專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及一種使用III～V族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是涉及由III～V族氮化物半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體層上設(shè)置了肖特基(Schottky)電極的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
以前，氮化鎵(GaN)等的III～V族氮化物半導(dǎo)體，因具有直接過渡型能量頻帶構(gòu)造和寬帶(寬的頻帶間隙)，作為構(gòu)成光學(xué)元件的活性層的材料被廣泛的應(yīng)用。再有近年，因?yàn)镮II～V族氮化物半導(dǎo)體具有破壞電場強(qiáng)度及電子飽和速度大的特征，在探討用于高頻高輸出的電子器件的可能性。
作為使用氮化半導(dǎo)體的電子器件，特別是在探討雜結(jié)合型的電場效果晶體管(Hetero junction Field Effect Transistor；以下稱之為HFET)的開發(fā)。
作為使用III～V族氮化物半導(dǎo)體的HEFT裝置，是例如，在半絕緣襯底上氮化鎵(GaN)層和氮化鎵鋁(AlGaN)層由外延成長形成，在氮化鎵鋁(AlGaN)層上設(shè)置了肖特基電極的柵極電極和歐姆電極的源極電極和漏極電極的HFET裝置。在這個HFET裝置中，氮化鎵(GaN)中與氮化鎵鋁(AlGaN)的界面附近形成了兩維電子氣層(Two Dimensional Electron Gaslayer；以下稱之為2DEG層)，將2DEG層作為高電子移動度的溝道區(qū)域使用。
但是，因?yàn)镮II～V族氮化物半導(dǎo)體的表面上存在著高密度的空穴(trap)準(zhǔn)位，氮化鎵鋁(AlGaN)層的表面空穴中載流子的捕獲及放出生成而劣化高頻特性產(chǎn)生所謂的頻率分散現(xiàn)象。
為了抑制這個頻率分散，通過在氮化鎵鋁(AlGaN)層的表面上柵極電極和源極電極以及柵極電極和漏極電極之間的各自的區(qū)域上覆蓋由氮化硅(SiN)形成的表面保護(hù)膜來降低表面空穴密度的方法，或者是，在氮化鎵鋁(AlGaN)層上面設(shè)置由低濃度n型氮化鎵(GaN)形成的保護(hù)層，介于該保護(hù)層形成柵極電極的方法已為所知(例如專利文獻(xiàn)1)。
然而，使用由氮化硅(SiN)形成的表面保護(hù)膜的情況，可以降低柵極電極的一側(cè)部分的表面空穴密度，然而在柵極電極的下側(cè)端部的邊緣區(qū)域中，表面電荷將對溝道區(qū)域產(chǎn)生影響，不能充分地抑制頻率分散。還有，使用由低濃度n型氮化鎵(GaN)形成的表面保護(hù)膜的情況，只是表面保護(hù)膜的厚度增大了柵極電極和溝道區(qū)域的距離，降低了HFET的相互電導(dǎo)性(gm)。
另一方面，使用砷化鎵(GaAs)系列的材料的HFET裝置中，為了減小表面空穴的影響，具有在柵極電極的下部設(shè)置了斷面V字形狀的凸起部分的稱為凸起柵極構(gòu)造的HFET裝置已為所知(例如參照非專利文件1及專利文件2)。
圖10，是表示以前的具有凸起柵極的砷化鎵(GaAs)系列HEFT裝置的構(gòu)成的斷面圖。如圖10所示那樣，在襯底101之上，順次形成n型砷化鎵(GaAs)層102及高濃度n型砷化鎵(GaAs)層103。在n型砷化鎵(GaAs)層102的上部設(shè)置了斷面V字形狀的凹陷部分102a，高濃度n型砷化鎵(GaAs)層103，形成為凹陷部分102a和該凹陷部分102a的周圍開口的切口狀。在n型砷化鎵(GaAs)層102之上高濃度砷化鎵(GaAs)層103之間，設(shè)置了充填凹陷部分102a的柵極電極104，還有，高濃度n型砷化鎵(GaAs)層103之上設(shè)置了源極電極105及漏極電極106。
在此，圖10所示的HFET裝置中，因?yàn)樵O(shè)置為柵極電極104埋入凹陷部分102a，所以，在柵極電極104的底面一側(cè)(也就是凹陷部分102a的底部)設(shè)置了斷面V字形狀的凸起部分。并使柵極電極104的底面一側(cè)設(shè)置的凸起部分實(shí)質(zhì)上起到柵極的功能設(shè)定凹陷部分102a的深度尺寸。
由此，與通常的切口構(gòu)造相比，可以增大n型砷化鎵(GaAs)層102的上表面和溝道區(qū)域的間隔。為此，因可以減小n型砷化鎵(GaAs)層102的上表面空穴對溝道區(qū)域的影響，所以，可以抑制由于n型砷化鎵(GaAs)層102的表面的空穴為起因而生成的頻率分散。
為了形成具有這樣構(gòu)造的柵極電極104，在形成凹陷部分102a之際，使用由砷化鎵(GaAs)結(jié)晶的面方位而蝕刻速率不同的各向異性腐蝕劑形成。具體而言，通過砷化鎵(GaAs)結(jié)晶的(100)面的蝕刻速度與(111)面相比使用高腐蝕劑的濕蝕刻法，對n型砷化鎵(GaAs)層102的上表面形成具有約傾斜54.7°的斷面的凹陷部分102a。由此，凹陷部分102a，形成了以砷化鎵(GaAs)結(jié)晶的(111)面為斜面的(100)方向的切口狀斷面V字形狀。
(專利文獻(xiàn)1)特開2002-359256號公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)特開2001-102354號公報(bào)(非專利文獻(xiàn)1)H.Furukawa，另外6名，“High power-added efficiencyand low distortion GaAs power NET employing spike-gate structure”，Solid-State Electronics，Elsevier Ltd.，1997年第41卷，第10號，p.1599-1604(發(fā)明所要解決的課題)然而，上述以前的砷化鎵(GaAs)系列的HFET裝置中將凸起柵極構(gòu)造適用于用上述III～V族氮化物半導(dǎo)體的HFET裝置的話，III～V族氮化物半導(dǎo)體在結(jié)晶的化學(xué)安定的同時沒有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶各向異性的濕蝕刻法，在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上部進(jìn)行精細(xì)的凹陷部分加工是困難的。
這樣，使用III～V族氮化物半導(dǎo)體的HFET裝置，在凸起柵極等底面一側(cè)有凸起部分而形成柵極電極是困難的，為此，不能充分降低在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面的空穴對溝道的影響，產(chǎn)生頻率分散無法得到良好的高頻特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，在使用III～V族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置中，確實(shí)抑制由III～V族氮化物半導(dǎo)體的表面空穴引起的頻率分散。
(為解決課題的方法)為達(dá)到上述目的，本發(fā)明，制成在III～V族氮化物半導(dǎo)體層中形成柵極電極的區(qū)域通過干蝕刻在III～V族氮化物半導(dǎo)體層上形成凹陷部分的構(gòu)成。
具體地講，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，包括具有載流子漂移的溝道區(qū)域的III～V族氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的溝道區(qū)域上側(cè)部分的凹陷部分，III～V族氮化物半導(dǎo)體層之上凹陷部分及該凹陷部分周圍部分的半導(dǎo)體層上形成的該半導(dǎo)體層之間形成肖特基接合部分的導(dǎo)電性物質(zhì)形成的肖特基電極，凹陷部分，在上述肖特基中上述凹陷部分上設(shè)置的部分，以可調(diào)整在溝道區(qū)域漂移的載流子量的形式設(shè)定深度方向的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，設(shè)置在III～V族氮化物半導(dǎo)體層中溝道區(qū)域的上側(cè)部分的凹陷部分，為使肖特基電極中凹陷部分內(nèi)設(shè)置的部分能夠調(diào)整載流子量而設(shè)定了深度方向的尺寸，所以在肖特基電極中的凹陷部分內(nèi)形成的部分可以作為晶體管實(shí)際上的柵極電極使用。因此，III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面可以形成為只是凹陷部分的深度部分自溝道區(qū)域分離，就可以降低存在于III～V族氮化物半導(dǎo)體層上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響，所以，可以確實(shí)抑制頻率分散。還有，因?yàn)樾ぬ鼗姌O中的凹陷部分內(nèi)形成的部分可以作為晶體管實(shí)際上的柵極電極使用，就使實(shí)質(zhì)上的柵極長基本與凹陷部分的底部的寬度尺寸一致，所以，縮短柵極長高速動作就成為可能。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，最好的是還包括在III～V族氮化物半導(dǎo)體層和肖特基電極之間的凹陷部分的上側(cè)設(shè)置的開口膜。
