones. Nitride-based semiconductor devices fabricated for these types of applications are based on common device structures capable of obtaining high electron mobility, which structures include heterojunction field effect transistors (HFETs), High Electron Mobility Transistors (HEMTs) or Doped Modulated Field Effect Transistors (Modulation doped FETs (MODFETs), and the like. Nitride-based semiconductor devices of this type are generally capable of withstanding high voltages of about 100V while operating in a high frequency region of 2 to 100 kHz.

이러한 타입들의 질화물계 반도체 소자들은 많은 응용예들에 맞게 변형될 수도 있지만, 매우 적은 저항성 손실을 가지며 매우 높은 전류밀도의 운반을 가능케 하는 2-차원 전자구름층 (2-Dimensional Electron gas; 2DEG)를 생성하기 위해 압전 분극 전계(piezoelectric polarization fields)를 이용하여 동작하는 것이 일반적이다. 이러한 통상적인 질화물계 반도체 소자들에 있어서, 2DEG는 AlGaN/GaN의 계면에서 형성된다.These types of nitride-based semiconductor devices may be modified for many applications, but have a two-dimensional electron cloud (2-DEG) layer that has very low resistive losses and allows for very high current density transport. It is common to operate using piezoelectric polarization fields to produce. In these conventional nitride-based semiconductor devices, 2DEG is formed at the interface of AlGaN / GaN.

한편 질화물계 반도체 소자의 경우 AlGaN/GaN와 같은 에피층의 상부에 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극이 형성된다. 소스 전극 및 드레인 전극은 오믹 접합으로 형성될 수 있다. 이때, 소스-드레인 전극의 오믹 저항이 중요한데, 이 오믹 저항이 높은 경우 소자의 온저항 감소를 가져온다. In the case of a nitride semiconductor device, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed on an epitaxial layer such as AlGaN / GaN. The source electrode and the drain electrode may be formed by an ohmic junction. At this time, the ohmic resistance of the source-drain electrode is important. If the ohmic resistance is high, the on-resistance of the device is reduced.

오믹 접합은 Ti, Al을 포함한 복수의 오믹 금속을 증착한 후 열처리 공정을 통해 형성할 수 있다.The ohmic junction may be formed by depositing a plurality of ohmic metals including Ti and Al through a heat treatment process.

그러나 기존의 방법에 따르면, 오믹 형성을 위하여, 고온의 열처리 공정이 필요하고, 이러한 고온의 열처리 공정들은 소자의 트랩 사이트를 증가시켜 소자의 누설전류를 증가시키는 원인이 된다.However, according to the conventional method, in order to form ohmic, a high temperature heat treatment process is required, and these high temperature heat treatment processes increase the trap site of the device and cause the leakage current of the device to increase.

특히, N-극성의 질화물계 반도체 소자의 경우, 전자 구름층(2DEG)이 GaN층에 생성되어, 게이트에 의한 직접적인 제어가 용이하다는 장점이 있는 반면, GaN층과 게이트 전극 간의 장벽이 낮아 게이트 누설 전류가 발생하기 쉬우며 오믹 접촉 저항이 높다는 단점이 있다.In particular, in the case of an N-polar nitride-based semiconductor device, an electron cloud layer (2DEG) is generated in the GaN layer, which is advantageous in that direct control by the gate is easy, whereas the barrier between the GaN layer and the gate electrode is low, resulting in gate leakage. It is easy to generate current and has a high ohmic contact resistance.

이에 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 더욱 상세하게는 오믹 특성 및 누설 전류 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 오믹 접합 특성이 향상된 N-극성의 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems, and more particularly, to provide an N-polar nitride-based semiconductor device having an improved ohmic junction characteristic capable of simultaneously satisfying ohmic characteristics and leakage current characteristics, and a manufacturing method thereof. I would like to.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 기판 상부에 N-극성의 질화물계 에피층을 형성하는 단계; 상기 N-극성의 질화물계 에피층의 상부에 식각 제어층을 형성하는 단계; 상기 식각 제어층의 상부에 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층을 형성하는 단계; 기 설정된 오믹 영역에 대하여, 상기 식각 제어층 및 상기 n 타입 질화물층을 제거하는 단계; 상기 식각 제어층 및 n타입 질화물층이 제거된 영역에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 노출된 n 타입 질화물층을 식각하는 단계; 열처리를 통해 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 오믹 접합을 형성하는 단계; 및 상기 시각 제어층의 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a means for solving the above problems, forming an N-polar nitride-based epi layer on the substrate; Forming an etch control layer on the N-polar nitride-based epi layer; Forming an n-type nitride layer including an n-type dopant on the etch control layer; Removing the etch control layer and the n-type nitride layer with respect to a preset ohmic region; Forming a source electrode and a drain electrode in the region from which the etch control layer and the n-type nitride layer are removed; Etching the exposed n-type nitride layer; Forming an ohmic junction on the source electrode and the drain electrode through a heat treatment; And forming a gate electrode on the visual control layer.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 N-극성의 질화물계 에피층을 형성하는 단계는, 상기 기판 상부에 전이층을 형성하는 단계; 상기 전이층 위에 AlGaN 버퍼층을 형성하는 단계; 및 상기 AlGaN 버퍼층과의 계면 부분에 2-차원 전자 구름(2DEG)층을 형성하는 GaN층을 상기 AlGaN 버퍼층 위에 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the step of forming the N-polar nitride-based epi layer, forming a transition layer on the substrate; Forming an AlGaN buffer layer on the transition layer; And forming a GaN layer on the AlGaN buffer layer to form a two-dimensional electron cloud (2DEG) layer at an interface with the AlGaN buffer layer.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 n타입 질화물층은 n타입으로 도핑된 GaN층인 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the n-type nitride layer is characterized in that the GaN layer doped with n-type.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 식각 제어층은 AlGaN으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the etch control layer is characterized in that formed of AlGaN.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 n 타입 질화물층을 식각하는 단계는, SF6, CF4, CHF3, C2F8 중 하나 이상을 포함하는 F 함유 가스를 이용한 건식 식각에 의해 상기 n 타입 질화물층을 선택적으로 식각하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the etching of the n-type nitride layer may include dry etching using an F-containing gas including at least one of SF6, CF4, CHF 3 , and C2F8. By selectively etching the n-type nitride layer by the.

