Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6609926B2 - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6609926B2 - Compound semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Compound semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6609926B2
JP6609926B2 JP2015009158A JP2015009158A JP6609926B2 JP 6609926 B2 JP6609926 B2 JP 6609926B2 JP 2015009158 A JP2015009158 A JP 2015009158A JP 2015009158 A JP2015009158 A JP 2015009158A JP 6609926 B2 JP6609926 B2 JP 6609926B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
film
layer
resist pattern
gate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015009158A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016134541A (en
Inventor
優一 美濃浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2015009158A priority Critical patent/JP6609926B2/en
Publication of JP2016134541A publication Critical patent/JP2016134541A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6609926B2 publication Critical patent/JP6609926B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関するものであり、例えば、ゲート絶縁膜としてAl膜等の高誘電率絶縁膜を用いた化合物半導体トランジスタ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device and a method for manufacturing the same, for example, a compound semiconductor transistor using a high dielectric constant insulating film such as an Al 2 O 3 film as a gate insulating film and a method for manufacturing the same.

AlGaN/GaN−HEMTに代表される窒化物半導体を用いたトランジスタは、ゲート絶縁膜を用いたMIS(Metal Insulator Semiconductor)構造とすることによってゲート電圧を正に印加することが可能となる。また、それによって、高出力化を実現することができる。   A transistor using a nitride semiconductor typified by AlGaN / GaN-HEMT can apply a gate voltage positively by adopting a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure using a gate insulating film. Moreover, high output can be realized thereby.

しかしながら、ゲート絶縁膜を用いるとゲート電極とチャネルとの距離が長くなるために相互コンダクタンスgが低下してしまう。そのため、ゲート電極直下をリセス構造としてゲート電極とチャネルとの距離を短くすることが重要であり、ゲートリセスMIS構造が高出力化に有望な構造となる(例えば、特許文献1或いは特許文献2参照)。 However, the transconductance g m for the distance between the gate electrode and the channel With the gate insulating film is increased is lowered. Therefore, it is important to shorten the distance between the gate electrode and the channel by using a recess structure directly under the gate electrode, and the gate recess MIS structure is a promising structure for high output (for example, see Patent Document 1 or Patent Document 2). .

また、GaN系半導体においてはゲート絶縁膜の材料として、Alが最も用いられている。AlはSiOに比べてバンドギャップが広く高耐圧であり、比較的誘電率が高く、またGaNとのΔEが大きいことがその理由である。ここで、図29を参照して、従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETを説明する。 In GaN-based semiconductors, Al 2 O 3 is most used as a material for the gate insulating film. This is because Al 2 O 3 has a wider band gap and higher breakdown voltage than SiO 2 , has a relatively high dielectric constant, and has a large ΔE c with GaN. Here, a conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET will be described with reference to FIG.

図29は、従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの概略的断面図であり、SiC基板101上にAlNバッファ層102を介して、i型GaN電子走行層103、n型AlGaN電子供給層104及びn型GaNキャップ層105を順次成膜する。なお、i型GaN電子走行層103とn型AlGaN電子供給層104との界面には二次元電子ガス層106が形成される。   FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of a conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET, in which an i-type GaN electron transit layer 103, an n-type AlGaN electron supply layer 104, and an n-type are disposed on an SiC substrate 101 via an AlN buffer layer 102. A GaN cap layer 105 is sequentially formed. A two-dimensional electron gas layer 106 is formed at the interface between the i-type GaN electron transit layer 103 and the n-type AlGaN electron supply layer 104.

次いで、ゲートリセス領域を形成してゲート絶縁膜として設けたAl膜111を介してゲート電極114を設ける。一方、ゲート電極114から離れた両側にオーミックリセス領域を形成してソース電極118及びドレイン電極119を設けている。このように、ゲート電極114の直下をリセス構造としてゲート電極114と二次元電子ガス層106との距離を短くしているので、相互コンダクタンスgを大きくすることができる。 Next, a gate electrode 114 is provided through an Al 2 O 3 film 111 formed as a gate insulating film by forming a gate recess region. On the other hand, an ohmic recess region is formed on both sides away from the gate electrode 114 to provide a source electrode 118 and a drain electrode 119. Thus, since the right under the gate electrode 114 is made shorter the distance between the gate electrode 114 and the two-dimensional electron gas layer 106 as a recess structure, it is possible to increase the mutual conductance g m.

このような、リセスMIS構造の作製方法としては2通りのプロセスに大別できる。一つはゲートファーストプロセスであり、ゲート絶縁膜およびゲート電極を設けた後にオーミック電極を形成する手法である。もう一つはオーミックファーストプロセスであり、オーミック電極を形成した後にゲート絶縁膜を成膜する。   Such a manufacturing method of the recess MIS structure can be roughly divided into two processes. One is a gate first process, which is a method of forming an ohmic electrode after providing a gate insulating film and a gate electrode. The other is an ohmic first process in which an ohmic electrode is formed and then a gate insulating film is formed.

この二つの方法を比較すると、ゲートファーストプロセスの方がゲート絶縁膜/半導体界面の準位が少なくすることができる。そのため、絶縁膜/半導体界面への電子トラップを抑制でき、閾値電圧シフトや電流コラプスを抑制できる。ここで、図30乃至図32を参照して、従来のゲートファーストプロセスによるAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程を説明する。   Comparing the two methods, the gate-first process can reduce the level of the gate insulating film / semiconductor interface. Therefore, electron traps at the insulating film / semiconductor interface can be suppressed, and threshold voltage shift and current collapse can be suppressed. Here, a manufacturing process of the AlGaN / GaN gate recess MISFET by the conventional gate first process will be described with reference to FIGS.

まず、図30(a)に示すように、SiC基板101上に、AlNバッファ層102、i型GaN電子走行層103、n型AlGaN電子供給層104及びn型GaNキャップ層105を順次成膜する。次いで、図30(b)に示すように、レジストパターン107をマスクとしてn型GaNキャップ層105をエッチングするとともに、n型AlGaN電子供給層104の途中までエッチングしてオーミックリセス領域108を形成する。   First, as shown in FIG. 30A, an AlN buffer layer 102, an i-type GaN electron transit layer 103, an n-type AlGaN electron supply layer 104, and an n-type GaN cap layer 105 are sequentially formed on the SiC substrate 101. . Next, as shown in FIG. 30B, the n-type GaN cap layer 105 is etched using the resist pattern 107 as a mask, and the n-type AlGaN electron supply layer 104 is etched halfway to form an ohmic recess region 108.

次いで、図30(c)に示すように、レジストパターン107を除去したのち、新たなレジストパターン109を設けて、n型GaNキャップ層105とn型AlGaN電子供給層104の表面側をエッチングしてゲートリセス領域110を形成する。次いで、図31(d)に示すように、レジストパターン109を除去したのち、全面にゲート絶縁膜となるAl膜111を成膜する。 Next, as shown in FIG. 30C, after removing the resist pattern 107, a new resist pattern 109 is provided, and the surface side of the n-type GaN cap layer 105 and the n-type AlGaN electron supply layer 104 is etched. A gate recess region 110 is formed. Next, as shown in FIG. 31D, after the resist pattern 109 is removed, an Al 2 O 3 film 111 to be a gate insulating film is formed on the entire surface.

次いで、図31(e)に示すように、レジストパターン112を設けたのち、Ni膜及びAu膜を順次堆積させてNi/Au膜113を形成する。この時、ゲートリセス領域110に堆積したNi/Au膜がゲート電極114となる。次いで、レジストパターン112とともにレジストパターン112上に堆積したNi/Au膜113をリフトオフする。   Next, as shown in FIG. 31E, after providing a resist pattern 112, a Ni film and an Au film are sequentially deposited to form a Ni / Au film 113. At this time, the Ni / Au film deposited in the gate recess region 110 becomes the gate electrode 114. Next, the Ni / Au film 113 deposited on the resist pattern 112 together with the resist pattern 112 is lifted off.

次いで、図31(f)に示すように、新たなレジストパターン115を設け、このレジストパターン115をマスクとしてオーミックリセス領域108に露出しているAl膜111をエッチング除去する。 Next, as shown in FIG. 31F, a new resist pattern 115 is provided, and the Al 2 O 3 film 111 exposed in the ohmic recess region 108 is removed by etching using the resist pattern 115 as a mask.

次いで、図32(g)に示すように、レジストパターン115を除去したのち、新たなレジストパターン116を設けてTi膜及びAl膜を順次成膜してTi/Al膜117を形成する。次いで、図32(h)に示すように、レジストパターン116とともにレジストパターン116上に堆積したTi/Al膜117をリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜117をn型AlGaN電子供給層104とオーミックコンタクトしてソース電極118及びドレイン電極119とする。以上によって、AlGaN/GaNゲートリセスMISFETの基本構造が完成する。なお、実際には、ソース電極118とドレイン電極119はゲート電極114を挟んで交互に配置されており、ゲート電極114は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 32G, after removing the resist pattern 115, a new resist pattern 116 is provided, and a Ti film and an Al film are sequentially formed to form a Ti / Al film 117. Next, as shown in FIG. 32H, the Ti / Al film 117 deposited on the resist pattern 116 together with the resist pattern 116 is lifted off. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film 117 is in ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 104 to form the source electrode 118 and the drain electrode 119. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN gate recess MISFET is completed. Actually, the source electrode 118 and the drain electrode 119 are alternately arranged with the gate electrode 114 interposed therebetween, and the gate electrode 114 has a comb-like electrode structure.

