制作iii族氮化物半導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件的方法、iii族氮化物半導(dǎo)體裝置、進行熱處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供制作III族氮化物半導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件的方法、III族氮化物半導(dǎo)體裝置、進行熱處理的方法。在工序S107中，進行III族氮化物半導(dǎo)體23的熱處理，形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25。熱處理包含第一熱處理27a和第二熱處理27b。在工序S108中，供給包含第一流量L1的還原性氣體和第二流量L2的氮源氣體的處理氣體G1，且在第一熱處理中第一流量L1大于零。第二流量L2為零以上。在工序S109中，進行第一熱處理27a后，進行第二熱處理27b。在第二熱處理27b中，供給包含第三流量L3的還原性氣體和第四流量L4的氮源氣體的處理氣體G2，進行III族氮化物半導(dǎo)體23的熱處理。
【專利說明】制作111族氮化物半導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件的方法、111族氮化物半導(dǎo)體裝置、進行熱處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法和III族氮化物半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻I公開了通過離子注入法形成p型氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域的方法。非專利文獻I公開了利用離子注入法的P型半導(dǎo)體的制作。非專利文獻2公開了利用熱擴散法的制作P型半導(dǎo)體的方法。
[0003]專利文獻
[0004]專利文獻1:日本特開2009-170604號公報
[0005]非專利文獻
[0006]非專利文獻I: Journal of Applied Physics,第 90 卷(2001) 3750
[0007]非專利文獻2 --第68屆應(yīng)用物理學(xué)會學(xué)術(shù)演講會演講預(yù)備稿集4p-N-5

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在非專利文獻I中，通過離子注入法制作p型半導(dǎo)體。使藍(lán)寶石基板上的無摻雜GaN生長后，在該外延膜中進行鈹(Be)和氧(0)的共注入，然后，在氮氣(N2)氣氛中進行退火，使由離子注入產(chǎn)生的損壞恢復(fù)。然后，進行退火后的GaN的霍爾測定。退火后的GaN顯示P型的特性。另一方面，在該外延膜中進行鎂(Mg)和氧(0)的共注入，然后，在氮氣(N2)氣氛中進行退火，恢復(fù)由離子注入產(chǎn)生的損壞。該退火后的GaN完全沒有顯示p型的特性。
[0009]在非專利文獻2中，通過熱擴散法制作p型半導(dǎo)體。對于藍(lán)寶石基板上的無摻雜的GaN，通過電子束蒸鍍法制作Mg/Ni/Pt電極后，在氨氣氣氛中進行用于Mg的熱擴散的處理。然后，進行熱擴散處理后的GaN的活化退火。在退火后的GaN上制作用于霍爾測定的電極。根據(jù)霍爾測定，樣品顯示P型的特性。
[0010]在上述非專利文獻的公開中，摻雜劑的導(dǎo)入方法受限，或者需要進行與想要導(dǎo)入的摻雜劑不同的摻雜劑的共注入。
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，所述方法能夠提供顯示良好的導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體；另外，其目的在于，提供制作半導(dǎo)體元件的方法，所述方法能夠提供顯示良好的導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體；另外，其目的在于，提供進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法，所述方法能夠提供顯示良好的導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體。本發(fā)明的目的在于，提供包含顯示良好的導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體的III族氮化物半導(dǎo)體裝置。
[0012]本發(fā)明涉及進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法。該方法具有:(a)準(zhǔn)備被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；(b)使用能夠提供用于上述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的構(gòu)成元素的氮源的氮源氣體和能夠提供還原性氣氛的還原性氣體，對上述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體在攝氏800度以上至攝氏1450度的范圍內(nèi)的溫度下進行熱處理的工序。上述熱處理進行如下工序:進行上述還原性氣體的流量大于零的第一處理的工序、和進行上述氮源氣體的流量大于零的第二處理的工序。第一處理時的氮源氣體的流量小于第二處理時的氮源氣體的流量。另外，作為條件的一例，上述熱處理進行如下工序:進行上述還原性氣體的流量為上述氮源氣體的流量以上的第一處理的工序、和進行上述氮源氣體的流量大于上述還原性氣體的流量的第二處理的工序。
[0013]根據(jù)該熱處理方法，由于是還原性氣體的流量大于零的第一處理、和氮源氣體的流量大于零的第二處理，并且第一處理時的氮源氣體的流量小于第二處理時的氮源氣體的流量，并將第一處理與第二處理交替進行，因此，發(fā)生原子的重排和再結(jié)晶化。
[0014]在本發(fā)明的熱處理方法中，上述第一處理和上述第二處理能夠交替進行。根據(jù)該熱處理方法，由于反復(fù)進行第一處理和第二處理，因此，進一步促進原子的重排和再結(jié)晶化，進一步促進摻雜劑的活化。
[0015]本發(fā)明涉及進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法。該方法具有:(a)準(zhǔn)備被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和(b)使用對于上述III族氮化物半導(dǎo)體而言作為氮源的氮源氣體、和可以提供能夠還原該III族氮化物半導(dǎo)體的還原性氣氛的還原性氣體，對上述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體在攝氏800度以上至攝氏1450度的范圍內(nèi)的溫度下進行熱處理的工序。在上述熱處理中，進行如下工序:調(diào)節(jié)上述還原性氣體的流量和上述氮源氣體的流量，進行將上述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體暴露于還原性氣氛中的第一處理的工序；和在上述第一處理后供給包含上述氮源氣體的工藝氣體的同時進行實施上述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的第二處理的工序。另外，可以反復(fù)進行該第一處理和第二處理。
[0016]根據(jù)該熱處理方法，通過在還原性氣氛中的暴露，在被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體中，產(chǎn)生原子的遷移。另外，在該遷移后進行將被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體暴露于包含氮源氣體的氣氛中的熱處理，因此，通過原子的重排和再結(jié)晶化，被離子注入后的摻雜劑原子進入III族氮化物半導(dǎo)體中。另外，通過反復(fù)進行在還原性氣氛中的暴露和在包含氮源氣體的氣氛中的暴露，進一步促進遷移與原子的重排和再結(jié)晶化，進一步促進摻雜劑原子的活化。
[0017]本發(fā)明涉及進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法。該方法具有:(a)準(zhǔn)備包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少任意一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和(b)使用還原性氣體和氮源氣體進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的處理的工序。上述處理包括:將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；和在進行上述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至上述處理裝置，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序。在上述第一熱處理中，上述還原性氣體以第一流量供給，上述氮源氣體以第二流量供給；在上述第一熱處理中，上述第一流量大于零，上述第二流量為零以上；在上述第二熱處理中，上述還原性氣體以第三流量供給，上述氮源氣體以第四流量供給；在上述第二熱處理中，上述第四流量大于零，上述第三流量為零以上。另外，上述第二流量小于上述第四流量。
[0018]根據(jù)該熱處理方法，使用還原性氣體和氮源氣體對包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體進行處理。在該處理中，在進行第一熱處理后，進行第二熱處理。在第一熱處理中，還原性氣體以大于零的第一流量供給，并且氮源氣體以零或零以上供給。因此，在該熱處理中，還原性氣體的貢獻大于氮源氣體的貢獻，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，引起表面附近的原子的重排。另一方面，在第二熱處理中，氮源氣體以大于零的第四流量供給，并且還原性氣體以零或零以上供給。另外，上述第二流量小于上述第四流量。因此，在該熱處理中，氮源氣體的貢獻大于還原性氣體的貢獻，氮氣供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面，促進再結(jié)晶的同時，引起表面附近的原子的重排。在這些過程中，III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。另外，通過反復(fù)進行第一熱處理和第二熱處理，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，進一步促進表面附近的原子的重排，并且在促進其的同時進一步促進表面附近的原子的重排，進一步促進摻雜劑的活化。
[0019]本發(fā)明涉及制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法。該方法具有:(a)準(zhǔn)備包含p型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和(b)使用還原性氣體和氮源氣體進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的處理形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的工序。上述處理包括:將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；在進行上述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至上述處理裝置，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序。在上述第一熱處理中，上述還原性氣體以第一流量供給，上述氮源氣體以第二流量供給；在上述第一熱處理中，上述第一流量大于零，上述第二流量為零或零以上；在上述第二熱處理中，上述還原性氣體以第三流量供給，上述氮源氣體以第四流量供給；在上述第二熱處理中，上述第四流量大于零，上述第三流量為零或零以上。另外，上述第二流量小于上述第四流量。
[0020]根據(jù)該制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，使用還原性氣體和氮源氣體對包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體進行處理。在該處理中，在進行第一熱處理后進行第二熱處理。在第一熱處理中，還原性氣體以大于零的第一流量供給，并且氮源氣體以零或零以上的第二流量供給。因此，在該熱處理中，還原性氣體的貢獻大于氮源氣體的貢獻，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，引起原子的重排。另一方面，在第二熱處理中，氮源氣體以大于零的第四流量供給，并且還原性氣體以零或零以上的第三流量供給。另外，上述第二流量小于上述第四流量。因此，在該熱處理中，氮源氣體的貢獻大于還原性氣體的貢獻，氮氣供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面，促進再結(jié)晶的同時，引起原子的重排。在這些過程中，III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。另外，通過這些第一熱處理和第二熱處理反復(fù)進行，促進通過促進在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中的遷移而產(chǎn)生的原子的重排、以及由氮的供給引起的原子的重排，從而進一步促進摻雜劑的活化。
[0021]本發(fā)明涉及制作使用III族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件的方法。該方法具有:(a)準(zhǔn)備包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和(b)使用還原性氣體和氮源氣體進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的處理形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的工序。上述處理包括:將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；和在進行上述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至上述處理裝置，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序。在上述第一熱處理中，上述還原性氣體以第一流量供給，上述氮源氣體以第二流量供給；在上述第一熱處理中，上述第一流量大于零，上述第二流量為零或零以上；在上述第二熱處理中，上述還原性氣體以第三流量供給，上述氮源氣體以第四流量供給；在上述第二熱處理中，上述第四流量大于零，上述第三流量為零或零以上。另外，上述第二流量小于上述第四流量。
[0022]根據(jù)制作該半導(dǎo)體元件的方法，使用還原性氣體和氮源氣體對包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體進行處理。在該處理中，在進行第一熱處理后進行第二熱處理。在第一熱處理中，還原性氣體以大于零的第一流量供給，并且氮源氣體以零或零以上的第二流量供給。因此，在該熱處理中，還原性氣體的貢獻大于氮源氣體的貢獻，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，引起原子的重排。另一方面，在第二熱處理中，氮源氣體以大于零的第四流量供給，并且還原性氣體以零或零以上的第三流量供給。另外，上述第二流量小于上述第四流量。因此，在該熱處理中，氮源氣體的貢獻大于還原性氣體的貢獻，氮氣被供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面，促進再結(jié)晶的同時，引起原子的重排。在這些過程中，III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。另外，通過反復(fù)進行第一熱處理和第二熱處理，促進遷移，進一步促進原子的重排、和促進再結(jié)晶的同時的原子的重排，進一步促進摻雜劑的活化。
[0023]在本發(fā)明的制作方法和熱處理方法(以下，記為“方法”)中，上述第一熱處理可以在攝氏800度以上的溫度下進行，上述第二熱處理可以在攝氏800度以上的溫度下進行。
[0024]根據(jù)上述方法，第一熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行時，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，引起原子的重排。另外，第二熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行時，通過供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面的氮，促進原子的重排的同時，引起III族氮化物半導(dǎo)體的再結(jié)晶。
[0025]在本發(fā)明的方法中，上述第一熱處理可以在攝氏1450度以下的溫度下進行，上述第二熱處理可以在攝氏1450度以下的溫度下進行。
[0026]在本發(fā)明的方法中，上述第一熱處理的上述還原性氣體可以包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種，上述第二熱處理的上述還原性氣體可以包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，作為還原性氣體，可以使用例如氫氣(H2)、鹽酸(HCl)和其他等氣體。
[0027]在本發(fā)明的方法中，上述第一熱處理的上述氮源氣體可以包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種，上述第二熱處理的上述氮源氣體可以包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，作為氮源氣體，可以使用氨、肼類物質(zhì)、胺類物質(zhì)和其他等氣體。
