JP2012033689A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012033689A JP2012033689A JP2010171700A JP2010171700A JP2012033689A JP 2012033689 A JP2012033689 A JP 2012033689A JP 2010171700 A JP2010171700 A JP 2010171700A JP 2010171700 A JP2010171700 A JP 2010171700A JP 2012033689 A JP2012033689 A JP 2012033689A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor device
- nitride
- plasma treatment
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 15
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N alumane;indium Chemical compound [AlH3].[In] AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N aluminum indium Chemical compound [Al].[In] AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 83
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 16
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66446—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET]
- H01L29/66462—Unipolar field-effect transistors with an active layer made of a group 13/15 material, e.g. group 13/15 velocity modulation transistor [VMT], group 13/15 negative resistance FET [NERFET] with a heterojunction interface channel or gate, e.g. HFET, HIGFET, SISFET, HJFET, HEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L29/2003—Nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】信頼性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、窒化物半導体層１１の表面に、パワー密度が０．２〜０．３Ｗ／ｃｍ２である酸素プラズマ処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法である。本発明によれば、酸素プラズマ処理によって、窒化物半導体層１１に導電層２６が形成されることにより、イオンマイグレーション現象が抑制される。このため、半導体装置の信頼性が向上する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、窒化物半導体層１１の表面に、パワー密度が０．２〜０．３Ｗ／ｃｍ２である酸素プラズマ処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法である。本発明によれば、酸素プラズマ処理によって、窒化物半導体層１１に導電層２６が形成されることにより、イオンマイグレーション現象が抑制される。このため、半導体装置の信頼性が向上する。
【選択図】図１
Description
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に窒化物半導体層を有する半導体装置の製造方法に関する。
窒化物半導体を用いた半導体装置、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果型トランジスタ）等の半導体装置は、高周波用出力増幅用素子として用いられることがある。特許文献１には、窒化物半導体層上に、水素含有率を調節したＳｉＮ（窒化シリコン）膜を設ける発明が開示されている。
従来の技術では、水分の浸入によって、半導体装置の信頼性が低下する可能性があった。本発明は上記課題に鑑み、信頼性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、窒化物半導体層の表面に、パワー密度が０．２〜０．３Ｗ／ｃｍ２である酸素プラズマ処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法である。本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。
上記構成において、前記酸素プラズマ処理を行う工程で供給されるガスは、酸素ガスのみである構成とすることができる。この構成によれば、良好な導電層を形成することができる。
上記構成において、前記窒化物半導体層は、ガリウムを含む窒化物半導体層である構成とすることができる。この構成によれば、良好な導電層を形成することができる。
上記構成において、前記窒化物半導体層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化インジウムアルミニウム又は窒化アルミニウムインジウムガリウムのいずれかを含む窒化物半導体層である構成とすることができる。この構成によれば、良好な導電層を形成することができる。
本発明によれば、信頼性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
実施例の説明の前に、まず半導体装置の信頼性が低下する原因について説明する。半導体装置のうち、ＦＥＴでは、例えばｉ−ＧａＮ（窒化ガリウム）等の窒化物半導体からなるチャネル層上にソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する。各電極は、例えばＡｕ等の金属からなる。