這樣做，肖脫電極介于膜設(shè)置在III～V族氮化物半導(dǎo)體層上，就可以降低III～V族氮化物半導(dǎo)體層上表面中的空穴密度，所以就可以得到抑制了頻率分散高頻特性良好的半導(dǎo)體裝置。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，凹陷部分，最好的是其開口部分尺寸從III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面一側(cè)向底面一側(cè)漸漸減小的形式設(shè)置。
這樣做，還可以進(jìn)一步縮小凹陷部分的底部，所以就可以進(jìn)一步縮短實(shí)質(zhì)的柵極長。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，凹陷部分，最好的是開口尺寸設(shè)置為線性變化。
這種情況下，最好的是還包括以在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和肖特基電極之間開口上述凹陷部分的形式設(shè)置的結(jié)晶材料形成的膜。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，凹陷部分，最好的是開口尺寸設(shè)置為非線性變化。
這種情況下，最好的是還包括以在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和肖特基電極之間開口上述凹陷部分的形式設(shè)置的結(jié)晶材料形成的膜。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括在襯底上順次形成III～V族氮化物半導(dǎo)體層和凹陷部分印刷膜的工序，在凹陷部分印刷膜上形成第1凹陷部分的工序，通過使用可能蝕刻III～V族氮化物半導(dǎo)體層和凹陷部分印刷膜的蝕刻法將凹陷部分印刷膜蝕刻到所規(guī)定的深度，在III～V族氮化物半導(dǎo)體層中的第1凹陷部分下側(cè)部分形成具有與第1凹陷部分形狀相同的第2凹陷部分的工序。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)榘ㄔ诎枷莶糠钟∷⒛ど闲纬傻?凹陷部分的工序和在III～V族氮化物半導(dǎo)體層中的第1凹陷部分下側(cè)部分形成具有與第1凹陷部分形狀相同的第2凹陷部分的工序，所以，基于形成在凹陷部分印刷膜上的第1凹陷部分，確實(shí)可以在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的柵極電極形成的區(qū)域形成所希望深度的第2凹陷部分。因此，通過形成在第2凹陷部分埋入肖特基電極的形式，可以將肖特基中埋入第2凹陷部分的部分作為實(shí)質(zhì)上的柵極電極使用，所以，降低存在于III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響成為可能，也就確實(shí)可以得到抑制了頻率分散的半導(dǎo)體裝置。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，凹陷部分印刷膜是由結(jié)晶材料制成，形成第1凹陷部分的工序，最好的是包括形成在凹陷部分印刷膜之上形成第1凹陷部分的區(qū)域上具有開口部分的第1掩膜圖案的工序和由各向異性蝕刻除去凹陷部分印刷膜中第1掩膜圖案的開口部分中露出的部分至所規(guī)定深度的工序。
這樣做，因?yàn)橥ㄟ^結(jié)晶各向異性蝕刻，第1凹陷部分可以對應(yīng)凹陷部分印刷膜的結(jié)晶異構(gòu)造蝕刻成所希望的形狀，就可以對應(yīng)第1凹陷部分的形狀控制其形狀形成第2凹陷部分。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，結(jié)晶材料，可以使用砷化鎵、硅、碳化硅、磷化鎵或者是金剛石。
使用這樣的材料，因?yàn)榈?凹陷部分由各向異性蝕刻斷面形成為V字形狀，所以，也可以形成斷面為V字形狀的第2凹陷部分。
這樣做，即便是構(gòu)成III～V族氮化物半導(dǎo)體層的原子擴(kuò)散到凹陷部分印刷膜由IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)可以補(bǔ)償III～V族氮化物半導(dǎo)體層的低電阻化，所以，即便是使用硅制凹陷部分印刷膜，形成不使III～V族氮化物半導(dǎo)體層低電阻化的凹陷部分印刷膜是可能的。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好的是還包括于形成第2凹陷部分的工序之后，在溫度300℃以上1500℃以下的條件下熱處理III～V族氮化物半導(dǎo)體層的工序。
這樣做，通過熱處理可以恢復(fù)由形成第2凹陷部分之際的蝕刻在III～V族氮化物半導(dǎo)體層上生成的結(jié)晶欠缺，可以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，最好的是在形成第2凹陷部分的工序中，使凹陷部分印刷膜能夠殘留在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面，設(shè)定對凹陷部分印刷膜的蝕刻深度，在形成第2凹陷部分的工序之后，還包括在凹陷部分印刷膜上形成覆蓋第2凹陷部分和該第2凹陷部分的周邊部分的第2掩膜圖案的工序和使用第2掩膜圖案由蝕刻形成覆蓋從凹陷部分印刷膜到第2凹陷部分的周邊部分的膜的工序。
這樣做，因?yàn)樵贗II～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面形成了膜，通過在膜之上形成埋入第2凹陷部分的肖特基，在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面的肖特基的側(cè)方部分的空穴密度減小，所以，確實(shí)可以抑制頻率分散。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好的是還包括于形成第2凹陷部分的工序和形成膜工序之間，對III～V族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序。
這樣做，因?yàn)镮II～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面由凹陷部分印刷膜覆蓋的狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，所以可以在抑制III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面的熱氧化的同時恢復(fù)III～V族氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶缺陷。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，構(gòu)成凹陷部分印刷膜的結(jié)晶材料，可以使用硅、碳化硅、磷化鎵或者是金剛石。
使用這樣的材料，因?yàn)榘枷莶糠钟∷⒛び筛吣蜔嵝圆牧蠘?gòu)成，所以在為恢復(fù)III～V族氮化物半導(dǎo)體層的結(jié)晶欠缺的熱處理工序中，確實(shí)可以抑制由于III～V族氮化物半導(dǎo)體層的表面的熱量而產(chǎn)生的變質(zhì)及變性。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好的是凹陷部分印刷膜包括IV族元素或者是V族元素的雜質(zhì)。
由干蝕刻在III～V族氮化物半導(dǎo)體層上印刷凹陷部分之際，殘留的凹陷部分印刷膜作為表面膜利用時，在凹陷部分印刷膜的結(jié)晶成長時混入的III族的鎵(Ga)擴(kuò)散使凹陷部分印刷膜的電阻率值下降，所以，鎵(Ga)擴(kuò)散了的部分就成為柵極電極泄漏電流的通路，這樣，在凹陷部分印刷膜上添加IV族元素或者是V族元素，III族元素被補(bǔ)償(置換)凹陷部分印刷膜成為高電阻化，由此就可以抑制柵極泄漏電流。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，最好的是還包括在形成第2凹陷部分的工序之后，氧化、氮化或者是氧氮化凹陷部分印刷膜的表面的工序。
這樣做，由凹陷部分印刷膜形成的膜成為上部形成了氧化膜、氮化膜、氧氮化膜的狀態(tài)，膜成為高電阻，所以，就可以得到抑制了柵極電極的漏電流的半導(dǎo)體裝置。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，凹陷部分印刷膜由非結(jié)晶材料或者是多結(jié)晶材料制成，形成第1凹陷部分的工序，最好的是包括形成在凹陷部分印刷膜之上形成第1凹陷部分的區(qū)域上具有開口部分的第1掩膜圖案的工序和由各向同性蝕刻除去凹陷部分印刷膜中第1掩膜圖案的開口部分中露出的部分至所規(guī)定深度的工序。
這樣做，因?yàn)橥ㄟ^各向同性蝕刻，可以將第1凹陷部分在其開口部分的深度方向形成非線性漸小的形式。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，非結(jié)晶材料，可以使用非結(jié)晶硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體。