더하여, 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 기판; 상기 기판 위에 형성되는 N-극성의 질화물계 에피층; 상기 N-극성의 질화물계 에피층의 상부에 AlGaN으로 이루어진 식각 제어층; 상기 식각 제어층 상부의 오믹 형성 위치에 형성된 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층; 상기 오믹 형성 위치의 n 타입 질화물층 및 그 하부의 식각 제어층을 부분적으로 제거하고, 그 제거된 영역에 형성된 소스 전극 및 드레인 전극; 및 상기 식각 제어층 상부에 형성되는 게이트 전극을 포함하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention is another means for solving the above problems, a substrate; An N-polar nitride-based epi layer formed on the substrate; An etch control layer made of AlGaN on top of the N-polar nitride-based epi layer; An n-type nitride layer including an n-type dopant formed at an ohmic formation position on the etch control layer; A source electrode and a drain electrode partially removed from the n-type nitride layer at the ohmic formation position and an etch control layer below the portion, and formed in the removed region; And it provides an N-polar nitride-based semiconductor device comprising a gate electrode formed on the etch control layer.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자에 있어서, 상기 질화물계 에피층은, 상기 기판 상부에 형성된 전이층; 상기 전이층 상부에 형성된 AlGaN 버퍼층; 및 상기 AlGaN층 상부에 형성되어 상기 AlGaN층과의 계면 부분에 2-차원 전자 구름(2DEG)층이 생성되는 GaN 층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the nitride-based epi layer, the transition layer formed on the substrate; An AlGaN buffer layer formed on the transition layer; And a GaN layer formed on the AlGaN layer to generate a two-dimensional electron cloud (2DEG) layer at an interface with the AlGaN layer.

본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자에 있어서, 상기 n타입 질화물층은 n타입으로 도핑된 GaN층인 것을 특징으로 한다.In the N-polar nitride-based semiconductor device according to the present invention, the n-type nitride layer is a GaN layer doped with n-type.

본 발명은 GaN층에 전자구름층이 생성되는 N-극성의 질화물계 반도체 소자를 제조하는데 있어서, 고농도의 n 타입 GaN을 이용함으로써, 오믹 접촉 저항을 감소시키고, 열처리 온도의 저하를 통해서 불필요한 열적 스트레스를 줄일 수 있으며, 그 결과 결함들의 이동을 통한 트랩 사이트 증가를 억제할 수 있으므로 누설 전류를 감소시키는 효과를 지닌다.In the present invention, in the manufacture of an N-polar nitride-based semiconductor device in which an electron cloud layer is formed in a GaN layer, by using a high concentration of n-type GaN, the ohmic contact resistance is reduced and unnecessary thermal stress is achieved by lowering the heat treatment temperature. As a result, the increase in the trap site through the movement of the defects can be suppressed, thereby reducing the leakage current.

더하여, 본 발명은 소스 및 드레인 전극의 하부에 고농도의 n 타입 GaN 층을 형성하기 위한 식각 공정을 수행하는데 있어서, GaN와 AlGaN의 높은 선택비를 이용함으로써, 식각율의 균일성을 향상시켜, 더 정밀한 식각 제어를 진행할 수 있다.In addition, the present invention improves the uniformity of the etching rate by using a high selectivity ratio of GaN and AlGaN in performing an etching process for forming a high concentration n-type GaN layer under the source and drain electrodes. Precise etching control can be performed.

