KR101455283B1 - 패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법 - Google Patents

패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101455283B1
KR101455283B1 KR1020130094477A KR20130094477A KR101455283B1 KR 101455283 B1 KR101455283 B1 KR 101455283B1 KR 1020130094477 A KR1020130094477 A KR 1020130094477A KR 20130094477 A KR20130094477 A KR 20130094477A KR 101455283 B1 KR101455283 B1 KR 101455283B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
passivation film
forming
gan
sacrificial layer
gao
Prior art date
Application number
KR1020130094477A
Other languages
English (en)
Inventor
차호영
이재길
서광석
이민성
Original Assignee
홍익대학교 산학협력단
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 홍익대학교 산학협력단 filed Critical 홍익대학교 산학협력단
Priority to KR1020130094477A priority Critical patent/KR101455283B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101455283B1 publication Critical patent/KR101455283B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76297Dielectric isolation using EPIC techniques, i.e. epitaxial passivated integrated circuit
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/778Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

본 발명은 GaN계 반도체 소자의 전기적 특성을 향상시키기 위한 패시베이션막 형성방법에 관한 것으로, 표면에 1차 패시베이션막을 형성하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 관통하는 오믹 전극으로 형성하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계; 및 상기 GaOx희생층을 제거한 표면에 2차 패시베이션막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 1차 패시베이션막을 제거한 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 공정을 수행함으로써, 1차 패시베이션막이 제거된 표면과 2차 패시베이션막이 접촉하는 면의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가 본 발명의 패시베이션막 형성방법을 포함하는 방법으로 제조된 AlGaN/GaN HFET는 전류 와해 현상이 없고, 고전압에서도 뛰어난 성능을 나타내며, 누설 전류가 크게 감소한다.

Description

패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법{FORMING METHOD FOR PASSIVATION FILM AND MANUFACTURING METHOD FOR AlGaN/GaN HFET INCLUDING THE FORMING METHOD}
본 발명은 AlGaN/GaN HFET 등의 GaN계 반도체 소자의 표면에 패시베이션막을 형성하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 표면의 트랩 형성을 감소시킬 수 있는 패시베이션막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
디지털 통신 기술이 발달함에 따라, 무선 통신 및 인터넷 관련 기술이 크게 발전하고 있다. 무선 통신 기술의 발전으로 인하여 주파수 대역이 점차 고주파화 되면서, 높은 증폭 효율 및 높은 사용 전압이 요구되고 있다. 이에 따라 통신용 소자의 제조 공정은 점차 복잡하고 어려워지고 있다.
지금까지 개발된 전력 증폭기용 반도체 소자는 MESFET(metal semiconductor FET), MOSFET(metal oxide semiconductor FET), BJT(bipolar junction transistor), HEMT(high electron mobility transistor), PHEMT(pseudomorphic hetero-junction electron mobility transistor), HBT(hetero-bipolar transistor) 등 다양하게 존재한다.
전력증폭기용 소자는 반도체 재료의 종류에 따라 그 특성이 크게 변하게 되며, 최근 GaN를 이용한 전자 소자에 대하여 많은 연구가 이루어져 왔다. GaN은 밴드갭이 3.4 eV인 직접 천이형(direct transition) 극대 밴드 갭(wide band-gap) 반도체 재료로서, 열적 안정성 및 화학적 안정성이 뛰어나서 고온에서 동작이 가능하여 전력증폭기용과 전력스위칭용 모두에 적합하다.
GaN을 이용한 전력 소자의 종류로는 MESFET, HFET, HEMT, MOS-HFET, BJT 등이 있다. 그 중, GaN MESFET은 전자 이동도가 낮아 소자의 주파수 특성을 나타내는 차단 주파수(cut-off frequency, fT) 및 최대 진동수 주파수(maximum oscillation frequency, fmax)가 낮아서 고주파수에서는 사용하기 어렵고 전력스위칭용으로도 온저항이 높게되는 단점이 있다.
상기와 같은 MESFET의 단점을 극복하기 위해 개발된 소자가 AlGaN/GaN HFET (hetero-structure field effect transistor)이다. AlGaN/GaN HFET는 격자크기와 밴드 갭 에너지가 서로 다른 AlGaN와 GaN의 이종 결합으로 인한 압전효과(piezoelectric effect)에 의해서 에너지 밴드가 휘어져서 전자가 집중적으로 모임으로써 형성되는 2DEG(2-Dimensional electron gas)를 이용함으로써 전자밀도 및 전자 이동도를 획기적으로 늘린 소자 구조이다. 따라서 AlGaN/GaN HFET은 MESFET에 비해 증폭 효율, 주파수 특성 등 모든 면에서 우수한 성능을 보여 왔다.