特開2008−098455号公報JP 2008-098455 A 特開2012−089677号公報JP 2012-089677 A

しかし、Al膜をゲート絶縁膜として用いたゲートリセスMIS構造をゲートファーストプロセスにより作製した場合、図31(f)に示したように、オーミック電極形成予定領域のAl膜を開口することが必要となる。Al膜を開口する手段としてまずはウエットエッチングが考えられるが、Al膜のウエットエッチングには横方向へのエッチングの進行が懸念され、サイズ寸法の小さなデバイスへの適用は難しい。 However, when the gate recess MIS structure using the Al 2 O 3 film as the gate insulating film is manufactured by the gate first process, the Al 2 O 3 film in the ohmic electrode formation scheduled region is opened as shown in FIG. It is necessary to do. As a means for opening the Al 2 O 3 film, wet etching can be considered first, but the wet etching of the Al 2 O 3 film is concerned with the progress of etching in the lateral direction, and it is difficult to apply it to a device having a small size.

また、Al膜をBClを含むガスを用いたドライエッチングによって開口を形成できるが、下地のAlGaNへのダメージを考慮して低パワーでエッチングする必要がある。しかし、低パワーでエッチングすると、エッチングマスクおよび側壁のチャージングによるイオンの回り込みの影響などにより、エッチング底面の周囲が深くなってマイクロトレンチ(サブトレンチ)が形成されるという問題がある。 In addition, although the opening can be formed in the Al 2 O 3 film by dry etching using a gas containing BCl 3 , it is necessary to etch with low power in consideration of damage to the underlying AlGaN. However, when etching is performed at a low power, there is a problem that the periphery of the etching bottom is deepened to form a micro-trench (sub-trench) due to the influence of ions wrapping around due to the etching mask and side wall charging.

図33は、従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程の問題点の説明図であり、上述の図31(f)に相当する図を示している。レジストパターン115をマスクとして、BClによりAl膜111の露出部をドライエッチングすると、Al膜111の下層のn型AlGaN電子供給層104もエッチングされる。そのため、Al膜111のエッチング時に生じたマイクロトレンチ120がn型AlGaN電子供給層104(及びi型GaN電子走行層103)のエッチング形状に履歴してしまい、この領域に設けるソース電極118及びドレイン電極119の接触抵抗が高くなる。このようなAl膜のエッチングに伴うマイクロトレンチの発生は、ゲートリセス構造やオーミックリセス構造の如何に拘わらず発生するものであり、オーミック電極の接触抵抗が高くなる原因となる。 FIG. 33 is an explanatory diagram of problems in the manufacturing process of the conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET, and shows a diagram corresponding to the above-described FIG. 31 (f). When the exposed portion of the Al 2 O 3 film 111 is dry-etched with BCl 3 using the resist pattern 115 as a mask, the n-type AlGaN electron supply layer 104 under the Al 2 O 3 film 111 is also etched. Therefore, the micro-trench 120 generated during the etching of the Al 2 O 3 film 111 has a history in the etching shape of the n-type AlGaN electron supply layer 104 (and the i-type GaN electron transit layer 103), and the source electrode 118 provided in this region. In addition, the contact resistance of the drain electrode 119 is increased. The generation of micro-trench accompanying the etching of the Al 2 O 3 film occurs regardless of the gate recess structure or the ohmic recess structure, and becomes a cause of increasing the contact resistance of the ohmic electrode.

したがって、Al等の高誘電率絶縁膜をゲート絶縁膜として用いたMIS構造をゲートファーストプロセスにより作製する際に、マイクロトレンチ形状発生を抑制して、オーミック電極の抵抗増加を抑制することを目的とする。 Therefore, when a MIS structure using a high dielectric constant insulating film such as Al 2 O 3 as a gate insulating film is manufactured by a gate first process, the generation of a micro-trench shape is suppressed and an increase in resistance of the ohmic electrode is suppressed. With the goal.

開示する一観点からは、基板上に窒化物半導体のキャリア走行層を形成し、前記キャリア走行層上に窒化物半導体のキャリア供給層を形成し、前記キャリア供給層上に、Siを含有する第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の一部の領域を除去し、前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜から離れた位置において二次元電子ガス層が存在する前記第2の絶縁膜のうち前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う部分に、ゲート電極を形成し、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜に、前記ゲート電極と離間し、前記ゲート電極を挟んだ位置に第1の開口部及び第2の開口部を形成し、前記第1の開口部及び前記第2の開口部にソース電極及びドレイン電極を形成し、前記第1の開口部及び前記第2の開口部の形成において、第1のガスで前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第1のガスよりも窒化物半導体のエッチングレートが低い第2のガスで前記第1の絶縁膜をエッチングすることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法が提供される。 From a disclosed aspect, a nitride semiconductor carrier travel layer is formed on a substrate, a nitride semiconductor carrier supply layer is formed on the carrier travel layer, and Si is contained on the carrier supply layer. Forming a first insulating film; removing a part of the first insulating film; and covering a part of the first insulating film from which the first insulating film has been removed. And covering a part of the second insulating film where the two-dimensional electron gas layer is present at a position away from the first insulating film, from which the first insulating film is removed. A gate electrode is formed in a portion, the first insulating film and the second insulating film are spaced apart from the gate electrode, and the first opening and the second opening are located at positions sandwiching the gate electrode. Forming a source electrode and a drain electrode in the first opening and the second opening In the formation of the first opening and the second opening, the second insulating film is etched with the first gas, and the etching rate of the nitride semiconductor is lower than that of the first gas. There is provided a method of manufacturing a compound semiconductor device, wherein the first insulating film is etched with a second gas.

また、開示する別の観点からは、基板と、前記基板上に形成された、窒化物半導体のキャリア走行層と、前記キャリア走行層上に形成された、窒化物半導体のキャリア供給層と、前記キャリア供給層上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜を介して二次元電子ガス層が存在する領域に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟む位置に形成された、ソース電極及びドレイン電極と、前記キャリア供給層上に形成され、前記ゲート電極から離れ、前記ソース電極の前記ゲート電極側及び前記ドレイン電極の前記ゲート電極側に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接した、Siを含有する第1の絶縁膜とを有し、前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜上まで延在していることを特徴とする化合物半導体装置が提供される。 From another viewpoint to be disclosed, a substrate, a nitride semiconductor carrier travel layer formed on the substrate, a nitride semiconductor carrier supply layer formed on the carrier travel layer, and A second insulating film formed on the carrier supply layer; a gate electrode formed in a region where a two-dimensional electron gas layer exists through the second insulating film; and a position sandwiching the gate electrode. Further, the source electrode and the drain electrode are formed on the carrier supply layer, are separated from the gate electrode, and the source electrode and the drain electrode are disposed on the gate electrode side of the source electrode and the gate electrode side of the drain electrode. There is provided a compound semiconductor device comprising: a first insulating film containing Si that is in contact with the first insulating film; and the second insulating film extends to the top of the first insulating film. The

開示の化合物半導体装置及びその製造方法によれば、Al等の高誘電率絶縁膜をゲート絶縁膜として用いたMIS構造をゲートファーストプロセスにより作製する際に、マイクロトレンチ形状発生を抑制することが可能になる。また、それによって、オーミック電極の抵抗増加を抑制することが可能になる。 According to the disclosed compound semiconductor device and manufacturing method thereof, generation of a micro-trench shape is suppressed when a MIS structure using a high dielectric constant insulating film such as Al 2 O 3 as a gate insulating film is manufactured by a gate first process. It becomes possible. This also makes it possible to suppress an increase in resistance of the ohmic electrode.

本発明の実施の形態の化合物半導体装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the compound semiconductor device of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他の化合物半導体装置の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the other compound semiconductor device of embodiment of this invention. 本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図3以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 3 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図4以降の説明図である。It is explanatory drawing after FIG. 4 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの変形例の説明図である。It is explanatory drawing of the modification of AlGaN / GaNMISFET of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図7以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 7 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図8以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 8 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図9以降の説明図である。It is explanatory drawing after FIG. 9 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図12以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 12 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図13以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 13 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図14以降の説明図である。FIG. 15 is an explanatory view after FIG. 14 of the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 4 of the present invention. 本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 5 of this invention. 本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図16以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 16 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 5 of this invention. 本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図17以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 17 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 5 of this invention. 本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図18以降の説明図である。FIG. 19 is an explanatory view of FIG. 18 and subsequent drawings showing a manufacturing process of an AlGaN / GaN MISFET of Example 5 of the present invention. 本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図20以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 20 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図21以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 21 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図22以降の説明図である。It is explanatory drawing after FIG. 22 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 6 of this invention. 本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 7 of this invention. 本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図24以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 24 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 7 of this invention. 本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図25以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 25 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 7 of this invention. 本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の図26以降の説明図である。It is explanatory drawing after FIG. 26 of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 7 of this invention. 本発明の実施例8のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of the manufacturing process of AlGaN / GaNMISFET of Example 8 of this invention. 従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの概略的断面図である。It is a schematic sectional view of a conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET. 従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle of the manufacturing process of the conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET. 従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程の図30以降の途中までの説明図である。It is explanatory drawing to the middle after FIG. 30 of the manufacturing process of the conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET. 従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程の図31以降の説明図である。It is explanatory drawing after FIG. 31 of the manufacturing process of the conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET. 従来のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの製造工程の問題点の説明図である。It is explanatory drawing of the problem of the manufacturing process of the conventional AlGaN / GaN gate recess MISFET.