도 1은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, N-극성의 질화물계 에피층, 식각 제어층 및 n타입 질화물층을 형성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역을 형성하기 위한 패터닝 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역 형성을 위한 n 타입 질화물층 및 식각 제어층이 부분적으로 제거된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역에 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역 이외의 n 타입 질화물층을 제거한 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 전체 구조를 설명하는 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention.
2 is a view illustrating a process of forming an N-polar nitride epitaxial layer, an etching control layer, and an n-type nitride layer in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention.
3 is a view for explaining a patterning process for forming an ohmic region in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention.
4 is a view illustrating a state in which an n-type nitride layer and an etching control layer for forming an ohmic region are partially removed in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention.
5 is a view showing a state in which a source electrode and a drain electrode are formed in an ohmic region in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor element according to the present invention.
6 is a view showing a state in which an n-type nitride layer other than the ohmic region is removed in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor element according to the present invention.
7 is a view for explaining the overall structure of the N-polar nitride semiconductor element according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Also, the terms or words used in the specification and claims described below should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should use the concept of terms to explain their own invention in the best way. On the basis of the principle that can be appropriately defined should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only one preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 아울러, 도 2 내지 도 7은 본 발명에 의한 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 각 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 질화물 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기로 한다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention. 2 to 7 are diagrams for explaining each process in the method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법은, 단계 S110에서 먼저 기판(10)을 준비한다. First, referring to FIGS. 1 and 2, in the method of manufacturing the N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, the substrate 10 is first prepared in step S110.

여기서 기판(10)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 소재로 이루어질 수 있다. 기판(10)은 사파이어(Al2O3), 실리콘(Si), 산화아연(ZnO), 질화갈륨(GaN), 갈륨비소(GaAs), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 산화마그네슘(MgO) 등의 원소 혹은 화합물로 제조될 수 있다. 상기 사파이어의 경우 c면({0001}면), R면({1-102}), M면({1-100}) 및 A면({11-20})을 갖는 사파이어 기판 등이 사용될 수 있다. 또한 실리콘 기판의 경우, {111} 면을 갖는 실리콘 기판 등이 사용될 수 있다.The substrate 10 may be formed of a material suitable for growing a nitride semiconductor single crystal. The substrate 10 includes sapphire (Al 2 O 3 ), silicon (Si), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), magnesium oxide It may be made of an element or a compound such as (MgO). In the case of the sapphire, a sapphire substrate having a c plane ({0001} plane), an R plane ({1-102}), an M plane ({1-100}), and an A plane ({11-20}) may be used. have. In addition, in the case of a silicon substrate, a silicon substrate having a {111} plane or the like may be used.

이어서, 상기 기판(10) 위에 N-극성의 질화물계 에피층을 형성한다(S120). 상기 에피층은 질화물계 소재를 다층으로 성장하여 형성할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상기 기판(10) 위에 먼저, 질화물계 소재의 성장을 가능하게 하기 위하여, 전이층(20)을 형성하고, 상기 전이층(20)의 상부에 AlGaN 버퍼층(30)을 형성한 후, 상기 AlGaN 버퍼층(30)과의 계면 부분에 2-차원 전자 구름(2DEG)층(40)이 생성되는 GaN층(50)을 상기 AlGaN 버퍼층(30) 위에 형성한다. Subsequently, an N-polar nitride based epitaxial layer is formed on the substrate 10 (S120). The epi layer may be formed by growing a nitride-based material in multiple layers. Specifically, in order to enable growth of a nitride-based material on the substrate 10, a transition layer 20 is formed, and an AlGaN buffer layer 30 is formed on the transition layer 20. Thereafter, a GaN layer 50 in which a two-dimensional electron cloud (2DEG) layer 40 is formed at an interface portion with the AlGaN buffer layer 30 is formed on the AlGaN buffer layer 30.

상기에서 전이층(20)은 기판(10) 위에 질화물층의 성장이 이루어질 수 있도록 하기 위한 층으로서, 기판(10)의 소재에 따라서 다른 소재 및 구조로 이루어질 수 있다. 그리고 AlGaN 버퍼층(30)은 AlXGa1-XN(0.1<x<1)의 조성을 가질 수 있다.The transition layer 20 is a layer for allowing the growth of the nitride layer on the substrate 10, and may be made of different materials and structures according to the material of the substrate 10. The AlGaN buffer layer 30 may have a composition of Al X Ga 1-X N (0.1 <x <1).

이어서, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법은, 상기 에피층의 상부에 식각 제어층(60)을 형성한다(S130). 상기 식각 제어층(60)은 그 상부에 오믹 접합 특성 향상을 위해 형성될 n 타입의 질화물층에 대한 식각을 수행할 때, 하부의 GaN층(50)까지 식각되지 않도록 저지하기 위한 층으로서, AlGaN으로 이루어질 수 있으며, AlyGa1-yN(0<y<0.5, y<x)의 조성을 가질 수 있다.Subsequently, in the method of manufacturing the N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, an etching control layer 60 is formed on the epitaxial layer (S130). The etch control layer 60 is a layer for preventing etching to the lower GaN layer 50 when etching the n-type nitride layer to be formed thereon for improving ohmic bonding characteristics. It may be made of, and may have a composition of Al y Ga 1-y N (0 <y <0.5, y <x).

그리고, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법은, 상기 식각 제어층(60)의 상부에 n 타입의 도펀트를 포함하는 고농도의 n 타입 질화물층(70)을 형성한다(S140). 상기 n 타입 질화물층(70)은 예를 들어, n타입으로 도핑된 GaN으로 형성될 수 있다.In the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, a high concentration n-type nitride layer 70 including an n-type dopant is formed on the etching control layer 60 (S140). ). The n-type nitride layer 70 may be formed of, for example, GaN doped with n-type.