半導体装置に水分が浸入した場合、電極を形成するＡｕが水分に溶け出し、イオン化することがある。この場合に、電極に電圧を印加すると、一方の電極から溶け出したＡｕイオンが移動し、別の電極で還元され析出する、いわゆるイオンマイグレーション現象が発生することがある。イオンマイグレーション現象について検証するため、ドレイン電圧Ｖｄ＝５０Ｖ，ゲート電圧Ｖｇ＝−３〜−５Ｖのピンチオフ状態の半導体装置を、温度１３０℃、湿度８５％の環境下に配置する加速試験を行った。その結果、ドレイン電極から溶け出したＡｕが、ソース電極及びゲート電極で析出した。イオンマイグレーション現象が発生すると、半導体装置が破壊される等、半導体装置の信頼性が低下する。特に、窒化物半導体を用いる半導体装置の場合、高電圧が印加されるため、イオンマイグレーション現象の影響が大きくなる。
水分の浸入を抑制するために、透水性の低い保護膜が用いられることがある。しかしこの場合、保護膜の質、膜厚、電極等との密着性等を管理することが求められる。従って、半導体装置の構成や製造工程が複雑となることがあった。また、保護膜の質等にバラつきがあると、多数の半導体装置の中で耐湿性にバラつきが発生することがあった。
本発明の発明者は、半導体装置の動作時に流れるドレイン電流と比較して微小なリーク電流が、ソース−ドレイン間又はソース−ゲート間に流れることで、半導体装置の耐湿性が大きく改善することを見出した。本発明は、この知見に基づくものである。
次に図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
実施例１は、酸素プラズマ処理を行う例である。図１（ａ）から図３（ｂ）は、実施例１に係る半導体装置を例示する断面図である。なお、図１（ａ）から図３（ｂ）は模式的な図であり、各層の厚さは簡略化して図示している。
図１（ａ）に示すように、下から基板１０、バリア層１２、チャネル層１４、電子供給層１６、キャップ層１８を積層してなる半導体基板を準備する。基板１０は例えばＳｉＣ（炭化シリコン）からなる。バリア層１２は、例えば厚さ３００ｎｍのＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる。チャネル層１４は、例えば厚さ１０００ｎｍのｉ−ＧａＮからなる。電子供給層１６は、例えば厚さ２０ｎｍのＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）からなる。キャップ層１８は、例えば厚さ５ｎｍのｎ−ＧａＮからなる。バリア層１２、チャネル層１４、電子供給層１６及びキャップ層１８は、窒化物半導体層１１を形成する。窒化物半導体層１１は、例えばＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）により、エピタキシャル成長されて形成される。なお、窒化物半導体層１１は、キャップ層１８がなく、バリア層１２、チャネル層１４、及び電子供給層１６から形成されることもある。
キャップ層１８の一部の上にレジスト１３を形成し、キャップ層１８のエッチングを行う。エッチングにより、キャップ層１８のレジスト１３から露出した部分が除去され、リセス２８が形成される。リセス２８からは電子供給層１６が露出する。
図１（ｂ）に示すように、蒸着法及びリフトオフ法により、リセス２８にソース電極２０及びドレイン電極２２を形成する。より詳細には、レジスト１５を形成し、金属を蒸着させる。レジスト１５を除去する。ソース電極２０及びドレイン電極２２は、電子供給層１６に近い順に、例えばＴｉ／ＡｌやＴａ／Ａｌ等の金属を積層してなるオーミック電極である。また、良好なオーミック電極を得るため、熱処理を行う。
図１（ｃ）に示すように、アッシャーを用いてキャップ層１８の表面に、酸素プラズマ処理を行う。酸素プラズマ処理の条件は以下の通りである。なお、パワー密度とは、アッシャーが備える電極の単位面積あたりのパワーである。
アッシャーの電極面積：４０００ｃｍ２
プラズマのパワー：８００Ｗ（パワー密度０．２Ｗ／ｃｍ２に相当）
ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚ
処理時間：１分
アッシャーの電極面積：４０００ｃｍ２
プラズマのパワー：８００Ｗ（パワー密度０．２Ｗ／ｃｍ２に相当）
ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚ
処理時間：１分
酸素プラズマ処理により、キャップ層１８に含まれるＮ（窒素）が、Ｏ（酸素）と結びついて除去される。この結果、キャップ層１８の酸素プラズマ処理が行われた領域は、酸素プラズマ処理が行われなかった領域よりも、Ｇａ（ガリウム）の組成比が大きくなる。これにより、キャップ層１８の上面に導電層２６が形成される。
図２（ａ）に示すように、キャップ層１８、ソース電極２０及びドレイン電極２２上に、ＳｉＮ（窒化シリコン）層３０を形成する。ＳｉＮ層３０の厚さは例えば２０ｎｍである。ＳｉＮ層３０のエッチングを行い、ソース電極２０とドレイン電極２２との間の一部の領域で、ＳｉＮ層３０に開口部３１を形成する。開口部３１からはキャップ層１８が露出する。このとき、開口部３１の導電層２６もエッチングされる。
図２（ｂ）に示すように、例えば蒸着法及びリフトオフ法により、キャップ層１８上にゲート電極２４を形成する。ゲート電極２４は、キャップ層１８に近い順に、例えばＮｉ／Ａｕ等の金属を積層してなる。図２（ｃ）に示すように、ゲート電極２４上及びＳｉＮ層３０上に、ＳｉＮ層３２を形成する。ＳｉＮ層３２の厚さは例えば４０ｎｍである。
図３（ａ）に示すように、ＳｉＮ層３０及びＳｉＮ層３２に開口部を形成し、ソース電極２０及びドレイン電極２２を露出させる。その後、ソース電極２０及びドレイン電極２２の各々に接触する２つの配線３６を形成する。配線３６は、例えばＡｕ等の金属からなる。図３（ｂ）に示すように、ＳｉＮ層３２上及び配線３６上に、ＳｉＮ層３４を形成し、パッシベーションを行う。ＳｉＮ層３０，３２及び３４は耐湿性の保護層として機能する。以上で、実施例１に係る半導体装置の製造方法は終了する。
ここで酸素プラズマ処理の効果を検証した実験について説明する。実験は、酸素プラズマ処理を行ったサンプル（実施例１）と、酸素プラズマ処理を行わなかったサンプル（比較例）とで、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：Ｘ線光電子分光）分析、及びゲート−ドレイン間電流の測定とを行ったものである。
まず、ＸＰＳ分析について説明する。この実験では、ＸＰＳ分析により、キャップ層１８のＮ／Ｇａ比（窒素／ガリウム比）を測定した。結果を表１に示す。
表１に示すように、比較例ではＮ／Ｇａ比が０．８２であった。これに対して、実施例１ではＮ／Ｇａ比が０．４８であった。このことから、酸素プラズマ処理により、キャップ層１８のＧａの組成比が大きくなったことが分かった。
表１に示すように、比較例ではＮ／Ｇａ比が０．８２であった。これに対して、実施例１ではＮ／Ｇａ比が０．４８であった。このことから、酸素プラズマ処理により、キャップ層１８のＧａの組成比が大きくなったことが分かった。