ここで、図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態の化合物半導体装置を説明する。図1は、本発明の実施の形態の化合物半導体装置の製造工程の説明図であり、ここでは、ゲート電極形成後の工程を図示している。まず、図1(a)に示すように、基板11上に少なくとも窒化物キャリア走行層12及び窒化物キャリア供給層13を順に成膜する。なお、窒化物キャリア走行層12と窒化物キャリア供給層13との界面には二次元キャリアガス層15が形成される。   Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the compound semiconductor device of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a compound semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Here, a process after forming a gate electrode is illustrated. First, as shown in FIG. 1A, at least a nitride carrier traveling layer 12 and a nitride carrier supply layer 13 are sequentially formed on a substrate 11. A two-dimensional carrier gas layer 15 is formed at the interface between the nitride carrier running layer 12 and the nitride carrier supply layer 13.

次いで、全面に第1の絶縁膜16を堆積したのち、ゲート形成領域を含む領域に堆積した第1の絶縁膜16を選択的に除去してゲート形成領域を含む領域を露出させる。次いで、ゲート形成領域を含む領域及び残存する第1の絶縁膜16を覆うように第1の絶縁膜16より誘電率が高い第2の絶縁膜17を堆積する。次いで、ゲート形成領域にゲート電極18を設ける。   Next, after depositing the first insulating film 16 over the entire surface, the first insulating film 16 deposited in the region including the gate formation region is selectively removed to expose the region including the gate formation region. Next, a second insulating film 17 having a dielectric constant higher than that of the first insulating film 16 is deposited so as to cover the region including the gate formation region and the remaining first insulating film 16. Next, the gate electrode 18 is provided in the gate formation region.

第2の絶縁膜17としては、高誘電率であり、且つ、窒化物半導体とのΔEが大きい酸化アルミニウム膜或いは酸化アルミニウムより誘電率の高い絶縁膜、例えば、酸化ハフニウム(HfO)を用いる。 As the second insulating film 17, a high dielectric constant, and, using Delta] E c is greater aluminum oxide film or a high dielectric constant of aluminum oxide insulating film to the nitride semiconductor, for example, hafnium oxide with (HfO 2) .

また、第1の絶縁膜16の条件としては、
(1)窒化物半導体にほとんどダメージを与えることなく成膜できること、
(2)パターニング(加工)が可能であること、
(3)BClによるエッチングレートが第2の絶縁膜18として用いるAl或いはHfOと同程度もしくはそれよりも小さいこと、
(4)窒化物半導体がエッチングされないフッ素系ガスを用いてエッチングができる
等が挙げられる。典型的には窒化珪素膜(SiN膜)、酸化珪素膜(SiO膜)或いは酸窒化珪素膜(SiON膜)のいずれかを用いる。
In addition, the condition of the first insulating film 16 is as follows:
(1) A film can be formed with almost no damage to the nitride semiconductor.
(2) Patterning (processing) is possible.
(3) The etching rate by BCl 3 is equal to or smaller than that of Al 2 O 3 or HfO 2 used as the second insulating film 18.
(4) Etching can be performed using a fluorine-based gas that does not etch the nitride semiconductor. Typically, any one of a silicon nitride film (SiN film), a silicon oxide film (SiO 2 film), or a silicon oxynitride film (SiON film) is used.

次いで、図1(b)に示すように、レジストパターン19をマスクとして、ソース電極ドレイン電極を形成する電極形成領域20を覆う第2の絶縁膜17をドライエッチングする。次いで、図1(c)に示すように、電極形成領域20を覆う第1の絶縁膜16を選択的にエッチングする。なお、第1の絶縁膜16を堆積する工程の前に、電極形成領域20を予め掘り下げても良い。或いは、電極形成領域20を覆う第1の絶縁膜16を選択的に除去する工程の後に、電極形成領域20を掘り下げても良い。   Next, as shown in FIG. 1B, using the resist pattern 19 as a mask, the second insulating film 17 covering the electrode formation region 20 for forming the source electrode / drain electrode is dry-etched. Next, as shown in FIG. 1C, the first insulating film 16 covering the electrode formation region 20 is selectively etched. Note that the electrode formation region 20 may be dug in advance before the step of depositing the first insulating film 16. Alternatively, the electrode forming region 20 may be dug down after the step of selectively removing the first insulating film 16 covering the electrode forming region 20.

この第2の絶縁膜17をドライエッチングする工程において、三塩化硼素(BCl)を含む材料を用いても、下層に第1の絶縁膜16を設けているので、窒化物半導体がエッチングされることがない。また、第1の絶縁膜16を選択的にエッチングする工程において、フッ素系ガスを含むガスを用いたドライエッチングを用いることによって、第2の絶縁膜17のエッチング工程でマイクロトレンチが発生しても下地の窒化物半導体層がエッチンされることがない。 In the step of dry etching the second insulating film 17, the nitride semiconductor is etched because the first insulating film 16 is provided in the lower layer even if a material containing boron trichloride (BCl 3 ) is used. There is nothing. Further, in the step of selectively etching the first insulating film 16, by using dry etching using a gas containing a fluorine-based gas, even if a micro trench is generated in the etching step of the second insulating film 17. The underlying nitride semiconductor layer is not etched.

なお、基板11としては、SiC基板、サファイア基板、GaN基板或いはSi基板を用いることができる。また、基板11と窒化物キャリア走行層12の間にバッファ層を設けても良く、バッファ層としては、AlNバッファ層、GaNバッファ層、AlN低温バッファ層或いはGaN低温バッファ層を用いることができる。   As the substrate 11, a SiC substrate, a sapphire substrate, a GaN substrate, or a Si substrate can be used. Further, a buffer layer may be provided between the substrate 11 and the nitride carrier transit layer 12, and an AlN buffer layer, a GaN buffer layer, an AlN low temperature buffer layer, or a GaN low temperature buffer layer can be used as the buffer layer.

窒化物キャリア走行層12としては、典型的にはi型GaN層であるが、i型InGaN等でも良い。また、窒化物キャリア供給層13としては、典型的にはn型AlGaN層であるが、窒化物キャリア走行層12がi型InGaN層の場合には、n型GaN層を用いても良い。さらには、正孔をキャリアとして用いる場合には、ドーパントとして、Siの代わりにMgをドープしてp型にすれば良い。   The nitride carrier running layer 12 is typically an i-type GaN layer, but may be i-type InGaN or the like. The nitride carrier supply layer 13 is typically an n-type AlGaN layer. However, when the nitride carrier running layer 12 is an i-type InGaN layer, an n-type GaN layer may be used. Furthermore, when holes are used as carriers, Mg may be doped instead of Si as a dopant to make it p-type.

また、窒化物キャリア供給層13の成長表面側に予めn型GaN層等のキャップ層14を設けても良く、キャップ層14を設けることで窒化物キャリア供給層13の表面の酸化等を防止することができる。   Further, a cap layer 14 such as an n-type GaN layer may be provided in advance on the growth surface side of the nitride carrier supply layer 13, and by providing the cap layer 14, oxidation of the surface of the nitride carrier supply layer 13 is prevented. be able to.

以上の窒化物半導体層を成長させる場合には、有機金属気相成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法を用いる。或いは、有機金属気相成長法の代わりに、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法等を用いても良い。   In the case of growing the above nitride semiconductor layer, metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) is used. Alternatively, a molecular beam epitaxy (MBE) method or the like may be used instead of the metal organic chemical vapor deposition method.

有機金属気相成長法を用いる場合には、Al源としてトリメチルアルミニウムガス(TMAl)等を用い、Ga源としてトリメチルガリウムガス(TMGa)等を用い、N源としては、アンモニア(NH)を用いる。アンモニアガスの流量は100sccm〜10000sccm程度とし、また、成長圧力は50Torr〜300Torr程度、成長温度は1000°〜1200°程度とする。Siのドーピング濃度は、1×1018cm−3〜1×1020cm−3程度とする。 In the case of using a metal organic chemical vapor deposition method, trimethylaluminum gas (TMAl) or the like is used as an Al source, trimethylgallium gas (TMGa) or the like is used as a Ga source, and ammonia (NH 3 ) is used as an N source. . The flow rate of the ammonia gas is about 100 sccm to 10,000 sccm, the growth pressure is about 50 Torr to 300 Torr, and the growth temperature is about 1000 ° to 1200 °. The doping concentration of Si is about 1 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 .

