JP5329606B2 - 窒化物半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜を形成するステップにおいて、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリング中にチャンバー内に酸素を流すことによって、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする。
また、エッチングにより第2半導体層を貫通して第1半導体層の上側の一部に形成された凹部に、オーミック電極の少なくとも一部が埋め込まれたリセス構造の窒化物半導体装置において、第1半導体層と第2半導体層とのヘテロ界面の2次元電子ガスとオーミック電極とのコンタクト抵抗を低減できる。
基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜を形成するステップにおいて、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリングの前にチャンバー内に酸素を流すことによって、次の上記Ti層のスパッタリングが上記チャンバー内に酸素が存在する状態で行われて、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする。
また、エッチングにより第2半導体層を貫通して第1半導体層の上側の一部に形成された凹部に、オーミック電極の少なくとも一部が埋め込まれたリセス構造の窒化物半導体装置において、第1半導体層と第2半導体層とのヘテロ界面の2次元電子ガスとオーミック電極とのコンタクト抵抗を低減できる。
基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップの後、かつ、上記オーミック電極を形成するステップの前に、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリング後にそのTi層の表面に対して酸素プラズマ処理を行うことによって、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする。
上記アニールを行うステップにおいて、上記オーミック電極が形成された上記基板を400℃以上かつ500℃以下で加熱する。
図1はこの発明の第1実施形態の窒化物半導体装置の断面図を示しており、この窒化物半導体装置はGaN系HFET(Hetero-junction Field Effect Transistor;ヘテロ接合電界効果トランジスタ)である。
次に、この発明の第2実施形態の窒化物半導体装置の製造方法を説明する。この第2実施形態の窒化物半導体装置は、図1に示す第1実施形態の窒化物半導体装置と同一の構成をしている。また、この第2実施形態の窒化物半導体装置の製造方法は、Ti成膜中にチャンバー内に酸素を流す代わりにTi成膜前にチャンバー内に酸素を流すことを除いて第1実施形態の窒化物半導体装置の製造方法と同一の工程を有し、図2〜図5を援用する。
図6はこの発明の第3実施形態の窒化物半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図を示している。この第3実施形態の窒化物半導体装置は、図1に示す第1実施形態の窒化物半導体装置と同一の構成をしている。
2,102,202…AlGaN層
3,103,203…2DEG
11…ソース電極
12…ドレイン電極
13…ゲート電極
15…AlGaNバッファ層
20…窒化物半導体層
30,130,230…絶縁膜
40…層間絶縁膜
41…ビア
42…ドレイン電極パッド
111,211,112,212…オーミック電極
Claims (4)
- 基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜を形成するステップにおいて、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリング中にチャンバー内に酸素を流すことによって、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。 - 基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜を形成するステップにおいて、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリングの前にチャンバー内に酸素を流すことによって、次の上記Ti層のスパッタリングが上記チャンバー内に酸素が存在する状態で行われて、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。 - 基板上に順に積層された第1半導体層およびその第1半導体層とヘテロ界面を形成する第2半導体層を含み、上記第1半導体層と上記第2半導体層とのヘテロ界面に2次元電子ガスが形成される窒化物半導体層を備えた窒化物半導体装置の製造方法であって、
上記基板上に上記窒化物半導体層を形成するステップと、
上記窒化物半導体層を形成した後、エッチングにより上記第2半導体層を貫通して上記第1半導体層の上側の一部に凹部を形成するステップと、
上記凹部が形成された上記窒化物半導体層上にTiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップと、
上記TiAl系材料からなる金属膜をエッチングして上記凹部に少なくとも一部が埋め込まれたオーミック電極を形成するステップと、
上記オーミック電極が形成された上記基板に対してアニールを行うステップと
を含み、
上記TiAl系材料からなる金属膜をスパッタリングにより形成するステップの後、かつ、上記オーミック電極を形成するステップの前に、上記TiAl系材料からなる金属膜のうちのTi層のスパッタリング後にそのTi層の表面に対して酸素プラズマ処理を行うことによって、上記アニールを行う前の上記オーミック電極中の酸素濃度を1×1016cm−3以上かつ1×1020cm−3以下とすることにより、上記TiAl系材料からなるオーミック電極中に酸化物ができない程度の酸素原子を不純物として含有させることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。 - 請求項1から3までのいずれか1つに記載の窒化物半導体装置の製造方法において、
上記アニールを行うステップにおいて、上記オーミック電極が形成された上記基板を400℃以上かつ500℃以下で加熱することを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
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