AlGaN/GaN HFET는 소스 및 드레인으로 불리는 오믹 전극과, 게이트로 불리는 쇼트키 전극으로 구성되어 있다.
오믹 전극은 전극과 반도체 사이에 전류가 자유롭게 이동할 수 있는 전극이며, 쇼트키 전극은 전류가 역방향으로는 흐르지 않는 특징을 가지고 있다. 전자는 소스 전극부터 드레인 전극까지 형성된 채널층이라 하는 자유 전자 이동층을 따라 이동하고, 소스와 드레인 사이에 존재하는 쇼트키 전극인 게이트는 공핍 영역을 조절해서 상기 채널층을 따라 이동되는 전자의 양을 조절하는 구조를 가지고 있다.
AlGaN/GaN HFET의 RF 및 스위칭 특성에 있어서 문제가 되고 있는 사항은 소자 표면의 트랩에 의한 전류 와해(current collapse) 현상이며, 전류 와해를 줄이기 위한 노력으로서 다양한 유전체 재질의 패시베이션막을 표면에 형성하고 있다. 현재, AlGaN/GaN HFET의 패시베이션막으로서 사용되는 재질은 SiNx, SiO2, Al2O3 및 AlN 등이다.
하지만, 패시베이션막을 형성하는 것만으로는 충분한 전류 와해의 감소 효과를 얻지 못하고 있으며, 이를 해결하기 위한 새로운 기술에 대한 요구가 계속되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0074299호
J.-C. Her et al, Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 041002. B.-R Park et al, IEEE Electon Device Lett., vol. 34, no. 3, pp.354-356 (2013).
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고온 오믹 어닐링 등의 소자 제조공정 시 발생하는 GaN 표면손상을 억제하는 패시베이션막 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법은, 표면에 1차 패시베이션막을 형성하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 관통하는 오믹 전극으로 형성하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계; 및 상기 GaOx희생층을 제거한 표면에 2차 패시베이션막을 형성하는 단계를 포함한다.
오믹 접촉형성을 위한 오믹 어닐링 과정에서 발생하는 패시베이션막과 GaN 표면의 손상에 의해서도 전류 와해 현상이 발생하기 때문에, 본 발명에서는 먼저 1차 패시베이션막을 형성한 상태에서 오믹전극을 형성한 뒤에 1차 패시베이션막을 제거한다. 또한, 1차 패시베이션막이 제거된 표면에 발생된 손상에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 1차 패시베이션막이 제거된 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거한 다음에 2차 패시베이션막을 형성한다.
이때, GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서 GaOx 희생층을 형성하는 공정은 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면을 O2 가스 혹은 산소를 포함한 가스 플라즈마 처리하여 수행되고, GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서 GaOx 희생층을 제거하는 공정은 HCl 용액으로 습식식각 처리하여 수행되는 것이 바람직하다.
그리고 1차 패시베이션막은 SiNx 재질이고, 2차 패시베이션막은 SiO2 재질인 것이 바람직하다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 AlGaN/GaN HFET의 제조방법은, AlGaN/GaN HFET를 형성하기 위한 에피텍셜 구조를 형성하는 단계; 상기 에피텍셜 구조에 대하여 메사 분리를 수행하는 단계; 메사 분리된 표면에 1차 패시베이션막을 형성하는 단계; 소스 전극과 드레인 전극을 오믹 전극으로 형성하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거하는 단계; 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계; 상기 GaOx 희생층을 제거한 표면에 2차 패시베이션막을 형성하는 단계; 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서 GaOx 희생층을 형성하는 공정은 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면을 O2 가스 혹은 산소를 포함한 가스 플라즈마 처리하여 수행되고, GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서 GaOx 희생층을 제거하는 공정은 HCl 용액으로 습식식각 처리하여 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 방법으로 제조된 AlGaN/GaN HFET는, 실리콘, 사파이어, 탄화규소 등의 이종 기판 또는 GaN 벌크 기판 위에 AlN 전이층, GaN계 버퍼층, GaN 채널층, AlGaN계 배리어층 및 GaN 캡층이 순차적으로 형성된 구조인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 패시베이션막 형성방법은, 1차 패시베이션막을 제거한 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 공정을 수행함으로써, 1차 패시베이션막이 제거된 표면과 2차 패시베이션막이 접촉하는 면의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
나아가 이러한 패시베이션막 형성방법을 포함하는 방법으로 제조된 AlGaN/GaN HFET는 전류 와해 현상이 없고, 고전압에서도 뛰어난 성능을 나타내며, 누설 전류가 크게 감소한다.