[0028]在本發(fā)明的方法中，上述n型摻雜劑可以包含硅(Si)、鍺(Ge)和氧(0)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，通過包括第一熱處理和第二熱處理的處理，使硅(Si)、鍺(Ge)和氧(0)這樣的n型摻雜劑活化的同時，可以向III族氮化物半導(dǎo)體賦予導(dǎo)電性。
[0029]在本發(fā)明的方法中，上述p型摻雜劑可以包含鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、宇乙(Y)和鋅(Zn)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，通過包括第一熱處理和第二熱處理的處理，使鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、釔(Y)和鋅(Zn)這樣的p型摻雜劑活化，并且可以向III族氮化物半導(dǎo)體賦予導(dǎo)電性。[0030]在本發(fā)明的方法中，上述處理還可以包括:將包含第五流量的還原性氣體和第六流量的氮源氣體的第三處理氣體供給至處理裝置的同時，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第三熱處理的工序；和在進行上述第三熱處理后，將包含第七流量的還原性氣體和第八流量的氮源氣體的第四處理氣體供給至上述處理裝置，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的第四熱處理的工序。
[0031]根據(jù)該方法，可以進行與第一熱處理相同或類似的第三熱處理，可以進行與第二熱處理相同或類似的第四熱處理。這樣，還原性氣體作出貢獻的處理與氮源氣體作出貢獻的處理的交替進行、或者交替反復(fù)進行，將促進III族氮化物半導(dǎo)體中的原子的重排和再結(jié)晶化。在該過程中，III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。
[0032]在本發(fā)明的方法中，在上述第一熱處理中，可以不供給上述氮源氣體。根據(jù)該方法，可以根據(jù)還原性氣體的流量調(diào)節(jié)原子的重排。
[0033]另外，在本發(fā)明的方法中，在第一熱處理中，供給氮源氣體和還原性氣體這二者時，可以根據(jù)這些氣體的流量比調(diào)節(jié)原子的重排。
[0034]在本發(fā)明的方法中，在上述第二熱處理中，可以不供給上述還原性氣體。根據(jù)該方法，可以根據(jù)氮源氣體的流量調(diào)節(jié)原子的重排。
[0035]另外，在第二熱處理中，供給氮源氣體和還原性氣體這二者時，可以根據(jù)這些氣體的流量比調(diào)節(jié)原子的再結(jié)晶化。
[0036]在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用上述第一熱處理和上述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體可以包含P型導(dǎo)電性區(qū)域。根據(jù)該方法，通過第一熱處理和第二熱處理的應(yīng)用，在III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)可以形成P型導(dǎo)電性區(qū)域。
[0037]在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用上述第一熱處理和上述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體可以包含n型導(dǎo)電性區(qū)域。根據(jù)該方法，通過第一熱處理和第二熱處理的應(yīng)用，在III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)可以形成n型導(dǎo)電性區(qū)域。
[0038]在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用上述第一熱處理和上述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體可以包含上述P型摻雜劑和上述n型摻雜劑這二者。根據(jù)該方法，通過第一熱處理和第二熱處理的應(yīng)用，能夠使同時存在于III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的P型摻雜劑和n型摻雜劑
這二者活化。
[0039]在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用上述第一熱處理和上述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體包含第一部分和第二部分，該III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一部分可以顯示n型導(dǎo)電性，該III族氮化物半導(dǎo)體的上述第二部分可以顯示P型導(dǎo)電性。根據(jù)該方法，通過第一熱處理和第二熱處理的應(yīng)用，可以通過活化來形成同時存在于III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的n型導(dǎo)電性的第一部分和P型導(dǎo)電性的第二部分這二者。
[0040]在本發(fā)明的方法中，上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序可以包括將上述摻雜劑和原料氣體供給至生長爐的同時、使III族氮化物半導(dǎo)體層生長的工序。根據(jù)該方法，可以使在生長爐中的成膜中進入III族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)的摻雜劑活化。
[0041 ] 在本發(fā)明的方法中，上述原料氣體可以包含有機金屬物質(zhì)，上述摻雜劑可以包含P型摻雜劑。根據(jù)該方法，可以使在使用包含有機金屬物質(zhì)的原料氣體的成膜中進入III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的P型摻雜劑活化。另外，上述原料氣體可以包含有機金屬物質(zhì)，上述摻雜劑可以包含n型摻雜劑。[0042]本發(fā)明中的方法還可以具有使III族氮化物半導(dǎo)體層在生長爐中生長的工序。上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序可以包括將上述摻雜劑離子注入到上述III族氮化物半導(dǎo)體層中、形成上述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。根據(jù)該方法，在成膜后可以使被離子注入到III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑活化。
[0043]本發(fā)明中的方法，在使上述III族氮化物半導(dǎo)體層生長后，還可以具有在上述III族氮化物半導(dǎo)體層上形成具有圖案的掩模的工序。上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序可以包括使用上述掩模將上述摻雜劑離子注入到形成上述III族氮化物半導(dǎo)體層中、形成上述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。根據(jù)該方法，可以限定摻雜劑的注入?yún)^(qū)域，通過離子注入法導(dǎo)入摻雜劑。
[0044]在本發(fā)明的方法中，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的P型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域中，上述n型摻雜劑分布區(qū)中的n型摻雜劑濃度可以大于上述P型摻雜劑分布區(qū)的P型摻雜劑濃度，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第二區(qū)域中，上述P型摻雜劑分布區(qū)中的P型摻雜劑濃度可以大于上述n型摻雜劑分布區(qū)的n型摻雜劑濃度。
[0045]根據(jù)該方法，可以對從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域分別賦予相互不同的導(dǎo)電性。
[0046]在本發(fā)明的方法中，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的p型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域中，上述P型摻雜劑分布區(qū)中的P型摻雜劑濃度可以大于上述n型摻雜劑分布區(qū)的n型摻雜劑濃度，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第二區(qū)域中，上述n型摻雜劑分布區(qū)中的n型摻雜劑濃度可以大于上述p型摻雜劑分布區(qū)的P型摻雜劑濃度。
[0047]在本發(fā)明的方法中，上述III族氮化物半導(dǎo)體可以具有GaN、InN、AIN、AlGaN、InGaN、InAlN 和 InAlGaN 中的至少任意一種。根據(jù)該方法，在 GaN、InN、AlN、AlGaN、InGaN、InAlN和InAlGaN這樣的III族氮化物半導(dǎo)體中，可以引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0048]本發(fā)明中的方法還可以具有使III族氮化物半導(dǎo)體層在生長爐中生長的工序。上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體層的工序包括將上述摻雜劑向上述III族氮化物半導(dǎo)體層中進行一次或多次離子注入、形成上述III族氮化物半導(dǎo)體的工序，上述多次離子注入分別可以使用相互不同的加速能量。根據(jù)該方法，通過利用一次或多次離子注入，可以在用于半導(dǎo)體元件的III族氮化物半導(dǎo)體層中形成期望的摻雜劑分布區(qū)。
[0049]本發(fā)明中的方法，在使上述III族氮化物半導(dǎo)體層生長后，還可以具有在上述III族氮化物半導(dǎo)體層上形成具有圖案的掩模的工序。上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序可以包括:使用上述掩模將上述摻雜劑離子注入到上述III族氮化物半導(dǎo)體層、形成上述III族氮化物半導(dǎo)體層的工序。根據(jù)該方法，可以使用掩模根據(jù)位置以期望的圖案導(dǎo)入摻雜劑。
[0050]本發(fā)明中的方法還可以具有:在形成上述掩模前使包含與上述III族氮化物半導(dǎo)體層不同的絕緣性材料的掩模膜生長的工序；和在上述掩模膜上形成圖案形成后的抗蝕劑掩模的工序。在形成上述掩模的工序中，可以利用上述抗蝕劑掩模對上述掩模進行蝕刻，形成上述掩模。根據(jù)該方法，由于使用掩模膜，因此，能夠應(yīng)用高能量的離子注入。
[0051]在本發(fā)明的方法中，上述III族氮化物半導(dǎo)體層的表面包含GaN或AlGaN，上述掩模也可以使用與III族氮化物半導(dǎo)體層的表面的材料不同的III族氮化物。根據(jù)該方法，作為掩模膜，可以使用III族氮化物。
[0052]在本發(fā)明的方法中，上述掩?？梢园珹lN層、或者組成不同的AlGaN。根據(jù)該方法，作為掩模膜，可以使用AlN和AlGaN這樣的III族氮化物。需要說明的是，當(dāng)然也可以使用SiN或SiO2等。
[0053]本發(fā)明中的方法還可以具有:在進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的上述處理后除去上述掩模，使上述III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出的工序。
[0054]根據(jù)該方法，掩模包含與III族氮化物半導(dǎo)體層不同的III族氮化物半導(dǎo)體，因此，可以在離子注入后除去掩模使III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出。在III族氮化物半導(dǎo)體層的處理中，在掩模的開口處露出的表面暴露于還原性氣體和氮源氣體中，引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0055]本發(fā)明中的方法還可以具有:在進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的上述處理前除去上述掩模，使上述III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出的工序。根據(jù)該制造方法，掩模包含與III族氮化物半導(dǎo)體層不同的III族氮化物半導(dǎo)體，因此，可以在離子注入后除去掩模使III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出。在III族氮化物半導(dǎo)體層的處理中，露出的表面暴露于還原性氣體和氮源氣體中，引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0056]在本發(fā)明的方法中，在使用AIN、AlGaN這樣的III族氮化物作為上述掩模膜的情況下的除去可以使用堿性的水溶液。作為堿性的水溶液，可以使用例如氨水或四甲基氫氧化銨進行。根據(jù)該方法，III族氮化物半導(dǎo)體通過使用堿性的水溶液、例如氨水或四甲基氫氧化銨進行濕式蝕刻。需要說明的是，在使用SiN或SiO2的情況下，可以使用氟酸或緩沖氟酸來進行除去。
[0057]在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用上述第一熱處理和上述第二熱處理后的導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的表面可以包含P型導(dǎo)電性區(qū)域和n型導(dǎo)電性區(qū)域。
[0058]根據(jù)該方法，能夠制作導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的表面包含P型導(dǎo)電性區(qū)域和n型導(dǎo)電性區(qū)域的半導(dǎo)體元件。
[0059]在本發(fā)明的方法中，上述半導(dǎo)體元件可以包含肖特基二極管，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體可以包含上述肖特基二極管的P型保護環(huán)。根據(jù)該方法，可以形成用于半導(dǎo)體元件的p型保護環(huán)的p型區(qū)域和pn結(jié)。
[0060]本發(fā)明中的方法還可以具有以與上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體接觸的方式形成肖特基電極的工序。根據(jù)該方法，肖特基電極與良好的P型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體區(qū)域接觸，因此，能夠提聞肖特基電極的耐壓。
[0061]在本發(fā)明的方法中，上述半導(dǎo)體元件可以包含晶體管，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體可以包含上述晶體管的P型阱。根據(jù)該方法，可以形成用于半導(dǎo)體元件的阱的P型區(qū)域。
[0062]在本發(fā)明的方法中，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)和第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域中，上述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第一導(dǎo)電型摻雜劑濃度可以大于上述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第二導(dǎo)電型摻雜劑濃度，在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第二區(qū)域中，上述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第二導(dǎo)電型摻雜劑濃度可以大于上述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第一導(dǎo)電型摻雜劑濃度。
[0063]根據(jù)該方法，導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的P型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)，因此，能夠制作需要復(fù)雜的摻雜劑分布區(qū)的半導(dǎo)體元件。
[0064]在本發(fā)明的方法中，上述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)為上述n型摻雜劑分布區(qū),上述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)為上述P型摻雜劑分布區(qū)，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從上述第二區(qū)域延伸存在、以包圍上述第一區(qū)域的方式到達(dá)上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的表面的第三區(qū)域，上述第一區(qū)域可以包含上述晶體管的源極區(qū)域，上述第二區(qū)域和上述第三區(qū)域可以包含上述晶體管的阱區(qū)域。
[0065]根據(jù)該方法，能夠提供用于晶體管的源極區(qū)域的第一區(qū)域、和用于晶體管的阱區(qū)域的第二區(qū)域。
[0066]本發(fā)明中的方法還可以具有以與上述阱區(qū)域和上述源極區(qū)域構(gòu)成接觸的方式形成電極的工序。根據(jù)該方法，電極可以與具有良好的導(dǎo)電性的源極和阱構(gòu)成接合。
[0067]本發(fā)明中的方法還可以具有:在上述阱區(qū)域上形成柵膜的工序、和在上述柵膜上形成柵電極的工序。根據(jù)該方法，第一區(qū)域可以包含晶體管的源極區(qū)域，第二區(qū)域可以包含晶體管的阱區(qū)域。