그리고, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법은, 소스 및 드레인 전극을 형성하기 위해, 오믹 영역이 형성될 위치의 n 타입 질화물층(70) 및 식각 제어층(60)을 제거한다(S150).In addition, in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, in order to form source and drain electrodes, the n-type nitride layer 70 and the etching control layer 60 at the position where the ohmic region is to be formed are formed. Remove (S150).

도 3은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역을 형성하기 위한 패터닝 과정을 설명하는 도면으로서, 상기 단계 S150은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 최상부 표면인 n 타입 질화물층(70)의 상부에 오믹 형성 위치만이 노출되도록 포토레지스트 패턴(80)을 형성한다. 그리고, 식각 공정을 통해서, 상기 포토레지스트 패턴(80)에 의해 보호되지 않은 영역, 즉, 오믹 형성 위치의 n타입 질화물층(70) 및 그 하부의 식각 제어층(60)을 제거한다. 상기 식각 제어층(60)까지 제거하는 이유는, 상기 식각 제어층(60)의 AlGaN에 의해서 오믹 접촉 저항이 높아지거나 열처리 온도가 높아지는 것을 해결하기 위함이다. 이때, 상기 식각 제어층(60) 하부의 GaN층(50) 일부가 함께 식각될 수 있다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴(80)은 제거된다.FIG. 3 is a view illustrating a patterning process for forming an ohmic region in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention. In step S150, as shown in FIG. The photoresist pattern 80 is formed on the phosphorus n-type nitride layer 70 so that only the ohmic formation position is exposed. Then, through the etching process, the n-type nitride layer 70 and the etch control layer 60 under the region that are not protected by the photoresist pattern 80, that is, the ohmic formation position are removed. The reason for removing the etch control layer 60 is to solve the problem that the ohmic contact resistance is increased or the heat treatment temperature is increased by AlGaN of the etch control layer 60. In this case, a portion of the GaN layer 50 under the etch control layer 60 may be etched together. Thereafter, the photoresist pattern 80 is removed.

본 실시 예에서, 상기 오믹 형성 영역의 n 타입 질화물층(70) 및 식각 제어층(60)의 제거는 ICP(Inductively Coupled Plasma: 고주파 유도 결합 플라스마) 식각 장치를 통한 건식 식각 방법을 통해, BCl3 10 sccm, Cl2 32 sccm, ICP power 500W, RF power 50W, 챔버 압력 10 mTorr의 조건에서 이루어질 수 있다. In the present embodiment, the removal of the n-type nitride layer 70 and the etching control layer 60 of the ohmic formation region is performed through a dry etching method using an inductively coupled plasma (ICP) etching apparatus. sccm, Cl2 32 sccm, ICP power 500W, RF power 50W, chamber pressure 10 mTorr can be made.

이때, 상기 n 타입 질화물층(70)과 식각 제어층(60), 즉, GaN과 AlGaN 간의 식각 선택비는 동일한 수준이다.At this time, the etching selectivity between the n-type nitride layer 70 and the etching control layer 60, that is, GaN and AlGaN is the same level.

도 4는 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 오믹 영역 형성을 위한 n 타입 질화물층 및 식각 제어층이 부분적으로 제거된 상태를 나타내는 도면으로서, 오믹 형성 위치에서 오목한 홈이 형성되어 GaN층(50)이 노출됨을 알 수 있다.FIG. 4 is a view illustrating a state in which an n-type nitride layer and an etching control layer for forming an ohmic region are partially removed in the method of manufacturing an N-polar nitride semiconductor device according to the present invention. It can be seen that the GaN layer 50 is exposed by being formed.

이어서, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 n타입 질화물층(70) 및 식각 제어층(80)이 제거된 영역에, 오믹용 금속을 증착함에 의해 소스 전극 및 드레인 전극(90)을 형성한다(S160). Subsequently, in the method of manufacturing the N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 5, in the region where the n-type nitride layer 70 and the etching control layer 80 are removed, an ohmic metal By depositing the source electrode and the drain electrode 90 is formed (S160).

상기 소스 전극 및 드레인 전극(90)은 상호 일정 거리를 두고 형성되는 것으로서, 전자 구름(2DEG)층(40)이 생성되는 GaN층(50)과 직접 접촉하게 된다. 이러한 소스 전극 및 드레인 전극(90)은 오믹용 금속을 Ti/Al/M/Au 순으로 적층한 후, 리프트-오프(lift-off) 공정을 통해 오믹 영역 이외의 금속을 제거함에 의해 형성할 수 있다. 여기서 M은 Ni, Ti, Pt, Mo, Ta 중에 하나일 수 있다. The source electrode and the drain electrode 90 are formed at a predetermined distance from each other, and are in direct contact with the GaN layer 50 in which the electron cloud (2DEG) layer 40 is generated. The source electrode and the drain electrode 90 may be formed by stacking ohmic metals in the order of Ti / Al / M / Au, and then removing metals other than the ohmic region through a lift-off process. have. Where M may be one of Ni, Ti, Pt, Mo, Ta.

본 실시 예에서는, Ti/Al/Ni/Au를 순서대로 각각 30/100/30/100 nm의 두께로 적층하여 상기 소스 전극 및 드레인 전극(90)을 형성하였다.In this embodiment, the source electrode and the drain electrode 90 were formed by stacking Ti / Al / Ni / Au in the order of 30/100/30/100 nm, respectively.

