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JP6606879B2 - 窒化物半導体装置の製造方法 - Google Patents
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JP6606879B2 - 窒化物半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体装置の製造方法および窒化物半導体装置に関する。
イオン注入後の結晶回復工程および不純物活性化工程では、半導体基板を高温で熱処理する。例えば、半導体基板の材料が窒化ガリウム(GaN)系材料である場合、800度以上で熱処理する。しかし、800度以上で熱処理するとGaN系材料の表面から窒素原子(N)が分解されて放出される。これを防ぐ目的として、熱処理工程においてGaN系材料に保護膜(キャップ層)を設けていた(例えば、特許文献1および2参照)。
不純物活性化工程では半導体基板を1100℃より高い温度で熱処理する場合があり、結晶回復工程では半導体基板を1500℃程度で熱処理する場合がある。このような場合、保護膜を用いたとしてもGaN系材料の表面からの窒素原子の放出を十分には抑制できないので、GaN系材料の表面に凹凸を有する荒れが発生する。表面荒れが発生した領域には、アクセプタに対する補償ドナーとして機能する窒素空孔が存在するので、設計目的に適った十分なp型キャリア濃度を得ることができない。加えて、保護膜から不純物が拡散することまたは保護膜の除去が不十分であることに起因して、GaN系材料の表面が汚染される場合がある。これにより、その後のプロセスまたは完成したデバイスの特性に対して悪影響が出る。なお、熱処理工程が無い場合であっても、保護膜の形成および除去に起因してGaN系材料の表面に荒れが存在する場合がある。またなお、成膜した絶縁膜をCMPにより研磨して、界面強化層を露出することが知られている(例えば、特許文献3参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特許第2540791号公報
[特許文献2] 特許第3244980号公報
[特許文献3] 特許第4044497号公報
ただし、界面強化層を露出するためのCMPは、GaN系材料の表面荒れを補償するものではない。本件は、GaN系材料において表面荒れが存在する領域を除去することにより、平坦な表面を得ることを目的とする。
本発明の第1の態様においては、窒化物半導体層を熱処理する熱処理工程、または、窒化物半導体層のおもて面に形成された膜を除去する除去工程と、熱処理工程または除去工程よりも後の工程であって、窒化物半導体層のおもて面を研磨する研磨工程とを備える、窒化物半導体装置の製造方法を提供する。
本発明の第2の態様においては、窒化物半導体層と、窒化物半導体層のおもて面に設けられた不純物領域とを備え、窒化物半導体層のおもて面の最大高さ粗さRzが1nm未満である、窒化物半導体装置を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
第1実施形態に係る窒化物半導体装置100の製造フロー90を示す図である。 図1に記載の各工程に入る前の半導体基板10の断面を示す図である。 ドープ工程S10を示す図である。 保護膜18の形成工程S20を示す図である。 熱処理工程S30を示す図である。 保護膜18の除去工程S40を示す図である。 おもて面11の研磨工程S50を示す図である。 おもて面構造40および裏面構造50の形成工程S60を示す図である。 (a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11のAFM像を示す図である。 (a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11の凹凸を表す3次元立体図を示す図である。 (a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11の凹凸を表すグラフを示す図である。 第2実施形態に係る窒化物半導体装置100の製造フロー94を示す図である。 おもて面11の研磨工程S55を示す図である。 第3実施形態に係る窒化物半導体装置110の製造フロー98を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、第1実施形態に係る窒化物半導体装置100の製造フロー90を示す図である。製造フロー90は、ドープ工程(S10)と、保護膜18の形成工程(S20)と、熱処理工程(S30)と、保護膜18の除去工程(S40)と、おもて面11の研磨工程(S50)と、おもて面構造40および裏面構造50の形成工程とを備える。本例の製造フロー90では、S10、S20、S30、S40、S50およびS60の順に各工程が実施される。