[0068]在本發(fā)明的方法中，上述半導(dǎo)體元件包含面結(jié)型二極管，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域，上述III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的P型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)，在上述III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域中，上述p型摻雜劑分布區(qū)中的P型摻雜劑濃度可以大于上述n型摻雜劑分布區(qū)的n型摻雜劑濃度，在上述III族氮化物半導(dǎo)體的上述第二區(qū)域中，上述n型摻雜劑分布區(qū)中的n型摻雜劑濃度可以大于上述P型摻雜劑分布區(qū)的p型摻雜劑濃度。該方法還可以具有形成與上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域構(gòu)成接觸的電極的工序。根據(jù)該方法，第一區(qū)域可以包含面結(jié)型二極管的陰極區(qū)域，第二區(qū)域可以包含面結(jié)型二極管的陽極區(qū)域。
[0069]在本發(fā)明的方法中，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的上述第一區(qū)域和上述第二區(qū)域可以構(gòu)成用于上述面結(jié)型二極管的pn結(jié)。根據(jù)該方法，半導(dǎo)體元件可以包含用于面結(jié)型二極管的良好的Pn結(jié)。
[0070]在本發(fā)明的方法中，上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含設(shè)置在上述第一區(qū)域與上述第二區(qū)域之間的i型區(qū)域，上述第一區(qū)域、上述i型區(qū)域和上述第二區(qū)域可以構(gòu)成用于上述面結(jié)型二極管的Pin結(jié)。根據(jù)該方法，半導(dǎo)體元件可以包含用于面結(jié)型二極管的pin結(jié)。
[0071]本發(fā)明中的方法還可以具有:準(zhǔn)備具有主面和背面的導(dǎo)電性基板的工序；和在形成上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體后，在上述導(dǎo)電性基板的上述背面形成背面電極的工序。在上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序中，可以包括在上述導(dǎo)電性基板的上述主面上以包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少任意一種摻雜劑的方式形成上述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。根據(jù)該方法，半導(dǎo)體元件可以具有縱型的結(jié)構(gòu)。
[0072]本發(fā)明中的方法還可以具有:在使用上述還原性氣體和上述氮源氣體的處理后，進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的表面的觀察的工序；和在上述觀察中在上述III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)形貌的情況下，進行應(yīng)用制作半導(dǎo)體元件的方法中的后續(xù)處理的判斷的工序。根據(jù)該方法，判斷是否在熱處理后在III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)形貌，因此，能夠判斷良好的原子重排和再結(jié)晶化的有無。
[0073]本發(fā)明中的方法還可以具有在上述判斷后在上述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體上形成電極的工序。根據(jù)該方法，判斷是否在熱處理后在III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)形貌，因此，可以在作為良好的原子重排和再結(jié)晶化的結(jié)果的導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體上形成電極。
[0074]在本發(fā)明的方法中，上述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序可以包含進行上述III族氮化物半導(dǎo)體的再生長和埋入生長中的任意一種。根據(jù)該方法，包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體可以通過各種生長方法形成。
[0075]本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置具有III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。在上述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的一部分中選擇性地注入有P型摻雜劑，該被注入后的P型摻雜劑通過上述任意一種熱處理方法而被活化。
[0076]本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型保護環(huán)層的肖特基勢壘二極管，上述P型保護環(huán)層的P型摻雜劑通過上述任意一種熱處理方法而被活化。
[0077]本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的縱向晶體管，上述P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的各摻雜劑通過上述任意一種熱處理方法而被活化。
[0078]本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置具備具有第一部分和第二部分的III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域，在上述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的上述第一部分中選擇性地離子注入有P型摻雜劑、例如Mg，并且在上述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的上述第二部分中沒有被離子注入。該被注入后的P型摻雜劑、例如Mg進行了活化，并且該第一部分的表面具有與上述第二部分的表面不同的表面形貌。
[0079]關(guān)于本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置，該III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有P型保護環(huán)層和n型半導(dǎo)體區(qū)域的肖特基勢壘二極管，上述p型保護環(huán)層的p型摻雜劑進行了活化，上述P型保護環(huán)層的表面的至少一部分具有與上述n型半導(dǎo)體區(qū)域的表面形貌不同的表面形貌。
[0080]關(guān)于本發(fā)明中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置，該III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有P型半導(dǎo)體層和n型接觸層的縱向晶體管，上述p型半導(dǎo)體層的摻雜劑和上述n型半導(dǎo)體層的摻雜劑進行了活化，上述P型半導(dǎo)體層和上述n型半導(dǎo)體層中的任意一個表面的至少一部分表面具有與其他部分的表面形貌不同的表面形貌。
[0081]本發(fā)明的上述目的和其他目的、特征以及優(yōu)點從參考附圖進行的本發(fā)明的【具體實施方式】的以下詳細(xì)記述更容易明確。【專利附圖】

【附圖說明】
[0082]圖1是表示包括本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的工序流程的圖。
[0083]圖2是表示包括本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的工序流程的圖。
[0084]圖3是示意地表示本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的圖。
[0085]圖4是示意地表示本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的圖。
[0086]圖5是示意地表示本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的圖。
[0087]圖6是表示導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體中的n型摻雜劑分布區(qū)和p型摻雜劑分布區(qū)的圖。
[0088]圖7是表示包含肖特基電極的半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)的圖。
[0089]圖8是表示包含歐姆電極的縱向晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。
[0090]圖9是表示包含歐姆電極的面結(jié)型二極管的結(jié)構(gòu)的圖。
[0091]圖10是表示實驗例I的一覽的圖。
[0092]圖11是表示實驗例2的一覽的圖。
[0093]圖12是表示實驗例3的一覽的圖。
[0094]圖13是表示實驗例4的一覽的圖。
[0095]圖14是表示實驗例5的一覽的圖。
[0096]圖15是表示制作依照實驗例6的肖特基勢壘二極管的方法中的工序流程的圖。
[0097]圖16是表示依照實驗例6的肖特基勢壘二極管的結(jié)構(gòu)的圖。
[0098]圖17是表示依照實驗例6的肖特基勢壘二極管的特性的圖。
[0099]圖18是表示制作依照實驗例7的縱向晶體管的方法中的工序流程的圖。
[0100]圖19是表示制作依照實驗例7的縱向晶體管的方法中的工序流程的圖。
[0101]圖20是表示依照實驗例7的縱向晶體管的結(jié)構(gòu)的圖。
[0102]圖21是表示實驗例7的縱向晶體管的特性的圖。
[0103]圖22是在H2/NH3退火時表示外延表面的外觀的由微分干涉顯微鏡得到的圖。
[0104]圖23是在H2/NH3退火時表示外延表面的外觀的由微分干涉顯微鏡得到的圖。
【具體實施方式】
[0105]參考附圖的同時，對制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法、和III族氮化物半導(dǎo)體裝置的本發(fā)明的實施方式進行說明。在能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下，對相同部分賦予相同符號。
[0106]圖1和圖2是表示包括本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的工序流程的圖。圖3?圖5是示意地表示本實施方式中的、制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法、制作半導(dǎo)體元件的方法、和進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法中的主要工序的圖。[0107]在工序SlOl中，準(zhǔn)備基板。該基板可以具有導(dǎo)電性。如圖3的(a)部所示，基板11具有主面Ila和背面lib?；?1的導(dǎo)電性是為了制作縱型的半導(dǎo)體元件而發(fā)揮作用的?；?1可以為例如晶片這樣的板狀的物體。晶片可以為GaN,也可以包含S1、SiC等材料。
[0108]在工序S102中，如圖3的(a)部所示，使III族氮化物半導(dǎo)體層13在生長爐IOa中在基板11的主面Ila上生長。III族氮化物半導(dǎo)體層13的生長可以使用例如有機金屬氣相生長法、MBE法、HVPE法、PLD法等成膜方法。
[0109]在需要的情況下，可以在形成能夠根據(jù)位置選擇性地導(dǎo)入摻雜劑的掩模，并進行離子注入。但是，也可以在不使用掩模的情況下在基板的整個面中進行離子注入。另外，在需要的情況下，可以在基板11上以包含摻雜劑的方式使III族氮化物半導(dǎo)體層生長。
[0110]在工序S103中，如圖3的(b)部所示，使掩模膜15在生長爐IOb中生長。掩模膜15包含與III族氮化物半導(dǎo)體層13不同的材料(例如絕緣性材料)。掩模膜15可以包含例如AIN、AlGaN、SiN, SiO2等材料。關(guān)于掩模膜15的生長，在例如AIN、AlGaN等的情況下可以使用有機金屬氣相生長法、MBE法、濺射法、EB蒸鍍等方法，在SiN、SiO2等的情況下可以使用等離子體CVD法、濺射法、熱CVD法、EB蒸鍍等成膜方法。在使用包含III族氮化物半導(dǎo)體的掩模膜15時，能夠應(yīng)用高能量的離子注入。
[0111]在工序S104中，如圖3的(c)部所示，在掩模膜15上形成圖案形成后的抗蝕劑掩模17。抗蝕劑掩模17可以具有例如開口 17a。
[0112]在工序S105中，如圖4的(a)部所示，使用抗蝕劑掩模17，通過蝕刻裝置IOc對掩模膜15進行蝕刻，形成用于離子注入的掩模19。該掩模19具有能夠指定離子注入的位置的圖案。掩模19具有例如開口 19a，在開口 19a處露出III族氮化物半導(dǎo)體層13的表面13a。在該工序中，在III族氮化物半導(dǎo)體層13上形成掩模19。根據(jù)該方法，可以選擇摻雜劑的注入?yún)^(qū)域通過離子注入法導(dǎo)入摻雜劑。需要說明的是，在能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下，可以不使用掩模膜13而使用抗蝕劑掩模作為離子注入用掩模。
[0113]在工序S106中，如圖4的(b)部所示，準(zhǔn)備包含p型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少一種摻雜劑21的III族氮化物半導(dǎo)體23。該準(zhǔn)備可以通過使用離子注入的摻雜劑21的導(dǎo)入來進行。在該工序中，使用例如掩模19，將摻雜劑21離子注入到III族氮化物半導(dǎo)體層13，可以形成III族氮化物半導(dǎo)體23。另外，摻雜劑21的導(dǎo)入可以使用離子注入裝置IOd進行一次或多次離子注入，來形成III族氮化物半導(dǎo)體23。多次離子注入分別可以使用例如相互不同的加速能量和/或劑量。根據(jù)該方法，通過利用多次離子注入，可以在用于半導(dǎo)體元件的III族氮化物半導(dǎo)體23中形成期望的摻雜劑分布區(qū)。
[0114]包含p型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少一種摻雜劑21的III族氮化物半導(dǎo)體的準(zhǔn)備，像已經(jīng)所說明的那樣，可以通過摻雜劑21的離子注入進行。但是，不限于利用離子注入的摻雜導(dǎo)入。在工序S106中，可以例如將摻雜劑氣體和原料氣體供給至生長爐(例如生長爐IOa)的同時，在基板11的主面Ila上使III族氮化物半導(dǎo)體層生長。根據(jù)該方法，可以使在生長爐中的成膜中進入到III族氮化物半導(dǎo)體層內(nèi)的摻雜劑活化。
[0115]原料氣體可以包含有機金屬物質(zhì)，摻雜劑氣體可以包含用于p型摻雜劑的物質(zhì)(例如Cp2Mg、EtCp2Mg)。根據(jù)該方法，可以使在使用包含有機金屬物質(zhì)的原料氣體的成膜中進入到III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的P型摻雜劑活化?；蛘呖梢栽诨?1的主面Ila上以包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少任意一種摻雜劑的方式使III族氮化物半導(dǎo)體層生長。另外，可以在基板11的主面Ila上以包含n型摻雜劑的方式使III族氮化物半導(dǎo)體層生長。上述III族氮化物半導(dǎo)體的生長可以包含再生長和埋入生長中的任意一種。根據(jù)該方法，包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體可以通過各種生長方法形成。
[0116]生長或被離子注入的III族氮化物半導(dǎo)體可以具有GaN、InN、AIN、AlGaN、InGaN、InAlN和InAlGaN中的至少任意一種。根據(jù)該方法，在GasAlTIni_s_TN(0≤S≤1、0≤T≤I)這樣的III族氮化物半導(dǎo)體中，可以引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0117]在工序S107中，如圖4的(C)部、圖5的(a)部和圖5的(b)部所示，對III族氮化物半導(dǎo)體23進行使用還原性氣體和氮源氣體的處理，形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體
25。該處理可以包括第一熱處理27a和第二熱處理27b。
[0118]在工序S108中，進行第一熱處理27a。在第一熱處理27a中，將包含第一流量LI的還原性氣體和第二流量L2的氮源氣體的第一處理氣體(工藝氣體)Gl供給至處理裝置IOe的同時，進行III族氮化物半導(dǎo)體23的熱處理。在第一熱處理27a中，還原性氣體以第一流量LI供給，氮源氣體以第二流量L2供給。在第一熱處理27a中，第一流量LI大于零(L1>0)。第二流量L2為零或零以上。第二流量L2可以為小于第一流量的值(低于LI)。(0<L2〈L1)。另外，第一熱處理27a的時間可以為例如0.1秒以上，這是由于，在更短的時間內(nèi)，無法促進充分的遷移。(認(rèn)為，為了促進遷移，通過還原性氣體除去GaN的最表面的氮，使GaN的僅最表面為Ga，由此促進遷移)。第一熱處理27a的時間可以為例如5秒以下，這是由于，時間如果過長，則不僅促進遷移，而且過分促進由還原性氣體引起的除氮，結(jié)晶完全分解。 [0119]在工序S109中，在進行第一熱處理27a后，進行第二熱處理27b。在第二熱處理27b中，將包含第三流量L3的還原性氣體和第四流量L4的氮源氣體的第二處理氣體(工藝氣體)G2供給至處理裝置10e，進行III族氮化物半導(dǎo)體23的熱處理。在第二熱處理27b中，還原性氣體以第三流量L3供給，氮源氣體以第四流量L4供給。在第二熱處理27b中，第四流量L4大于零，第三流量L3為零或零以上。第三流量L3可以為等于或小于第四流量的值(L4以下)(0 < L3 < L4)。作為處理裝置10e，可以使用例如RTA或外延生長裝置(例如有機金屬氣相生長裝置)。另外，第二熱處理27b的時間可以為例如0.01秒以上，這是由于，在更短的時間的情況下，再結(jié)晶化、即向氮與最表面的Ga的反應(yīng)產(chǎn)生的GaN的再結(jié)晶化變得不充分。第二熱處理27b的時間可以為例如10秒以下，這是由于，目標(biāo)為再結(jié)晶化、即最表面的Ga形成為GaN，因而處理時間即使延長為更長效果也相同。