이어서, 열처리를 통한 오믹 접합을 형성하기에 앞서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극(90)의 영역 이외에 존재하는 n타입 질화물층(70)을 제거한다(S170). 이때 n 타입 질화물층(70)의 제거를 위하여 건식 식각 방법이 이용되며, 식각을 위한 가스로는 F를 함유한 가스를 이용한다. 여기서, F를 함유한 가스로는, SF6, CF4, CHF3, C2F8를 들 수 있다. 이러한 F 함유 가스를 이용한 건식 식각은, Al-F 반응물 생성을 통해 n 타입 질화물층(70) 하부에 위치한 식각 제어층(60)의 AlGaN에 대한 식각을 더디게 하는 역할을 한다. 이에 의하여, n 타입 질화물층(70)에 대한 선택적 식각이 가능하게 된다.Subsequently, before forming the ohmic junction through heat treatment, the n-type nitride layer 70 existing outside the regions of the source electrode and the drain electrode 90 is removed (S170). In this case, a dry etching method is used to remove the n-type nitride layer 70, and a gas containing F is used as the gas for etching. Here, a gas containing F, there may be mentioned a SF6, CF4, CHF 3, C2F8. Dry etching using the F-containing gas serves to slow the etching of AlGaN in the etch control layer 60 under the n-type nitride layer 70 by generating the Al-F reactant. As a result, selective etching of the n-type nitride layer 70 is possible.

본 실시 예에서는, 예를 들어, ICP 식각 장비를 통해 건식 식각을 수행하였으며, 특히, ICP power 200W, RF power 30W, BCl3 20 sccm, SF6 5 sccm, 챔버 압력 37.5 mTorr의 조건을 이용하여 25:1의 식각 선택비로 n 타입 질화물층(70)(n타입 GaN)만을 선택적으로 식각하였다.In the present embodiment, for example, dry etching was performed through ICP etching equipment, in particular, 25: 1 using ICP power 200W, RF power 30W, BCl3 20 sccm, SF6 5 sccm, chamber pressure 37.5 mTorr Only the n-type nitride layer 70 (n-type GaN) was selectively etched at an etching selectivity of.

이와 같이,소스 전극 및 드레인 전극(90) 영역 이외의 n 타입 질화물층(70)을 제거한 후, 열처리를 통해 상기 소스 전극 및 드레인 전극(90)에 오믹 접합을 형성한다(S180). 이에 의하면, 소스 전극 및 드레인 전극(90) 주변의 고농도 n 타입 GaN에 의하여 접촉 저항이 개선되고, 오믹 접합 형성을 위한 열처리 온도를 줄일 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의한 질화물계 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 소스 전극 및 드레인 전극(70)의 오믹 접합 형성을 위한 열처리는 기존 보다 낮은 온도에서 가능하다. 예를 들어, 본 실시 예에서는, 850℃, 30sec 질소 분위기에서 급속 열처리를 통해 오믹을 형성하였다.As such, after removing the n-type nitride layer 70 other than the region of the source electrode and the drain electrode 90, an ohmic junction is formed on the source electrode and the drain electrode 90 through heat treatment (S180). According to this, the contact resistance is improved by the high concentration n-type GaN around the source electrode and the drain electrode 90, and the heat treatment temperature for forming the ohmic junction can be reduced. That is, in the method of manufacturing the nitride semiconductor device according to the present invention, the heat treatment for forming the ohmic junction of the source electrode and the drain electrode 70 is possible at a lower temperature than conventional. For example, in the present embodiment, ohmic was formed through rapid heat treatment in a 850 ° C. and 30 sec nitrogen atmosphere.

이와 같이, 저온의 열처리 온도를 통해 오믹 접합이 형성됨으로써, 열처리로 인한 결함 발생을 억제할 수 있고, 또한 누설전류 감소 효과를 얻을 수 있다.Thus, by forming the ohmic junction through the low temperature heat treatment temperature, it is possible to suppress the occurrence of defects due to the heat treatment and to obtain a leakage current reduction effect.

마지막으로, 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 제조 방법은, 소스 전극 및 드레인 전극(90)에 대한 오믹 형성이 완료된 후, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 식각 제어층(60)의 상부에 게이트 전극(100)을 형성한다(S190). 상기 게이트 전극(100)은 상기 소스 전극 및 드레인 전극(90)의 사이에 위치한다. 이때 게이트 전극(100)은 Ti, Pt, Cr, Pt/Au, Ni/Au, Ti/W 또는 플래티늄 실리사이드(Platinum Silicide)로 형성하며, 그 외 다른 금속 소재로 형성할 수 있다. 예컨대 게이트 전극(80)은 40nm Ni 및 200nm Au의 금속을 순서대로 적층하여 형성할 수 있다.
Finally, in the method of manufacturing the N-polar nitride semiconductor device according to the present invention, after the ohmic formation of the source electrode and the drain electrode 90 is completed, as shown in FIG. 7, the etching control layer 60 is formed. The gate electrode 100 is formed on the top (S190). The gate electrode 100 is positioned between the source electrode and the drain electrode 90. In this case, the gate electrode 100 may be formed of Ti, Pt, Cr, Pt / Au, Ni / Au, Ti / W, or platinum silicide, and may be formed of other metal materials. For example, the gate electrode 80 may be formed by stacking metals of 40 nm Ni and 200 nm Au in order.