図2は、図1に記載の各工程に入る前の半導体基板10の断面を示す図である。なお、図2から図8は、半導体基板10を含む断面図である。半導体基板10は、高濃度不純物層13および窒化物半導体層14を有する。本例の高濃度不純物層13は、n型GaN基板である。また、本例の窒化物半導体層14は、高濃度不純物層13に接してエピタキシャル成長されたn型GaN層である。窒化物半導体層14はドリフト層として機能する。他の例における窒化物半導体層14は、インジウム(In)を含むn型InGaN層、アルミニウム(Al)を含むn型AlGaN層、または、InおよびAlを含むn型InAlGaN層であってもよい。
窒化物半導体層14は、1E16cm−3程度のn型不純物濃度を有してよく、裏面12側の面からおもて面11側の面までの厚みが10μm程度であってよい。なお、Eは10の冪を意味する。例えばE14は10の14乗を意味する。
本明細書では、窒化物半導体層14の表面のうち、高濃度不純物層13と窒化物半導体層14との接合面とは反対の面をおもて面11と称する。また、本明細書では、高濃度不純物層13の表面のうち、高濃度不純物層13と窒化物半導体層14との接合面とは反対の面を裏面12と称する。さらに、本明細書では、2つの面のうちおもて面11に近い方の表面をおもて面11側の面と称し、裏面12に近い方の表面を裏面12側の面と称する。例えば、高濃度不純物層13と窒化物半導体層14との接合面は、高濃度不純物層13のおもて面11側の面であり、窒化物半導体層14の裏面12側の面である。
また、本明細書において、nまたはpは、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nまたはpの右肩に記載した+または−について、+はそれが記載されていないものよりもキャリア濃度が高く、−はそれが記載されていないものよりもキャリア濃度が低いことを意味する。なお、他の例においては、本例に記載するnとpとを逆にしてもよい。例えば、本例において高濃度不純物層13および窒化物半導体層14は共にn型であるが、他の例では共にp型としてもよい。
図3は、ドープ工程S10を示す図である。本例のドープ工程S10では、窒化物半導体層14のおもて面11に不純物をドープする。本例のドープ工程S10は、p型不純物領域であるベース領域20を形成するためのp型不純物ドープ工程と、n型不純物領域であるソース領域22を形成するためのn型不純物ドープ工程と、p型不純物領域であるコンタクト領域24を形成するためのp型不純物ドープ工程とを含む。
窒化物半導体層14に対するp型の不純物は、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)および亜鉛(Zn)のうち少なくとも1つの元素を用いてよい。また、窒化物半導体層14に対するn型の不純物は、シリコン(Si)またはゲルマニウム(Ge)であってよい。本例において、ベース領域20は1E17cm−3のMgを有し、ソース領域22は1E20cm−3のSiを有する。また、本例において、コンタクト領域24は4E19cm−3のMgを有する。
本例において、ベース領域20は、おもて面11から裏面12側の面へ1μmの深さを有する。また、本例において、ソース領域22およびコンタクト領域24は、おもて面11から裏面12側の面へ100nmの深さを有する。また、本例ではソース領域22とコンタクト領域24とは互いに離間して設けられる。なお、本例の変形例として、おもて面11に接して50nm程度の厚みを有する注入保護膜を設けて、当該注入保護膜を介してドープ工程S10を実施してもよい。
図4は、保護膜18の形成工程S20を示す図である。保護膜形成工程S20では、窒化物半導体層14のおもて面11に保護膜18を形成する。保護膜18は、窒化アルミニウム(AlN)膜、窒化シリコン(SiN)膜および酸化シリコン(SiO)膜のいずれか1つであってよい。xはSi原子1つに対するN原子の比率であり、xは1.2以上1.5以下の値であってよい。yはSi原子1つに対するO原子の比率であり、yは1以上2以下の値であってよい。
保護膜18は、スパッタリング法または化学気相法(CVD)により形成してよく、有機金属化学気相成長法(MOCVD)により形成してもよい。MOCVD法を用いた場合、エピタキシャル膜を形成することができる。なお、CVDおよびMOCVDは、スパッタリング法と比較して窒化物半導体層14へのダメージを低減することができる。
保護膜18は、形成する材料に適した方法で形成してよい。AlN膜はスパッタリング法またはMOCVDにより形成してよく、SiN膜およびSiO膜はスパッタリング法またはCVDにより形成してよい。本例の保護膜18は、スパッタリング法により形成した200nmの厚みを有するAlN膜である。
図5は、熱処理工程S30を示す図である。熱処理工程S30では、窒化物半導体層14をアニール炉30において熱処理する。