次に電流の測定について説明する。この実験では、３インチのウェハを用い、ゲート−ドレイン間電圧Ｖｇｄを印加した場合の、ゲート−ドレイン間電流Ｉｇｄを測定した。電流の測定は、ウェハのファセットを下にして、上、下、左、右、及び中央の５つの測定点で行った。上下左右のそれぞれの測定点は、ウェハの外周から約１０ｍｍの距離に位置する点とした。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は実験の結果を示す図である。図４（ａ）は比較例、図４（ｂ）は実施例１の測定結果をそれぞれ示す。横軸はゲート−ドレイン間電圧、縦軸はゲート−ドレイン間電流である。実線は上、点線は中央、破線は下、一点鎖線は左、三点鎖線は右、各々の測定点での結果を表す。
図４（ａ）に示すように、酸素プラズマ処理を行っていない比較例では、Ｖｇｄを大きくした場合でも、Ｉｇｄは数μＡであった。これに対し、図４（ｂ）に示すように、酸素プラズマ処理を行った実施例１では、Ｉｇｄは数十μＡとなった。例えば、比較例ではＶｇｄ＝４０Ｖにおいて、各測定点での測定結果は約１μＡだった。実施例１ではＶｇｄ＝４０Ｖにおいて、各測定点での測定結果が約１０μＡだった。つまり、酸素プラズマ処理を行うことで、酸素プラズマ処理を行わない場合に比べて、Ｉｇｄが約１０倍になった。
導電層２６に電流が流れることにより、電極間を移動するＡｕイオンが少なくなり、イオンマイグレーション現象が抑制されると考えられる。又は、導電層２６は、電流が流れることにより発熱する。導電層２６の発熱により、浸入した水分が蒸発し、Ａｕが溶け出すことが抑制されると考えられる。
実施例１によれば、キャップ増１８に導電層２６を形成するため、イオンマイグレーション現象を抑制することができる。すなわち半導体装置の耐湿性が改善し、信頼性を向上させることが可能となる。また酸素プラズマ処理で導電層２６を形成し、耐湿性を向上させることができる。このため半導体装置の構成や製造工程を簡単にすることができる。
酸素プラズマ処理のパワー密度は、Ｇａの組成比が高い導電層２６を形成できる程度の大きさとすればよい。ただし、パワーが高すぎると、窒化物半導体層１１に与えるダメージが大きくなる。このためパワー密度は、０．２〜０．３Ｗ／ｃｍ２であることが好ましい。またパワー密度を、０．２Ｗ／ｃｍ２より大きく、０．３Ｗ／ｃｍ２未満としてもよい。さらにパワー密度を、０．２２〜０２８Ｗ／ｃｍ２としてもよい。既述したように、酸素プラズマ処理によりキャップ層１８に含まれるＮを除去して、Ｇａの組成比が大きい導電層２６を形成する。酸素プラズマ処理において酸素ガス以外のガスが供給されると、良好な導電層２６が形成されない可能性がある。良好な導電層２６を形成するためには、酸素プラズマ処理で供給するガスは、酸素ガスのみであることが好ましい。
窒化物半導体層１１には、上記以外の窒化物半導体を用いてもよい。窒化物半導体は、窒素を含む半導体であり、例えばＩｎＮ（窒化インジウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）、ＩｎＡｌＮ（窒化インジウムアルミニウム）、及びＡｌＩｎＧａＮ（窒化アルミニウムインジウムガリウム）等がある。つまり、窒化物半導体層１１はｎ−ＧａＮ以外の窒化物半導体からなるとしてもよい。ただし、導電層２６を良好に形成するためには、窒化物半導体層１１はＧａを含む窒化物半導体からなることが好ましく、またＧａＮ又はＡｌＧａＮからなることが好ましい。
導電層２６に流れる電流は、半導体装置の動作時に流れるドレイン電流よりも数桁程度小さい。このため、導電層２６に流れる電流による、半導体装置の特性の変動は極めて小さい。これにより、半導体装置の特性の悪化を抑制し、かつ耐湿性を改善させることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
基板 １０
バリア層 １２
チャネル層 １４
電子供給層 １６
キャップ層 １８
ソース電極 ２０
ドレイン電極 ２２
ゲート電極 ２４
導電層 ２６
ＳｉＮ層 ３０，３２，３４
バリア層 １２
チャネル層 １４
電子供給層 １６
キャップ層 １８
ソース電極 ２０
ドレイン電極 ２２
ゲート電極 ２４
導電層 ２６
ＳｉＮ層 ３０，３２，３４
Claims (4)
- 窒化物半導体層の表面に、パワー密度が０．２〜０．３Ｗ／ｃｍ２である酸素プラズマ処理を行う工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記酸素プラズマ処理を行う工程で供給されるガスは、酸素ガスのみであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化物半導体層は、ガリウムを含む窒化物半導体層であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
- 前記窒化物半導体層は、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化インジウムアルミニウム又は窒化アルミニウムインジウムガリウムのいずれかを含む窒化物半導体層であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010171700A JP2012033689A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
| US13/193,034 US8524619B2 (en) | 2010-07-30 | 2011-07-28 | Method for fabricating semiconductor device including performing oxygen plasma treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010171700A JP2012033689A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015105355A Division JP5991790B2 (ja) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012033689A true JP2012033689A (ja) | 2012-02-16 |
Family
ID=45527179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010171700A Pending JP2012033689A (ja) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8524619B2 (ja) |
| JP (1) | JP2012033689A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014089992A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