상기 도 7은 본 발명에 의한 N-극성의 질화물 반도체 소자의 전체 구조를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the overall structure of the N-polar nitride semiconductor device according to the present invention.

도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 N-극성의 질화물 반도체 소자의 구조를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 7, the structure of the N-polar nitride semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to the present invention will be described.

본 발명에 의한 질화물 반도체 소자는, 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상부에 형성되는 N-극성의 질화물계 에피층과, 상기 질화물계 에피층의 상부에 형성되며 AlGaN으로 이루어진 식각 제어층(60)과, 상기 식각 제어층(60) 상부의 오믹 형성 위치에 형성된 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층(70)과, 상기 오믹 형성 위치의 n 타입 질화물층(70) 및 그 하부의 식각 제어층(60)을 부분적으로 제거하고, 그 제거된 영역에 형성된 소스 전극 및 드레인 전극(90)과, 상기 식각 제어층(60) 상부의 게이트 영역에 형성되는 게이트 전극(100)을 포함한다.In the nitride semiconductor device according to the present invention, an etching control comprising a substrate 10, an N-polar nitride epitaxial layer formed on the substrate 10, and an AlGaN formed on the nitride epitaxial layer. An n-type nitride layer 70 including a layer 60, an n-type dopant formed at an ohmic formation position on the etch control layer 60, an n-type nitride layer 70 at the ohmic formation position and a lower portion thereof A portion of the etch control layer 60 is partially removed, a source electrode and a drain electrode 90 formed in the removed region, and a gate electrode 100 formed in the gate region above the etch control layer 60. do.

기판(10)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 소재로 이루어질 수 있다. 기판(10)은 사파이어(Al2O3), 실리콘(Si), 산화아연(ZnO), 질화갈륨(GaN), 갈륨비소(GaAs), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 산화마그네슘(MgO) 등의 원소 혹은 화합물로 제조될 수 있다.The substrate 10 may be made of a material suitable for growing a nitride semiconductor single crystal. The substrate 10 includes sapphire (Al 2 O 3 ), silicon (Si), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), magnesium oxide It may be made of an element or a compound such as (MgO).

N-극성의 질화물계 에피층은, 기판(10) 위에 형성되는 전이층(20)과, 상기 전이층(20) 위에 형성되는 AlGaN 버퍼층(30)과, 상기 AlGaN 버퍼층(30)의 상부에 형성되어 상기 AlGaN 버퍼층(30)과의 계면 부분에 전자 구름(2DEG)층(40)이 생성되는 GaN층(50)을 포함하여 이루어진다.The N-polar nitride-based epi layer is formed on the transition layer 20 formed on the substrate 10, the AlGaN buffer layer 30 formed on the transition layer 20, and on the AlGaN buffer layer 30. And a GaN layer 50 in which an electron cloud (2DEG) layer 40 is formed at an interface with the AlGaN buffer layer 30.

상기에서, 전이층(20)은 상기 기판(10)에 질화물층의 성장이 이루어질 수 있도록 하기 위한 층으로서, 기판(10)의 소재에 따라서 다른 소재 및 구조로 이루어질 수 있다. 상기 AlGaN 버퍼층(30)은 AlxGa1-xN(0.1<x<1)의 조성을 가질 수 있다.In the above, the transition layer 20 is a layer for allowing the growth of the nitride layer on the substrate 10, and may be made of different materials and structures according to the material of the substrate 10. The AlGaN buffer layer 30 may have a composition of Al x Ga 1-x N (0.1 <x <1).

상기 식각 제어층(60)은 그 상부에 오믹 접합 특성 향상을 위해 형성될 n 타입의 질화물층(70)에 대한 식각을 수행할 때, 하부 에피층의 GaN층(50)까지 식각되지 않도록 저지하기 위한 층으로서, GaN에 대한 식각 선택비를 높게 할 수 있는 AlGaN으로 이루어지며, AlyGa1-yN(0<y<0.5, y<x)의 조성을 가질 수 있다.When the etch control layer 60 is etched on the n-type nitride layer 70 to be formed thereon to improve ohmic bonding properties, the etch control layer 60 prevents the etch control layer from being etched up to the GaN layer 50 of the lower epitaxial layer. For the layer, the GaN layer may be made of AlGaN capable of increasing the etching selectivity with respect to GaN, and may have a composition of Al y Ga 1-y N (0 <y <0.5, y <x).

상기 n 타입 질화물층(70)은 n 타입의 도펀트를 포함하는 고농도의 GaN층으로서, 리세스 에칭을 통해서 상기 식각 제어층(60) 상부의 오믹 형성 위치, 즉, 소스 및 드레인 전극(90)의 하부에만 형성된다. 상기 n 타입 질화물층(70)은 예를 들어, 3 x 1018 /cm3 농도를 가진 GaN층으로 형성될 수 있다.The n-type nitride layer 70 is a high-concentration GaN layer including an n-type dopant, and is formed in an ohmic formation position on the etch control layer 60 through the recess etching, that is, the source and drain electrodes 90. It is formed only at the bottom. The n-type nitride layer 70 may be formed of, for example, a GaN layer having a concentration of 3 × 10 18 / cm 3.