還有，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，多結(jié)晶材料，可以使用硅、碳化硅、磷化鎵、金剛石或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，最好的是在形成第2凹陷部分的工序中，使凹陷部分印刷膜能夠殘留在III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面，設(shè)定對凹陷部分印刷膜的蝕刻深度，在形成第2凹陷部分的工序之后，還包括在凹陷部分印刷膜上形成覆蓋第2凹陷部分和該第2凹陷部分的周邊部分的第2掩膜圖案的工序和使用第2掩膜圖案由蝕刻形成覆蓋從凹陷部分印刷膜到第2凹陷部分的周邊部分的膜的工序。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，最好的是還包括于形成第2凹陷部分的工序和形成膜工序之間，對III～V族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，最好的是在形成第2凹陷部分工序之后，還包括氧化、氮化或者是氮氧化凹陷部分印刷膜表面的工序。
-發(fā)明的效果-根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，因?yàn)榭梢越档痛嬖谟贗II～V族氮化物半導(dǎo)體的上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響，所以，可以抑制頻率分散提高高頻特性。
還有，根據(jù)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法，基于形成在凹陷部分印刷膜上的第1凹陷部分在III～V族氮化物半導(dǎo)體層上方形成第2凹陷部分，通過埋入形成的第2凹陷部分來形成肖特基電極，在肖特基中埋入第2凹陷部分的部分實(shí)質(zhì)上可以作為柵極電極使用，所以，就可以降低存在于III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響而得到頻率分散被控制了的半導(dǎo)體裝置。


圖1(a)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成剖面圖。
圖1(b)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖1(c)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第2變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖2(a)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖2(b)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的一變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖3(a)～圖3(d)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。
圖4，是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖5(a)～圖5(d)，是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。
圖6，是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖7(a)～圖7(d)，是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。
圖8，是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。
圖9(a)～圖9(d)，是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。
圖10，是表示以前的砷化鎵(GaAs)系列的HFET裝置的構(gòu)成剖面圖。
圖11(a)～圖11(c)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的其他變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖面圖。
圖12(a)及圖12(b)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的其他變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖面圖。
(符號說明)11 襯底12 緩沖層13 溝道層14 載流子供給層14a凹陷部分(第2凹陷部分)14b斷面V字形狀凹陷部分14c斷面半圓形狀凹陷部分15 柵極電極16 源極電極17 漏極電極18 保護(hù)膜21 低溫緩沖層22 凹陷部分轉(zhuǎn)印膜22a轉(zhuǎn)印用凹陷部分(第1凹陷部分)23 掩膜圖案(第1掩膜圖案)31 低溫緩沖層32 保護(hù)層
41 低溫緩沖層42 凹陷部分轉(zhuǎn)印膜42a轉(zhuǎn)印用凹陷部分42A保護(hù)膜43 掩膜圖案(第2掩膜圖案)51 凹陷部分轉(zhuǎn)印膜51a轉(zhuǎn)印用凹陷部分(第1凹陷部分)51A保護(hù)膜61 保護(hù)膜具體實(shí)施方式
(第1實(shí)施方式)參照圖面說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。且，本申請書中，所謂III～V族氮化物半導(dǎo)體，是表示氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)以及氮化銦(InN)中的任何一個半導(dǎo)體或者是含兩個以上的混合晶體半導(dǎo)體，用一般式BxAlyGazIn1-x-yN(在此，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)所表示的半導(dǎo)體。
圖1(a)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成剖面圖。如圖1(a)所示，例如，在碳化硅(SiC)制成的襯底11上，順次形成厚度約為10nm～20nm的氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、厚度約為2μm～3μm的不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13、厚度約為20μm～30μm的氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14。在此，緩沖層12、溝道層13及載流子供給層14各層的厚度只是一例。還有，溝道層13的厚度只要是該溝道層13的結(jié)晶性良好即可。至少在1μm程度即可。
載流子供給層14的上部設(shè)置了凹陷部分14a，在載流子供給層14之上，以充填凹陷部分14a的形式，設(shè)置對載流子供給層14由形成肖特基接合的金屬材料制成的柵極電極15。凹陷部分14a的深度，當(dāng)載流子供給層14的厚度為25nm的情況下，希望在20nm以下，最好的是在10nm～15nm程度。在這種情況下，本實(shí)施方式所涉及的HFET，可由2GHz的頻率動作。
在載流子供給層14上，在柵極電極15的側(cè)方以一定的間隔，設(shè)置了對載流子供給層14形成歐姆接點(diǎn)的金屬材料形成的源極電極16及漏極電極17。在此，柵極電極15，可以使用鎳(Ni)和金(Au)的積層膜、鈀(Pd)或者是鈀硅(PdSi)制成的單層膜，另一方面，源極電極16及漏極電極17上可以使用鈦(Ti)和鋁(Al)的積層膜。
第1實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，作為由溝道層13和載流子供給層14的雜接合，在溝道層13中與載流子供給層14的界面附近由兩維電子云層(2DEG層)形成的雜接合型的電場效果晶體管(HFET)的功能使用。并且，通過在源極電極16和漏極電極17上施加所規(guī)定的動作電壓Vds，相應(yīng)于柵極電極15的電位量的電子漂移兩維電子云層。
在第1實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置中，設(shè)定為通過適當(dāng)調(diào)整凹陷部分14a的深度尺寸，設(shè)置在柵極電極15的底面一側(cè)的凸起部分，也就是柵極電極15中凹陷部分14a中埋入的部分作為實(shí)質(zhì)上的柵極電極起作用。
在此，第1的閾值電壓Vth1的值與自凹陷部分14a的下端到溝道層13的上表面為止的距離成比例，第2閾值電壓Vth2的值與載流子供給層14的膜厚成比例，為此，通過對應(yīng)載流子供給層14的膜厚調(diào)節(jié)凹陷部分14a的深度尺寸，可以將Vth1及Vth2值設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 通過這樣的構(gòu)成，即便是增大載流子供給層14的上表面和溝道區(qū)域(2DEG層)的間距，用柵極電極15中設(shè)置在凹陷部分14a中的部分可以調(diào)整漂移在溝道區(qū)域的載流子量。因此，只要從凹陷部分14a的底部到溝道區(qū)域?yàn)橹沟木嚯x與平坦的載流子供給層的上表面到溝道區(qū)域?yàn)橹沟拈g距一致，與在平坦載流子供給層的上表面設(shè)置柵極電極的以前的構(gòu)成相比，載流子供給層14的上表面與柵極電極15的底面之間的空穴給予溝道區(qū)域的影響可以縮小凹陷部分14a的深度尺寸的部分，所以，抑制了頻率分散可以提高頻率特性。
在第1實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置中，凹陷部分14a，對于通過外延成長表面平坦地形成的載流子供給層14，使用以在形成凹陷部分14a的區(qū)域開口的形式設(shè)置的掩膜圖案，再以氯氣(Cl2)和六氟化硫(SF6)為蝕刻氣體進(jìn)行干蝕刻而可以形成。通過這個蝕刻氣體，可能以每分鐘0.1nm～100nm的程度的蝕刻速度進(jìn)行蝕刻，邊控制凹陷部分14a的深度尺寸邊可以確實(shí)形成凹陷部分14a。