熱処理工程S30は、窒化物半導体装置100の製造工程における複数の処理工程のうち、最も高い温度で窒化物半導体層14を熱処理する工程であってよい。なお、保護膜18の形成時に高濃度不純物層13を加熱する場合があるが、このような過熱は、熱処理工程S30には含まれない。本例では、主に窒素ガスからなる1atmの雰囲気ガス32をアニール炉30に充填して、窒化物半導体層14を1300℃で5分間熱処理する。なお、保護膜18を設けていても、1100℃を超える温度で熱処理すると、窒化物半導体層14のおもて面11において窒素空孔が不可避的に生じることとなる。
なお、熱処理工程S30では、アニール温度に応じた所定の圧力の雰囲気ガス32でアニール炉30内を充填してもよい。例えば、800℃で約0.01atm以上、1000℃で約1atm以上、1100℃で約10atm以上の窒素ガス(N)でアニール炉30内を充填してもよい。窒素ガス(N)に代えて、アンモニアガス(NH)を用いてもよい。
図6は、保護膜18の除去工程S40を示す図である。保護膜除去工程S40では、化学機械研磨法(CMP)、ドライエッチング、および、ウェットエッチングのうちいずれかの手段を用いて、保護膜18を除去する。本例の保護膜18除去工程S40は、後述の研磨工程S50とは異なる手段により行われる。これにより、保護膜18の除去に最適な手段とおもて面11の研磨に最適な手段とを別途選択することができるので、工程S40および工程S50に要する時間およびコストを低減することができる。
本例の保護膜除去工程S40では、水酸化カリウム水溶液(KOHaq)を用いて保護膜18をウェットエッチングにより除去する。これに対して、研磨工程S50ではCMPにより窒化物半導体層14のおもて面11を研削する。保護膜除去工程S40の後、窒化物半導体層14のおもて面11は、窒素原子(N)放出に起因して少なくとも数nm程度の凹凸を有する表面荒れが存在する。図6では、当該表面荒れが存在する領域をダメージ層19として模式的に示す。
図7は、おもて面11の研磨工程S50を示す図である。研磨工程S50では、窒化物半導体層14のおもて面11を研磨することによりダメージ層19を除去する。研磨工程S50は、CMP、ドライエッチング、ウェットエッチング、および、触媒を用いた化学研磨のうちいずれかの手段を用いる工程であってよい。本例の研磨工程S50において除去する窒化物半導体層14の厚みは、少なくとも10nm以上であり、最大でも200nmである。
少なくとも10nm以上とすることにより、最小の厚み除去量でおもて面11の表面荒れを除去することができる。また、最大でも200nm除去すれば、表面荒れを除去する目的を達成することができる。本例では、CMPによりおもて面11を50nm研削する。本明細書では、研磨工程S50後における高濃度不純物層13と窒化物半導体層14との接合面とは反対の面を、新たなおもて面11とする。触媒を用いた化学研磨では、例えば、中性のリン酸緩衝溶液中において、固体触媒としての石英と研磨対象としての窒化物半導体層14のおもて面11とを接触させる。そして、石英を介して窒化物半導体層14のおもて面11に紫外線を照射しながら、おもて面11を研削してよい。これにより、CMP、ドライエッチングおよびウェットエッチングと比較して、おもて面11をより平坦にすることができる。
なお、熱処理工程S30の熱処理温度に応じて、研磨工程S50において除去する窒化物半導体層14の厚みを調節してよい。熱処理温度が高いほどおもて面11の凹凸は大きくなるので、熱処理温度が高いほど厚み除去量を大きくしてよい。これにより、熱処理温度が相対的に高い場合に確実に表面荒れを除去することができ、熱処理温度が相対的に低い場合に不必要に深く研削することを防ぐことができる。なお、熱処理温度とおもて面11の凹凸との関係については、後述の図11から図13の説明も参照されたい。
また、熱処理工程S30の雰囲気ガス32の圧力に応じて、研磨工程S50において除去する窒化物半導体層14の厚みを調節してよい。熱処理温工程S30において雰囲気ガス32の圧力が高いほど窒化物半導体層14から窒素原子(N)が放出されにくいので、雰囲気ガス32の圧力が高いほど厚み除去量を小さくしてよい。これにより、雰囲気ガス32の圧力が相対的に高い場合に不必要に深く研削することを防ぐことができ、雰囲気ガス32の圧力が相対的に低い場合に確実に表面荒れを除去することができる。
研磨工程S50の後において、本例の窒化物半導体層14のおもて面11の最大高さ粗さRzは1nm未満である。一般的に、最大高さ粗さRzとは、凹凸を示す輪郭曲線の平均線の方向に基準長さLだけ輪郭曲線を抜き取ったグラフにおいて、当該平均線から最も高い山頂までの高さRpと最も低い谷までの深さRvとの差を意味する。本明細書においては、窒化物半導体層14のおもて面11の最大高さ粗さRzが1nm未満である状態を、おもて面11が平坦であると定義する。