상기 소스 및 드레인 전극(90)은 상기 오믹 형성 위치의 n 타입 질화물층(70) 및 그 하부의 식각 제어층(60)을 부분적으로 제거하고, 그 제거된 영역에 형성되는 것으로서, 전자구름층이 생성되는 GaN층(50)과 직접 접촉되며, 열처리를 통해서 오믹 접합이 형성된다.The source and drain electrodes 90 partially remove the n-type nitride layer 70 at the ohmic formation position and the etch control layer 60 thereunder, and are formed in the removed region. In direct contact with the resulting GaN layer 50, an ohmic junction is formed through heat treatment.

상기 소스 및 드레인 전극(90)은 둘 이상의 오믹용 금속을 적층한 후, 열처리 공정을 통해 형성할 수 있다. 이때 오믹용 금속은 Ti/Al/M/Au 순으로 적층하여 형성할 수 있다. 여기서 M은 Ni, Ti, Pt, Mo, Ta 중에 하나일 수 있다.The source and drain electrodes 90 may be formed by stacking two or more ohmic metals and then performing a heat treatment process. At this time, the ohmic metal may be formed by laminating in order of Ti / Al / M / Au. Where M may be one of Ni, Ti, Pt, Mo, Ta.

본 실시 예에서는, Ti/Al/Ni/Au를 순서대로 각각 30/100/30/100 nm의 두께로 적층한 후, 800℃, 30sec 질소 분위기에서 급속 열처리를 통해 오믹을 형성하였다.In this embodiment, Ti / Al / Ni / Au were laminated in order of thickness of 30/100/30/100 nm, respectively, and then ohmic was formed by rapid heat treatment at 800 ° C. and 30 sec nitrogen atmosphere.

이에 의하면, 900℃ 이상의 고온의 열처리로 인한 결함 발생을 억제할 수 있고, 또한 누설전류 감소 효과를 얻을 수 있다.According to this, the generation | occurrence | production of the defect by the high temperature heat processing of 900 degreeC or more can be suppressed, and the leakage current reduction effect can be acquired.

상기 게이트 전극(100)은 식각 제어층(60) 상부 상기 소스 및 드레인 전극(90)의 사이에 형성된다. Ti, Pt, Cr, Pt/Au, Ni/Au, Ti/W 또는 플래티늄 실리사이드(Platinum Silicide)로 형성하며, 그 외 다른 금속 소재로 형성할 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 게이트 전극(100)은 Ni/Au를 순서대로 40/200 nm의 두께로 적층하여 형성하였다. The gate electrode 100 is formed between the source and drain electrodes 90 on the etch control layer 60. It may be formed of Ti, Pt, Cr, Pt / Au, Ni / Au, Ti / W, or Platinum Silicide, and may be formed of other metal materials. In this embodiment, the gate electrode 100 was formed by stacking Ni / Au in a thickness of 40/200 nm in order.

상술한 구조의 N-극성 질화물계 반도체 소자는, 비교적 저온의 열처리를 통해 소스 전극 및 드레인 전극(90)에 대한 오믹 형성이 가능하며, 그 결과, 고온의 열처리로 인한 결함 및 누설 전류의 증가를 감소시킬 수 있으며, 오믹 접촉 저항을 감소를 통해 오믹 특성을 향상시킬 수 있다.The N-polar nitride-based semiconductor device having the above-described structure can form ohmic to the source electrode and the drain electrode 90 through a relatively low temperature heat treatment, and as a result, increases in defects and leakage currents due to high temperature heat treatment can be achieved. The ohmic characteristics can be improved by reducing the ohmic contact resistance.

이상과 같이, 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, the present invention has been described, but the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented as specific examples for clarity and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 기판
20: 전이층
30: AlGaN 버퍼층
40: 2DEG층
50: GaN층
60: 식각 제어층
70: n타입 질화물층
90: 소스 전극 및 드레인 전극
100: 게이트 전극
10: substrate
20: transition layer
30: AlGaN buffer layer
40: 2DEG layer
50: GaN layer
60: etching control layer
70: n-type nitride layer
90: source electrode and drain electrode
100: gate electrode

Claims (8)

