9] 隨后，參考圖2至17,將對(duì)制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的方法進(jìn)行說明。此外，將 更詳細(xì)解釋半導(dǎo)體器件的構(gòu)造。圖2至17各為示出制造步驟過程中的本實(shí)施例的半導(dǎo)體 器件的截面圖。
[0110] 如圖2中所示，在襯底S上，順序形成成核層NUC、應(yīng)力緩和層STR以及緩沖層BU。 對(duì)于襯底S來說，例如采用（111)面暴露的硅（Si)形成的半導(dǎo)體襯底。其上，作為成核層 NUC，例如采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD)方法等生長(zhǎng)氮化鋁（AlN)層。隨后，在成核 層NUC上，作為應(yīng)力緩和層STR，形成超晶格結(jié)構(gòu)，其中重復(fù)沉積氮化鎵（GaN)層和氮化鋁 (AlN)層的層疊膜（AlN/GaN膜）。例如，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法等分別重復(fù)異質(zhì) 外延生長(zhǎng)氮化鎵（GaN)層和氮化鋁（AlN)層約100層，（總共200層），每層具有約2至3nm 的膜厚度。順便提及，對(duì)于襯底S來說，可以采用由硅之外的SiC、藍(lán)寶石等形成的襯底。而 且，一般來說，包括成核層NUC以及成核層NUC上的III族氮化物層都通過III族元素平面 生長(zhǎng)（即，在當(dāng)前情況下，鎵面生長(zhǎng)或鋁面生長(zhǎng)）形成。
[0111] 隨后，在應(yīng)力緩和層STR上形成緩沖層BU。在應(yīng)力緩和層STR上，對(duì)于緩沖層BU 來說，例如采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法等異質(zhì)外延生長(zhǎng)AlGaN層。
[0112] 隨后，在緩沖層BU上形成溝道層CH。例如，在緩沖層BU上，利用金屬有機(jī)化學(xué)氣 相沉積方法等異質(zhì)外延氮化鎵（GaN)層。溝道層CH的膜厚度例如是3nm或更大。
[0113] 隨后，在溝道層CH上，對(duì)于勢(shì)皇層BA來說，例如利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法 等異質(zhì)外延生長(zhǎng)AlGaN層。勢(shì)皇層BA的AlGaN層的Al組分比被設(shè)定為大于緩沖層BU的 AlGaN層的Al組分比。
[0114] 因此，形成了緩沖層BU、溝道層CH以及勢(shì)皇層BA的疊層。通過異質(zhì)外延生長(zhǎng)形成 該疊層，即通過在[0001]晶軸（C軸）方向上進(jìn)行的沉積來執(zhí)行III族面生長(zhǎng)。換言之，通 過（0001)鎵面生長(zhǎng)形成疊層。對(duì)于疊層來說，在溝道層CH和勢(shì)皇層BA之間的界面附近形 成了二維電子氣2DEG。
[0115] 隨后，如圖3中所示，在勢(shì)皇層BA上形成絕緣膜IF1。首先，利用CVD(化學(xué)氣相 沉積）方法等沉積例如具有約30nm膜厚度的富N氮化硅膜IFla。隨后，在富N氮化硅膜 IFla上利用CVD方法等沉積例如具有約60nm膜厚度的富Si氮化硅膜IFlb。
[0116] 氮化硅膜的組分比，即是實(shí)現(xiàn)富N還是富Si組分可以通過如下所述改變?cè)蠚怏w (即硅化合物氣體和氮化合物氣體）的氣體流量比來調(diào)整。隨后，在絕緣膜IFl上，例如利 用CVD方法形成作為掩膜絕緣膜IFM的氧化硅膜。
[0117] 隨后，如圖4中所示，利用光刻技術(shù)，在開口區(qū)OAl中具有開口的光刻膠膜PRl形 成在掩膜絕緣膜IFM上。隨后，如圖5中所示，利用光刻膠膜PRl作為掩膜，蝕刻掩膜絕緣 膜IFM。對(duì)于用于氧化硅膜的蝕刻氣體來說，可以采用諸如C 4H8的烴氣。因此，如圖5中所 示，在絕緣膜IFl上形成了在開口區(qū)OAl中具有開口的掩膜絕緣膜IFM。隨后，如圖6中所 示，通過等離子體剝離處理等去除光刻膠膜PRl。