図8は、おもて面構造40および裏面構造50の形成工程S60を示す図である。本例において、おもて面構造40はゲート電極42と、ゲート絶縁膜44と、ソース電極46とを含み、裏面構造50はドレイン電極52を含む。ただし、おもて面構造40および裏面構造50はこれらに限定されず、他の構造を含んでもよい。
おもて面11に露出するn型の窒化物半導体層14接してゲート絶縁膜44が設けられる。本例のゲート絶縁膜44は、二酸化シリコン(SiO)膜であるが、酸化アルミニウム(Al)膜であってもよい。また、ゲート絶縁膜44に接してゲート電極42が設けられる。本例のゲート電極42は、ニッケル(Ni)層と当該Ni層に接して積層された金(Au)層とからなるが、多結晶シリコン(poly−Si)層であってもよい。
ソース電極46は、n型のソース領域22およびp型コンタクト領域24に少なくとも接して設けられる。ソース電極46は、おもて面11の面内において、ゲート絶縁膜44を挟むように設けられてもよく、ゲート絶縁膜44を囲むように設けられてもよい。ドレイン電極52は、高濃度不純物層13の裏面12に接して設けられる。本例のソース電極46およびドレイン電極52は共に、チタン(Ti)等と当該Ti層に接して積層されたAl層とからなる。なお、本例のおもて面構造40は、いわゆるプラナー型であるが、ゲート電極42およびゲート絶縁膜44をトレンチ状に形成したトレンチ型としてもよい。
工程S10からS60により、窒化物半導体装置100としての縦型トランジスタが完成する。本例では、ダメージ層19を除去して平坦にするので、窒素空孔を減少させることができる。これにより、ベース領域20およびコンタクト領域24等の窒化物半導体層14に対するp型不純物領域において適切なp型キャリア濃度を得ることができる。また、ダメージ層を除去して平坦にするので、保護膜18からの汚染を受けた層も除去することができる。したがって、半導体装置のおもて面11における不純物濃度を、設計目的に適った濃度にすることができる。
なお、熱処理工程S30が1400℃程度の高温である場合に保護膜18の剥離が生じたとしても、ダメージ層19を除去して平坦にすることにより、やはり窒素空孔を低減することができる。それゆえ、熱処理工程S30の温度に律速されない自由度の高いプロセス設計が可能となる。なお、本例の技術的思想は、縦型トランジスタに限定されず、ダイオードに適用してもよい。
図9(a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11のAFM像を示す図である。各AFM像は、保護膜18の除去工程S40の後であって、おもて面11の研磨工程S50の前におけるおもて面11の凹凸を示す。すなわち、各AFM像は、ダメージ層19の凹凸を示す。
各AFM像において、白色に近いほど基準点0nmよりも高いことを示し、黒色に近いほど基準点0nmよりも低いことを示す。(a)〜(e)は、熱処理工程における温度が異なる。(a)は1100℃であり、(b)は1200℃であり、(c)は1300℃であり、(d)は1350℃であり、(e)は1400℃である。なお、熱処理時間は、(a)〜(e)共に5分であり、アニール炉30内は主に窒素からなる1atmの雰囲気ガス32で充填した。
図10(a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11の凹凸を表す3次元立体図を示す図である。図10(a)〜(e)は、図9(a)〜(e)にそれぞれ対応する。概して、温度が高くなるにつれて、おもて面11の凹凸が大きくなることが分かる。
図11(a)〜(e)は、半導体基板10のおもて面11の凹凸を表すグラフを示す図である。図11(a)〜(e)は、図9(a)〜(e)および図10(a)〜(e)にそれぞれ対応する。例えば、図11(a)のグラフは図9(a)および図10(a)の断面における凹凸を示すグラフである。図11(b)〜(e)についても同様の対応関係である。
図11(a)〜(e)において、基準長さLは1.0μmとした。本例では、当該外基準長さにおいて、それぞれRzを求めた。図11(a)のRzは1.4nmであり、図11(b)のRzは1.5nmであり、図11(c)のRzは1.6nmであり、図11(d)のRzは5.5nmであり、図11(e)のRzは9.8nmであった。図11(a)〜(e)において、熱処理温度の上昇と共にRzが大きくなる傾向が確認された。
図12は、第2実施形態に係る窒化物半導体装置100の製造フロー94を示す図である。本例では、第1実施形態の除去工程S40および研磨工程S50に代えて、おもて面11の研磨工程S55を有する。本例では、第1実施形態におけるおもて面11の除去工程S40と研磨工程S50とが同一の手段により連続して行われる。本例では手段を変更せずに除去工程S40および研磨工程S50を完了することができるので、第1実施形態と比較して製造工程を簡単にすることができる。係る点で第1実施形態と異なる。他の点は第1実施形態と同じであってよい。なお、本例では、同じ手段を用いればよく、CMP条件またはエッチング条件は適宜変更してもよい。