なお、図1に示した本発明の実施の形態においては、ゲートリセス構造及びオーミックリセス構造を用いていないが、その一方の構造或いは両方の構造を併せて採用しても良いものであり、両方の構造を採用したものを図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施の形態の他の化合物半導体装置の製造工程の説明図であり、ここでも、ゲート電極形成後の工程を図示している。まず、図2(a)に示すように、基板11上に少なくとも窒化物キャリア走行層12及び窒化物キャリア供給層13を順に成膜する。なお、窒化物キャリア走行層12と窒化物キャリア供給層13との界面には二次元キャリアガス層15が形成される。次いで、窒化物キャリア供給層13にゲートリセス領域を形成する。   In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the gate recess structure and the ohmic recess structure are not used, but one or both of the structures may be employed together. The structure adopted will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram of another manufacturing process of the compound semiconductor device according to the embodiment of the present invention, and again shows the process after the formation of the gate electrode. First, as shown in FIG. 2A, at least a nitride carrier traveling layer 12 and a nitride carrier supply layer 13 are sequentially formed on the substrate 11. A two-dimensional carrier gas layer 15 is formed at the interface between the nitride carrier running layer 12 and the nitride carrier supply layer 13. Next, a gate recess region is formed in the nitride carrier supply layer 13.

次いで、全面に第1の絶縁膜16を堆積したのち、ゲートリセス領域を含む領域に堆積した第1の絶縁膜16を選択的に除去してゲートリセス領域を含む領域を露出させる。次いで、ゲートリセス領域を含む領域及び残存する第1の絶縁膜16を覆うように第1の絶縁膜16より誘電率が高い第2の絶縁膜17を堆積する。次いで、ゲートリセス領域及びその近傍を覆うようにゲート電極18を設ける。   Next, after the first insulating film 16 is deposited on the entire surface, the first insulating film 16 deposited in the region including the gate recess region is selectively removed to expose the region including the gate recess region. Next, a second insulating film 17 having a dielectric constant higher than that of the first insulating film 16 is deposited so as to cover the region including the gate recess region and the remaining first insulating film 16. Next, the gate electrode 18 is provided so as to cover the gate recess region and its vicinity.

次いで、図2(b)に示すように、レジストパターン19をマスクとして、ソース電極ドレイン電極を形成する電極形成領域20を覆う第2の絶縁膜17をドライエッチングする。次いで、図2(c)に示すように、電極形成領域20を覆う第1の絶縁膜16を選択的にエッチングする。なお、第1の絶縁膜16を堆積する工程の前に、電極形成領域20を予め掘り下げても良い。或いは、電極形成領域20を覆う第1の絶縁膜16を選択的に除去する工程の後に、電極形成領域20を掘り下げても良い。   Next, as shown in FIG. 2B, using the resist pattern 19 as a mask, the second insulating film 17 covering the electrode formation region 20 for forming the source electrode / drain electrode is dry etched. Next, as shown in FIG. 2C, the first insulating film 16 covering the electrode formation region 20 is selectively etched. Note that the electrode formation region 20 may be dug in advance before the step of depositing the first insulating film 16. Alternatively, the electrode forming region 20 may be dug down after the step of selectively removing the first insulating film 16 covering the electrode forming region 20.

このように、ゲートリセス構造及びオーミックリセス構造を採用しても、第2の絶縁膜17をBClでドライエッチングする工程において、下層に第1の絶縁膜16を設けているので、窒化物半導体がエッチングされることがない。また、第1の絶縁膜16を選択的にエッチングする工程において、フッ素系ガスを含むガスを用いたドライエッチングを用いることによって、第2の絶縁膜17のエッチング工程でマイクロトレンチが発生しても下地の窒化物半導体層がエッチンされることがない。 As described above, even when the gate recess structure and the ohmic recess structure are employed, the first insulating film 16 is provided in the lower layer in the step of dry-etching the second insulating film 17 with BCl 3. It is not etched. Further, in the step of selectively etching the first insulating film 16, by using dry etching using a gas containing a fluorine-based gas, even if a micro trench is generated in the etching step of the second insulating film 17. The underlying nitride semiconductor layer is not etched.

本発明の実施の形態においては、オーミック電極を形成する箇所において、第2の絶縁膜17の下に第1の絶縁膜16を介在させているので、マイクロトレンチが発生したとしても、その形状が窒化物半導体層に引き継がれることがない。その結果、従来のような窒化物半導体層にマイクロトレンチが導入されたゲートファーストプロセスと比較して、コンタクト抵抗(Ωcm)を1桁程度低減することが可能になる。 In the embodiment of the present invention, since the first insulating film 16 is interposed under the second insulating film 17 at the location where the ohmic electrode is formed, even if a micro-trench is generated, the shape is The nitride semiconductor layer is not taken over. As a result, the contact resistance (Ωcm 2 ) can be reduced by an order of magnitude compared to a conventional gate first process in which microtrench is introduced into a nitride semiconductor layer.

次に、図3乃至図5を参照して、本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図3(a)に示すように、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 1 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 3A, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてトリメチルアルミニウムガス(TMAl)、トリメチルガリウムガス(TMGa)、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of trimethylaluminum gas (TMAl), trimethylgallium gas (TMGa), and ammonia gas is used as a source gas in the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図3(b)に示すように、CVD(化学気相成長)法を用いて厚さが50nmのSiN膜27を全面に堆積する。次いで、図3(c)に示すように、ゲート開口部に対応する開口部を有するレジストパターン28を設け、レジストパターン28をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜27の露出部を除去してゲート開口部29を形成する。 Next, as shown in FIG. 3B, a SiN film 27 having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface by using a CVD (chemical vapor deposition) method. Next, as shown in FIG. 3C, a resist pattern 28 having an opening corresponding to the gate opening is provided, and the exposed portion of the SiN film 27 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 28 as a mask. A gate opening 29 is formed.

次いで、図4(d)に示すように、レジストパターン28を除去したのち、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜30を全面に設ける。Al膜30の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定されるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 4D, after the resist pattern 28 is removed, an Al 2 O 3 film 30 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using an ALD (Atomic Layer Deposition) method. If the thickness of the Al 2 O 3 film 30 is increased, a positive voltage can be applied by the gate electrode, but g m is lowered. Therefore, the thickness is determined by the required specification of the device, but here it is 20 nm.

次いで、図4(e)に示すように、ゲート形成領域を開口するレジストパターン31を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜32を形成する。なお、この時、ゲート形成領域に堆積したNi/Au膜がゲート電極33となる。   Next, as shown in FIG. 4E, a resist pattern 31 that opens the gate formation region is provided, and an Ni film with a thickness of 50 nm and an Au film with a thickness of 150 nm are sequentially formed by vapor deposition. Then, the Ni / Au film 32 is formed. At this time, the Ni / Au film deposited in the gate formation region becomes the gate electrode 33.

次いで、図4(f)に示すように、レジストパターン31上に堆積したNi/Au膜32をレジストパターン31とともにリフトオフしたのち、オーミック電極形成領域を開口するレジストパターン34を設ける。次いで、レジストパターン34をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜30を除去する。なお、この時、SiN膜27にマイクロトレンチが発生する場合がある。 Next, as shown in FIG. 4F, after the Ni / Au film 32 deposited on the resist pattern 31 is lifted off together with the resist pattern 31, a resist pattern 34 that opens the ohmic electrode formation region is provided. Next, the exposed Al 2 O 3 film 30 is removed using BCl 3 using the resist pattern 34 as a mask. At this time, a micro trench may be generated in the SiN film 27 in some cases.

引き続いて、図5(g)に示すように、レジストパターン34をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜27を選択的に除去する。この時、AlGaN或いはGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、n型GaNキャップ層25の表面で停止する。 Subsequently, as shown in FIG. 5G, the exposed SiN film 27 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 34 as it is as a mask. At this time, since AlGaN or GaN is not etched by the fluorine-based gas, it stops at the surface of the n-type GaN cap layer 25.

次いで、図5(h)に示すように、レジストパターン34を除去したのち、新たなレジストパターン35を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜36を形成する。   Next, as shown in FIG. 5 (h), after removing the resist pattern 34, a new resist pattern 35 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 36 is formed by film formation.

次いで、図5(i)に示すように、レジストパターン35上に堆積したTi/Al膜36をレジストパターン35とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜36をn型GaNキャップ層25とオーミックコンタクトさせてソース電極37及びドレイン電極38とする。以上によって、本発明の実施例1のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、実際には、ソース電極37とドレイン電極38はゲート電極33を挟んで交互に配置されており、ゲート電極33は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 5I, the Ti / Al film 36 deposited on the resist pattern 35 is lifted off together with the resist pattern 35. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film 36 is brought into ohmic contact with the n-type GaN cap layer 25 to form a source electrode 37 and a drain electrode 38. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 1 of the present invention is completed. In practice, the source electrode 37 and the drain electrode 38 are alternately arranged with the gate electrode 33 interposed therebetween, and the gate electrode 33 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例1においては、ゲート電極形成後にソース電極及びドレイン電極を形成する際に、ゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、GaN及びAlGaNはエッチングされないので、GaN及びAlGaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。 In Example 1 of the present invention, when the source electrode and the drain electrode are formed after the gate electrode is formed, since the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, a micro trench is generated. Is also generated in the SiN film. When the SiN film in which the micro-trench is generated is etched with CF 4 , the shape of the micro-trench is not inherited by GaN and AlGaN because GaN and AlGaN are not etched. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process.