기판 상부에 N-극성의 질화물계 에피층을 형성하되, 2-차원 전자 구름층이 형성되는 GaN층을 상부에 형성하는 단계;
상기 N-극성의 질화물계 에피층의 상부에 식각 제어층을 형성하는 단계;
상기 식각 제어층의 상부에 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층을 형성하는 단계;
기 설정된 오믹 영역에 대하여, 상기 n 타입 질화물층 및 식각 제어층을 제거하여 상기 GaN층 부분을 노출시키는 단계;
상기 GaN층이 접촉되게 상기 n 타입 질화물층 및 식각 제어층이 제거된 영역에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
상기 소스 전극 및 드레인 전극 하부를 제외한 나머지 n 타입 질화물층을 식각하는 단계;
열처리를 통해 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 오믹 접합을 형성하는 단계; 및
상기 식각 제어층의 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 n타입 질화물층은
n타입으로 도핑된 GaN층인 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법.
Forming an N-polar nitride-based epi layer on the substrate, the GaN layer having a two-dimensional electron cloud layer formed thereon;
Forming an etch control layer on the N-polar nitride-based epi layer;
Forming an n-type nitride layer including an n-type dopant on the etch control layer;
Exposing a portion of the GaN layer by removing the n-type nitride layer and the etching control layer with respect to a predetermined ohmic region;
Forming a source electrode and a drain electrode in a region where the n-type nitride layer and the etch control layer are removed to contact the GaN layer;
Etching the remaining n-type nitride layer except the lower portion of the source electrode and the drain electrode;
Forming an ohmic junction on the source electrode and the drain electrode through a heat treatment; And
Forming a gate electrode on the etch control layer;
The n-type nitride layer is
A method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device, characterized in that it is a GaN layer doped with n-type.
제1항에 있어서, 상기 N-극성의 질화물계 에피층을 형성하는 단계는
상기 기판 상부에 전이층을 형성하는 단계;
상기 전이층 위에 AlGaN 버퍼층을 형성하는 단계; 및
상기 AlGaN 버퍼층과의 계면 부분에 2-차원 전자 구름(2DEG)층이 생성되는 GaN층을 상기 AlGaN 버퍼층 위에 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the forming of the N-polar nitride-based epi layer
Forming a transition layer on the substrate;
Forming an AlGaN buffer layer on the transition layer; And
Forming a GaN layer on the AlGaN buffer layer in which a two-dimensional electron cloud (2DEG) layer is formed at an interface with the AlGaN buffer layer;
Method for producing an N-polar nitride-based semiconductor device comprising a.
제1항에 있어서, 상기 GaN층 부분을 노출시키는 단계는
기 설정된 오믹 영역에 대하여, 상기 n 타입 질화물층, 식각 제어층 및 GaN층 일부를 제거하여 상기 GaN층 부분을 노출시키는 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein exposing the GaN layer portion
And removing a portion of the n-type nitride layer, an etch control layer, and a GaN layer to expose a portion of the GaN layer with respect to a predetermined ohmic region.
제3항에 있어서, 상기 식각 제어층은
AlGaN으로 형성되는 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 3, wherein the etch control layer is
A method of manufacturing an N-polar nitride-based semiconductor device, characterized in that it is formed of AlGaN.
제3항에 있어서, 상기 n 타입 질화물층을 식각하는 단계는
SF6, CF4, CHF3, C2F8 중 하나 이상을 포함하는 F 함유 가스를 이용한 건식 식각에 의해 n 타입 질화물층을 선택 식각하는 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 3, wherein the etching of the n-type nitride layer
A method for producing an N-polar nitride-based semiconductor device, characterized in that the n-type nitride layer is selectively etched by dry etching using an F-containing gas containing at least one of SF6, CF4, CHF 3 and C2F8.
기판;
상기 기판 위에 형성되고, 2-차원 전자 구름층이 형성되는 GaN층을 상부에 형성하는 N-극성의 질화물계 에피층;
상기 N-극성의 질화물계 에피층의 상부에 형성되고 AlGaN으로 이루어진 식각 제어층;
상기 식각 제어층 상부의 오믹 형성 위치에 형성된 n 타입 도펀트를 포함하는 n 타입 질화물층;
상기 오믹 형성 위치의 n 타입 질화물층 및 그 하부의 식각 제어층을 부분적으로 제거하여 GaN층을 노출시키고, 노출된 상기 GaN층에 접촉되게 형성된 소스 전극 및 드레인 전극; 및
상기 식각 제어층 상부에 형성되는 게이트 전극을 포함하고,
상기 n타입 질화물층은
n타입으로 도핑된 GaN층인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 소자.
Board;
An N-polar nitride-based epi layer formed on the substrate and forming a GaN layer thereon on which a two-dimensional electron cloud layer is formed;
An etch control layer formed on the N-polar nitride-based epi layer and made of AlGaN;
An n-type nitride layer including an n-type dopant formed at an ohmic formation position on the etch control layer;
A source electrode and a drain electrode formed to partially contact the exposed GaN layer by exposing a GaN layer by partially removing the n-type nitride layer and an etch control layer below the ohmic formation position; And
A gate electrode formed on the etch control layer;
The n-type nitride layer is
A nitride semiconductor device, characterized in that it is a GaN layer doped with an n-type.
제6항에 있어서, 상기 N-극성의 질화물계 에피층은
상기 기판 상부에 형성된 전이층;
상기 전이층 상부에 형성된 AlGaN 버퍼층; 및
상기 AlGaN층 상부에 형성되어 상기 AlGaN층과의 계면 부분에 2-차원 전자 구름(2DEG)층이 생성되는 GaN 층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 N-극성의 질화물계 반도체 소자.
The method of claim 6, wherein the N-polar nitride-based epi layer is
A transition layer formed on the substrate;
An AlGaN buffer layer formed on the transition layer; And
A GaN layer formed on the AlGaN layer to generate a two-dimensional electron cloud (2DEG) layer at an interface with the AlGaN layer;
N-polar nitride-based semiconductor device comprising a.
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