(第1實(shí)施方式的第1變形例)圖1(b)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。如圖1(b)所示，第1變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，載流子供給層14的上表面中的凹陷部分14a和源極電極16及漏極電極17之間的區(qū)域，設(shè)置了厚度約為100nm～200nm的氧化硅或者是氮化硅的保護(hù)膜18。
根據(jù)第1實(shí)施方式的第1變形例，載流子供給層14的上表面上，因?yàn)樵O(shè)置了保護(hù)膜18，載流子供給層14的上表面中柵極電極15的側(cè)方部分的空穴密度可以降低，以載流子供給層14的上表面的空穴為起因的頻率分散與第1實(shí)施方式相比確實(shí)可以抑制。
且，在圖1(b)所示的構(gòu)成中，構(gòu)成保護(hù)膜18的材料不只限于氧化硅或者是氮化硅，其他的絕緣材料、單晶硅、非結(jié)晶硅或者是砷化鎵(GaAs)等材料均可使用。
(第1實(shí)施方式的第2變形例)圖1(c)，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第2變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。如圖1(c)所示，第2變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，在載流子供給層14的上表面上設(shè)置的凹陷部分14a中不充填形成的肖特基的柵極電極15A，凹陷部分14a的底面及壁面上且以跨過凹陷部分的周邊上部。這樣不充填凹陷部分14a，在可以降低柵極電極15A的構(gòu)成材料的使用量的同時，也可以提高柵極電極15A的形成工序的生產(chǎn)率。
(第2實(shí)施方式)參照圖面說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。
圖2(a)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成剖面圖。在圖2(a)中，與圖1相同的部件標(biāo)有相同的符號并省略說明。
如圖2(a)所示，第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，例如，在碳化硅(SiC)制成的襯底11上的，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13及氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，在載流子供給層14的上部設(shè)置有斷面V字形狀的凹陷部分14b。
在載流子供給層14之上，以充填凹陷部分14b的形式設(shè)置柵極電極15的同時，在柵極電極15的側(cè)方以一定的間隔設(shè)置了源極電極16及漏極電極17。在此，凹陷部分14b的深度方向尺寸，與第1實(shí)施方式相同，設(shè)定為柵極電極15中設(shè)置在凹陷部分14b中的部分作為實(shí)質(zhì)的柵極電極。
根據(jù)第2實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，與第1實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置一樣，因?yàn)樵O(shè)定為柵極電極15中設(shè)置在凹陷部分14b中的部分作為實(shí)質(zhì)的柵極電極，可以減小凹陷部分14b的深度部分的載流子供給層14的上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響，確實(shí)可以抑制載流子供給層14的上表面的空穴起因的頻率分散。
再有，凹陷部分14b斷面成為V字形狀，也就是開口尺寸從載流子供給層14的上表面一側(cè)向深度方向線性變小，在使用通常的圖案形成技術(shù)時柵極電極15的實(shí)效柵極長與第1實(shí)施方式相比可以變得極小，高速動作成為可能。
(第2實(shí)施方式的一變形例)圖2(b)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的一變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。如圖2(b)所示，本變形例所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，載流子供給層14的上表面上設(shè)置了斷面V字形狀的凹陷部分14b中形成的肖特基電極的柵極電極15A不填充到凹陷部分14b，設(shè)置在跨過凹陷部分14a的斜面上及凹陷部分的周邊部分上。這樣不填充凹陷部分14b，在可以降低柵極電極15A的構(gòu)成材料的使用量的同時，也可以提高柵極電極15A的形成工序的生產(chǎn)率。
以下，參照圖面說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖3(a)～圖3(d)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。
首先，如圖3(a)所示，碳化硅(SiC)制成的襯底11上，用有機(jī)金屬氣層成長法(Metal Organic Chemical Vapor DepositionMOCVD)或者是分子線外延法(Molecular Beam EpitaxyMBE)，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13、n型氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，厚度約為15nm～20nm的砷化鎵(GaAs)制成的所謂低溫緩沖層21，以砷化鎵(GaAs)上表面的面方位為(100)面的凹陷部分印刷膜22。在此，低溫緩沖層21中，通過使用成為非結(jié)晶程度的低溫成長的砷化鎵(GaAs)，緩和了載流子供給層14和凹陷部分印刷膜22之間的結(jié)晶格子不規(guī)整。且，構(gòu)成低溫緩沖層21的材料，不限于低溫成長的砷化鎵(GaAs)，只要是能緩和載流子供給層14和凹陷部分印刷膜22之間的結(jié)晶格子不規(guī)整的材料即可。
接下來，由平板印刷法，在凹陷部分印刷膜22上，該凹陷部分印刷膜22的砷化鎵(GaAs)結(jié)晶的[110]方向成為長方向，且，形成具有開口寬度約為100nm的開口部分23a的凹陷部分形成用掩膜圖案23。
接下來，如圖3(b)所示，通過以硫酸(H2SO4)和過氧化水(H2O2)混合液為腐蝕液的濕蝕刻，自掩膜圖案23的開口部分23a露出的凹陷部分印刷膜22上形成印刷用凹陷部分22a。且，上述腐蝕液，例如可以用H2SO4∶H2O2∶H2O＝8∶1∶1的混合液。
在此，上述的使用H2SO4和H2O2的腐蝕液，相對于砷化鎵(GaAs)結(jié)晶具有結(jié)晶各向異性，(111)面的蝕刻速度與(100)面相比極小，印刷用凹陷部分22a以(111)面為斜面且具有[100]方向的切口狀斷面的斷面V字形狀。
接下來，如圖3(c)所示，除去掩膜圖案23后，通過使用作為蝕刻氣體的氯氣和六氟化硫混合氣體的蝕刻，對凹陷部分印刷膜22全面進(jìn)行到所規(guī)定深度的蝕刻。
在此，對凹陷部分印刷膜22的干蝕刻，設(shè)定氯氣的流量約為10ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，六氟化硫的流量約為5ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，反應(yīng)室的壓力約為4Pa，等離子輸出約為600W，襯底電壓約為30W的條件。
因?yàn)槭褂蒙鲜雎葰夂土虻奈g刻氣體可以蝕刻砷化鎵(GaAs)和氮化鎵鋁(AlGaN)，通過從凹陷部分印刷膜22的上表面?zhèn)任g刻在凹陷部分印刷膜22的下側(cè)中，低溫緩沖層21和載流子供給層14從上表面順次蝕刻，在載流子供給層14上形成與印刷用凹陷部分22a相等的具有斷面V字形狀的凹陷部分14b。這時，凹陷部分14b的深度，通過調(diào)節(jié)對凹陷部分印刷膜22的蝕刻深度可以調(diào)整為適當(dāng)?shù)某叽纭?br> 且，取代對凹陷部分印刷膜22的蝕刻，如用氬氣(Ar)的離子研磨法，即便是具有各向異性的物理方法，也可以在載流子供給層14上形成斷面V字形狀的凹陷部分14b。
接下來，如圖3(d)所示，由濕蝕刻順次除去凹陷部分印刷膜22及低溫緩沖層21后，在載流子供給層14上，對該載流子供給層14使用制成歐姆性接觸的金屬材料在凹陷部分14b的兩側(cè)方間隔一定的距離形成源極電極16及漏極電極17，再有，經(jīng)過熱處理形成歐姆接觸。其后，對載流子供給層14使用肖特基接合形成的金屬材料以填充凹陷部分14b的形式形成柵極電極15。
由以上的工序可以得到第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，在砷化鎵(GaAs)制成的凹陷部分印刷膜22上形成了印刷用凹陷部分22a，其后，通過對凹陷部分印刷膜22進(jìn)行蝕刻，在載流子供給層14上形成具有與印刷用凹陷部分22a的斷面形狀同等形狀的凹陷部分14b。
再有，為形成凹陷部分14b的蝕刻中，對于凹陷部分印刷膜22的構(gòu)成材料{砷化鎵(GaAs)}通過控制構(gòu)成載流子供給層14的材料{氮化鎵鋁(AlGaN)}的蝕刻選擇比，基于印刷用凹陷部分22a的形狀邊控制凹陷部分14b的形狀邊確實(shí)可以形成凹陷部分14b。特別是，為了提高凹陷部分14b的尖端性，最好的是蝕刻選擇比為1以上。