図13は、おもて面11の研磨工程S55を示す図である。上述の様に、本例では、保護膜18およびダメージ層19をおもて面11の研磨工程S55により除去する。本例では、除去工程S40および研磨工程S50を兼ねる装置を一組用いればよいので、第1実施形態と比較してより低いコストで窒化物半導体装置100を製造することができる。
図14は、第3実施形態に係る窒化物半導体装置110の製造フロー98を示す図である。本例は、ドープ工程S10および熱処理工程S30を有さない。本例では、窒化物半導体層14のおもて面11に形成された被膜を形成する工程S22および当該被膜を除去する工程S42に起因して生じた表面の凹凸を除去するべく、おもて面11を研磨する工程S50を有する。係る点において第1実施形態と異なる。他の点は、第1実施形態と同じであってよい。
例えば、物理的にターゲットからはじき出された原子、分子またはイオンがおもて面11に吸着するスパッタリング法を用いて、おもて面11に被膜を形成する場合がある。この場合、おもて面11に凹凸が生じやすい。また、CVDの一種であるプラズマCVDにおいておもて面11に被膜を形成する場合も、おもて面11に凹凸が生じやすい。さらに、保護膜を除去する際にCMP、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いると、おもて面11に生じた凹凸を概略反映しつつ、おもて面11が削られる場合がある。そこで、被膜を形成および除去した後に、おもて面11を研磨する研磨工程を有してよい。これにより、おもて面11を平坦にすることができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
10・・半導体基板、11・・おもて面、12・・裏面、13・・高濃度不純物層、14・・窒化物半導体層、18・・保護膜、19・・ダメージ層
20・・ベース領域、22・・ソース領域、24・・コンタクト領域
30・・アニール炉、32・・雰囲気ガス
40・・おもて面構造、42・・ゲート電極、44・・ゲート絶縁膜、46・・ソース電極
50・・裏面構造、52・・ドレイン電極
90・・製造フロー、94・・製造フロー、98・・製造フロー
100・・窒化物半導体装置、110・・窒化物半導体装置

Claims (13)

  1. 窒化物半導体層を熱処理する熱処理工程と、
    前記熱処理工程よりも後の工程であって、前記窒化物半導体層のおもて面を研磨する研磨工程と
    を備え、
    前記熱処理工程の前に、前記窒化物半導体層のおもて面に不純物をドープするドープ工程と、
    前記ドープ工程の後、前記熱処理工程の前に、前記窒化物半導体層のおもて面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    をさらに備え、
    前記熱処理工程の雰囲気ガスの圧力に応じて、前記研磨工程において除去する前記窒化物半導体層の厚みを調節する、
    窒化物半導体装置の製造方法。
  2. 前記ドープ工程は、
    p型不純物領域であるベース領域を形成するためのp型不純物ドープ工程と、
    前記ベース領域に、n型不純物領域であるソース領域を形成するためのn型不純物ドープ工程と、
    を有する、
    請求項1に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  3. 窒化物半導体層を熱処理する熱処理工程と、
    前記熱処理工程よりも後の工程であって、前記窒化物半導体層のおもて面を研磨する研磨工程と
    を備え、
    前記熱処理工程の前に、前記窒化物半導体層のおもて面に不純物をドープするドープ工程と、
    前記ドープ工程の後、前記熱処理工程の前に、前記窒化物半導体層のおもて面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
    をさらに備え、
    前記ドープ工程は、
    p型不純物領域であるベース領域を形成するためのp型不純物ドープ工程と、
    前記ベース領域に、n型不純物領域であるソース領域を形成するためのn型不純物ドープ工程と、
    を有し、
    前記熱処理工程は、窒化物半導体装置の製造工程における複数の処理工程のうち、最も高い温度で前記窒化物半導体層を熱処理する工程である、
    窒化物半導体装置の製造方法。