| WO2016151704A1 (ja) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 株式会社日立製作所 | 窒化物半導体素子及び電力変換装置 |
| US9640429B2 (en) | 2012-10-29 | 2017-05-02 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Method of fabricating semiconductor device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5875752B2 (ja) * | 2010-07-26 | 2016-03-02 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| LU92539B1 (en) * | 2014-09-10 | 2016-03-11 | Luxembourg Inst Of Science And Technology List | Implantable substrate with selective cell adhesion |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004273630A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| JP2009016536A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Tohoku Univ | 窒化物半導体の表面清浄化方法 |
Family Cites Families (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2967743B2 (ja) * | 1997-01-14 | 1999-10-25 | 日本電気株式会社 | ｎ型窒化ガリウム系半導体のコンタクト電極及びその形成方法 |
| JP4663038B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2011-03-30 | 三菱電機株式会社 | コンタクトホールの形成方法 |
| US6316820B1 (en) * | 1997-07-25 | 2001-11-13 | Hughes Electronics Corporation | Passivation layer and process for semiconductor devices |
| US6297538B1 (en) * | 1998-03-23 | 2001-10-02 | The University Of Delaware | Metal-insulator-semiconductor field effect transistor having an oxidized aluminum nitride gate insulator formed on a gallium nitride or silicon substrate |
| US7214325B2 (en) * | 2001-03-23 | 2007-05-08 | Lg Electronics Inc. | Method of fabricating ohmic contact on n-type gallium nitride (GaN) of room temperature by plasma surface treatment |
| US7901994B2 (en) * | 2004-01-16 | 2011-03-08 | Cree, Inc. | Methods of manufacturing group III nitride semiconductor devices with silicon nitride layers |
| JP2005286135A (ja) | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Eudyna Devices Inc | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JP4604743B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2011-01-05 | セイコーエプソン株式会社 | 機能性基板の製造方法、機能性基板、微細パターンの形成方法、導電膜配線、電子光学装置および電子機器 |
| EP1758171A4 (en) * | 2005-03-04 | 2009-04-29 | Sumitomo Electric Industries | VERTICAL GALLIUM NITRIDE SEMICONDUCTOR ELEMENT AND EPITACTIC SUBSTRATE |
| JP4536568B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-09-01 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Ｆｅｔの製造方法 |
| US7838347B2 (en) * | 2005-08-12 | 2010-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method of display device |
| US7419892B2 (en) * | 2005-12-13 | 2008-09-02 | Cree, Inc. | Semiconductor devices including implanted regions and protective layers and methods of forming the same |
| FR2896618B1 (fr) * | 2006-01-23 | 2008-05-23 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'un substrat composite |
| JP5231719B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2013-07-10 | 富士通株式会社 | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| US9040398B2 (en) * | 2006-05-16 | 2015-05-26 | Cree, Inc. | Method of fabricating seminconductor devices including self aligned refractory contacts |