[0120]根據(jù)該方法，使用還原性氣體和氮源氣體對包含摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體23進行處理。在該處理中，在進行第一熱處理(工序S108) 27a后，進行第二熱處理(工序S109)27b。在第一熱處理(工序S108) 27a中，還原性氣體以大于零的第一流量LI供給，并且氮源氣體以零或零以上的第二流量L2供給。因此，在該熱處理(工序S108) 27a中，以還原性氣體的貢獻大于氮源氣體的貢獻的方式，在III族氮化物半導(dǎo)體23的表面中促進遷移，引起表面附近和內(nèi)部的原子的重排。另一方面，在第二熱處理(工序S109)27b中，氮源氣體以大于零的第四流量L4供給，并且還原性氣體以零或零以上的第三流量L3供給。因此，在該熱處理(工序S109)27b中，以氮源氣體的貢獻大于還原性氣體的貢獻的方式，向III族氮化物半導(dǎo)體23的表面23a供給氮，促進再結(jié)晶化的同時，引起表面附近和內(nèi)部的原子的重排。在這些過程中，III族氮化物半導(dǎo)體23內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。
[0121]n型摻雜劑可以包含硅(Si)、鍺(Ge)和氧(0)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，通過包含第一熱處理27a和第二熱處理27b的處理，可以在使硅(Si)、鍺(Ge)和氧(0)這樣的n型摻雜劑活化，并且向III族氮化物半導(dǎo)體賦予導(dǎo)電性。
[0122]p型摻雜劑可以包含鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、釔⑴和鋅(Zn)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，通過包含第一熱處理27a和第二熱處理27b的處理，可以使鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、釔(Y)和鋅(Zn)這樣的p型摻雜劑活化，并且向III族氮化物半導(dǎo)體賦予導(dǎo)電性。
[0123]在工序SllO中的處理中，可以將第一熱處理27a這樣的熱處理和第二熱處理27b這樣的熱處理反復(fù)進行。反復(fù)進行的次數(shù)可以為約2次至約1000次。該處理可以包含例如第三熱處理和第四熱處理。工序SllO可以在將第三處理氣體供給至處理裝置的同時，進行III族氮化物半導(dǎo)體的第三熱處理。第三處理氣體包含第五流量的還原性氣體和第六流量的氮源氣體。另外，工序SllO可以在進行第三熱處理后，將第四處理氣體供給至處理裝置，進行III族氮化物半導(dǎo)體的第四熱處理。第四處理氣體包含第七流量的還原性氣體和第八流量的氮源氣體。
[0124]根據(jù)該方法，可以進行與第一熱處理27a相同或類似的第三熱處理，也可以進行與第二熱處理27b相同或類似的第四熱處理。這樣，還原性氣體的貢獻大的處理與氮源氣體的貢獻大的處理的交替進行，將促進III族氮化物半導(dǎo)體中的原子的重排和再結(jié)晶化。在這樣的處理的過程中，III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的摻雜劑進入到晶格中，引起摻雜劑的活化。
[0125]更具體而言，在工序SllO的處理中，在進行第三熱處理后，進行第四熱處理。在第三熱處理中，還原性氣體以大于零的第五流量L5供給，并且氮源氣體以零或零以上的第六流量L6供給。因此，在該熱處理中，還原性氣體的貢獻大于氮源氣體的貢獻，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，引起表面附近和內(nèi)部的原子的重排。另一方面，在第四熱處理中，氮源氣體以大于零的第八流量L8供給，并且還原性氣體以零或零以上的第七流量L7供給。因此，在該熱處理中，氮源氣體的貢獻大于還原性氣體的貢獻，氮被供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面，促進再結(jié)晶的同時，引起表面附近和內(nèi)部的原子的重排。
[0126]例如在第一熱處理(S108) 27a中，可以不供給氮源氣體。根據(jù)該方法，可以通過還原性氣體的流量調(diào)節(jié)原子的重排。第一流量LI也依賴于例如裝置的規(guī)模，可以設(shè)為ISLM以上至100SLM。在第二熱處理(S109) 27b中，可以不供給還原性氣體。根據(jù)該方法，可以通過氮源氣體的流量調(diào)節(jié)原子的重排。第四流量L4也依賴于例如裝置的規(guī)模，可以設(shè)為ISLM以上至100SLM。
[0127]另外，在第一熱處理(S108) 27a中，第一流量LI可以大于零，第二流量L2可以大于零。在第一熱處理(S108)27a中，在供給氮源氣體和還原性氣體這二者時，可以通過這些氣體的流量比調(diào)節(jié)原子的重排。第一流量LI也依賴于例如裝置的規(guī)模、溫度，可以設(shè)為ISLM以上至100SLM。第二流量L2也依賴于例如裝置的規(guī)模、溫度，可以設(shè)為0SLM、或OSLM以上至10SLM。
[0128]在第二熱處理(S109)27b中，第四流量L4可以大于零，第三流量L3可以大于零。在第二熱處理(S109)27b中，在供給氮源氣體和還原性氣體這二者時，可以通過這些氣體的流量比調(diào)節(jié)原子的再結(jié)晶化。第三流量L3也依賴于例如裝置的規(guī)模、溫度，可以設(shè)為ISLM以上至100SLM。第四流量L4也依賴于例如裝置的規(guī)模、溫度，可以設(shè)為ISLM以上至100SLM。
[0129]第一熱處理27a可以在攝氏800度以上的溫度下進行。此時，在III族氮化物半導(dǎo)體的表面中促進遷移，在III族氮化物半導(dǎo)體中引起原子的重排。另外，第二熱處理27b可以在攝氏800度以上的溫度下進行。此時，通過供給至III族氮化物半導(dǎo)體的表面的氮，促進原子的重排的同時，引起III族氮化物半導(dǎo)體的再結(jié)晶。
[0130]第一熱處理27a可以在攝氏1450度以下的溫度下進行。這是由于，此時，溫度過高時，Mg等p型摻雜劑的活化變得不充分。另外由于，III族氮化物半導(dǎo)體劇烈地被蝕刻。另外，第二熱處理27b可以在攝氏1450度以下的溫度下進行。這是由于，此時，溫度過高時，Mg等p型摻雜劑的活化變得不充分。另外由于，III族氮化物半導(dǎo)體被蝕刻。
[0131]用于第一熱處理27a的還原性氣體可以包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種。第二熱處理27b的還原性氣體可以包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，作為能夠還原熱處理的對象物質(zhì)即III族氮化物的還原性氣體，可以使用例如氫氣(H2)、鹽酸(HCl)和其他等氣體。
[0132]用于第一熱處理27a的氮源氣體可以包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種。用于第二熱處理27b的氮源氣體可以包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種。根據(jù)該方法，作為能夠供給熱處理的對象物質(zhì)的構(gòu)成元素的氮的氮源氣體，可以使用氨、肼類物質(zhì)、胺類物質(zhì)和其他等氣體。
[0133]良好的氮源氣體和還原性氣體的組合例如為氨氣與氫氣的組合等。另外，在優(yōu)選的實施例中，III族氮化物半導(dǎo)體層13的表面13a可以包含GaN或AlGaN。掩模19可以包含與III族氮化物半導(dǎo)體層13的表面13a的材料不同的III族氮化物。掩模19由掩模膜制成。掩模19和掩模膜的材料可以為例如AlN、AlGaN。作為掩模膜，可以使用III族氮化物。另外，掩模19可以包含例如AlN層、AlGaN層。根據(jù)該方法，作為掩模膜15，可以使用AIN、AlGaN。需要說明的是，掩模中當(dāng)然也可以使用通常SiN、SiO2這樣的材料。
[0134]在進行工序S107中的處理后，如圖5的(b)部所示，在工序Slll中，可以除去掩模19使III族氮化物半導(dǎo)體25的表面25a露出。根據(jù)該方法，在掩模19包含與III族氮化物半導(dǎo)體層13不同的III族氮化物半導(dǎo)體時，可以在離子注入后除去掩模19使III族氮化物半導(dǎo)體25的表面25a露出。在III族氮化物半導(dǎo)體層13的處理中，在掩模19的開口 19a處露出的表面23a暴露于還原性氣體和氮源氣體中，引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0135]關(guān)于掩模19的除去，在AlN、AlGaN的情況下，可以使用堿性的水溶液、例如氨水或四甲基氫氧化銨進行。根據(jù)該方法，在包含III族氮化物半導(dǎo)體的掩模19包含AlN、AlGaN的情況下，使用氨水或四甲基氫氧化銨進行濕式蝕刻。需要說明的是，在包含SiN或SiO2的情況下，可以使用氟酸或緩沖氟酸等除去。
[0136]或者，在進行工序S107中的處理前，可以除去掩模19使III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出。根據(jù)該制造方法，掩模包含與III族氮化物半導(dǎo)體層13不同的III族氮化物半導(dǎo)體，因此，可以在離子注入后除去掩模19使III族氮化物半導(dǎo)體層13的表面13a露出。在III族氮化物半導(dǎo)體層13的熱處理中，露出的表面13a暴露于還原性氣體和氮源氣體中，引起原子的重排和再結(jié)晶化。
[0137]工序S107中的處理可以提供特性良好的導(dǎo)電性的半導(dǎo)體25。在對包含p型摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體23應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b時，生成p型導(dǎo)電性區(qū)域。根據(jù)該方法，通過應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b，可以在III族氮化物半導(dǎo)體25內(nèi)形成p型導(dǎo)電性區(qū)域。
[0138]另外，在對包含n型摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體23應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b時，生成n型導(dǎo)電性區(qū)域。根據(jù)該方法，通過應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b，可以在III族氮化物半導(dǎo)體25內(nèi)形成n型導(dǎo)電性區(qū)域。
[0139]可以對包含p型摻雜劑和n型摻雜劑這二者的III族氮化物半導(dǎo)體23應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b。根據(jù)該方法，通過應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b，可以使同時存在于III族氮化物半導(dǎo)體23內(nèi)的p型摻雜劑和n型摻雜劑這二者活化。
[0140]這樣，根據(jù)摻雜劑種類和摻雜劑濃度的不同，可以提供各種III族氮化物半導(dǎo)體。應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b后的III族氮化物半導(dǎo)體25可以包含顯示n型導(dǎo)電性的第一部分和顯示P型導(dǎo)電性的第二部分。使用多階段的離子注入，注入多個離子種(^才 >種)，由此可以實現(xiàn)這樣的摻雜劑分布。根據(jù)該方法，通過應(yīng)用第一熱處理27a和第二熱處理27b，可以通過活化形成同時存在于III族氮化物半導(dǎo)體內(nèi)的n型導(dǎo)電性的第一部分和P型導(dǎo)電性的第二部分這二者。
[0141]如圖6的(a)部所示，導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25可以包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域28a、第二區(qū)域28b和基礎(chǔ)區(qū)域28c。導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的n型摻雜劑分布區(qū)PFl (n)、p型摻雜劑分布區(qū)PF2 (p)和n型摻雜劑分布區(qū)PF3 (n)。
[0142]在本實施例中，n型摻雜劑分布區(qū)PF3(n)顯示出作為基礎(chǔ)的外延層23中的n型摻雜劑濃度。通過該n型摻雜劑分布區(qū)PF3(n)的n型摻雜劑濃度規(guī)定基礎(chǔ)區(qū)域28c。n型摻雜劑分布區(qū)PFl (n)顯示出外延表面的附近的n型摻雜劑濃度。通過該n型摻雜劑分布區(qū)PFl(n)的n型摻雜劑濃度規(guī)定第一區(qū)域28a的導(dǎo)電型。p型摻雜劑分布區(qū)PF2 (p)顯示出中間區(qū)域中的P型摻雜劑濃度。通過該P型摻雜劑分布區(qū)PF2 (p)的p型摻雜劑濃度規(guī)定第二區(qū)域28b的導(dǎo)電型。在第一區(qū)域28a中，n型摻雜劑分布區(qū)PFl (n)中的n型摻雜劑濃度大于P型摻雜劑分布區(qū)PF2(p)的p型摻雜劑濃度，在第二區(qū)域28b中，p型摻雜劑分布區(qū)PF2 (p)的p型摻雜劑濃度大于n型摻雜劑分布區(qū)PFl (n)和PF3 (n)中的n型摻雜劑濃度。根據(jù)該方法，可以對從該III族氮化物半導(dǎo)體25的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域28a和第二區(qū)域28b分別賦予相互不同的導(dǎo)電性。
[0143]圖6的(a)部所示的摻雜劑分布區(qū)，例如在晶體管的阱區(qū)域和源極區(qū)域中的縱截面中出現(xiàn)。為了形成多個摻雜劑分布區(qū)，使用不同的加速能量，進行不同的離子種的離子注入，由此能夠?qū)崿F(xiàn)不同的離子飛行距離Rp。
[0144]如圖6的(b)部所示， 導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25可以包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第三區(qū)域29a和基礎(chǔ)區(qū)域2%。導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的p型摻雜劑分布區(qū)PF4(p)和n型摻雜劑分布區(qū)PF5 (n)。在第三區(qū)域29a中，p型摻雜劑分布區(qū)PF4 (p)的p型摻雜劑濃度大于n型摻雜劑分布區(qū)PF5 (n)中的n型摻雜劑濃度。n型摻雜劑分布區(qū)PF5 (n)顯示出作為基礎(chǔ)的外延層23中的n型摻雜劑濃度。通過該n型摻雜劑分布區(qū)PF5 (n)的n型摻雜劑濃度規(guī)定基礎(chǔ)區(qū)域29b。
[0145]圖6的(b)部所示的摻雜劑分布區(qū)，例如在包圍晶體管的源極區(qū)域的阱區(qū)域中的縱截面、橫切肖特基面結(jié)型二極管的P型保護環(huán)的縱截面、和橫切Pn面結(jié)型二極管的pn結(jié)的縱截面中出現(xiàn)。
[0146]在圖6的(a)部和(b)部所示的摻雜劑分布區(qū)的形成中，使用具有大開口尺寸的掩模，較深地注入P型離子種，并且使用具有小開口尺寸的掩模，較淺地注入n型離子種，由此，可以形成例如晶體管的阱區(qū)域和源極區(qū)域。在該方式中，在導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25中，可以包含從第二區(qū)域28b延伸存在、以包圍第一區(qū)域28a的方式到達(dá)導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的表面25a的第三區(qū)域29a。
[0147]這樣，在使用具有不同開口尺寸的多個掩模進行不同加速能量和不同劑量的離子注入時，可以提供適于晶體管和二極管的P-摻雜劑分布區(qū)和n-摻雜劑分布區(qū)。在圖6中的說明中，p-、n-摻雜劑分布區(qū)可以稱作表不第一導(dǎo)電型摻雜劑濃度的第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)、和表不第二導(dǎo)電型摻雜劑濃度的第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)。
[0148]在工序S112中，形成用于半導(dǎo)體元件的電極。
[0149]在需要的情況下，在工序S115中，可以在形成電極前，在使用還原性氣體和氮源氣體的處理后進行III族氮化物半導(dǎo)體的表面的觀察。半導(dǎo)體表面的觀察可以使用例如電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡，更優(yōu)選使用諾馬爾斯基顯微鏡(微分干涉顯微鏡)等。在工序S116中，在觀察中在III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)期望的形貌的情況下，進行應(yīng)用制作半導(dǎo)體元件的方法中的后續(xù)處理(例如工序112等)的判斷。根據(jù)該方法，判斷是否在熱處理后在III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)期望的形貌，因此，能夠判斷良好的原子的重排和再結(jié)晶化的有無。
[0150]另外，在工序S116中的判斷后，可以進行工序S112中的電極形成。根據(jù)該方法，判斷是否在熱處理后在III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)形貌，因此，可以在作為良好的原子的重排和再結(jié)晶化的結(jié)果的導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體上形成電極。