なお、図6は本発明の実施例1のAlGaN/GaNゲートリセスMISFETの変形例の断面図であり、この変形例においては、n型GaNキャップ層を省略している。その他の構造及び製造工程は実施例1のAlGaN/GaNMISFETと全く同様である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a modification of the AlGaN / GaN gate recess MISFET according to the first embodiment of the present invention. In this modification, the n-type GaN cap layer is omitted. Other structures and manufacturing processes are the same as those of the AlGaN / GaN MISFET of Example 1.

次に、図7乃至図10を参照して、本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図7(a)に示すように、実施例1と同様に、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 7A, similarly to Example 1, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてTMAl、TMGa、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of TMAl, TMGa, and ammonia gas is used as a raw material gas under the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図7(b)に示すように、オーミックリセス領域40に対応する開口部を有するレジストパターン39を設け、レジストパターン39をマスクとして露出部をClガスを用いてエッチングしてオーミックリセス領域40を形成する。 Next, as shown in FIG. 7B, a resist pattern 39 having an opening corresponding to the ohmic recess region 40 is provided, and the exposed portion is etched using Cl 2 gas using the resist pattern 39 as a mask. 40 is formed.

次いで、図7(c)に示すように、レジストパターン39を除去したのち、CVD法を用いて厚さが50nmのSiN膜41を全面に堆積する。次いで、図8(d)に示すように、オーミックリセス領域(40)を完全に覆うようにレジストパターン42を設け、レジストパターン42をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜41の露出部を除去してゲート開口部43を形成する。 Next, as shown in FIG. 7C, after removing the resist pattern 39, a SiN film 41 having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface by CVD. Next, as shown in FIG. 8D, a resist pattern 42 is provided so as to completely cover the ohmic recess region 40, and the exposed portion of the SiN film 41 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 42 as a mask. Thus, the gate opening 43 is formed.

次いで、図8(e)に示すように、レジストパターン42を除去したのち、ALD法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜44を全面に設ける。Al膜44の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定され、また、ゲートリセス深さとの兼ね合いにもなるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 8E, after removing the resist pattern 42, an Al 2 O 3 film 44 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using the ALD method. The thickness of the Al 2 O 3 film 44, because positive is the the voltage can be applied to g m by thickly the gate electrode decreases, the thickness is determined by the required specification of the device, also made in consideration of the gate recess depth However, in this case, it is 20 nm.

次いで、図8(f)に示すように、ゲート形成領域を開口するレジストパターン45を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜46を形成する。なお、この時、ゲート形成領域に堆積したNi/Au膜がゲート電極47となる。   Next, as shown in FIG. 8F, a resist pattern 45 that opens the gate formation region is provided, and a 50 nm thick Ni film and a 150 nm thick Au film are sequentially formed by vapor deposition. Then, the Ni / Au film 46 is formed. At this time, the Ni / Au film deposited in the gate formation region becomes the gate electrode 47.

次いで、図9(g)に示すように、レジストパターン45上に堆積したNi/Au膜46をレジストパターン45とともにリフトオフしたのち、オーミックリセス領域(40)を開口するレジストパターン48を設ける。次いで、レジストパターン48をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜44を除去する。なお、この時、SiN膜41にマイクロトレンチが発生する場合がある。 Next, as shown in FIG. 9G, after the Ni / Au film 46 deposited on the resist pattern 45 is lifted off together with the resist pattern 45, a resist pattern 48 that opens the ohmic recess region (40) is provided. Next, the exposed Al 2 O 3 film 44 is removed using BCl 3 using the resist pattern 48 as a mask. At this time, a micro trench may be generated in the SiN film 41.

引き続いて、図9(h)に示すように、レジストパターン48をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜41を選択的に除去する。この時、AlGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、エッチングはオーミックリセス領域(40)の底面に露出するn型AlGaN電子供給層24の表面で停止する。 Subsequently, as shown in FIG. 9H, the exposed SiN film 41 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 48 as it is as a mask. At this time, since AlGaN is not etched by the fluorine-based gas, the etching stops at the surface of the n-type AlGaN electron supply layer 24 exposed at the bottom surface of the ohmic recess region (40).

次いで、図10(i)に示すように、レジストパターン48を除去したのち、新たなレジストパターン49を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜50を形成する。   Next, as shown in FIG. 10 (i), after removing the resist pattern 48, a new resist pattern 49 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 50 is formed by film formation.

次いで、図10(j)に示すように、レジストパターン49上に堆積したTi/Al膜50をレジストパターン49とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜50をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極51及びドレイン電極52とする。以上によって、本発明の実施例2のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、この場合も、実際には、ソース電極51とドレイン電極52はゲート電極47を挟んで交互に配置されており、ゲート電極47は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 10 (j), the Ti / Al film 50 deposited on the resist pattern 49 is lifted off together with the resist pattern 49. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film 50 is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form the source electrode 51 and the drain electrode 52. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 2 of the present invention is completed. In this case as well, in practice, the source electrode 51 and the drain electrode 52 are alternately arranged with the gate electrode 47 interposed therebetween, and the gate electrode 47 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例2においてもゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、AlGaNはエッチングされないので、AlGaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。また、実施例2においては、オーミックリセス構造を採用しているので、n型AlGaN電子供給層24を薄くした分だけ抵抗を低減することができる。なお、実施例2においても、n型GaNキャップ層を省略しても良い。 Even in Example 2 of the present invention, since the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, even if the micro-trench is generated, the SiN film is generated. When the SiN film in which the microtrench is generated is etched with CF 4 , AlGaN is not etched, so that the shape of the microtrench is not inherited by AlGaN. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process. In the second embodiment, since the ohmic recess structure is employed, the resistance can be reduced by the thickness of the n-type AlGaN electron supply layer 24. In Example 2, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図11を参照して本発明の実施例3のAlGaN/GaNMISFETを説明するが、ソース電極及びドレイン電極を設ける位置が異なるだけで、基本的製造工程は実施例2と同じであるので、製造工程の相違部のみ説明する。図11は、本発明の実施例3のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の要部説明図である。   Next, the AlGaN / GaN MISFET of Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 11. However, the basic manufacturing process is the same as that of Example 2 except that the source electrode and the drain electrode are provided. Only the difference in the manufacturing process will be described. FIG. 11 is an explanatory view of the main part of the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 3 of the present invention.

図11(a)に示すように、上述の実施例2の図7(a)乃至図8(f)までは同様の工程でゲート電極47を形成する。次いで、オーミックリセス領域(40)を開口するレジストパターン48を設ける。この時、実施例1に比べてレジストパターン48のサイズを大きくして、レジストパターン48をマスクとしてBClを用いてAl膜40をエッチングし、端部において側壁に付着したAl膜40が残存するようにする。 As shown in FIG. 11A, the gate electrode 47 is formed in the same process from FIG. 7A to FIG. 8F of the second embodiment. Next, a resist pattern 48 opening the ohmic recess region (40) is provided. At this time, by increasing the size of the resist pattern 48 as compared with Example 1, was etched an Al 2 O 3 film 40 with BCl 3 using the resist pattern 48 as a mask, Al 2 O adhering to the side wall at the end Three films 40 are left.

引き続いて、図11(b)示すように、レジストパターン48をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜41を選択的に除去する。この時、AlGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、マイクロトレンチが発生していてもエッチングはオーミックリセス領域(40)の底面で停止する。 Subsequently, as shown in FIG. 11B, the exposed SiN film 41 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 48 as it is as a mask. At this time, since AlGaN is not etched by the fluorine-based gas, the etching stops at the bottom surface of the ohmic recess region (40) even if the microtrench is generated.

以降は、図11(c)に示すように、レジストパターン48を除去したのち、新たなレジストパターンを設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜を形成する。次いで、レジストパターン上に堆積したTi/Al膜をレジストパターンとともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極51及びドレイン電極52を形成する。以上によって、本発明の実施例3のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、この場合も、実際には、ソース電極51とドレイン電極52はゲート電極47を挟んで交互に配置されており、ゲート電極47は櫛歯状の電極構造になっている。   Thereafter, as shown in FIG. 11C, after removing the resist pattern 48, a new resist pattern is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film is formed by film formation. Next, the Ti / Al film deposited on the resist pattern is lifted off together with the resist pattern. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form the source electrode 51 and the drain electrode 52. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 3 of the present invention is completed. In this case as well, in practice, the source electrode 51 and the drain electrode 52 are alternately arranged with the gate electrode 47 interposed therebetween, and the gate electrode 47 has a comb-like electrode structure.