且，第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在為形成凹陷部分14b的干蝕刻工序后，至少在形成柵極電極15、源極電極16、漏極電極17之前，進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序亦可。這樣做，由于蝕刻的損壞可以恢復(fù)載流子供給層14中形成的結(jié)晶欠缺，可以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性。
還有，在第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，構(gòu)成凹陷部分印刷膜22的材料不只限于砷化鎵(GaAs)，只要是基于結(jié)晶各向異性能夠形成斷面V字形狀的印刷用凹陷部分22a的材料就可，例如，單晶硅、碳化硅、磷化鎵(GaP)、或者是金剛石。通過使用這些材料，用結(jié)晶各向異性的濕蝕刻確實(shí)可以形成凹陷部分14b的斷面形狀為V字形狀。
特別是，構(gòu)成凹陷部分印刷膜22的材料，最好的是硅、碳化硅、磷化鎵及金剛石中的任何一個。這樣做，因?yàn)榘枷莶糠钟∷⒛?2由耐熱性高的材料構(gòu)成，將為恢復(fù)上述的結(jié)晶欠缺的退火處理，在除去凹陷部分印刷膜22的工序之前進(jìn)行，所以，在載流子供給層14基本不外露的狀態(tài)下對載流子供給層14進(jìn)行退火處理。
在此，凹陷部分印刷膜22上使用砷化鎵(GaAs)以外的材料的情況下，形成斷面V字形狀的凹陷部分印刷膜22的腐蝕劑以材料的不同而列舉。例如，硅(Si)的情況，以氫氧化鉀(KOH)和TMAH的混合液為腐蝕劑的各向異性的濕蝕刻，或者是，使用氯氣的各向異性干蝕刻可以形成印刷用凹陷部分22a。還有，在磷化鎵的情況下，體積比為1∶1∶3的HBr水和過氧化水以及水的混合液作為腐蝕劑各向異性濕蝕刻，或者是，以氯氣為主要成份的各向異性干蝕刻可以形成印刷用凹陷部分22a。還有，碳化硅的情況，由使用氯氣和六氟化硫的混合氣體的干蝕刻，還有金剛石的情況，使用HCl氣體的各向異性干蝕刻可以形成印刷用凹陷部分22a。
且，在第1實(shí)施方式及第2實(shí)施方式中，載流子供給層14，如圖11(a)～圖11(c)，圖12(a)及圖12(b)各自所示，AluGa1-uN(0≤u≤1)制成的第1載流子供給層140，AlvGa1-vN(0≤u≤1，u≠v)制成的第2載流子供給層141構(gòu)成的積層構(gòu)造亦可。這樣做，由于第1載流子供給層140和第2載流子供給層141的組成相互各異，可以使各自的干蝕刻時的蝕刻速度不同，將第2載流子供給層141對第1載流子供給層140有選擇的蝕刻就成為可能。
(第3實(shí)施方式)參照圖面說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。
圖4，是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的剖面圖。在圖4中，與圖2(a)相同的部件標(biāo)有相同的符號并省略說明。
如圖4所示，第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，在碳化硅(SiC)制成的襯底11上，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13及氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，在載流子供給層14的上部設(shè)置有斷面V字形狀的凹陷部分14b。
在載流子供給層14中形成柵極電極15的區(qū)域上，在凹陷部分14b之上以開口的形式，順次形成在低溫條件下成長的由硅制成的低溫緩沖層31、由單晶硅制成的保護(hù)膜32。在此，低溫緩沖層31，是為了緩和載流子供給層14和保護(hù)層32之間的格子不符合而設(shè)置的。
在保護(hù)膜32之上，以充填低溫緩沖層31及保護(hù)膜32的開口部分和凹陷部分14b的形式形成了柵極電極15，在載流子供給層14的上表面沒有形成低溫緩沖層31及保護(hù)膜32的區(qū)域上形成了源極電極16及漏極電極17。
根據(jù)第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，因?yàn)樵谳d流子供給層14之上設(shè)置了保護(hù)膜32，在載流子供給層14的上表面柵極電極15的兩側(cè)部分可以降低空穴的密度，所以，就載流子供給層14的上表面的空穴為起因的頻率分散與第2實(shí)施方式相比確實(shí)可以得到抑制。
且，在第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置中，低溫緩沖層31及保護(hù)膜32，最好的是添加了氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或者是鉍(Bi)等的IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)。這樣做，低溫緩沖層31及凹陷部分印刷膜(＝保護(hù)膜32)的結(jié)晶成長時，對于低溫緩沖層31及保護(hù)膜32即便是無意識地吸收了鎵或者是鋁，包括在低溫緩沖層31及保護(hù)膜32中的IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)，補(bǔ)償無意識地吸收了鎵或者是鋁，所以，低溫緩沖層31及保護(hù)膜32就被提高了阻抗。因此，即便是用硅形成低溫緩沖層31及保護(hù)膜32，由于保護(hù)膜32的比電阻的下降柵極漏電流就不會形成。
還有，保護(hù)膜32最好的是上部氧化、氮化或者是氮氧化。這樣做，因?yàn)榭梢詫⒈Ｗo(hù)膜32形成為高電阻，可以用作低漏高信賴性的保護(hù)膜。
還有，構(gòu)成保護(hù)膜32的材料，不僅限于硅，亦可是砷化鎵、碳化硅、磷化鎵或者是金剛石，當(dāng)使用這些材料時，低溫緩沖層31只要選擇降低保護(hù)膜32和載流子供給層14之間的格子不符合的材料即可。
以下，參照圖面說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖5(a)～圖5(d)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。在圖5(a)～圖5(d)中，與圖3(a)～圖3(d)相同的部件標(biāo)以相同的符號并省略說明。
首先，如圖5(a)所示，在襯底11上，用有機(jī)金屬氣層成長法(MOCVD)或者是分子線外延法(MBE)，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13、n型氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，硅在低溫條件下成長制成的低溫緩沖層41，以硅的上表面的面方位為(100)面的結(jié)晶成長了的凹陷部分印刷膜42。接下來，由平板印刷法，在凹陷部分印刷膜42上，該凹陷部分印刷膜42的硅結(jié)晶的[110]方向成為長方向形成具有開口部分23a的凹陷部分形成用掩膜圖案23。
在此，在圖5(a)所示的晶體成長工序中，由于低溫緩沖層41及保護(hù)膜42無意識地吸收了鎵或者是鋁，就出現(xiàn)了凹陷部分42的比電阻下降的問題的情況。這種情況下，邊添加IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)邊形成低溫緩沖層41及凹陷部分印刷膜42即可。這樣做，由IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)，可以防止因無意識地吸收了鎵或者是鋁而導(dǎo)致的低電阻化。
接下來，如圖5(b)所示，通過以氫氧化鉀(KOH)和丙基乙醇的混合液作為腐蝕液的濕蝕刻，自掩膜圖案23的開口部分23a露出的凹陷部分印刷膜42上形成印刷用凹陷部分42a。且，上述腐蝕液，例如可以用重量比為KOH∶丙基乙醇∶H2O＝23.4∶13.3∶63.3的混合液。
在此，使用氫氧化鉀(KOH)和丙基乙醇的腐蝕液，相對于硅結(jié)晶具有結(jié)晶各向異性，(111)面的蝕刻速度與(100)面相比極小，形成以印刷用凹陷部分42a以(111)面為斜面斷面V字形狀。
接下來，如圖5(c)所示，除去掩膜圖案33后，通過使用作為蝕刻氣體的氯氣和六氟化硫混合氣體的干蝕刻，蝕刻凹陷部分印刷膜22，在載流子供給層14上形成凹陷部分14b。接下來，利用外延法覆蓋包括凹陷部分印刷膜22上的凹陷部分14b和該凹陷部分14b周圍部分的區(qū)域的掩膜圖案43。
接下來，如圖5(d)所示，通過使用掩膜圖案43的蝕刻順次除去凹陷部分印刷膜42及低溫緩沖層41的露出部分，由凹陷部分印刷膜42形成保護(hù)膜42。接下來，除去掩膜圖案43之后，對該載流子供給層14使用制成歐姆性接觸的金屬材料在凹陷部分14b的兩側(cè)方間隔一定的距離形成源極電極16及漏極電極17，再經(jīng)過熱處理形成歐姆接觸。其后，對載流子供給層14使用肖特基接合形成的金屬材料以填充凹陷部分14b的形式形成柵極電極15。
由以上的工序可以得到第3實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)橛砂枷莶糠钟∷⒛?2上形成了印刷用凹陷部分42A，在III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中載流子供給層14的上表面不會露出，可以保持載流子供給層14的上表面的結(jié)晶面為良好狀態(tài)。