| SK287455B6 (sk) * | 2006-06-08 | 2010-10-07 | Fakulta Matematiky, Fyziky A Informatiky Univerzity Komensk�Ho | Zariadenie a spôsob čistenia, leptania, aktivácie a následné úpravy povrchu skla, povrchu skla pokrytého kysličníkmi kovov a povrchu iných materiálov pokrytých SiO2 |
| WO2008035403A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Fujitsu Limited | Field-effect transistor |
| JP4755961B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2011-08-24 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体装置及びその製造方法 |
| US8823057B2 (en) * | 2006-11-06 | 2014-09-02 | Cree, Inc. | Semiconductor devices including implanted regions for providing low-resistance contact to buried layers and related devices |
| JP5114947B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2013-01-09 | 富士通株式会社 | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
| DE112008000409T5 (de) * | 2007-02-16 | 2009-12-24 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Epitaxiales Substrat für einen Feldeffekttransistor |
| US7683398B2 (en) * | 2007-03-02 | 2010-03-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Nitride semiconductor device having a silicon-containing connection layer and manufacturing method thereof |
| JP4367531B2 (ja) * | 2007-06-06 | 2009-11-18 | ソニー株式会社 | 発光素子における電極構造の形成方法、及び、積層構造体の形成方法 |
| US20090278233A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-11-12 | Pinnington Thomas Henry | Bonded intermediate substrate and method of making same |
| JP5345328B2 (ja) * | 2008-02-22 | 2013-11-20 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US20110147704A1 (en) * | 2008-08-19 | 2011-06-23 | Lattice Power (Jiangxi) Corporation | Semiconductor light-emitting device with passivation layer |
| JPWO2010061721A1 (ja) * | 2008-11-27 | 2012-04-26 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタの製造方法 |
| JP5487749B2 (ja) * | 2009-06-17 | 2014-05-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US9306050B2 (en) * | 2009-06-26 | 2016-04-05 | Cornell University | III-V semiconductor structures including aluminum-silicon nitride passivation |
| US20120098599A1 (en) * | 2009-06-30 | 2012-04-26 | Univeristy Of Florida Research Foundation Inc. | Enhancement mode hemt for digital and analog applications |
| JP4700125B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2011-06-15 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US20110073251A1 (en) * | 2009-09-29 | 2011-03-31 | United Technologies Corporation | Component bonding preparation method |
| JP2011124442A (ja) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US20110207256A1 (en) * | 2010-02-24 | 2011-08-25 | Applied Materials, Inc. | In-situ acceptor activation with nitrogen and/or oxygen plasma treatment |
| JP5789967B2 (ja) * | 2010-12-03 | 2015-10-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法、電源装置 |
| US8642368B2 (en) * | 2010-03-12 | 2014-02-04 | Applied Materials, Inc. | Enhancement of LED light extraction with in-situ surface roughening |