[0151]通過本實施方式的方法制作的半導(dǎo)體元件的一例可以包含肖特基二極管。如圖7所示，導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的第三區(qū)域29a包含肖特基二極管的p型保護環(huán)部。根據(jù)該方法，可以形成用于半導(dǎo)體元件的保護環(huán)的P型區(qū)域。
[0152]在工序S112中形成用于半導(dǎo)體元件的電極。如圖7所示，在工序S113中，可以形成肖特基電極31。肖特基電極31以與導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的第三區(qū)域29a和基礎(chǔ)區(qū)域29b接觸的方式形成。根據(jù)該方法，肖特基電極31與良好的p型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體區(qū)域(例如圖6的(b)部所示的第三區(qū)域29a)接觸，因此，能夠提高肖特基電極31的耐壓。另外，在工序S112中，可以在基板11的導(dǎo)電性的背面Ilb上形成其他電極(例如背面電極)33。該半導(dǎo)體元件可以具有縱型的結(jié)構(gòu)。
[0153]通過本實施方式的方法制作的半導(dǎo)體元件的一例可以包含縱向晶體管。如圖8所示，導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的第二區(qū)域28b和第三區(qū)域29a包含阱區(qū)域，第一區(qū)域28a包含源極區(qū)域?；A(chǔ)區(qū)域28c、29b提供用于向基板11的電流途徑的漂移區(qū)域和漏極區(qū)域。
[0154]在工序S112中，如圖8所示，形成用于半導(dǎo)體元件的電極。在工序S114中，例如，能夠以與阱區(qū)域和源極區(qū)域構(gòu)成接觸的方式形成歐姆電極35。歐姆電極35以與導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的第一區(qū)域28a和第三區(qū)域29a接觸的方式形成。根據(jù)該方法，歐姆電極35與良好的p型導(dǎo)電性和/或n型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體區(qū)域(第一區(qū)域28a和第三區(qū)域29a)接觸，因此，能夠進行穩(wěn)定的電位供給，半導(dǎo)體元件的操作穩(wěn)定。
[0155]另外，在縱向晶體管的形成中，在阱區(qū)域(區(qū)域29a)上形成柵膜37，并且在柵膜37上形成柵電極39。根據(jù)柵電極39的電位，在阱區(qū)域的表面上形成反轉(zhuǎn)層，從而控制源極區(qū)域與漂移區(qū)域的電導(dǎo)通。
[0156]通過本實施方式的方法制作的半導(dǎo)體元件的一例可以包含面結(jié)型二極管。如圖9所示，導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的第三區(qū)域29a包含面結(jié)型二極管的p型區(qū)域。根據(jù)該方法，可以形成用于半導(dǎo)體元件的陽極的P型區(qū)域。
[0157]在工序S112中，如圖9所示，形成用于半導(dǎo)體元件的電極。在工序S114中，例如，能夠以與面結(jié)型二極管的陽極區(qū)域構(gòu)成接觸的方式形成歐姆電極41。歐姆電極41以與導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的第三區(qū)域29a接觸的方式形成。根據(jù)該方法，歐姆電極41與良好的P型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體區(qū)域接觸，因此，能夠進行穩(wěn)定的電位供給，半導(dǎo)體元件的操作穩(wěn)定。在第三區(qū)域29a包含面結(jié)型二極管的陽極區(qū)域，并且基礎(chǔ)區(qū)域29b可以包含面結(jié)型二極管的陰極區(qū)域。在本實施例中，第三區(qū)域29a與基礎(chǔ)區(qū)域29b構(gòu)成pn結(jié)。根據(jù)該方法，半導(dǎo)體元件可以為包含pn結(jié)的pn面結(jié)型二極管。在需要的情況下，可以制作將p型區(qū)域和n型區(qū)域的配置互相置換的面結(jié)型二極管。
[0158]另外，在本實施例中，通過導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體25的摻雜劑濃度和摻雜劑分布區(qū)的變更，可以制作包含代替pn結(jié)的pin結(jié)的面結(jié)型二極管。該面結(jié)型二極管包含以與第一區(qū)域的陽極區(qū)域和第二區(qū)域的陰極區(qū)域接觸的方式夾持的i型區(qū)域。
[0159]接著，對本實施方式中的實驗例進行說明。
[0160](實驗例I)
[0161]在藍(lán)寶石基板上生長厚度2 U m的無摻雜GaN外延層，準(zhǔn)備幾個外延基板A_1、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54。在以下的注入條件下對這些外延基板進行離子注入。
[0162]離子種:Mg離子。
[0163]加速能量:以從Oiim直至深度0.3 iim的深度達(dá)到Mg濃度5 X IO19CnT3的方式進行多階段注入。
[0164]總劑量:1.5X 1015cnT2。
[0165]在外延基板A_51 ?A_54中，在退火前，通過有機金屬氣相生長(MOVPE)法在生長溫度500度下生長厚度500nm的AlN表面保護膜。
[0166]對外延基板A_1、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54在以下的條件下進行用于活化的熱處理。
[0167](I)外延基板八_1:在N2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0168](2)外延基板A_2:在NH3氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0169](3)外延基板A_3:在攝氏1050度的溫度下，交替供給NH3+H2氣氛和H2氣氛的程序(*一> )。程序可以包含一個或多個單元程序。單元程序包含第一熱處理和第二熱處理。在本實施例中，單元程序的時間的長度例如為1.5秒。NH3的供給時間的長度例如為0.5秒，NH3+H2的供給時間的長度例如為1.0秒。[0170]在(NH3+H2)氣氛的期間中，H2流量為lOslm，NH3流量也為lOslm。H2氣氛的期間中，H2流量為20slm。
[0171](4)外延基板八_4:在H2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0172](5-1)外延基板A_51:在攝氏1050度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0173](5-2)外延基板A_52:在攝氏1200度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0174](5-3)外延基板A_53:在攝氏1350度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0175](5-4)外延基板A_54:在攝氏1450度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0176]在用于活化的熱處理后，通過使用TMAH溶液的濕式蝕刻除去外延基板八_51?A_54的AlN膜(室溫下、15分鐘)。
[0177]然后，用光學(xué)顯微鏡觀察外延基板A_l、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54的表面。在觀察后，在外延基板A_l、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54的表面上形成包含Ni的歐姆電極，形成半導(dǎo)體元件A_1、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54，并且進行合金化處理。然后，進行半導(dǎo)體元件A_1、A_2、A_3、A_4、A_51、A_52、A_53、A_54的霍爾測定。通過霍爾測定，測定載流子極性和載流子濃度。
[0178]圖10是表示實驗例I的一覽的圖。對半導(dǎo)體元件的表面的狀態(tài)進行說明。在該圖中，在載流子極性的欄中，符號“n”表示形成n導(dǎo)電性，符號“p”表示形成p導(dǎo)電性。關(guān)于載流子濃度的數(shù)值中的符號，符號表示電子濃度，符號“ + ”表示空穴濃度。例如，“-5.4el7”的標(biāo)記是指電子濃度5.4X IO1W0
[0179]關(guān)于半導(dǎo)體元件A_1，在活化處理的前后，在外延表面上完全不會觀察到變化，具有良好的平坦性。關(guān)于表面附近，認(rèn)為也完全沒有變化。
[0180]關(guān)于半導(dǎo)體元件八_2，在進行活化處理后，在外延表面上產(chǎn)生凹點等。通過利用NH3的退火，位錯等的部分、局部地凹陷的部分優(yōu)先發(fā)生利用NH3的處理(反應(yīng))，因此可以認(rèn)為，該部分的原子大幅移動，產(chǎn)生凹點等。
[0181]關(guān)于半導(dǎo)體元件八_3，在進行活化處理后，觀察到表面形貌的明顯變化。具體而言，觀察到宏觀臺階的發(fā)生、或小丘的發(fā)生等。作為表面形貌變化的理由，可以考慮如下。在短時間的H2氣氛中生成除去氮原子后的狀態(tài)。作為其結(jié)果，產(chǎn)生外延表面的原子(特別是Ga)容易移動的狀態(tài)，在被離子注入后的GaN外延的表面附近引起遷移的大幅增加。其結(jié)果，弓丨起表面附近的原子的重排。據(jù)認(rèn)為，在暴露于H2氣氛后氮源NH3供給至外延表面，由此促進了再結(jié)晶化。
[0182]關(guān)于半導(dǎo)體元件么_4，產(chǎn)生Ga微滴等。這可以認(rèn)為是由于，通過H2使GaN完全分解。
[0183]關(guān)于半導(dǎo)體元件A_51、A_52、A_53，在各個活化處理前后，完全沒有觀察到變化，外延表面具有良好的平坦性。通過低溫(例如溫度攝氏300度?攝氏900度)下成膜的AlN保護膜(例如厚度IOnm?2000nm)，保護外延表面，因此不產(chǎn)生表面的變化。另一方面，關(guān)于半導(dǎo)體元件A_54，通過活化的處理，形成外延表面上的AlN保護膜，不論是否進行退火，在表面的一部分上都產(chǎn)生Ga微滴。這可以認(rèn)為是由于,通過熱處理溫度1450度的退火,從外延層的一部分開始引起GaN的分解。
[0184]由以上的實驗例I的結(jié)果可明確所得到的GaN的p型的特性。關(guān)于離子注入后的外延膜的活化的方法，與使用氨氣氣氛中的退火的方法、使用AlN覆膜的方法相比，外延基板八_3的方法優(yōu)良。另外，與形成AlN保護膜后在高溫下進行退火的方法相比，外延基板A_3的方法中在比較低的溫度下可以形成良好的p型特性，并不一定需要高溫，因此外延基板八_3的方法容易實施。
[0185](實驗例2)
[0186]示出變更Mg離子的注入條件的實驗例。降低Mg離子的劑量。根據(jù)發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)，該條件是難以得到P型的條件。另一方面，在實際的電子器件中為有用性和重要性高的條件。
[0187]在藍(lán)寶石基板上生長厚度2 U m的無摻雜GaN外延層，準(zhǔn)備幾個外延基板B_1、B_2、B_3、B_4、B_51、B_52、B_53、B_54。在以下的注入條件下對這些外延基板進行離子注入。
[0188]離子種:Mg離子。
[0189]加速能量:以從0 ii m直至深度0.5 ii m的深度達(dá)到Mg濃度2 X IO18CnT3的方式進行多階段注入。
[0190]總劑量:L0X1014cnT2。
[0191]在外延基板B_51?B_54中，在退火前，通過有機金屬氣相生長(MOVPE)法、以厚度500nm的AlN膜在生長溫度500度下生長AlN表面保護膜。
[0192]對外延基板B_1、B_2、B_3、B_4、B_51、B_52、B_53、B_54在以下的條件下進行用于活化的熱處理。
[0193](I)外延基板B_1:在N2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0194](2)外延基板B_2:在NH3氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0195](3)外延基板B_3:在攝氏1050度的溫度下，交替供給NH3+H2氣氛和H2氣氛的程序。
[0196]在(NH3+H2)氣氛的期間中，在前半處理中在H2氣氛的期間H2流量為20slm。在后半處理中H2流量為lOslm，NH3流量為lOslm。
[0197](4)外延基板B_4:在H2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0198](5-1)外延基板[51:在攝氏1050度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0199](5-2)外延基板[52:在攝氏1200度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0200](5-3)外延基板B_53:在攝氏1350度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0201](5-4)外延基板B_54:在攝氏1450度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0202]在用于活化的熱處理后，通過使用TMAH溶液的濕式蝕刻除去外延基板B_51?B_54的AlN膜(室溫下、15分鐘)。然后，用光學(xué)顯微鏡觀察外延基板B_1?B_54的表面。在觀察后，在外延基板B_1?B_54的表面上形成包含Ni的歐姆電極，形成半導(dǎo)體元件B_l、B_2、B_3、B_4、B_51、B_52、B_53、B_54,并且進行合金化處理。然后，進行半導(dǎo)體元件B_1?B_54的霍爾測定。通過霍爾測定，估算載流子極性和載流子濃度。
[0203]圖11是表示實驗例2的一覽的圖。在該圖中，在載流子極性的欄中，符號“n”表示形成n導(dǎo)電性，符號“p”表示形成p導(dǎo)電性。關(guān)于載流子濃度的數(shù)值中的符號，符號表示電子濃度，符號“ + ”表示空穴濃度。實驗例2中的表面形貌顯示出與實驗例I同樣的傾向。熱處理的條件對于離子注入的高劑量至中等劑量中的注入離子種的活化而言有用。
[0204]關(guān)于半導(dǎo)體元件[3，在進行活化處理后，觀察到表面形貌的明顯變化。具體而言，觀察到宏觀臺階的發(fā)生、小丘的發(fā)生等。作為面形貌發(fā)生變化的理由，可以考慮如下。在短時間的H2氣氛下生成除去氮原子后的狀態(tài)。作為其結(jié)果，產(chǎn)生外延表面的原子(特別是Ga)容易移動的狀態(tài)，在被離子注入后的GaN外延的表面附近引起遷移的大幅增加。其結(jié)果，弓丨起表面附近的原子的重排等。據(jù)認(rèn)為，在暴露于H2氣氛后將NH3供給至外延表面，由此促進了再結(jié)晶化。
[0205]在實驗例2中，能夠得到在向電子器件等的實際應(yīng)用中使用的情況下的低Mg濃度的P型氮化鎵。
[0206](實驗例3)
[0207]對變更活化處理的條件(交替退火時的溫度)的實驗例進行說明。Mg離子的注入條件在實驗例2中使用的低劑量條件下進行。該條件低于實驗例I的劑量條件，因此，是難以得到P型的注入條件。
[0208]在藍(lán)寶石基板上生長厚度2 iim的無摻雜GaN外延層，準(zhǔn)備幾個外延基板C_l、C_2、C_3、C_4、C_5、C_6、C_7、C_8、C_9。在以下的注入條件下對這些外延基板進行離子注入。
[0209]離子種:Mg離子。
[0210]加速能量:以從0 ii m直至深度0.5 ii m的深度達(dá)到Mg濃度2 X IO18CnT3的方式進行多階段注入。
[0211]總劑量:1.0XlO14Cm'
[0212]對外延基板C_1?C_9在以下的條件下進行用于活化的熱處理。
[0213]關(guān)于熱處理中的處理氣體，交替供給NH3+H2氣氛(0.5秒)和H2氣氛(1.0秒)的程序。
[0214]在(NH3+H2)氣氛的期間，H2流量為lOslm，NH3流量也為lOslm。在H2氣氛的期間，H2流量為20slm。
[0215](I)外延基板C_1:在攝氏700度的溫度下進行退火。
[0216](2)外延基板C_2:在攝氏800度的溫度下進行退火。
[0217](3)外延基板C_3:在攝氏900度的溫度下進行退火。
[0218](4)外延基板C_4:在攝氏1000度的溫度下進行退火。
[0219](5)外延基板C_5:在攝氏1050度的溫度下進行退火。
[0220](6)外延基板C_6:在攝氏1100度的溫度下進行退火。
[0221](7)外延基板C_7:在攝氏1200度的溫度下進行退火。
[0222](8)外延基板C_8:在攝氏1250度的溫度下進行退火。
[0223](9)外延基板C_9:在攝氏1300度的溫度下進行退火。
[0224]然后，用光學(xué)顯微鏡觀察外延基板C_1?C_9的表面。在觀察后，在外延基板C_1?C_9的表面上形成包含Ni的歐姆電極，形成半導(dǎo)體元件C_1?C_9，并且進行合金化處理。然后，進行半導(dǎo)體元件C_1?C_9的霍爾測定。通過霍爾測定，得到載流子極性和載流子濃度。
[0225]圖12是表示實驗例3的一覽的圖。在該圖中，在載流子極性的欄中，符號“n”表示形成n導(dǎo)電性，符號“p”表示形成p導(dǎo)電性。關(guān)于載流子濃度的數(shù)值中的符號，符號表示電子濃度，符號“ + ”表示空穴濃度。另外，使用能夠提供還原性氣氛的還原性氣體，可以對被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體在攝氏800度以上至攝氏1450度范圍內(nèi)的溫度下進行熱處理。優(yōu)選在實施交替退火時，在攝氏800度?1250度的范圍內(nèi)能夠進行p型摻雜劑的活化。需要說明的是，在實施交替退火前，也能夠在氮氣氣氛中實施例如攝氏1400度以下的預(yù)退火。這是因為，通過進行這樣的處理，能夠恢復(fù)由離子注入產(chǎn)生的損壞，實現(xiàn)由交替退火引起的P型摻雜劑的活化率的提高。