  4. 前記ドープ工程は、前記ベース領域に前記ソース領域と離間して、前記ベース領域よりもドーピング濃度の高いp型不純物領域であるコンタクト領域を形成するためのp型不純物ドープ工程をさらに有する、請求項2または3に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  5. 記保護膜は、窒化アルミニウム膜、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜のいずれか1つである、請求項1から4のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  6. 前記不純物は、
    前記窒化物半導体層に対するp型の不純物である場合は、マグネシウム、ベリリウムおよび亜鉛のうち少なくとも1つの元素であり、
    前記窒化物半導体層に対するn型の不純物である場合は、シリコンまたはゲルマニウムである
    請求項1からのいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  7. 前記研磨工程は、CMP、ドライエッチング、ウェットエッチング、および、触媒を用いた化学研磨のうちいずれかの手段を用いる工程である、請求項1から6のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  8. 前記熱処理工程の後、前記研磨工程の前に、CMP、ドライエッチング、および、ウェットエッチングのうちいずれか1つの手段を用いて、前記保護膜を除去する保護膜除去工程をさらに備え、
    前記研磨工程と前記保護膜除去工程とは、同一の手段により連続して行われる
    請求項1から7のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  9. 前記熱処理工程の後、前記研磨工程の前に、CMP、ドライエッチング、および、ウェットエッチングのうちいずれかの手段を用いて、前記保護膜を除去する保護膜除去工程をさらに備え、
    前記研磨工程と前記保護膜除去工程とは、異なる手段により行われる
    請求項1から7のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  10. 前記研磨工程において除去する前記窒化物半導体層の厚みは、少なくとも10nm以上である
    請求項1から9のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  11. 前記研磨工程において除去する前記窒化物半導体層の厚みは、最大でも200nmである
    請求項1から9のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  12. 前記熱処理工程の熱処理温度に応じて、前記研磨工程において除去する前記窒化物半導体層の厚みを調節する
    請求項1から11のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
  13. 前記研磨工程の後において、前記窒化物半導体層のおもて面の最大高さ粗さRzが1nm未満である
    請求項1から12のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10762939B2 (en) * 2017-07-01 2020-09-01 Intel Corporation Computer memory
JP7596698B2 (ja) * 2020-10-05 2024-12-10 富士電機株式会社 窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US83103A (en) * 1868-10-13 Improvement in machinery for printing yarn
US5766695A (en) * 1996-11-27 1998-06-16 Hughes Electronics Corporation Method for reducing surface layer defects in semiconductor materials having a volatile species
WO2003075425A1 (fr) * 2002-03-01 2003-09-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Element laser a semi-conducteur a base de nitrure
JP5003033B2 (ja) * 2006-06-30 2012-08-15 住友電気工業株式会社 GaN薄膜貼り合わせ基板およびその製造方法、ならびにGaN系半導体デバイスおよびその製造方法
JP5493861B2 (ja) * 2007-10-09 2014-05-14 株式会社リコー Iii族窒化物結晶基板の製造方法