この実施例3においては、レジストパターン48を最初に掘り下げたオーミックリセス領域(40)に厳密に位置合わせする必要がないので、実施例2に比べて製造マージンを大きくとることができる。なお、実施例3においても、n型GaNキャップ層を省略しても良い。   In the third embodiment, since it is not necessary to strictly align the resist pattern 48 with the ohmic recess region (40) dug down first, a manufacturing margin can be increased as compared with the second embodiment. In Example 3, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図12乃至図15を参照して、本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図12(a)に示すように、実施例1と同様に、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, with reference to FIGS. 12 to 15, a manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 4 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 12A, similarly to Example 1, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてTMAl、TMGa、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of TMAl, TMGa, and ammonia gas is used as a raw material gas under the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図12(b)に示すように、CVD法を用いて厚さが50nmのSiN膜27を全面に堆積する。次いで、図12(c)に示すように、ゲート開口部に対応する開口部を有するレジストパターン28を設け、レジストパターン28をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜27の露出部を除去してゲート開口部29を形成する。 Next, as shown in FIG. 12B, a SiN film 27 having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface by CVD. Next, as shown in FIG. 12C, a resist pattern 28 having an opening corresponding to the gate opening is provided, and the exposed portion of the SiN film 27 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 28 as a mask. A gate opening 29 is formed.

次いで、図13(d)に示すように、レジストパターン28を除去したのち、ALD法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜30を全面に設ける。Al膜30の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定されるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 13D, after the resist pattern 28 is removed, an Al 2 O 3 film 30 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using the ALD method. If the thickness of the Al 2 O 3 film 30 is increased, a positive voltage can be applied by the gate electrode, but g m is lowered. Therefore, the thickness is determined by the required specification of the device, but here it is 20 nm.

次いで、図13(e)に示すように、ゲート形成領域を開口するレジストパターン31を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜32を形成する。なお、この時、ゲート形成領域に堆積したNi/Au膜がゲート電極33となる。   Next, as shown in FIG. 13E, a resist pattern 31 opening the gate formation region is provided, and a 50 nm thick Ni film and a 150 nm thick Au film are sequentially formed by vapor deposition. Then, the Ni / Au film 32 is formed. At this time, the Ni / Au film deposited in the gate formation region becomes the gate electrode 33.

次いで、図13(f)に示すように、レジストパターン31上に堆積したNi/Au膜32をレジストパターン31とともにリフトオフしたのち、オーミック電極形成領域を開口するレジストパターン34を設ける。次いで、レジストパターン34をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜30を除去する。なお、この時、SiN膜27にマイクロトレンチが発生する場合がある。 Next, as shown in FIG. 13 (f), after the Ni / Au film 32 deposited on the resist pattern 31 is lifted off together with the resist pattern 31, a resist pattern 34 that opens an ohmic electrode formation region is provided. Next, the exposed Al 2 O 3 film 30 is removed using BCl 3 using the resist pattern 34 as a mask. At this time, a micro trench may be generated in the SiN film 27 in some cases.

引き続いて、図14(g)に示すように、レジストパターン34をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜27を選択的に除去する。この時、AlGaN或いはGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、n型GaNキャップ層25の表面で停止する。ここまでの工程は上記の実施例1と同様である。 Subsequently, as shown in FIG. 14G, the exposed SiN film 27 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 34 as it is as a mask. At this time, since AlGaN or GaN is not etched by the fluorine-based gas, it stops at the surface of the n-type GaN cap layer 25. The steps up to here are the same as in the first embodiment.

引き続いて、図14(h)に示すように、レジストパターン34をそのままマスクとして、BClガスを用いてn型GaNキャップ層25とn型AlGaN電子供給層24の一部をエッチングしてオーミックリセス領域53を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 14H, the resist pattern 34 is directly used as a mask to etch the n-type GaN cap layer 25 and part of the n-type AlGaN electron supply layer 24 using BCl 3 gas, thereby forming an ohmic recess. Region 53 is formed.

次いで、図15(i)に示すように、レジストパターン34を除去したのち、新たなレジストパターン54を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜55を形成する。   Next, as shown in FIG. 15 (i), after removing the resist pattern 34, a new resist pattern 54 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 55 is formed by film formation.

次いで、図15(j)に示すように、レジストパターン54上に堆積したTi/Al膜55をレジストパターン54とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極56及びドレイン電極57とする。以上によって、本発明の実施例4のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、実際には、ソース電極56とドレイン電極57はゲート電極33を挟んで交互に配置されており、ゲート電極33は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 15 (j), the Ti / Al film 55 deposited on the resist pattern 54 is lifted off together with the resist pattern 54. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form a source electrode 56 and a drain electrode 57. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 4 of the present invention is completed. In practice, the source electrode 56 and the drain electrode 57 are alternately arranged with the gate electrode 33 interposed therebetween, and the gate electrode 33 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例4においても、ゲート電極形成後にソース電極及びドレイン電極を形成する際に、ゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、GaN及びAlGaNはエッチングされないので、GaN及びAlGaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。 Also in Example 4 of the present invention, when forming the source electrode and the drain electrode after forming the gate electrode, the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, so that a micro-trench is generated. Is also generated in the SiN film. When the SiN film in which the micro-trench is generated is etched with CF 4 , the shape of the micro-trench is not inherited by GaN and AlGaN because GaN and AlGaN are not etched. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process.

また、実施例4においても実施例2と同様に、オーミックリセス構造を採用しているので、n型AlGaN電子供給層24を薄くした分だけ抵抗を低減することができる。なお、実施例4においても、n型GaNキャップ層は省略しても良い。   Also in the fourth embodiment, as in the second embodiment, since the ohmic recess structure is adopted, the resistance can be reduced as much as the n-type AlGaN electron supply layer 24 is thinned. In Example 4, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図16乃至図19を参照して、本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図16(a)に示すように、実施例1と同様に、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, with reference to FIGS. 16 to 19, the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 5 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 16A, similarly to Example 1, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてTMAl、TMGa、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of TMAl, TMGa, and ammonia gas is used as a raw material gas under the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図16(b)に示すように、ゲートリセス領域59に対応する開口部を有するレジストパターン58を設け、レジストパターン58をマスクとして露出部をClガスを用いてエッチングしてゲートリセス領域59を形成する。なお、エッチング量は、デバイスの閾値電圧、高周波特性に繋がるため、デバイスの要求仕様に合わせてエッチング深さを決定するが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 16B, a resist pattern 58 having an opening corresponding to the gate recess region 59 is provided, and the exposed portion is etched using Cl 2 gas using the resist pattern 58 as a mask to form the gate recess region 59. Form. Note that, since the etching amount leads to the threshold voltage and high frequency characteristics of the device, the etching depth is determined in accordance with the required specification of the device, but here it is 20 nm.

次いで、図16(c)に示すように、レジストパターン58を除去したのち、CVD法を用いて厚さが50nmのSiN膜60を全面に堆積する。次いで、図17(d)に示すように、ゲート開口部に対応する開口部を有するレジストパターン61を設け、レジストパターン61をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜60の露出部を除去してゲート開口部62を形成する。 Next, as shown in FIG. 16C, after the resist pattern 58 is removed, a 50 nm thick SiN film 60 is deposited on the entire surface by CVD. Next, as shown in FIG. 17D, a resist pattern 61 having an opening corresponding to the gate opening is provided, and the exposed portion of the SiN film 60 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 61 as a mask. A gate opening 62 is formed.

次いで、図17(e)に示すように、レジストパターン61を除去したのち、ALD法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜63を全面に設ける。Al膜63の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定され、また、ゲートリセス深さとの兼ね合いにもなるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 17E, after removing the resist pattern 61, an Al 2 O 3 film 63 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using the ALD method. The thickness of the Al 2 O 3 film 63, because positive is the the voltage can be applied to g m by thickly the gate electrode decreases, the thickness is determined by the required specification of the device, also made in consideration of the gate recess depth However, in this case, it is 20 nm.

次いで、図17(f)に示すように、ゲートリセス領域(59)の近傍を開口するレジストパターン64を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜65を形成する。なお、この時、ゲートリセス領域近傍に堆積したNi/Au膜がゲート電極66となる。   Next, as shown in FIG. 17 (f), a resist pattern 64 that opens in the vicinity of the gate recess region (59) is provided, and an Ni film with a thickness of 50 nm and an Au film with a thickness of 150 nm are formed by vapor deposition. A Ni / Au film 65 is formed sequentially. At this time, the Ni / Au film deposited in the vicinity of the gate recess region becomes the gate electrode 66.

次いで、図18(g)に示すように、レジストパターン64上に堆積したNi/Au膜65をレジストパターン64とともにリフトオフしたのち、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域を開口するレジストパターン67を設ける。次いで、レジストパターン67をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜63を除去する。なお、この時、SiN膜60にマイクロトレンチ68が発生する場合がある。 Next, as shown in FIG. 18G, after the Ni / Au film 65 deposited on the resist pattern 64 is lifted off together with the resist pattern 64, a resist pattern 67 that opens the source electrode formation region and the drain electrode formation region is provided. . Next, the exposed Al 2 O 3 film 63 is removed using BCl 3 using the resist pattern 67 as a mask. At this time, a micro trench 68 may be generated in the SiN film 60.

引き続いて、図18(h)に示すように、レジストパターン67をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜60を選択的に除去する。この時、GaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、エッチングはソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域におけるn型GaNキャップ層25の表面で停止する。 Subsequently, as shown in FIG. 18H, the exposed SiN film 60 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 67 as it is as a mask. At this time, since GaN is not etched by the fluorine-based gas, the etching stops at the surface of the n-type GaN cap layer 25 in the source electrode formation region and the drain electrode formation region.