且，第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在形成柵極電極15、源極電極16、漏極電極17的工序之后，例如由離子氧化法或者是離子氮化法，氧化或者是氮化保護(hù)膜42A的上部亦可，或者是，使用離子氧化法及離子氮化法，氮氧化保護(hù)膜42A的上部亦可。這樣做，將保護(hù)膜42A高電阻化就可以提高保護(hù)膜42A的信賴性。
在此，氧化保護(hù)膜42A上部的工序，不只限于形成柵極電極15、源極電極16、漏極電極17的工序之后，在形成凹陷部分14b之后，由凹陷部分印刷膜42形成保護(hù)膜42A的工序之前，以覆蓋凹陷部分14b的形式有選擇地形成硅氮化膜，其后對凹陷部分印刷膜42全面進(jìn)行熱氧化，由熱氧化了的凹陷部分印刷膜42形成保護(hù)膜42A。
還有，在第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在為形成凹陷部分14b的干蝕刻工序之后，由凹陷部分印刷膜42形成保護(hù)膜42A工序之前，進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序亦可。這樣做，載流子供給層14由凹陷部分印刷膜42所覆蓋的狀態(tài)下可以恢復(fù)載流子供給層14中的結(jié)晶欠缺，可以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性。
還有，在第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，構(gòu)成凹陷部分印刷膜22的材料，不只限于硅，只要是基于結(jié)晶各向異性能夠形成斷面V字形狀的印刷用凹陷部分42a的材料就可，例如，可以用碳化硅、磷化鎵、或者是金剛石。通過使用這些材料，基于結(jié)晶各向異性能夠形成斷面V字形狀的凹陷部分，所以，確實(shí)可以形成凹陷部分14b的斷面形狀為V字形狀。再有，因?yàn)樘蓟?、磷化鎵、或者是金剛石耐熱性高，載流子供給層14由凹陷部分印刷膜42覆蓋的狀態(tài)下進(jìn)行上述的退火處理，確實(shí)可以恢復(fù)載流子供給層14的結(jié)晶欠缺。
(第4實(shí)施方式)參照圖面說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。
圖6，是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成剖面圖。在圖6中，與圖2(a)中相同的部件標(biāo)有相同的符號并省略說明。
如圖6所示，第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，在碳化硅(SiC)制成的襯底11上，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13及n型的氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，在載流子供給層14的上部設(shè)置有斷面半圓形狀的凹陷部分14c。并且，在載流子供給層14之上，以充填凹陷部分14c的形式設(shè)置柵極電極15的同時，在柵極電極15的側(cè)方以一定的間隔設(shè)置了源極電極16及漏極電極17。在此，凹陷部分14c的深度方向尺寸，與第1實(shí)施方式相同，設(shè)定為柵極電極15中設(shè)置在凹陷部分14c中的部分作為實(shí)質(zhì)的柵極電極。
根據(jù)第4實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，與第1實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置一樣，因?yàn)樵O(shè)定為柵極電極15中設(shè)置在凹陷部分14b中的部分作為實(shí)質(zhì)的柵極電極，可以減小凹陷部分14b的深度部分的載流子供給層14的上表面的空穴對溝道區(qū)域的影響，確實(shí)可以抑制載流子供給層14的上表面的空穴起因的頻率分散。
再有，因?yàn)榘枷莶糠?4c斷面成為半圓形狀，柵極電極15的實(shí)效柵極長可以變小，高速動作成為可能。且，凹陷部分14c的斷面形狀不只限于半圓形狀，只要是開口尺寸從載流子供給層14的上表面向深方向?yàn)榉墙Y(jié)晶構(gòu)造線性變小即可，U字形狀半橢圓形狀亦可。
以下，參照圖面說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖7(a)～圖7(d)，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。在圖7(a)～圖7(d)中，與圖3(a)～圖3(d)相同的部件標(biāo)以相同的符號并省略說明。
首先，如圖7(a)所示，在襯底11上，用有機(jī)金屬氣層成長法(MOCVD)或者是分子線外延法(MBE)，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13、n型氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，由非結(jié)晶構(gòu)造或者是多晶硅制成的凹陷部分印刷膜51。接下來，由平板印刷法，在凹陷部分印刷膜51上形成具有開口部分23a的掩膜圖案23。
且，在形成凹陷部分印刷膜51的工序中，取代有機(jī)金屬氣層成長法(MOCVD)或者是分子線外延法(MBE)，例如用真空蒸氣法或者是噴涂法形成由非結(jié)晶硅制成的凹陷部分印刷膜51亦可。
接下來，如圖7(b)所示，進(jìn)行對露出掩膜圖案23的開口部分23a的凹陷部分印刷膜51的各向同性蝕刻，在凹陷部分印刷膜51上形成印刷用凹陷部分51a。在此，通過對凹陷部分印刷膜51的各向同性蝕刻，印刷用凹陷部分51a，可以形成為開口尺寸自表面向深度方向?yàn)榉蔷€性縮小。
接下來，如圖7(c)所示，除去掩膜圖案23后，通過使用作為蝕刻氣體的氯氣和六氟化硫混合氣體的干蝕刻，對凹陷部分印刷膜51全表面蝕刻到所規(guī)定的深度。由此，在印刷用凹陷部分51a的下側(cè)載流子供給層14被從上表面一側(cè)蝕刻，在載流子供給層14上形成斷面半圓形狀的凹陷部分14c。
接下來，如圖7(d)所示，在為恢復(fù)因上述干蝕刻而生成的結(jié)晶欠缺的退火工序之后，用干蝕刻或者是濕蝕刻除去凹陷部分印刷膜51。接下來，除去掩膜圖案43之后，對該載流子供給層14使用制成歐姆性接觸的金屬材料在凹陷部分14b的兩側(cè)方間隔一定的距離形成源極電極16及漏極電極17，再經(jīng)過熱處理形成歐姆接觸。其后，對載流子供給層14使用肖特基接合形成的金屬材料以填充凹陷部分14b的形式形成柵極電極15。
由以上的工序可以得到第4實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)第3實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)樵谏榛?GaAs)制成的凹陷部分印刷膜51上形成了印刷用凹陷部分51a，通過其后對凹陷部分印刷膜51的干蝕刻，可以在載流子供給層14上形成與印刷用凹陷部分51a的形狀相同的凹陷部分14c。再有，通過在凹陷部分印刷膜上用非結(jié)晶硅，印刷用凹陷部分51a的斷面形狀形成為半圓狀、U字狀或者是半橢圓狀，所以，可以形成開口尺寸向著深方向漸漸變小的印刷用凹陷部分51a。
再有，為形成凹陷部分14b的蝕刻中，對于凹陷部分印刷膜51的構(gòu)成材料硅(Si)通過控制構(gòu)成載流子供給層14的材料氮化鎵鋁(AlGaN)的蝕刻選擇比，基于印刷用凹陷部分51a的形狀邊控制凹陷部分14c的形狀邊確實(shí)可以形成凹陷部分14c。再有，最好的是蝕刻選擇比為1以上。
且，在第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在為形成凹陷部分14c的干蝕刻工序之后，除去凹陷部分印刷膜51之前，進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序亦可。這樣做，因?yàn)榭梢曰謴?fù)由干蝕刻的損傷在載流子供給層14上生成的結(jié)晶欠缺，可以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性。再有，因?yàn)樵诔グ枷莶糠钟∷⒛?1之前進(jìn)行退火處理，可以在載流子供給層14基本上不露出的狀態(tài)下對載流子供給層14進(jìn)行退火處理。
還有，在第4實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，構(gòu)成凹陷部分印刷膜22的材料不只限于非晶硅，只要是通過各向同性蝕刻開口尺寸在深度方向非線性減小形成凹陷部分14c的材料即可，例如，可以用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅還有III～V族氮化物半導(dǎo)體亦可。
再有，構(gòu)成凹陷部分印刷膜51的材料不限于非晶硅，可以使用砷化鎵、硅、碳化硅、磷化鎵、金剛石或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的多結(jié)晶材料。
(第5實(shí)施方式)以下，參照圖面說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置。
圖8，是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成剖面圖。在圖8中，與圖6中相同的部件標(biāo)有相同的符號并省略說明。