| JP5685020B2 (ja) * | 2010-07-23 | 2015-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2012033688A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| US20120052679A1 (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-01 | Wenting Hou | Method of Fabricating an Ohmic contact to n-type Gallium Nitride |
-
2010
- 2010-07-30 JP JP2010171700A patent/JP2012033689A/ja active Pending
-
2011
- 2011-07-28 US US13/193,034 patent/US8524619B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004273630A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| JP2009016536A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Tohoku Univ | 窒化物半導体の表面清浄化方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014089992A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
| US9640429B2 (en) | 2012-10-29 | 2017-05-02 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Method of fabricating semiconductor device |
| WO2016151704A1 (ja) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | 株式会社日立製作所 | 窒化物半導体素子及び電力変換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120028475A1 (en) | 2012-02-02 |
| US8524619B2 (en) | 2013-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8692293B2 (en) | Method to increase breakdown voltage of semiconductor devices | |
| JP5183913B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20120305936A1 (en) | Semiconductor device | |
| US20160013305A1 (en) | Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device | |
| JP5202897B2 (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| US10243049B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
| JP2013004924A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5685020B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2012033689A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US9564503B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2012033688A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Seo et al. | 600 V-18 A GaN power MOS-HEMTs on 150 mm Si substrates with Au-free electrodes | |
| JP6631782B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US11430653B2 (en) | Method of manufacturing high electron mobility transistor and high electron mobility transistor | |
| JP5730511B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5991790B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2013041969A (ja) | 半導体装置、半導体装置の製造方法、および試験装置 | |
| JP2012064663A (ja) | 窒化物半導体装置およびその製造方法 | |
| US9653564B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP5653109B2 (ja) | 半導体装置 | |
| Pei et al. | Study of the n+ GaN cap in AlGaN/GaN high electron mobility transistors with reduced source–drain resistance | |
| CN110875381A (zh) | 一种半导体器件及其制造方法 | |
| US20230378275A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20170271493A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP5725749B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130711 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140717 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140822 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150224 |