次いで、図19(i)に示すように、レジストパターン67を除去したのち、新たなレジストパターン69を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜70を形成する。   Next, as shown in FIG. 19 (i), after removing the resist pattern 67, a new resist pattern 69 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 70 is formed by film formation.

次いで、図19(j)に示すように、レジストパターン69上に堆積したTi/Al膜70をレジストパターン69とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型GaNキャップ層25とオーミックコンタクトさせてソース電極71及びドレイン電極72を形成する。以上によって、本発明の実施例5のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、この場合も、実際には、ソース電極71とドレイン電極72はゲート電極66を挟んで交互に配置されており、ゲート電極66は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 19 (j), the Ti / Al film 70 deposited on the resist pattern 69 is lifted off together with the resist pattern 69. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type GaN cap layer 25 to form the source electrode 71 and the drain electrode 72. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 5 of the present invention is completed. In this case as well, in practice, the source electrode 71 and the drain electrode 72 are alternately arranged with the gate electrode 66 in between, and the gate electrode 66 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例5においては、平坦部でAl膜をエッチングしているので、実施例2に比べてオーミックリセス領域の位置合わせに精度を必要としないが、実施例2に比べてマイクロトレンチが発生しやすい。しかし、この場合もゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、GaNはエッチングされないので、GaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。 In Example 5 of the present invention, since the Al 2 O 3 film is etched in the flat portion, the accuracy of alignment of the ohmic recess region is not required as compared with Example 2, but compared with Example 2. Micro-trench is likely to occur. However, in this case as well, since the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, even if a micro trench is generated, it occurs in the SiN film. When the SiN film in which the micro-trench is generated is etched with CF 4 , GaN is not etched, so that the shape of the micro-trench is not inherited by GaN. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented.

また、ゲート電極直下をリセス構造としてゲート電極とチャネルとの距離を短くしているので、相互コンダクタンスgの低下を抑制することができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。なお、実施例5においても、n型GaNキャップ層は省略しても良い。 Further, since the right under the gate electrode is made shorter the distance between the gate electrode and the channel as recess structure, it is possible to suppress a decrease in mutual conductance g m. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process. In Example 5, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図20乃至図24を参照して、本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図20(a)に示すように、実施例1と同様に、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, with reference to FIGS. 20 to 24, description will be made on a manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 6 of the present invention. First, as shown in FIG. 20A, similarly to Example 1, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてTMAl、TMGa、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of TMAl, TMGa, and ammonia gas is used as a raw material gas under the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図20(b)に示すように、ゲートリセス領域59に対応する開口部を有するレジストパターン58を設け、レジストパターン58をマスクとして露出部をClガスを用いてエッチングしてゲートリセス領域59を形成する。なお、エッチング量は、デバイスの閾値電圧、高周波特性に繋がるため、デバイスの要求仕様に合わせてエッチング深さを決定するが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 20B, a resist pattern 58 having an opening corresponding to the gate recess region 59 is provided, and the exposed portion is etched using Cl 2 gas using the resist pattern 58 as a mask to form the gate recess region 59. Form. Note that, since the etching amount leads to the threshold voltage and high frequency characteristics of the device, the etching depth is determined in accordance with the required specification of the device, but here it is 20 nm.

次いで、図20(c)に示すように、レジストパターン58を除去したのち、CVD法を用いて厚さが50nmのSiN膜60を全面に堆積する。次いで、次いで、図21(d)に示すように、ゲート開口部に対応する開口部を有するレジストパターン61を設け、レジストパターン61をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜60の露出部を除去してゲート開口部62を形成する。 Next, as shown in FIG. 20C, after removing the resist pattern 58, a 50 nm thick SiN film 60 is deposited on the entire surface by CVD. Next, as shown in FIG. 21D, a resist pattern 61 having an opening corresponding to the gate opening is provided, and the exposed portion of the SiN film 60 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 61 as a mask. Thus, the gate opening 62 is formed.

次いで、図21(e)に示すように、レジストパターン61を除去したのち、ALD法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜63を全面に設ける。Al膜63の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定され、また、ゲートリセス深さとの兼ね合いにもなるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 21E, after the resist pattern 61 is removed, an Al 2 O 3 film 63 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using the ALD method. The thickness of the Al 2 O 3 film 63, because positive is the the voltage can be applied to g m by thickly the gate electrode decreases, the thickness is determined by the required specification of the device, also made in consideration of the gate recess depth However, in this case, it is 20 nm.

次いで、図21(f)に示すように、ゲートリセス領域(59)の近傍を開口するレジストパターン64を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜65を形成する。なお、この時、ゲートリセス領域近傍に堆積したNi/Au膜がゲート電極66となる。   Next, as shown in FIG. 21 (f), a resist pattern 64 opening in the vicinity of the gate recess region (59) is provided, and an Ni film having a thickness of 50 nm and an Au film having a thickness of 150 nm are formed by vapor deposition. A Ni / Au film 65 is formed sequentially. At this time, the Ni / Au film deposited in the vicinity of the gate recess region becomes the gate electrode 66.

次いで、図22(g)に示すように、レジストパターン64上に堆積したNi/Au膜65をレジストパターン64とともにリフトオフしたのち、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域を開口するレジストパターン67を設ける。次いで、レジストパターン67をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜63を除去する。なお、この時、SiN膜60にマイクロトレンチ68が発生する場合がある。 Next, as shown in FIG. 22G, after the Ni / Au film 65 deposited on the resist pattern 64 is lifted off together with the resist pattern 64, a resist pattern 67 that opens the source electrode formation region and the drain electrode formation region is provided. . Next, the exposed Al 2 O 3 film 63 is removed using BCl 3 using the resist pattern 67 as a mask. At this time, a micro trench 68 may be generated in the SiN film 60.

引き続いて、図22(h)に示すように、レジストパターン67をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜60を選択的に除去する。この時、GaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、エッチングはソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域におけるn型GaNキャップ層25の表面で停止する。引き続いて、図22(i)に示すように、レジストパターン67をそのままマスクとして、BClガスを用いてn型GaNキャップ層25とn型AlGaN電子供給層24の一部をエッチングしてオーミックリセス領域74を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 22H, the exposed SiN film 60 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 67 as it is as a mask. At this time, since GaN is not etched by the fluorine-based gas, the etching stops at the surface of the n-type GaN cap layer 25 in the source electrode formation region and the drain electrode formation region. Subsequently, as shown in FIG. 22 (i), the resist pattern 67 is used as it is as a mask, and the n-type GaN cap layer 25 and a part of the n-type AlGaN electron supply layer 24 are etched using BCl 3 gas to form an ohmic recess. Region 74 is formed.

次いで、図23(j)に示すように、レジストパターン67を除去したのち、新たなレジストパターン75を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜76を形成する。   Next, as shown in FIG. 23 (j), after removing the resist pattern 67, a new resist pattern 75 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 76 is formed by film formation.

次いで、図23(k)に示すように、レジストパターン75上に堆積したTi/Al膜76をレジストパターン75とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極77及びドレイン電極78を形成する。以上によって、本発明の実施例6のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、この場合も、実際には、ソース電極77とドレイン電極78はゲート電極66を挟んで交互に配置されており、ゲート電極66は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 23 (k), the Ti / Al film 76 deposited on the resist pattern 75 is lifted off together with the resist pattern 75. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form the source electrode 77 and the drain electrode 78. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 6 of the present invention is completed. In this case as well, in practice, the source electrode 77 and the drain electrode 78 are alternately arranged with the gate electrode 66 interposed therebetween, and the gate electrode 66 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例6においても、平坦部でAl膜をエッチングしているので、実施例1に比べてオーミックリセス領域の位置合わせに精度を必要としないが、実施例1に比べてマイクロトレンチが発生しやすい。しかし、この場合もゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、GaNはエッチングされないので、GaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。 Also in Example 6 of the present invention, since the Al 2 O 3 film is etched in the flat portion, the accuracy of the alignment of the ohmic recess region is not required as compared with Example 1, but compared with Example 1. Micro-trench is likely to occur. However, in this case as well, since the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, even if a micro trench is generated, it occurs in the SiN film. When the SiN film in which the micro-trench is generated is etched with CF 4 , GaN is not etched, so that the shape of the micro-trench is not inherited by GaN. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process.