[0226](實驗例4)
[0227]示出進行代替鎂(Mg)離子的碳(C)離子的注入的實驗例。在藍(lán)寶石基板上生長厚度2 ii m的無摻雜GaN外延層，準(zhǔn)備幾個外延基板D_l、D_2、D_3、D_4、D_51、D_52、D_53、D_54。在以下的注入條件下對這些外延基板進行離子注入。
[0228]離子種:C離子。
[0229]加速能量:以從0 ii m直至深度0.3 ii m的深度達(dá)到Mg濃度5 X IO19CnT3的方式進行多階段注入。
[0230]總劑量:1.5 X 1015cnT2。
[0231]外延基板D_51?D_54中，在退火前，通過有機金屬氣相生長(MOVPE)法、以厚度500nm的AlN膜在生長溫度500度下生長AlN表面保護膜。
[0232]對外延基板D_1、D_2、D_3、D_4、D_51、D_52、D_53、D_54在以下的條件下進行用于活化的熱處理。
[0233](I)外延基板D_1:在N2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0234](2)外延基板D_2:在NH3氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0235](3)外延基板0_3:在攝氏1050度的溫度下，使用交替供給NH3+H2氣氛(0.5秒)和H2氣氛(1.0秒)的程序。在(NH3+H2)氣氛的期間，H2流量為lOslm，NH3流量也為IOslm0
[0236]在H2氣氛的期間，H2流量為20slm。
[0237](4)外延基板D_4:在H2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0238](5-1)外延基板D_51:在攝氏1050度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0239](5-2)外延基板D_52:在攝氏1200度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0240](5-3)外延基板D_53:在攝氏1350度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0241](5-4)外延基板D_54:在攝氏1450度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0242]在用于活化的熱處理后，通過使用TMAH溶液的濕式蝕刻，除去外延基板A_51?A_54的AlN膜(室溫下、15分鐘)。
[0243]然后，用光學(xué)顯微鏡觀察外延基板D_1?D_54的表面。在觀察后，在外延基板D_1?D_54的表面上形成包含Ni的歐姆電極，形成半導(dǎo)體元件D_1?D_54，并且進行合金化處理。然后，進行半導(dǎo)體元件D_1?D_54的霍爾測定。通過霍爾測定，能夠得到載流子極性和載流子濃度。
[0244]圖13是表示實驗例4的一覽的圖。對半導(dǎo)體元件的表面的狀態(tài)進行說明。在該圖中，在載流子極性的欄中，符號“n”表示形成n導(dǎo)電性，符號“p”表示形成p導(dǎo)電性。關(guān)于載流子濃度的數(shù)值中的符號，符號表示電子濃度，符號“ + ”表示空穴濃度。使用碳(C)作為摻雜劑時，通過進行交替供給NH3和H2的交替退火，碳(C)作為p型摻雜劑被活化，能夠得到P型的GaN。
[0245]關(guān)于半導(dǎo)體元件(:_3，在進行活化處理后，觀察到表面形貌的明顯變化。具體而言，觀察到宏觀臺階的發(fā)生、小丘的發(fā)生等。作為面形貌變化的理由，可以考慮如下。在短時間的H2氣氛中生成除去氮原子的狀態(tài)。作為其結(jié)果，產(chǎn)生外延表面的原子(特別是Ga)容易移動的狀態(tài)，在被離子注入后的GaN外延的表面附近引起遷移的大幅增加。其結(jié)果，引起表面附近的原子的重排等。據(jù)認(rèn)為，在暴露于H2氣氛后將NH3供給至外延表面，由此促進了再結(jié)晶化。
[0246]即使為其他摻雜劑、例如鋅(Zn)、鈣(Ca)、乾(Y)、鈹(Be)，該離子種也可以作為p型摻雜劑被活化，得到P型的GaN。
[0247](實驗例5)
[0248]對進行Si的離子注入的實驗例進行說明。n型摻雜劑的離子注入應(yīng)用于電子器件的接觸層的形成(選擇n層的形成、n+層的形成)。這在實用上也極其重要。
[0249]在藍(lán)寶石基板上生長厚度2 U m的無摻雜GaN外延層，準(zhǔn)備幾個外延基板E_1、E_2、E_3、E_4、E_51、E_52、E_53、E_54。在以下的注入條件下對這些外延基板進行離子注入。
[0250]離子種:Si離子。
[0251]加速能量:以從0 ii m直至深度0.3 ii m的深度達(dá)到Mg濃度5 X IO18CnT3的方式進行多階段注入。
[0252]總劑量:1.7 X 1014cnT2。
[0253]在外延基板E_51~E_54中，在退火前，通過有機金屬氣相生長(MOVPE)法、以厚度500nm的AlN膜在生長溫度500度下生長AlN表面保護膜。
[0254]對外延基板E_1、E_2、E_3、E_4、E_51、E_52、E_53、E_54在以下的條件下進行用于活化的熱處理。
[0255](I)外延基板E_1:在N2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
`[0256](2)外延基板E_2:在NH3氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0257](3)外延基板E_3:在攝氏1050度的溫度下，交替供給NH3+H2氣氛(0.5秒)和H2氣氛(1.0秒)的程序。
[0258]在(NH3+H2)氣氛的期間，H2流量為lOslm，NH3流量也為lOslm。在H2氣氛的期間，H2流量為20slm。
[0259](4)外延基板E_4:在H2氣氛、攝氏1050度的溫度下，時間I分鐘。
[0260](5-1)外延基板E_51:在攝氏1050度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0261](5-2)外延基板￡_52:在攝氏1200度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0262](5-3)外延基板E_53:在攝氏1350度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0263](5-4)外延基板E_54:在攝氏1450度的溫度、時間I分鐘、N2氣氛中進行退火。
[0264]在用于活化的熱處理后，通過使用TMAH溶液的濕式蝕刻，除去外延基板E_51~E_54的AlN膜(室溫下15分鐘的濕式蝕刻處理)。
[0265]然后，用光學(xué)顯微鏡觀察外延基板￡_1~E_54的表面。在觀察后，在外延基板E_1~E_54的表面上形成包含Ni的歐姆電極，形成半導(dǎo)體元件E_1~E_54，并且進行合金化處理。然后，進行半導(dǎo)體元件E_1~E_54的霍爾測定。通過霍爾測定，得到載流子極性和載流子濃度。
[0266]圖14是表示實驗例4的概要的圖。對半導(dǎo)體元件的表面的狀態(tài)進行說明。在該圖中，在載流子極性的欄中，符號“n”表示形成n導(dǎo)電性。關(guān)于載流子濃度的數(shù)值中的符號，符號表示電子濃度。[0267]參考該Si濃度的欄可知，在這些實驗例中，外延基板E_l、E_3的條件也顯示比較高的載流子濃度，該方法能夠提供優(yōu)良的活化。
[0268](實驗例6)
[0269]對截止目前的實驗例進行總結(jié)。在上述實驗中，在GaN中進行作為離子種的Mg、C、Si的離子注入后，為了該GaN的活化，連續(xù)地進行各種熱處理。其中，將(NH3+H2)供給與H2供給交替供給的同時進行熱處理。在該熱處理中，將氨氣這樣的氮供給源與氫氣這樣的還原性氣氛(蝕刻氣體)交替供給。交替供給的氣體無需完全將兩者(H2與NH3)彼此分開，例如可以進行將包含氮源氣體(例如NH3)的第一氣氛、和包含還原性氣體(例如H2)和氮源(例如少于第一氣氛的NH3)的第二氣氛交替地使活化的對象物暴露的熱處理。此時，可以使第一氣氛與第二氣氛的比例(周期性)變動。由此，可以使各種離子種在III族氮化物半導(dǎo)體中活化。
[0270]另外，氮源的氣氛不僅通過氫氣和氨氣的組合形成，而且可以通過在III族氮化物半導(dǎo)體的生長時能夠成為其構(gòu)成元素的氮源的氣體形成。作為能夠成為氮源的氣體，除了氨氣之外，還可以應(yīng)用例如肼類氣體、胺類氣體等、氮自由基、等離子體化的氮、等離子體化的氨。另外，還原性氣氛(蝕刻氣體)可以由對于III族氮化物半導(dǎo)體具有還原作用的氣體提供。另外，作為還原性氣氛(蝕刻氣體)，除了氫氣之外，還可以使用例如氯化氫(例如HCl)、氯(例如Cl2)等。或者，也可以使用氫自由基、等離子體化的氫或等離子體化的氬
坐寸o
[0271]另外，在上述實驗例中，在離子注入的元素中示出Mg、C、Si的實驗。但是，作為n型摻雜劑，可以使用鍺等。另外，作為P型摻雜劑，可以使用鋅、鈣、釔、碳、鈹?shù)?。在使用這些摻雜劑時，可以期待與實驗例同樣的效果。
[0272]另外，在實驗例中，使用GaN層作為III族氮化物半導(dǎo)體。作為III族氮化物半導(dǎo)體，對于AlGaN、InGaN、AlInGaN等,也可以應(yīng)用實驗例的退火法，由通過離子注入導(dǎo)入的P-、n-摻雜劑分別得到p-、n-導(dǎo)電性。
[0273]氮源氣氛和還原性氣氛的反復(fù)的應(yīng)用例，通過適當(dāng)?shù)剡x擇處理時間、熱處理溫度、氣氛的壓力這樣的處理條件，可以包含例如氨氣氛、接著氫氣氛、最后氨氣氛這樣的處理。另外，應(yīng)用例也可以包含進一步的多次反復(fù)的處理。
[0274](實驗例7)
[0275]根據(jù)圖15所示的工序流程，對作為半導(dǎo)體元件的肖特基勢壘二極管進行說明。制作包含P型保護環(huán)的肖特基勢壘二極管。作為導(dǎo)電性基板，準(zhǔn)備具有IXlO8CnT2的位錯密度的導(dǎo)電性GaN晶片。通過MOVPE法使Si濃度2 X IO18CnT3和厚度I y m的n+GaN層、Si濃度I X IO16CnT3和厚度5 ii m的n_GaN層依次在該GaN基板上生長，制作外延基板。在圖15中的標(biāo)記中，“l(fā)e8cnT2”是指面密度“ I X IO8CnT2”，“2e18cnT3”是指濃度“2 X 1018cnT3”。在圖18和圖19中也使用同樣的標(biāo)記。
[0276]實驗F_l。
[0277]制作具有p型保護環(huán)的肖特基勢壘二極管。利用MOVPE在上述外延基板上生長厚度30nm的AlN膜后，在整個面上涂布厚度I y m的光致抗蝕劑，然后使用對準(zhǔn)器和光掩模，形成具有直徑Imm和寬10 ii m的環(huán)狀的窗的抗蝕劑掩模。接著，為了蝕刻AlN膜，在TMAH溶液中浸潰5分鐘。形成具有環(huán)狀的開口的AlN掩模。使用該AlN掩模,對外延基板進行僅僅Mg離子的離子注入。離子注入的條件如下:以從外延表面到0.5 iim的深度的Mg濃度達(dá)到約2X1018cm_3的方式，以IXlO14cnT2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，介由AlN掩模的開口在GaN層中形成直徑Imm和寬10 y m的環(huán)狀的Mg注入?yún)^(qū)域。在離子注入后僅除去抗蝕劑掩模、殘留AlN掩模。
[0278]作為退火處理，進行如下步驟:在攝氏1050度的溫度下交替形成I分鐘、(NH3和H2的混合氣體)/H2的氣氛的同時進行退火。在包含NH3和H2的混合氣體的氣氛中，H2流量為lOslm，MV流量為lOslm。在包含H2的氣氛中，H2流量為20slm。在該程序中，一個周期為1.5秒的時間。在1.5秒的時間內(nèi)通過氫氣,在0.5秒的時間內(nèi)通過氨氣。然后,在使用TMAH除去AlN掩模后，在N2氣氛中攝氏850度下進行2分鐘的退火。
[0279]實驗F_2。
[0280]在離子注入后，使用TMAH溶液除去具有環(huán)狀開口的AlN掩模。在除去后，再次通過MOVPE法在整個面上生長厚度IOOnm的AlN層。在成膜后，在N2氣氛中進行攝氏1350度、I分鐘的退火。在實施退火后，使用TMAH溶液除去AlN層。
[0281]在通過這些實驗制作的外延基板F_1、F_2的導(dǎo)電性GaN基板的背面上形成歐姆電極。然后，實施攝氏600度的合金化處理。然后，使用對準(zhǔn)器和光掩模，以電極的端部位于P型保護環(huán)的寬IOym內(nèi)的方式形成圓形的肖特基電極(Ni/Au電極)。
[0282]實驗F_3。
[0283]制作不具有p型保護環(huán)的肖特基勢壘二極管。通過外延生長制作外延基板后，在導(dǎo)電性GaN基板的背面上形成歐姆電極，在攝氏600度下實施合金化處理。然后，使用對準(zhǔn)器和光掩模，形成圓形(直徑Imm)的肖特基電極(Ni/Au電極)。
[0284]通過這些實驗，制作具有圖16所示結(jié)構(gòu)的肖特基勢壘二極管。在參考圖17的同時，對通過上述三個實驗制作的肖特基勢壘二極管F_1、F_2、F_3的特性進行說明。導(dǎo)通電阻、正向電壓Vf這樣的正向特性在任一肖特基勢壘二極管F_1、F_2、F_3中均相同。關(guān)于逆向的特性中的耐壓，顯示出肖特基勢壘二極管F_1的逆向耐壓在3種肖特基勢壘二極管中最高，通過離子注入和活化退火提供了能夠應(yīng)用于保護環(huán)的良好P型的特性。
[0285]在該實驗例Fl中，僅僅將p型保護環(huán)層的表面、即被Mg離子注入后的GaN層的表面暴露在使用nh3/h2的交替退火的氣氛中。在露出的表面形貌中，形成宏觀臺階等，該部分的形貌顯示與以AlN掩模覆蓋的部分不同的外觀。這樣的宏觀臺階對肖特基勢壘二極管耐壓這樣的電特性不產(chǎn)生影響。在本實驗例中制作了具有P型保護環(huán)的肖特基勢壘二極管，但本實施方式也能夠在其他二極管等半導(dǎo)體元件中應(yīng)用。
[0286](實驗例8)
[0287]根據(jù)圖18和圖19所示的工序流程，對作為半導(dǎo)體元件的縱向晶體管進行說明。制作具有AlGaN溝道的縱向晶體管。準(zhǔn)備具有IXlO8CnT2的位錯密度的導(dǎo)電性GaN晶片。通過MOVPE法依次在該GaN基板上生長Si濃度2 X 1018cm_3和厚度I y m的n+GaN層、Si濃度I X IO16CnT3和厚度5 ii m的n—GaN層、和厚度15nm的無摻雜AlGaN層(Al含量:0.25)，制作外延基板。
[0288]實驗Gl (在殘留有AlGaN層的狀態(tài)下進行制作的方法)。
[0289]制作縱向晶體管。使用MOVPE在上述外延基板上生長厚度500nm的AlN膜后，在基板的整個面上涂布厚度I U m的光致抗蝕劑。在涂布后，使用對準(zhǔn)器和光掩模，形成用于n型接觸區(qū)域的具有窗的抗蝕劑掩模。接著，為了進行AlN膜的蝕刻，在TMAH溶液中浸潰5分鐘。形成用于n型接觸區(qū)域的具有開口的AlN掩模。使用這樣制作的AlN掩模，對外延基板進行僅僅Si離子的離子注入。離子注入的條件如下:以距外延表面20nm直至0.1 y m的深度的Si濃度達(dá)到約5X IO18CnT3的方式以5X IO13CnT2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，形成用于n型接觸區(qū)域的Si注入?yún)^(qū)域。在離子注入后僅除去抗蝕劑掩模、殘留AlN掩模。
[0290]在除去抗蝕劑掩模后，再次在基板的整個面上涂布厚度I U m的光致抗蝕劑。使用對準(zhǔn)器和光掩模，形成用于P型阱的具有窗的抗蝕劑掩模。接著，為了進行之前的AlN掩模(AlN膜)的蝕刻，在TMAH溶液中浸潰5分鐘。由之前的AlN掩模形成用于p型阱的具有開口的AlN掩模。使用該新的AlN掩模,對外延基板進行僅僅Mg尚子的尚子注入。尚子注入的條件如下:以距外延表面20nm直至0.5 ii m的深度的Mg濃度達(dá)到約2X IO18CnT3的方式，以I X IO14CnT2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，形成用于p型阱區(qū)域的Mg注入?yún)^(qū)域。在第二次離子注入后，僅除去抗蝕劑掩模，殘留具有被重新調(diào)整大小后的開口的AlN掩模。
[0291]在二次離子注入后，在AlN掩模的開口處露出Mg注入層和Si注入層。在離子注入后作為退火處理，使用以下的條件:在攝氏1120度的溫度下交替形成I分鐘(NH3和H2的混合氣體)/H2的氣氛的同時進行退火。在包含NH3和H2的混合氣體的氣氛中，H2流量為lOslm, NH3流量為lOslm。在包含H2的氣氛中，H2流量為20slm。在該程序中，在1.5秒的時間內(nèi)通過氫氣，在0.5秒的時間內(nèi)通過氨氣,一周期為1.5秒的時間。然后,使用TMAH除去AlN掩模后，在N2氣氛中攝氏850度下進行2分鐘的退火。然后，使用TMAH溶液除去AlN掩模。由此，可以使Mg(p型層)、和進入該離子注入Mg后的區(qū)域中的Si(n型層)活化。在退火后的外延基板上形成歐姆電極(漏電極/源電極)和柵電極。
[0292]實驗G2。
[0293]制作縱向晶體管。使用MOVPE在上述外延基板上生長厚度30nm的AlN膜后，通過反應(yīng)性離子蝕刻法，部分地除去厚度15nm的AlGaN層。然后，用氫氟酸(HF)進行I分鐘的表面處理。
[0294]在蝕刻后，在整個面上涂布厚度I U m的光致抗蝕劑后，使用對準(zhǔn)器和光掩模，形成用于n型接觸區(qū)域的具有窗的抗蝕劑掩模。接著，為了進行AlN膜的蝕刻，在TMAH溶液中浸潰5分鐘。使用該AlN掩模，對外延基板進行僅僅Si離子的離子注入。離子注入的條件如下:以距外延表面20nm直至0.1 ii m的深度的Si濃度達(dá)到約5 X IO18CnT3的方式，以5X IO13cnT2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，形成用于n型接觸區(qū)域的Si注入?yún)^(qū)域。
[0295]在除去抗蝕劑掩模后，再次在整個面上涂布厚度I U m的光致抗蝕劑后，形成用于P型阱的具有窗的抗蝕劑掩模。接著，為了進行AlN膜的蝕刻，在TMAH溶液中浸潰5分鐘。形成用于P型講的具有開口的AlN掩模。使用該AlN掩模,對外延基板進行僅僅Mg離子的離子注入。離子注入的條件如下:以距外延表面20nm直至0.5iim的深度的Mg濃度達(dá)到約2X IO18CnT3的方式，以IXlO14cnT2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，形成用于P型阱區(qū)域的Mg注入?yún)^(qū)域。使用該AlN掩模，對外延基板進行僅僅Mg離子的離子注入。離子注入的條件如下:以距外延表面20nm直至0.5 u m的深度的Mg濃度達(dá)到約2 X IO18CnT3的方式，以lX1014cm_2的總劑量進行多階段的離子注入。其結(jié)果，形成用于p型阱區(qū)域的Mg注入?yún)^(qū)域。在離子注入后僅除去抗蝕劑掩模、殘留AlN掩模。