US7994027B2 (en) * 2008-05-09 2011-08-09 George Mason Intellectual Properties, Inc. Microwave heating for semiconductor nanostructure fabrication
US7977224B2 (en) * 2008-12-03 2011-07-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method using multiple layer annealing cap for fabricating group III-nitride semiconductor device structures and devices formed thereby
JP4787891B2 (ja) * 2009-06-09 2011-10-05 住友電気工業株式会社 エピタキシャル層形成用iii族窒化物結晶基板、エピタキシャル層付iii族窒化物結晶基板および半導体デバイス
US8518808B2 (en) * 2010-09-17 2013-08-27 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Defects annealing and impurities activation in III-nitride compound
JP2012204569A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Ngk Insulators Ltd Iii族金属窒化物の加工された非極性面を有する基板およびその製造方法
KR20140042871A (ko) * 2011-06-20 2014-04-07 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 전류 애퍼쳐 수직 전자 트랜지스터들
US8916483B2 (en) * 2012-03-09 2014-12-23 Soitec Methods of forming semiconductor structures including III-V semiconductor material using substrates comprising molybdenum
WO2014057748A1 (ja) * 2012-10-12 2014-04-17 住友電気工業株式会社 Iii族窒化物複合基板およびその製造方法、ならびにiii族窒化物半導体デバイスの製造方法
US9136337B2 (en) * 2012-10-12 2015-09-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group III nitride composite substrate and method for manufacturing the same, laminated group III nitride composite substrate, and group III nitride semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2013065858A (ja) * 2012-10-22 2013-04-11 Jsr Corp 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法、ならびに化学機械研磨用水系分散体を調製するためのキット
JP6219044B2 (ja) * 2013-03-22 2017-10-25 株式会社東芝 半導体装置およびその製造方法
FR3008227B1 (fr) * 2013-07-03 2015-07-17 Commissariat Energie Atomique Procede d’activation electrique d’especes dopantes dans un film de gan
JP6145342B2 (ja) * 2013-07-12 2017-06-07 株式会社荏原製作所 膜厚測定装置、膜厚測定方法、および膜厚測定装置を備えた研磨装置
JP6260145B2 (ja) * 2013-08-27 2018-01-17 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
FR3026556A1 (fr) * 2014-09-26 2016-04-01 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une couche semi-conductrice a base de gan ameliore

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