如圖8所示，第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，在碳化硅(SiC)制成的襯底11上，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13及n型的氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，在載流子供給層14的上部設(shè)置有斷面半圓形狀的凹陷部分14c。
在載流子供給層14的上表面之上柵極電極15形成的區(qū)域，以在凹陷部分14c上開口的形式，形成由非結(jié)晶硅制成的保護(hù)膜61。并且，在保護(hù)膜61上，以填充該保護(hù)膜61的開口部分和凹陷部分14c的形式形成柵極電極15，在載流子供給層14的上表面中沒有形成保護(hù)膜61的區(qū)域形成源極電極16及漏極電極17。
根據(jù)第5實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，因?yàn)樵谳d流子供給層14之上設(shè)置了保護(hù)膜61，在載流子供給層14的上表面柵極電極15的兩側(cè)部分可以降低空穴密度，在抑制載流子供給層14的上表面的空穴起因的頻率分散方面與第4實(shí)施方式相比確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)。
且，在第5實(shí)施方式的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置中，保護(hù)膜61，最好的是添加氮(N)、磷(P)、銻(Sb)或者是鉍(Bi)等的IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)。這樣做，保護(hù)膜61的結(jié)晶成長時，鎵或者是鋁不經(jīng)意地?fù)饺氡Ｗo(hù)膜61，保護(hù)膜61所包括的IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)補(bǔ)償無意摻入的鎵或者是鋁，保護(hù)膜61被高電阻化。因此，即便是用硅形成的保護(hù)膜61，由于保護(hù)膜61的比電阻的下降柵極漏電流不會產(chǎn)生。
還有，最好的是保護(hù)膜61上部被氧化、氮化或者是氮氧化。這樣做，將保護(hù)膜61高電阻形成，可以作為低漏信賴性高的保護(hù)膜使用。
還有，構(gòu)成保護(hù)膜61的材料，不限于多晶硅，氧化硅或者是氮化硅等的非晶硅亦可。
以下，參照圖面說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖9(a)～圖9(d)，是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序流程構(gòu)成的剖面圖。在圖9(a)～圖9(d)中，與圖7(a)～圖7(d)相同的部件標(biāo)以相同的符號并省略說明。
首先，如圖9(a)所示，在襯底11上，用有機(jī)金屬氣層成長法(MOCVD)或者是分子線外延法(MBE)，順次形成氮化鋁(AlN)制成的緩沖層12、不摻雜氮化鎵(GaN)制成的溝道層13、n型氮化鎵鋁(AlGaN)制成的載流子供給層14，由非結(jié)晶構(gòu)造或者是多晶硅制成的凹陷部分印刷膜51。接下來，由平板印刷法，在凹陷部分印刷膜51上形成具有開口部分23a的掩膜圖案23。
且，在形成凹陷部分印刷膜51的工序中，取代有機(jī)金屬氣層成長法(MOCVD)或者是分子線外延法(MBE)，例如用真空蒸氣法或者是噴涂法形成由非結(jié)晶硅制成的凹陷部分印刷膜51亦可。
在此，圖9(a)所示的結(jié)晶成長工序中，由于在凹陷部分印刷膜51中不經(jīng)意混入鎵或者是鋁，出現(xiàn)了凹陷部分印刷膜42的比電阻降低了的問題。這種情況下，邊添加IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)邊形成凹陷部分印刷膜51。這樣做，由IV族雜質(zhì)或者是V族雜質(zhì)，可以防止由于不經(jīng)意混入的鎵或者是鋁引起的低電阻化。
接下來，如圖9(b)所示，通過對露出掩膜圖案23的開口部分23a的凹陷部分印刷膜51的各向同性蝕刻，在凹陷部分印刷膜51上形成開口尺寸自表面向深度方向?yàn)榉蔷€性縮小印刷用凹陷部分51a。
接下來，如圖9(c)所示，除去掩膜圖案23后，通過使用作為蝕刻氣體的氯氣和六氟化硫混合氣體的干蝕刻，對凹陷部分印刷膜51全表面蝕刻到所規(guī)定的深度在載流子供給層14上形成斷面半圓形狀的凹陷部分14c。接下來，由外延法，在凹陷部分印刷膜51上以覆蓋凹陷部分14c和該凹陷部分14c周邊部分區(qū)域的掩膜圖案43。
接下來，如圖9(d)所示，用掩膜圖案43蝕刻凹陷部分印刷膜51，形成由凹陷部分印刷膜51制成的保護(hù)膜51A。接下來，除去掩膜圖案43之后，對該載流子供給層14使用制成歐姆性接觸的金屬材料在凹陷部分14b的兩側(cè)方間隔一定的距離形成源極電極16及漏極電極17，再經(jīng)過熱處理形成歐姆接觸。其后，對載流子供給層14使用肖特基接合形成的金屬材料以填充凹陷部分14b的形式形成柵極電極15。
由以上的工序可以得到第5實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置。
根據(jù)第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)橛砂枷莶糠钟∷⒛?1形成了保護(hù)膜51A，在III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造工序中載流子供給層14的上表面不露出，所以，載流子供給層14上表面一側(cè)的結(jié)晶界面能夠保持良好的狀態(tài)。
且，第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在形成柵極電極15、源極電極16、漏極電極17的工序之后，由離子氧化法或者是離子氮化法，氧化或者是氮化保護(hù)膜51A的上部亦可，或者是，使用離子氧化法及離子氮化法，氮氧化保護(hù)膜51A的上部亦可。這樣做，將保護(hù)膜51A高電阻化就可以提高保護(hù)膜51A的信賴性。
還有，在第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在為形成凹陷部分14c的干蝕刻工序之后，由凹陷部分印刷膜51形成保護(hù)膜51A之前，進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理工序亦可。這樣做，因?yàn)檩d流子供給層14由凹陷部分印刷膜51所覆蓋的狀態(tài)可以恢復(fù)載流子供給層14的結(jié)晶欠缺，可以提高半導(dǎo)體裝置的信賴性。
再有，在第5實(shí)施方式所涉及的III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法中，構(gòu)成凹陷部分印刷膜51的材料不限于多晶硅，只要是基于結(jié)晶各向異性能夠形成斷面V字形狀的印刷用凹陷部分42a的材料就可，例如，可以使用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的多結(jié)晶材料。
再有，構(gòu)成凹陷部分印刷膜51的材料不限于多晶硅，例如，可以使用砷化鎵、硅、碳化硅、磷化鎵、金剛石或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的多結(jié)晶材料。
且，在第1實(shí)施方式～第5實(shí)施方式中，構(gòu)成襯底11的材料，不只限于碳化硅，例如，用藍(lán)寶石或者是硅也可，對應(yīng)于構(gòu)成襯底的材料適當(dāng)?shù)剡x擇緩沖層12的材料，由此，溝道層13基載流子供給層14可以形成與襯底11的格子符合。
還有，第1實(shí)施方式～第5實(shí)施方式中III～V族氮化物半導(dǎo)體裝置，通過設(shè)置溝道層13和載流子供給層14，構(gòu)成為作為HFET功能，但并不限于這個構(gòu)成，由III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的一個半導(dǎo)體層或者是復(fù)數(shù)個III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的積層構(gòu)造以形成溝道區(qū)域的形式構(gòu)成即可。例如，取代溝道層13基載流子供給層14形成n型氮化鎵(GaN)制成的第1層溝道層構(gòu)成金屬-半導(dǎo)體接合型的電場效應(yīng)晶體管(MESFET)亦可。