[0296]Mg注入層和Si注入層在AlN掩模的開口處露出。作為退火處理，使用以下的條件:在攝氏1120度的溫度下交替形成I分鐘(NH3和H2的混合氣體)/H2的氣氛的同時進行退火。在包含NH3和H2的混合氣體的氣氛中，H2流量為lOslm，MV流量為lOslm。在包含H2的氣氛中，H2流量為20slm。在該程序中，在1.5秒的時間內(nèi)通過氫氣，在0.5秒的時間內(nèi)通過氨氣，一周期為1.5秒的時間。然后，使用TMAH除去AlN掩模后，在N2氣氛中攝氏850度下進行2分鐘的退火。然后，使用TMAH溶液除去AlN掩模。由此，可以使Mg(p型層)、和進入該離子注入Mg后的區(qū)域中的Si(n型層)活化。在退火后的外延基板上形成歐姆電極(漏電極/源電極)和柵電極。
[0297]通過這些實驗，制作具有圖20所示的結(jié)構(gòu)的縱向晶體管。參考圖21的同時，對通過上述實驗制作的縱向晶體管G_l、G_2的特性進行說明。關(guān)于導(dǎo)通電阻、耐壓中的任意一種，縱向晶體管G_1的導(dǎo)通電阻比縱向晶體管6_2的導(dǎo)通電阻低。另外，縱向晶體管G_2的逆向耐壓比縱向晶體管G_1的逆向耐壓高。在這樣制作的縱向晶體管中，由于在使離子注入后的Mg注入層和Si注入層露出的狀態(tài)下實施了 H2/NH3退火，因此，在實驗Gl的外延表面上稍微產(chǎn)生宏觀臺階。在實驗G2的外延表面上產(chǎn)生宏觀臺階。在任意實驗例中，被離子注入后的區(qū)域的表面以外的其他部分均具有良好的表面形貌。
[0298]這樣制作的縱向晶體管包含AlGaN溝道，但也可以具有其他材料(例如AlInN、M0S或MIS)的溝道。另外，也可以制作用于具有MIS型、MOS型的縱向晶體管的p型阱區(qū)域和n型接觸區(qū)域。另外，用于晶體管的p型區(qū)域和n型區(qū)域不限于縱向晶體管，也應(yīng)用于橫向晶體管(例如聞電子遷移率晶體管)。
[0299]圖22和圖23是表示在H2/NH3退火時外延表面的外觀的顯微鏡像的圖。圖22是表示在H2/NH3退火時沒有在氣氛中露出的部分的外觀的圖。圖23是表示在H2/NH3退火時在氣氛中露出的部分的外觀的圖。將圖22和圖23相互比較時，可以理解為在氏/見13氣氛中露出的部分的形貌發(fā)生變化。
[0300]如在以上的實驗例中的半導(dǎo)體元件的制作的理解的那樣，半導(dǎo)體元件可以具有以下的結(jié)構(gòu)。
[0301]本實施方式中的III族氮化物半導(dǎo)體裝置具有III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。在該III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的一部分中選擇性地注入有P型摻雜劑，該被注入后的P型摻雜劑通過本實施方式中的熱處理方法而被活化。
[0302]例如該III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型保護環(huán)層的肖特基勢壘二極管，該P型保護環(huán)層的P型摻雜劑通過本實施方式中的熱處理方法而被活化。
[0303]例如III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域的縱向晶體管，這些P型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體區(qū)域的各摻雜劑通過本實施方式中的熱處理方法而被活化。
[0304]例如III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域。在III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的第一部分中選擇性地離子注入有Mg，并且在III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的第二部分中沒有被離子注入。該被注入的Mg進行了活化，并且第一部分的表面具有與第二部分的表面不同的表面形貌。[0305]例如III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型保護環(huán)半導(dǎo)體部和n型半導(dǎo)體部的肖特基勢壘二極管。該P型保護環(huán)層的P型摻雜劑進行了活化，P型保護環(huán)層的表面的至少一部分具有與n型半導(dǎo)體區(qū)域的表面形貌不同的表面形貌。
[0306]例如III族氮化物半導(dǎo)體裝置包含具有p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層的縱向晶體管。P型半導(dǎo)體層的摻雜劑和n型半導(dǎo)體層的摻雜劑進行了活化，p型半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體層中的任意一個表面的至少一部分表面具有與其他部分的表面形貌不同的表面形貌。
[0307]本發(fā)明不限于本實施方式中公開的特定的構(gòu)成。
[0308]在本實施例中，例示了在電子器件中的應(yīng)用例，但對于紫外LED的p層(p-AlGaN、p-AIN、p-GaN等的層)的p型摻雜劑的活化而言是有用的。另外，對熱處理中還原性氣體與氮源氣體的組合進行了說明，除此以外，也可以考慮使用等離子體的方法等、例如使用等離子體的方法、交替使用氫等離子體處理、氮等離子體或氨等離子體的方法等。另外，作為形貌的例子，使用出現(xiàn)六角形狀的小丘的形貌，也可以存在宏觀臺階等的情況。需要說明的是，在照片中，使用了基板的偏角處于準(zhǔn)點附近卜付近)的基板，但在使用具有偏角的基板時，當(dāng)然成為與其不同的形狀。
[0309]如以上所說明，根據(jù)本實施方式，提供能夠提供顯示良好導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體的、用于制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法。根據(jù)本實施方式，提供能夠提供顯示良好導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體的、用于制作半導(dǎo)體元件的方法。另外，根據(jù)本實施方式，提供能夠提供顯示良好導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體的、用于進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理的方法。根據(jù)本實施方式，提供包含顯示良好導(dǎo)電性的III族氮化物半導(dǎo)體的III族氮化物半導(dǎo)體裝置。
[0310]在優(yōu)選的實施方式中，圖示地說明了本發(fā)明的原理，但本發(fā)明只要不脫離這樣的原理，則在配置和細(xì)節(jié)中可以進行變更，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，從權(quán)利要求及其精神的范圍得到的全部修正和變更均屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其具有: 準(zhǔn)備包含P型摻雜劑和η型摻雜劑中的至少一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和 使用還原性氣體和氮源氣體進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的處理，形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的工序， 所述處理包括: 將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；和 在進行所述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至所述處理裝置，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序， 在所述第一熱處理中，所述第一流量大于零，所述第二流量為零以上， 在所述第二熱處理中，所述第四流量大于零，所述第三流量為零以上， 所述第二流量小于所述第四流量。
2.如權(quán)利要求1所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述第一處理和所述第二處理交替反復(fù)進行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述第一熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行， 所述第二熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述第一熱處理在攝氏1450度以下的溫度下進行，所述第二熱處理在攝氏1450度以下的溫度下進行。
5.如權(quán)利要求1~4中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述第一熱處理的所述還原性氣體包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種， 所述第二熱處理的所述還原性氣體包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種。
6.如權(quán)利要求1~5中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述第一熱處理的所述氮源氣體包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種， 所述第二熱處理的所述氮源氣體包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種。
7.如權(quán)利要求1~6中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述η型摻雜劑包含硅(Si)、鍺(Ge)和氧(O)中的至少任意一種。
8.如權(quán)利要求1~7中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述P型摻雜劑包含鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、釔(Y)和鋅(Zn)中的至少任意一種。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述處理還包括: 將包含第五流量的還原性氣體和第六流量的氮源氣體的第三處理氣體供給至處理裝置的同時，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第三熱處理的工序；和 在進行所述第三熱處理后，將包含第七流量的還原性氣體和第八流量的氮源氣體的第四處理氣體供給至所述處理裝置，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第四熱處理的工序。
10.如權(quán)利要求1~9中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，在所述第一熱處理中不供給所述氮源氣體。
11.如權(quán)利要求1~10中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，在所述第二熱處理中不供給所述還原性氣體。
12.如權(quán)利要求1~11中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，應(yīng)用了所述第一熱處理和所述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體包含P型導(dǎo)電性區(qū)域。
13.如權(quán)利要求1~12中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，應(yīng)用了所述第一熱處理和所述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體包含n型導(dǎo)電性區(qū)域。
14.如權(quán)利要求1~13中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，應(yīng)用了所述第一熱處理和所述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體包含所述P型摻雜劑和所述n型摻雜劑二者。
15.如權(quán)利要求1~14中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，應(yīng)用了所述第一熱處理和所述第二熱處理后的III族氮化物半導(dǎo)體包含第一部分和第二部分，該III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一部分顯示n型導(dǎo)電性，該III族氮化物半導(dǎo)體的所述第二部分顯示P型導(dǎo)電性。
16.如權(quán)利要求1~15中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，還具有使III族氮化物半導(dǎo)體層在生長爐中生長的工序， 所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序包括將所述摻雜劑離子注入到所述III族氮化物半導(dǎo)體層形成所述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。
17.如權(quán)利要求16所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，還具有在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上形成具有圖案的掩模的工序， 所述準(zhǔn)備III族氮 化物半導(dǎo)體的工序包括:使用所述掩模將所述摻雜劑離子注入到所述III族氮化物半導(dǎo)體層形成所述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。
18.如權(quán)利要求1~17中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序包括:將所述摻雜劑和原料氣體供給至生長爐的同時，使III族氮化物半導(dǎo)體層生長的工序。
19.如權(quán)利要求18所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述原料氣體包含有機金屬物質(zhì)， 所述摻雜劑包含P型摻雜劑。
20.如權(quán)利要求1~19中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的P型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)， 在所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一區(qū)域中，所述n型摻雜劑分布區(qū)中的n型摻雜劑濃度大于所述P型摻雜劑分布區(qū)的P型摻雜劑濃度， 在所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第二區(qū)域中，所述P型摻雜劑分布區(qū)中的P型摻雜劑濃度大于所述n型摻雜劑分布區(qū)的n型摻雜劑濃度。
21.如權(quán)利要求1~20中任一項所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體的方法，其中，所述III族氮化物半導(dǎo)體具有GaN、InN, AIN、AlGaN, InGaN, InAlN和InAlGaN中的至少任意一種。
22.—種制作半導(dǎo)體元件的方法，其為用于制作使用III族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件的方法，其中，具有: 準(zhǔn)備包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序；和 使用還原性氣體和氮源氣體進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的處理，形成導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的工序， 所述處理包括: 將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；和 在進行所述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至所述處理裝置，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序， 在所述第一熱處理中，所述第一流量大于零，所述第二流量為零以上， 在所述第二熱處理中，所述第四流量大于零，所述第三流量為零以上， 所述第二流量小于所述第四流量。
23.如權(quán)利要求22所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一處理和所述第二處理交替反復(fù)進行。
24.如權(quán)利要求22或23所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行， 所述第二熱處理在攝氏800度以上的溫度下進行。
25.如權(quán)利要求22~24中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一熱處理在攝氏1450度以下的溫度下進行， 所述第二熱處理在攝氏1450度以下的溫度下進行。
26.如權(quán)利要求22~25中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一熱處理的所述還原性氣體包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種， 所述第二熱處理的所述還原性氣體包含氫氣(H2)和鹽酸(HCl)中的至少任意一種。