[0118] 隨后，如圖7中所示，利用光刻技術(shù)，形成位于開口區(qū)OAl的內(nèi)側(cè)的在開口區(qū)0A2 中具有開口的光刻膠膜PR2。隨后，如圖8中所示，利用光刻膠膜PR2作為掩膜，蝕刻絕緣膜 IF1。對(duì)于用于氮化硅膜的蝕刻氣體來說，可以采用諸如3匕或CF4的氟類氣體。
[0119] 隨后，通過等離子體剝離處理等，去除光刻膠膜PR2。因此，如圖9中所示，在勢(shì)皇 層BA上形成在開口區(qū)0A2中具有開口的絕緣膜IFl。而且，在絕緣膜IFl上布置從開口區(qū) 0A2的一端退回并在開口區(qū)OAl中具有開口的掩膜絕緣膜IFM。
[0120] 隨后，如圖10中所示，利用絕緣膜IFl和絕緣膜IFM的層疊膜作為掩膜，蝕刻勢(shì)皇 層BA以及溝道層CH(也稱為疊層體）。這致使形成貫穿絕緣膜IFl和勢(shì)皇層BA并到達(dá)溝 道層Ch的一定點(diǎn)的溝槽T。對(duì)于蝕刻氣體來說，例如采用氯類氣體（例如BCl 3)。在蝕刻 之后，執(zhí)行熱處理（退火）用以恢復(fù)蝕刻損傷。
[0121] 隨后，如圖11中所示，利用掩膜絕緣膜IFM作為掩膜蝕刻絕緣膜IF1。因此，溝槽 T 一側(cè)的絕緣膜IFl的端部在一個(gè)方向（圖11中的右手側(cè)）上退回距離LcL這個(gè)方向是 下述漏電極DE -側(cè)。隨后，如圖12中所示，通過蝕刻去除掩膜絕緣膜IFM。
[0122] 隨后，如圖13中所示，在絕緣膜IFl上，包括溝槽T的內(nèi)部和勢(shì)皇層BA的暴露部 分，形成柵極絕緣膜GI。例如，對(duì)于柵極絕緣膜GI來說，利用ALD(原子層沉積）方法等在 絕緣膜IFl上，包括溝槽T的內(nèi)部和勢(shì)皇層BA的暴露部分，沉積氧化鋁（氧化鋁膜，Al 2O3)。 在氧化鋁沉積之后，執(zhí)行700°C的熱處理10分鐘。
[0123] 對(duì)于柵極絕緣膜GI來說，除氧化鋁（含氧化鋁膜）之，外可以利用氧化硅膜或者 介電常數(shù)高于氧化硅膜的高介電常數(shù)膜。對(duì)于高介電常數(shù)膜來說，可以采用氧化鉿膜（HfO 2 膜）。而且，對(duì)于高介電常數(shù)膜來說，可以采用其他鉿類絕緣膜，例如鋁酸鉿膜，HfON膜（氮 氧化鉿膜），HfSiO膜（硅酸鉿膜），HfSiON膜（氮氧化硅鉿膜）以及HfAlO膜。
[0124] 隨后，在溝槽T內(nèi)部的柵極絕緣膜GI上形成柵電極GE。例如，在柵極絕緣膜GI上 利用濺射方法等沉積作為導(dǎo)電膜的TiN(氮化鈦）膜。隨后，利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，圖 案化TiN膜和氧化鋁，由此形成柵電極GE。
[0125] 在圖案化的過程中，柵電極GE被圖案化成在一個(gè)方向（圖13中的右手側(cè)，漏電極 DE-側(cè)）上突出的形狀。換言之，執(zhí)行圖案化以設(shè)置作為柵電極GE的一部分的場(chǎng)板電極 FP。而且，在圖案化的過程中，位于柵電極GE下層的富Si氮化硅膜IFlb(絕緣膜IF1)作 為蝕刻緩沖材料。
[0126] 隨后，如圖14中所示，在下述源電極SE和漏電極DE的各個(gè)形成區(qū)中去除絕緣膜 IFl。利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，圖案化絕緣膜IFl。這致使源電極SE和漏電極DE的各個(gè) 形成區(qū)中的勢(shì)皇層BA的暴露。
[0127] 隨后，如圖15中所示，在柵電極GE的相對(duì)側(cè)的勢(shì)皇層BA的部分上分別形成源電 極SE和漏電極DE。例如利用剝離方法形成源電極SE和漏電極DE。例如，在除源電極SE 和漏電極DE的形成區(qū)之外的其他區(qū)域中，形成光刻膠膜（未示出）。隨后，在光刻膠膜上形 成金屬膜。因此，在源電極SE和漏電極DE的各個(gè)形成區(qū)中，直接在勢(shì)皇層BA上形成金屬 膜。另一方面，在其他區(qū)域中，在光刻膠膜上形成金屬膜。