(產(chǎn)業(yè)上的利用可能性)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，具有可以降低以III～V族氮化物半導(dǎo)體和肖特基電極之間的空穴為起因的頻率分散提高高頻特性的效果，由III～V族氮化物半導(dǎo)體制成的半導(dǎo)體層上設(shè)置肖特基電極的半導(dǎo)體裝置及其制造方法是有用的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征為包括具有載流子漂移的溝道區(qū)域的III～V族氮化物半導(dǎo)體層，設(shè)置在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層中的上述溝道區(qū)域上側(cè)部分的凹陷部分，形成在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層之上跨越上述凹陷部分及該凹陷部分周圍部分的半導(dǎo)體層上，與該半導(dǎo)體層之間形成肖特基接合部分，由導(dǎo)電性物質(zhì)形成的肖特基電極；設(shè)定在上述凹陷部分，在深度方向的尺寸以便上述肖特基電極中設(shè)置在上述凹陷部分的部分，可調(diào)整在上述溝道區(qū)域漂移的載流子量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為還包括形成在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和上述肖特基電極之間，以便上述凹陷部分的上側(cè)開口的膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為上述凹陷部分，其開口尺寸從上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面一側(cè)向底面一側(cè)漸漸減小的形式設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為上述凹陷部分，以上述開口尺寸為線性變化的形式設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為還包括形成在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和上述肖特基電極之間，以便在上述凹陷部分的上側(cè)開口的結(jié)晶材料形成的膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為上述凹陷部分，以上述開口尺寸為非線性變化的形式設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征為還包括以在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和上述肖特基電極之間，讓上述凹陷部分上開口的形式設(shè)置的由非結(jié)晶材料形成的膜。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為包括在襯底上順次形成III～V族氮化物半導(dǎo)體層和凹陷部分印刷膜的工序，在上述凹陷部分印刷膜上形成第1凹陷部分的工序，以及通過使用能蝕刻上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層和上述凹陷部分印刷膜的蝕刻法將凹陷部分印刷膜蝕刻到所規(guī)定的深度，在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層中上述第1凹陷部分下側(cè)部分形成具有與上述第1凹陷部分形狀相同的第2凹陷部分的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述凹陷部分印刷膜是由結(jié)晶材料制成，形成上述第1凹陷部分的工序，包括形成在上述凹陷部分印刷膜之上形成上述第1凹陷部分的區(qū)域上具有開口部分的第1掩膜圖案的工序，由各向異性蝕刻除去上述凹陷部分印刷膜中從上述第1掩膜圖案的上述開口部分中露出的部分至所規(guī)定深度的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述結(jié)晶材料，可以使用砷化鎵、硅、碳化硅、磷化鎵或者是金剛石中的任何一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或者是10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述凹陷部分印刷膜包括由IV族元素或者是V族元素構(gòu)成的雜質(zhì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或者是10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為還包括于上述形成第2凹陷部分的工序之后，在溫度300℃以上1500℃以下的條件下熱處理上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在上述形成第2凹陷部分的工序中，設(shè)定對上述凹陷部分印刷膜的蝕刻深度，做到使上述凹陷部分印刷膜能夠殘留在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面，還包括在形成上述第2凹陷部分的工序之后，在上述凹陷部分印刷膜上形成覆蓋上述第2凹陷部分和該第2凹陷部分的周邊部分的第2掩膜圖案的工序，及通過使用上述第2掩膜圖案由蝕刻形成覆蓋從上述凹陷部分印刷膜到上述第2凹陷部分的周邊部分的膜的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在形成上述第2凹陷部分的工序和形成上述膜的工序之間，還包括對上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或者是14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為構(gòu)成上述凹陷部分印刷膜的上述結(jié)晶材料，可為硅、碳化硅、磷化鎵或者是金剛石中的任何一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或者是14所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在上述形成第2凹陷部分的工序之后，還包括氧化、氮化或者是氧氮化上述凹陷部分印刷膜的表面的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述凹陷部分印刷膜由非結(jié)晶材料制成，上述形成第1凹陷部分的工序，包括形成在上述凹陷部分印刷膜之上在形成上述第1凹陷部分的區(qū)域上具有開口部分的第1掩膜圖案的工序，和由各向同性蝕刻除去上述凹陷部分印刷膜中上述第1掩膜圖案的開口部分中露出的部分至所規(guī)定深度的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述非結(jié)晶材料，使用非結(jié)晶硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體中的任何一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述凹陷部分印刷膜由多結(jié)晶材料制成，上述形成第1凹陷部分的工序，包括形成在上述凹陷部分印刷膜之上在形成上述第1凹陷部分的區(qū)域上具有開口部分的第1掩膜圖案的工序，利用各向同性蝕刻除去上述凹陷部分印刷膜中從上述第1掩膜圖案的開口部分中露出的部分至所規(guī)定深度的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述多結(jié)晶材料，使用砷化鎵、硅、碳化硅、磷化鎵、金剛石或者是III～V族氮化物半導(dǎo)體中的任何一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求17～20中任何一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為上述凹陷部分印刷膜包括由IV族元素或者是V族元素構(gòu)成的雜質(zhì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17或19所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在上述形成第2凹陷部分的工序中，設(shè)定對上述凹陷部分印刷膜的蝕刻深度，做到使上述凹陷部分印刷膜能夠殘留在上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層的上表面，還包括在上述形成第2凹陷部分的工序之后，在上述凹陷部分印刷膜上形成覆蓋上述第2凹陷部分和該第2凹陷部分的周邊部分的第2掩膜圖案的工序，和利用使用了上述第2掩膜圖案的蝕刻形成覆蓋從上述凹陷部分印刷膜到上述第2凹陷部分的周邊部分的膜的工序。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在上述形成第2凹陷部分的工序和上述形成膜的工序之間，還包括對上述III～V族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行溫度為300℃以上1500℃以下的熱處理的工序。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征為在上述形成第2凹陷部分工序之后，還包括氧化、氮化或者是氮氧化上述凹陷部分印刷膜表面的工序。
全文摘要
在使用III～V族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置中，可以確實(shí)抑制由III～V族氮化物半導(dǎo)體的上表面的空穴引起的頻率分散。在襯底11上順次形成了由氮化鋁(AlN)形成的緩沖層12，由不摻雜的氮化鎵(GaN)形成的溝道層13及由氮化鎵鋁(AlGaN)形成的載流子供給層14，在載流子供給層14的上部設(shè)置了斷面V字形狀的凹陷部分14b。在載流子供給層14上，設(shè)置填充凹陷部分14b形式的柵極電極15的同時，在柵極電極15的側(cè)方以一定的間隔設(shè)置源極電極16及漏極電極17。
文檔編號H01L21/338GK1638149SQ200410103700
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者村田智洋, 廣瀨裕, 田中毅, 上本康裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社