27.如權(quán)利要求22~26中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一熱處理的所述氮源氣體包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種， 所述第二熱處理的所述氮源氣體包含氨、肼類物質(zhì)和胺類物質(zhì)中的至少任意一種。
28.如權(quán)利要求22~27中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述n型摻雜劑包含硅(Si)、鍺(Ge)和氧(O)中的至少任意一種。
29.如權(quán)利要求22~28中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述p型摻雜劑包含鎂(Mg)、鈣(Ca)、碳(C)、鈹(Be)、釔(Y)和鋅(Zn)中的至少任意一種。
30.如權(quán)利要求22~29中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有使III族氮化物半導(dǎo)體層在生長爐中生長的工序， 所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體層的工序包括將所述摻雜劑向所述III族氮化物半導(dǎo)體層中進行一次或多次離子注入，形成所述III族氮化物半導(dǎo)體的工序， 所述多次離子注入使用相互不同的加速能量。
31.如權(quán)利要求30所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上形成具有圖案的掩模的工序，所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序包括:使用所述掩模將所述摻雜劑離子注入到所述III族氮化物半導(dǎo)體層形成所述III族氮化物半導(dǎo)體層的工序。
32.如權(quán)利要求31所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有: 在形成所述掩模前使包含與所述III族氮化物半導(dǎo)體層不同的材料的掩模膜生長的工序；和 在所述掩模膜上形成圖案形成后的抗蝕劑掩模的工序， 在形成所述掩模的工序中，利用所述抗蝕劑掩模對所述掩模進行蝕刻，形成所述掩模。
33.如權(quán)利要求31或32所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述III族氮化物半導(dǎo)體層的表面包含GaN或AlGaN， 所述掩模包含與III族氮化物半導(dǎo)體層的表面的材料不同的III族氮化物。
34.如權(quán)利要求31~33中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述掩模包含AlN層或AlGaN層。
35.如權(quán)利要求31~34中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有在進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的所述處理后除去所述掩模、使所述III族氮化物半導(dǎo)體層的表面露出的工序。
36.如權(quán)利要求35所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述掩模的除去是使用堿性的水溶液進行的。
37.如權(quán)利要求22~36中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，應(yīng)用了所述第一熱處理和所述第二熱處理后的導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的表面包含P型導(dǎo)電性區(qū)域和n型導(dǎo)電性區(qū)域。`
38.如權(quán)利要求22~37中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述半導(dǎo)體元件包含肖特基二極管， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含所述肖特基二極管的P型保護環(huán)。
39.如權(quán)利要求22~38中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有以與所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體接觸的方式形成肖特基電極的工序。
40.如權(quán)利要求22~37中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述半導(dǎo)體元件包含晶體管， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含所述晶體管的P型阱。
41.如權(quán)利要求22~37和40中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述半導(dǎo)體元件包含晶體管， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)和第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)， 在所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一區(qū)域中，所述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第一導(dǎo)電型摻雜劑濃度大于所述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第二導(dǎo)電型摻雜劑濃度， 在所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第二區(qū)域中，所述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第二導(dǎo)電型摻雜劑濃度大于所述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)中的第一導(dǎo)電型摻雜劑濃度。
42.如權(quán)利要求41所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述第一導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)為n型摻雜劑分布區(qū)， 所述第二導(dǎo)電型摻雜劑分布區(qū)為P型摻雜劑分布區(qū)， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從所述第二區(qū)域延伸存在、以包圍所述第一區(qū)域的方式到達(dá)所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的表面的第三區(qū)域， 所述第一區(qū)域包含所述晶體管的源極區(qū)域， 所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域包含所述晶體管的阱區(qū)域。
43.如權(quán)利要求42所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有以與所述阱區(qū)域和所述源極區(qū)域構(gòu)成接觸的方式形成電極的工序。
44.如權(quán)利要求42或43所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有: 在所述阱區(qū)域上形成柵膜的工序；和 在所述柵膜上形成柵電極的工序。
45.如權(quán)利要求22~37中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述半導(dǎo)體元件包含面結(jié)型二極管， 所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向依次配置的第一區(qū)域和第二區(qū)域， 所述III族氮化物半導(dǎo)體具有從該III族氮化物半導(dǎo)體的表面沿深度方向規(guī)定的P型摻雜劑分布區(qū)和n型摻雜劑分布區(qū)， 在所述III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一區(qū)域中，所述P型摻雜劑分布區(qū)中的P型摻雜劑濃度大于所述n型摻雜劑分布區(qū)的n型摻雜劑濃度， 在所述III族氮化物半導(dǎo)體的所述第二區(qū)域中，所述n型摻雜劑分布區(qū)中的n型摻雜劑濃度大于所述P型摻雜劑分布區(qū)的P型摻雜劑濃度， 該方法還具有形成與所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一區(qū)域構(gòu)成接觸的電極的工序。
46.如權(quán)利要求45所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體的所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域構(gòu)成用于所述面結(jié)型二極管的Pn結(jié)。
47.如權(quán)利要求45所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體包含設(shè)置在所述第一區(qū)域與所述第二區(qū)域之間的i型區(qū)域， 所述第一區(qū)域、所述i型區(qū)域和所述第二區(qū)域構(gòu)成用于所述面結(jié)型二極管的Pin結(jié)。
48.如權(quán)利要求22~47中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有: 準(zhǔn)備具有主面和背面的導(dǎo)電性基板的工序；和 在形成所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體后，在所述導(dǎo)電性基板的所述背面形成背面電極的工序， 在所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序中，包括在所述導(dǎo)電性基板的所述主面上以包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少任意一種摻雜劑的方式形成所述III族氮化物半導(dǎo)體的工序。
49.如權(quán)利要求22~48中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，在所述第一熱處理中不供給所述氮源氣體，在所述第二熱處理中所述第四流量大于零。
50.如權(quán)利要求22~49中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，還具有: 在進行使用所述還原性氣體和所述氮源氣體的所述處理后，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的表面的觀察的工序；和 在所述觀察中在所述III族氮化物半導(dǎo)體的表面上顯現(xiàn)形貌的情況下，進行應(yīng)用制作半導(dǎo)體元件的方法中的后續(xù)處理的判斷的工序。
51.如權(quán)利要求50所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，在所述判斷后，還具有在所述導(dǎo)電性III族氮化物半導(dǎo)體上形成電極的工序。
52.如權(quán)利要求22~51中任一項所述的制作半導(dǎo)體元件的方法，其中，所述準(zhǔn)備III族氮化物半導(dǎo)體的工序包括所述III族氮化物半導(dǎo)體的再生長和埋入生長中的任意一種。
53.一種進行熱處理的方法，用于進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理，其具有: 準(zhǔn)備被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的工序； 使用能夠提供用于所述III族氮化物半導(dǎo)體的構(gòu)成元素的氮源的氮源氣體、和能夠提供還原性氣氛的還原性氣體，對所述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體在攝氏800度以上且攝氏1450度以下的范圍內(nèi)的溫度下進行熱處理的工序， 所述熱處理進行如下工序: 進行所述還原性氣體的 流量為大于零的流量的第一處理的工序、和進行所述氮源氣體的流量為大于零的流量的第二處理的工序， 其中， 所述第一處理中的氮源氣體的流量小于所述第二處理中的氮源氣體的流量。
54.如權(quán)利要求53所述的進行熱處理的方法，其中，所述第一處理和所述第二處理交替進行。
55.一種進行熱處理的方法，用于進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理，其中，具有: 準(zhǔn)備被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體的工序； 使用對于所述III族氮化物半導(dǎo)體而言作為氮源的氮源氣體、和可以提供能夠?qū)⑺鯥II族氮化物半導(dǎo)體還原的還原性氣氛的還原性氣體，對所述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體在攝氏800度以上且攝氏1450度以下的范圍內(nèi)的溫度下進行熱處理的工序， 在所述熱處理中，調(diào)節(jié)所述還原性氣體的流量和所述氮源氣體的流量，進行將所述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體暴露于包含所述還原性氣體的還原性氣氛中的第一處理，并且在所述第一處理后，進行將所述被離子注入后的III族氮化物半導(dǎo)體暴露于包含所述氮源氣體的氮源氣氛中的第二處理。
56.如權(quán)利要求55所述的進行熱處理的方法，其中，所述第一處理和所述第二處理交替進行。
57.一種進行熱處理的方法，用于進行III族氮化物半導(dǎo)體的熱處理，其中，具有: 準(zhǔn)備包含P型摻雜劑和n型摻雜劑中的至少任意一種摻雜劑的III族氮化物半導(dǎo)體的工序； 使用還原性氣體和氮源氣體進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的處理的工序， 所述處理包括: 將包含第一流量的還原性氣體和第二流量的氮源氣體的第一處理氣體供給至處理裝置的同時，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第一熱處理的工序；在進行所述第一熱處理后，將包含第三流量的還原性氣體和第四流量的氮源氣體的第二處理氣體供給至所述處理裝置，進行所述III族氮化物半導(dǎo)體的第二熱處理的工序，在所述第一熱處理中，所述第一流量大于零，所述第二流量為零以上， 在所述第二熱處理中，所述第四流量大于零，所述第三流量為零以上， 所述第二流量小于所述第四流量。
58.如權(quán)利要求57所述的進行熱處理的方法，其中，所述第一處理和所述第二處理交替進行。
59.一種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其具有III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域， 在所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的一部分中選擇性地注入有P型摻雜劑， 該被注入后的P型摻雜劑通過權(quán)利要求57所述的方法而被活化。
60.一種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其包含具有p型保護環(huán)的肖特基勢壘二極管， 所述P型保護環(huán)的P型摻雜劑通過權(quán)利要求57所述的方法而被活化。
61.一種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其包含具有用于阱的p型半導(dǎo)體和用于n型接觸的n型半導(dǎo)體的縱向晶體管， 所述P型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的各摻雜劑通過權(quán)利要求57所述的方法而被活化。
62.—種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其具有具有第一部分和第二部分的III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域， 在所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的所述第一部分中選擇性地離子注入有Mg，并且在所述III族氮化物半導(dǎo)體區(qū)域的所述第二部分中沒有被離子注入， 該被注入的Mg進行了活化，并且該第一部分的表面具有與所述第二部分的表面不同的表面形貌。
63.一種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其包含具有p型保護環(huán)和n型半導(dǎo)體區(qū)域的肖特基勢魚二極管， 所述P型保護環(huán)的P型摻雜劑進行了活化， 所述P型保護環(huán)的表面的至少一部分具有與所述n型半導(dǎo)體區(qū)域的表面形貌不同的表面形貌。
64.一種III族氮化物半導(dǎo)體裝置，其包含具有用于阱的p型半導(dǎo)體區(qū)域和用于n型接觸的n型半導(dǎo)體區(qū)域的縱向晶體管， 所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜劑和所述n型半導(dǎo)體區(qū)域的摻雜劑進行了活化， 所述P型半導(dǎo)體區(qū)域和所述n型半導(dǎo)體區(qū)域中的任意一個表面的至少一部分表面具有與其他部分的表面形貌不同的表面形貌。
【文檔編號】H01L21/223GK103632958SQ201310369936
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】橋本信, 中村孝夫, 天野浩 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社