[0128] 金屬膜例如由Al/Ti膜形成。例如，利用氣相沉積方法等沉積由鈦（Ti)膜和其上 的鋁（Al)膜形成的疊層膜。隨后，例如執(zhí)行550°C的熱處理約30分鐘。通過熱處理，金屬 膜和GaN型半導(dǎo)體之間的界面處的接觸變成歐姆接觸。隨后，如上所述，利用剝離方法僅在 源電極SE和漏電極DE的形成區(qū)中剝離Al/Ti膜。
[0129] 隨后，如圖16中所示，在柵電極GE、源電極SE以及漏電極DE上形成絕緣層IL1。 對(duì)于絕緣層ILl來說，例如采用CVD方法等在柵電極GE、絕緣膜IFl以及勢(shì)皇層BA上形成 氧化硅膜。隨后，利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，在絕緣層ILl中形成接觸孔C1。接觸孔Cl分 別布置在源電極SE和漏電極DE上。
[0130] 隨后，如圖17中所示，在包括接觸孔Cl的內(nèi)部的絕緣層ILl上利用濺射方法等沉 積鋁合金膜。隨后，利用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，圖案化鋁合金膜，由此形成導(dǎo)線Ml。導(dǎo)線Ml 通過接觸孔Cl中的插塞與源電極SE或漏電極DE耦合。
[0131] 隨后，在絕緣層ILl上，包括在導(dǎo)線Ml上，形成絕緣層（其也稱為覆蓋膜或表面保 護(hù)膜）IL2。例如，在絕緣層ILl上例如利用CVD方法等沉積氮氧化硅（SiON)膜作為絕緣層 IL2〇
[0132] 通過到此為止的步驟，能形成圖1中所示的半導(dǎo)體器件。順便提及，這些步驟是實(shí) 例。可以通過除上述步驟之外的其他步驟制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
[0133] 因此，根據(jù)本實(shí)施例，絕緣膜IFl形成在富Si氮化硅膜IFlb以及位于其下的富N 氮化硅膜IFla的疊層結(jié)構(gòu)中。這可以改善半導(dǎo)體器件的特性。具體地，與圖18中所示的 半導(dǎo)體器件相比，可以提升擊穿電壓。而且，可以提高蝕刻抗性。另外可以抑制崩塌。圖18 是示出比較例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造的截面圖。在圖18中，在勢(shì)皇層BA上的絕緣膜（保護(hù) 膜）IF由單層氮化硅膜形成。
[0134] 以下參考氮化硅膜的特性，將進(jìn)一步詳細(xì)說明有利效果。
[0135] 氮化硅膜的組分比
[0136] 氮化硅膜的特性概略地由氮（N)與硅（Si)的組分比[N]/[Si](或硅（Si)與氮 (N)的組分比[Si]/[N])表征。順便提及，在這部分中，將以組分比[N]/[Si]作為指標(biāo)進(jìn)行 說明。根據(jù)組分比[N]/[Si]，即使在非晶Si的情況下，組分比[N]/[Si]的值也不會(huì)無限分 散。為此，與倒數(shù)（組分比[Si]/[N])相比，氮化硅膜的混合區(qū)域更容易被廣泛地定義。
[0137] 氮化硅膜的沉積方法包括濺射方法和CVD方法。濺射方法包括ECR濺射方法 等。然而，CVD方法包括PECVD (等離子體增強(qiáng)CVD)方法，熱CVD方法，催化化學(xué)氣相沉積 (Cat-CVD)方法，表面波等離子體CVD方法等等。對(duì)于采用ECR濺射方法的沉積來說，采用 了構(gòu)造復(fù)雜的裝置。為此，采用CVD方法的沉積常常用于量產(chǎn)。
[0138] 例如，在CVD方法中，作為原料氣體，采用硅的化合物氣體和氮的化合物氣體的混 合氣體。具體地，采用SiH 4和NH 3的混合氣體，SiH 4和N 2的混合氣體，SiH 4、順3和N 2等的 混合氣體。替代地，通過氫氣（H2)或氬氣（Ar)稀釋混合氣體中的每一個(gè)而獲得的氣體可 以用作原料氣體。
[0139] 圖19A是示出氣體流量比[NH3]/[SiH4]和組分比[N]/[Si]之間關(guān)系的曲線圖。 縱軸代表