도 1은 본 실시예에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 비교예 2에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 비교예 1에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이다.
도 5는 비교예 2에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이다.
도 6은 본 실시예에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이다.
도 7은 본 실시예와 비교예의 방법으로 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대하여 누설전류 특성을 평가한 결과를 나타낸다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
실시예
도 1은 본 실시예에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 실리콘 기판 위에 AlGaN/GaN HFET를 형성하기 위한 에피텍셜 구조(epitaxial structure)를 형성하였다.
구체적으로 p-형의 실리콘 (111) 기판 위에 AlN 전이층, 두께 3.9㎛의 GaN계 버퍼층, 두께 100nm의 GaN 채널층, 두께 30nm의 Al0.25Ga0.75N 배리어층 및 두께 2nm의 GaN 캡층을 순차적으로 형성하였다.
상기한 에피텍셜 구조를 형성한 뒤에 개별 AlGaN/GaN HFET를 구성하기 위하여, Cl2/BCl2기반의 ICP-RIE 공정으로 메사 분리(mesa isolation)를 수행하였다.
그리고 메사 분리된 에피텍셜 구조의 표면에 10nm두께의 SiNx 1차 패시베이션막을 형성하였다. SiNx 증착에 있어서 ICPRIE 방식을 채택하였으며, 척온도 350℃, 35mT 압력과 200W RF power 조건에 증착 되었다.
다음으로 소스와 드레인의 오믹 전극을 형성하기 위하여, Si/Ti/Al/Mo/Au층으로 구성되는 금속 적층 전극을 각각 5nm/20nm/60nm/35nm/50nm 두께로 형성하고 N2 분위기에서 830℃의 온도로 열처리하였다.
오믹 전극 형성을 위한 어닐링 이후에는 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 사용하여 SiNx 1차 패시베이션막을 제거하였다.
그리고 SiNx막을 제거한 표면에 O2 플라즈마 처리를 수행하여 GaOx 희생층을 생성하였다. O2 플라즈마는 Asher 장비를 이용하여 200mT의 압력과 20W RF power를 적용하였다. 다음으로 희석된 HCl:D.I(1:1) 용액을 사용한 습식식각을 통해 GaOx 희생층을 제거하였다. 이와 같이, GaOx 희생층을 형성 후 이를 제거함으로써, 표면의 손상을 제거할 뿐만 아니라 AlGaN/GaN에피텍셜 구조와 SiO2 2차 패시베이션막 사이에 접촉하는 면의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
GaOx 희생층이 형성된 위로 250℃의 온도에서 ICPCVD법으로 30nm 두께의 SiO2 2차 패시베이션막을 형성하였다.
게이트 전극을 형성하기 위하여 게이트 전극 형성을 위한 리세스 영역을 형성하고, Ni/Au를 적층한 게이트 전극을 형성하였다.
본 실시예에서는 마지막으로 안정화를 위한 열처리로서, N2 분위기에서 400℃로 5분간 급속 열처리하였다.
비교예 1
도 2는 비교예 1에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
종래에 SiO2만으로 단일의 패시베이션막을 형성한 것과 동일한 방법을 적용한 것으로서, 메사 분리 단계이후에, SiO2 패시베이션막을 형성하고 오믹전극 형성 단계 및 게이트 전극 형성단계를 수행한 것을 제외하고는 상기한 실시예와 동일한 방법으로 AlGaN/GaN HFET를 제조하였다.
비교예 2
도 3은 비교예 2에 따른 AlGaN/GaN HFET 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
SiO2 2차 패시베이션막을 형성하기 전에, SiNx 1차 패시베이션막을 형성하여, 2번의 패시베이션막을 형성한 점은 상기한 실시예와 같지만 O2 플라즈마 처리 공정을 통한 GaOx 희생층을 형성하고 제거하는 단계를 수행하지 않은 점에서 차이가 있다.
구체적으로 메사 분리 단계를 수행한 다음, 먼저 SiNx 1차 패시베이션막을 형성한 뒤에 오믹전극 형성 단계를 수행하였다. 그리고 오믹전극을 형성한 뒤에 SiNx 1차 패시베이션막을 제거하고, SiO2 2차 패시베이션막을 형성하는 단계 및 게이트 전극 형성 단계를 수행하였다. 이러한 차이를 제외하고는 상기한 실시예와 동일한 방법으로 AlGaN/GaN HFET를 제조하였다.
전기적 특성 평가
제조된 비교예와 실시예에 따른 AlGaN/GaN HFET에 대하여 전기적 특성을 평가하였다. 비교예와 실시예에 따라 제조된 AlGaN/GaN HFET는 소스 전극에서 게이트 전극 사이의 거리가 3㎛이고, 게이트 전극의 길이가 2㎛이며, 게이트 전극과 드레인 전극 사이의 거리가 12㎛이다.
