JP2018101755A - ヘテロ接合電界効果型トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<構成>
まず、本発明の実施の形態1によるヘテロ接合電界効果型トランジスタの構成について説明する。
次に、本実施の形態1によるヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。
まず、図5に示すように、例えば、サファイア、SiC(炭化シリコン)、GaN(窒化ガリウム)、またはSi(シリコン)等よりなる基板1を準備する。
次に、図7に示すように、写真製版によって、バリア層4上であってソース電極6およびドレイン電極7を形成する領域以外の領域にレジストパターン10を形成する。そして、レジストパターン10をマスクとして、オーミック電極となる金属、例えばTiおよびAlの積層膜を堆積する。積層膜としては、例えばTi、Al、Pt、Nb、Au、Hf、Zr、Sr、Ni、Ta、Mo、およびW等の金属から選択された金属を積層して構成され得るものが挙げられる。積層膜は、例えば電子線蒸着法またはスパッタ法を用いて堆積される。その後、レジストパターン10を除去すると、図8に示すようなソース電極6およびドレイン電極7がバリア層4上に形成される。このように、ソース電極6およびドレイン電極7は、リフトオフ法によってバリア層4上に形成される。すなわち、ソース電極6およびドレイン電極7は、バリア層4上であってゲート電極5が形成されるべき領域の一方側と他方側とに各々形成される。
次に、図10に示すように、レジストパターン11をマスクとして、ヘテロ接合電界効果型トランジスタを作製する領域以外のバリア層4からチャネル層3に渡って素子分離領域8を形成する。具体的には、例えば図11に示すように、He,N,O,Mg,Ar,Ca,Fe,Zn,Sr,Ba等のイオン12を照射するイオン注入法を用いて素子分離領域8を形成する。あるいは、エッチング等を用いて素子分離領域8を形成する。
次に、図12に示すように、写真製版によって、バリア層4上であってゲート電極5が形成されるべき領域であるゲート電極形成領域13以外の領域にレジストパターン14を形成する。そして、レジストパターン14をマスクとしてゲート電極形成領域13に、ショットキー電極となる金属を例えば電子線蒸着法またはスパッタ法を用いて堆積する。ショットキー電極となる金属は、バリア層4とショットキー接触を形成する金属であればよく、例えばPt,Ir,Pd,Ni,Au等の仕事関数が高い金属、またはシリサイド,WN,TaN等の窒化金属が、単層膜または積層膜で構成されており、例えばPt/Auの構造を有してもよい。その後、レジストパターン14を除去すると、図13に示すようなゲート電極5がバリア層4上に形成される。このように、ゲート電極5は、リフトオフ法によってバリア層4上に形成される。ゲート電極5の形成後、予め定められた温度でアニールしてもよい。
次に、バリア層4上であって、ゲート電極5、ソース電極6、およびドレイン電極7が形成された領域以外の領域に酸化アルミニウムからなる保護膜9をALD法によって形成する。保護膜9は、例えば1nm〜100nmの範囲内で形成することが望ましい。
<構成>
まず、本発明の実施の形態2によるヘテロ接合電界効果型トランジスタの構成について説明する。
次に、本実施の形態2によるヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法について説明する。
素子分離形成工程の後、図16に示すように、バリア層4上であって、ソース電極6およびドレイン電極7が形成された領域以外の領域に酸化アルミニウムからなる保護膜9を形成する。なお、保護膜9の形成方法は、実施の形態1と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
保護膜9の形成後、図17に示すように、写真製版によって、バリア層4、ソース電極6、およびドレイン電極7上であってゲート電極形成領域13以外の領域にレジストパターン15を形成する。これにより、レジストパターン15は、ゲート電極形成領域13に対応する開口部を有することになる。
次に、図19に示すように、保護膜9のゲート長方向の開口幅、すなわち保護膜9に形成されたゲート電極形成領域13に対応する開口部の開口幅よりも長い開口幅の開口部を有するレジストパターン16を形成する。
Claims (7)
- 窒化物半導体からなるヘテロ接合電界効果型トランジスタであって、
第1窒化物半導体層と、
前記第1窒化物半導体層上に形成された、前記第1窒化物半導体層とヘテロ接合を成す、少なくともInを含む第2窒化物半導体層と、
前記第2窒化物半導体層上の予め定められた領域に形成されたゲート電極と、
前記第2窒化物半導体層上であって、前記ゲート電極の一方側と他方側とに各々形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記第2窒化物半導体層上であって、前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極が形成された領域以外の領域に形成された、酸化アルミニウムからなる保護膜と、
を備え、
前記保護膜は、前記酸化アルミニウムにおけるアルミニウムに対する酸素の比率が1.97以上であることを特徴とする、ヘテロ接合電界効果型トランジスタ。 - 前記ゲート電極は、前記保護膜における前記第2窒化物半導体層とは反対側の面上の一部を覆う部分を有し、当該部分は少なくとも前記ドレイン電極側に延伸して形成されることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタ。
- 窒化物半導体からなるヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)第1窒化物半導体層を形成する工程と、
(b)前記工程(a)の後、前記第1窒化物半導体層上に、前記第1窒化物半導体層とヘテロ接合を成す、少なくともInを含む第2窒化物半導体層を形成する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記第2窒化物半導体層上であって、ゲート電極が形成されるべき領域の一方側と他方側とにソース電極およびドレイン電極を各々形成する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記第2窒化物半導体層上の前記ゲート電極が形成されるべき領域に前記ゲート電極を形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記第2窒化物半導体層上であって、前記ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極が形成された領域以外の領域に酸化アルミニウムからなる保護膜をALD(Atomic Layer Deposition)法によって形成する工程と、
を備え、
前記工程(e)において、前記保護膜を形成する際のオゾン供給時に供給される全ガス量に占めるオゾンの供給量の割合は5.7%以上であることを特徴とする、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(e)において、前記保護膜は、前記酸化アルミニウムにおけるアルミニウムに対する酸素の比率が1.97以上であることを特徴とする、請求項3に記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。
- 窒化物半導体からなるヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法であって、
(a)第1窒化物半導体層を形成する工程と、
(b)前記工程(a)の後、前記第1窒化物半導体層上に、前記第1窒化物半導体層とヘテロ接合を成す、少なくともInを含む第2窒化物半導体層を形成する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記第2窒化物半導体層上であって、ゲート電極が形成されるべき領域の一方側と他方側とにソース電極およびドレイン電極を各々形成する工程と、
(d)前記工程(c)の後、前記第2窒化物半導体層上であって、前記ソース電極および前記ドレイン電極が形成された領域以外の領域に酸化アルミニウムからなる保護膜をALD(Atomic Layer Deposition)法によって形成する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記保護膜の前記ゲート電極が形成されるべき領域に対応する領域に開口部を形成し、前記開口部に前記ゲート電極を形成する工程と、
を備え、
前記工程(d)において、前記保護膜を形成する際のオゾン供給時に供給される全ガス量に占めるオゾンの供給量の割合は5.7%以上であることを特徴とする、ヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(d)において、前記保護膜は、前記酸化アルミニウムにおけるアルミニウムに対する酸素の比率が1.97以上であることを特徴とする、請求項5に記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記工程(e)において、前記ゲート電極は、前記保護膜における前記第2窒化物半導体層とは反対側の面上の一部を覆う部分を有し、当該部分は少なくとも前記ドレイン電極側に延伸して形成されることを特徴とする、請求項5または6に記載のヘテロ接合電界効果型トランジスタの製造方法。
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