도 4는 비교예 1에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이고, 도 5는 비교예 2에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이며, 도 6은 본 실시예에 의해 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대한 전류-전압 특성을 평가한 결과이다.
펄스 전류-전압 특성은 주기가 1ms이고 진폭이 0.5㎲인 펄스를 사용하였고, 대기 바이어스 조건은 게이트 바이어스가 핀치오프로 고정된 상태에서 드레인 전극과 소스 전극 사이의 전압(Vds)을 0V에서 40V로 변화시켰다.
비교예 1에 대한 도 4의 그래프에는 전류 와해 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 오믹 접촉을 형성하기 위하여 고온으로 어닐링하는 과정에서 SiO2 패시베이션막의 격자 구조에 결함이 발생하거나 GaN 표면과의 계면에 손상이 발생했기 때문인 것으로 여겨진다.
이러한 SiO2의 결함과 손상은 Ga의 침투에 의한 것으로 생각되며, 이러한 현상은 SiO2 패시베이션막에 결함을 발생시킴과 동시에 GaN 표면에 영향을 미친다. 비교예 2의 경우는 고온의 오믹 어닐링 공정 중에 GaN의 표면에서 Ga이 이탈하는 것을 방지하기 위하여 SiNx 막을 형성한 것이다.
이 경우에 고온의 오믹 어닐링 공정을 수행한 이후에 SiO2 패시베이션막을 형성하기 때문에 Ga의 확산에 의한 SiO2 패시베이션막의 손상을 방지할 수 있으며, SiNx 막이 GaN 표면에서 Ga이 이탈하는 것을 방지하기 때문에 표면에 형성된 트랩에 의한 영향을 줄일 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 비교예 2에 의해서 제조된 AlGaN/GaN HFET는 전류 와해 현상을 나타내지 않는다. 다만, 비교예 2에 의해서 제조된 AlGaN/GaN HFET는 드레인과 소스 사이에 40V의 전압이 인가된 경우에 전류-전압 특성이 급격히 나빠지는 것을 확인할 수 있다.
본 실시예에 따라서 제조된 AlGaN/GaN HFET는, 도 6에 도시된 것과 같이, 전류 와해 현상이 전혀 나타나지 않을 뿐만 아니라, 드레인과 소스 사이에 40V의 전압이 인가된 경우에도 전류-전압 특성이 전혀 나빠지지 않는 것을 확인할 수 있다.
이는 본 실시예에 따라 제조된 AlGaN/GaN HFET는 SiO2 패시베이션막을 형성하기 전에 GaOx 희생층을 형성하는 단계를 수행함으로써 GaN 표면의 결함을 더욱 줄였기 때문이다.
도 7은 본 실시예와 비교예의 방법으로 제조된 AlGaN/GaN HFET에 대하여 누설전류 특성을 평가한 결과를 나타낸다.
도 7에 도시된 것과 같이, 오믹 어닐링 과정에서 SiNx 막을 형성하고 이후에 GaOx 희생층을 형성한 본 실시예에 따른 AlGaN/GaN HFET의 제조방법은 전류 와해 현상을 줄일 수 있을 뿐만이 아니라, 누설전류를 감소시키는 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 에피텍셜 구조가 형성된 GaN계 반도체 소자의 표면에 1차 패시베이션막을 형성하는 단계;
    상기 1차 패시베이션막을 관통하는 오믹 전극을 형성하는 단계;
    상기 1차 패시베이션막을 전부 제거하는 단계;
    상기 1차 패시베이션막을 제거하여 GaN계 반도체 소자가 노출된 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 전부 제거하는 단계; 및
    상기 GaOx희생층을 제거하여 GaN계 반도체 소자가 노출된 표면에 2차 패시베이션막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서,
    GaOx 희생층을 형성하는 공정이 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면을 O2 가스 혹은 산소를 포함한 가스 플라즈마 처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서,
    GaOx 희생층을 제거하는 공정이 습식식각 처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 습식식각이 HCl 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 패시베이션막이 SiNx 재질인 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 패시베이션막이 SiOx 재질인 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막 형성방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중에 하나의 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 GaN계 반도체 소자의 패시베이션막.
  8. AlGaN/GaN HFET를 형성하기 위한 에피텍셜 구조를 형성하는 단계;
    상기 에피텍셜 구조에 대하여 메사 분리를 수행하는 단계;
    메사 분리된 각 에피텍셜 구조의 표면 전체에 1차 패시베이션막을 형성하는 단계;
    메사 분리된 각 구조 내의 서로 이격된 위치에 상기 1차 패시베이션막을 일부 제거하고 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 1차 패시베이션막을 전부 제거하는 단계;
    상기 1차 패시베이션막을 제거하여 에피텍셜 구조가 노출된 표면에 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 전부 제거하는 단계;
    상기 GaOx 희생층을 제거하여 에피텍셜 구조가 노출된 표면에 2차 패시베이션막을 형성하는 단계; 및
    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 위치에 상기 2차 패시베이션막을 일부 제거한 뒤에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서,
    GaOx 희생층을 형성하는 공정이 상기 1차 패시베이션막을 제거한 표면을 O2 가스 혹은 산소를 포함한 가스 플라즈마 처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 GaOx 희생층을 형성한 뒤에 제거하는 단계에서,
    GaOx 희생층을 제거하는 공정이 습식식각 처리하여 수행되는 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 습식식각이 HCl 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 1차 패시베이션막이 SiNx 재질인 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 2차 패시베이션막이 SiOx 재질인 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법.
  14. 청구항 8 내지 청구항 13 중에 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET.
  15. 청구항 14에 있어서,
    AlGaN/GaN HFET를 형성하기 위한 에피텍셜 구조가 실리콘, 사파이어, 탄화규소 및 GaN 벌크 기판 중에서 선택된 하나의 기판 위에 형성된 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET.
  16. 청구항 14에 있어서,
    AlGaN/GaN HFET를 형성하기 위한 에피텍셜 구조가, AlN 전이층, GaN계 버퍼층, GaN 채널층, AlGaN계 배리어층 및 도핑되지 않은 GaN 캡층이 순차적으로 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 AlGaN/GaN HFET.
KR1020130094477A 2013-08-09 2013-08-09 패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법 KR101455283B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094477A KR101455283B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094477A KR101455283B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101455283B1 true KR101455283B1 (ko) 2014-10-31

Family

ID=51998872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130094477A KR101455283B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 패시베이션막 형성방법 및 이를 포함하는 AlGaN/GaN HFET의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101455283B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060127046A (ko) * 2004-01-16 2006-12-11 크리 인코포레이티드 보호층 및 저손상 리세스를 갖는 질화물계 트랜지스터 및그의 제조 방법
JP2012156263A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Advanced Power Device Research Association 窒化ガリウム系半導体装置および半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060127046A (ko) * 2004-01-16 2006-12-11 크리 인코포레이티드 보호층 및 저손상 리세스를 갖는 질화물계 트랜지스터 및그의 제조 방법
JP2012156263A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Advanced Power Device Research Association 窒化ガリウム系半導体装置および半導体装置の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6050579B2 (ja) 保護層および低損傷陥凹部を備える窒化物ベースのトランジスタならびにその製作方法
JP4845872B2 (ja) Mis構造を有する半導体装置及びその製造方法
Lee et al. 245-GHz InAlN/GaN HEMTs with oxygen plasma treatment
TWI610438B (zh) 積體電路裝置及製造其之方法
JP5355888B2 (ja) キャップ層および埋込みゲートを有する窒化物ベースのトランジスタを作製する方法
US8912571B2 (en) Compound semiconductor device including first film on compound semiconductor layer and second film on first film and method of manufacturing the same
JP2014003301A (ja) 窒化物ベースのトランジスタおよびエッチストップ層を用いた製造方法
JP2016139781A (ja) エンハンスメント型高電子移動度トランジスタおよびその製作方法
JP2004221325A (ja) 化合物半導体装置及びその製造方法
CN104377239A (zh) 半导体器件及其制造方法
JP2013251544A (ja) その場バリア酸化法と構成
US20180138305A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN105789315A (zh) 一种高质量MIS结构的AlNGaN基场效应晶体管及其制备方法
JP2010206125A (ja) 窒化ガリウム系高電子移動度トランジスタ
WO2019176434A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びに電子機器
JP6687831B2 (ja) 化合物半導体装置及びその製造方法
CN111834439A (zh) 一种高电子迁移率晶体管、其制备方法及电子装置
KR20140100692A (ko) AlGaN/GaN HEMT 소자의 제조 방법
KR20070092482A (ko) 질화물계 반도체 소자 및 그 제조방법
JP2012049170A (ja) 窒化物半導体装置
CN111584628A (zh) 增强型GaN HEMT器件及其制备方法
JP2011155116A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US11489048B2 (en) High electron mobility transistor and fabrication method thereof
KR20190112523A (ko) 이종접합 전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
JP5169515B2 (ja) 化合物半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170908

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181004

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 6