また、実施例6においても実施例2と同様に、オーミックリセス構造を採用しているので、実施例5に比べて、n型AlGaN電子供給層24を薄くした分だけ抵抗を低減することができる。また、ゲート電極直下をリセス構造としてゲート電極とチャネルとの距離を短くしているので、相互コンダクタンスgの低下を抑制することができる。なお、実施例6においても、n型GaNキャップ層は省略しても良い。 Also, in Example 6, as in Example 2, the ohmic recess structure is adopted, so that the resistance can be reduced by the thickness of the n-type AlGaN electron supply layer 24 as compared with Example 5. . Further, since the right under the gate electrode is made shorter the distance between the gate electrode and the channel as recess structure, it is possible to suppress a decrease in mutual conductance g m. In Example 6, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図24乃至図27を参照して、本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの製造工程を説明する。まず、図24(a)に示すように、実施例1と同様に、成長用基板であるSiC基板21上に有機金属気相成長法により、厚さが100nmのAlNバッファ層22を成長させる。引き続いて、厚さが300nmのi型GaN電子走行層23、厚さが20nmでAl組成比が0.2のn型AlGaN電子供給層24及び厚さが5nmのn型GaNキャップ層を順次成長させる。この時、i型GaN電子走行層23とn型AlGaN電子供給層24の界面に二次元電子ガス層26が発生する。次いで、Arをイオン注入することにより、SiC基板21に達する素子分離領域(図示は省略)を形成する。   Next, with reference to FIGS. 24 to 27, a manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 7 of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 24A, similarly to Example 1, an AlN buffer layer 22 having a thickness of 100 nm is grown on a SiC substrate 21 as a growth substrate by metal organic vapor phase epitaxy. Subsequently, an i-type GaN electron transit layer 23 having a thickness of 300 nm, an n-type AlGaN electron supply layer 24 having a thickness of 20 nm and an Al composition ratio of 0.2, and an n-type GaN cap layer having a thickness of 5 nm are sequentially grown. Let At this time, a two-dimensional electron gas layer 26 is generated at the interface between the i-type GaN electron transit layer 23 and the n-type AlGaN electron supply layer 24. Next, an element isolation region (not shown) that reaches the SiC substrate 21 is formed by ion implantation of Ar.

なお、成長条件の際の原料ガスとしてTMAl、TMGa、及びアンモニアガスの混合ガスを用いる。例えば、GaN層を成長させる場合には、TMGaを200sccm、アンモニアガスを4000sccmとし、成長圧力は100Torr、成長温度は1100℃とする。また、n型層を成長させる場合のn型不純物源としては、SiHを用い、n型AlGaN電子供給層24のSi濃度は5×1018cm−3とし、n型GaNキャップ層25のSi濃度は5×1018cm−3とする。 Note that a mixed gas of TMAl, TMGa, and ammonia gas is used as a raw material gas under the growth conditions. For example, when growing a GaN layer, TMGa is 200 sccm, ammonia gas is 4000 sccm, the growth pressure is 100 Torr, and the growth temperature is 1100 ° C. Further, SiH 4 is used as an n-type impurity source for growing the n-type layer, the Si concentration of the n-type AlGaN electron supply layer 24 is 5 × 10 18 cm −3, and the Si of the n-type GaN cap layer 25 is used. The concentration is 5 × 10 18 cm −3 .

次いで、図24(b)に示すように、ソース電極形成領域及びドレイン電極形成領域を開口する開口部を有するレジストパターン39を設け、レジストパターン39をマスクとして露出部をClガスを用いてエッチングしてオーミックリセス領域40を形成する。 Next, as shown in FIG. 24B, a resist pattern 39 having openings for opening the source electrode formation region and the drain electrode formation region is provided, and the exposed portion is etched using Cl 2 gas using the resist pattern 39 as a mask. Thus, the ohmic recess region 40 is formed.

次いで、図24(c)に示すように、レジストパターン39を除去したのち、ゲートリセス領域80に対応する開口部を有する新たなレジストパターン79を設ける。次いで、レジストパターン79をマスクとして露出部をClガスを用いてエッチングしてゲートリセス領域80を形成する。なお、エッチング量は、デバイスの閾値電圧、高周波特性に繋がるため、デバイスの要求仕様に合わせてエッチング深さを決定するが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 24C, after removing the resist pattern 39, a new resist pattern 79 having an opening corresponding to the gate recess region 80 is provided. Next, the exposed portion is etched using Cl 2 gas using the resist pattern 79 as a mask to form a gate recess region 80. Note that, since the etching amount leads to the threshold voltage and high frequency characteristics of the device, the etching depth is determined in accordance with the required specification of the device, but here it is 20 nm.

次いで、図25(d)に示すように、レジストパターン79を除去したのち、CVD法を用いて厚さが50nmのSiN膜81を全面に堆積する。次いで、図25(e)に示すように、オーミックリセス領域40を完全に覆うようにレジストパターン82を設け、レジストパターン82をマスクとしてCFガスを用いてSiN膜81の露出部を除去してゲート開口部83を形成する。 Next, as shown in FIG. 25D, after removing the resist pattern 79, a SiN film 81 having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface by CVD. Next, as shown in FIG. 25E, a resist pattern 82 is provided so as to completely cover the ohmic recess region 40, and the exposed portion of the SiN film 81 is removed using CF 4 gas using the resist pattern 82 as a mask. A gate opening 83 is formed.

次いで、図25(f)に示すように、レジストパターン82を除去したのち、ALD法を用いて、ゲート絶縁膜となるAl膜84を全面に設ける。Al膜84の厚さは、厚くするとゲート電極により正の電圧を印加できるがgは下がるため、厚さはデバイスの要求仕様によって決定され、また、ゲートリセス深さとの兼ね合いにもなるが、ここでは、20nmとする。 Next, as shown in FIG. 25F, after the resist pattern 82 is removed, an Al 2 O 3 film 84 serving as a gate insulating film is provided on the entire surface by using the ALD method. The thickness of the Al 2 O 3 film 84, because positive is the the voltage can be applied to g m by thickly the gate electrode decreases, the thickness is determined by the required specification of the device, also made in consideration of the gate recess depth However, in this case, it is 20 nm.

次いで、図26(g)に示すように、ゲートリセス領域(80)の近傍を開口するレジストパターン85を設け、蒸着法を用いて、厚さが50nmのNi膜及び厚さが150nmのAu膜を順次成膜してNi/Au膜86を形成する。なお、この時、ゲートリセス領域近傍に堆積したNi/Au膜がゲート電極87となる。   Next, as shown in FIG. 26 (g), a resist pattern 85 opening in the vicinity of the gate recess region (80) is provided, and an Ni film having a thickness of 50 nm and an Au film having a thickness of 150 nm are formed by vapor deposition. A Ni / Au film 86 is formed by sequentially forming films. At this time, the Ni / Au film deposited in the vicinity of the gate recess region becomes the gate electrode 87.

次いで、図26(h)に示すように、レジストパターン85上に堆積したNi/Au膜86をレジストパターン85とともにリフトオフしたのち、オーミックリセス領域40を開口するレジストパターン88を設ける。次いで、レジストパターン88をマスクとしてBClを用いて露出するAl膜84を除去する。 Next, as shown in FIG. 26H, after the Ni / Au film 86 deposited on the resist pattern 85 is lifted off together with the resist pattern 85, a resist pattern 88 that opens the ohmic recess region 40 is provided. Next, the exposed Al 2 O 3 film 84 is removed using BCl 3 using the resist pattern 88 as a mask.

引き続いて、図26(i)に示すように、レジストパターン88をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜81を選択的に除去する。この時、AlGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、エッチングはオーミックリセス領域40の底面で停止する。引き続いて、図27(j)に示すように、レジストパターン88をそのままマスクとして、Clガスを用いてオーミックリセス領域40を掘り下げる。 Subsequently, as shown in FIG. 26I, the exposed SiN film 81 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 88 as it is as a mask. At this time, since AlGaN is not etched with the fluorine-based gas, the etching stops at the bottom surface of the ohmic recess region 40. Subsequently, as shown in FIG. 27J, the ohmic recess region 40 is dug using Cl 2 gas using the resist pattern 88 as a mask.

次いで、図27(k)に示すように、レジストパターン88を除去したのち、新たなレジストパターン89を設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜90を形成する。   Next, as shown in FIG. 27 (k), after removing the resist pattern 88, a new resist pattern 89 is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film 90 is formed by film formation.

次いで、図27(l)に示すように、レジストパターン89上に堆積したTi/Al膜90をレジストパターン89とともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極91及びドレイン電極92を形成する。以上によって、本発明の実施例7のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、実際には、ソース電極91とドレイン電極92はゲート電極87を挟んで交互に配置されており、ゲート電極87は櫛歯状の電極構造になっている。   Next, as shown in FIG. 27L, the Ti / Al film 90 deposited on the resist pattern 89 is lifted off together with the resist pattern 89. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form the source electrode 91 and the drain electrode 92. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 7 of the present invention is completed. In practice, the source electrode 91 and the drain electrode 92 are alternately arranged with the gate electrode 87 interposed therebetween, and the gate electrode 87 has a comb-like electrode structure.

本発明の実施例7においても、ゲート電極形成後にソース電極及びドレイン電極を形成する際に、ゲート絶縁膜となるAl膜の下にSiN膜を設けているので、マイクロトレンチが発生するとしてもSiN膜に発生する。そして、マイクロトレンチが発生したSiN膜をCFでエッチングした場合、AlGaNはエッチングされないので、AlGaNにマイクロトレンチの形状が引き継がれることがない。その結果、マイクロトレンチに起因するオーミック抵抗の増加を防ぐことができる。また、ゲートファーストプロセスを適用しているので、オーミックファーストプロセスで作製するトランジスタよりも閾値電圧シフトを低減することができる。 Also in Example 7 of the present invention, when the source electrode and the drain electrode are formed after the gate electrode is formed, since the SiN film is provided under the Al 2 O 3 film serving as the gate insulating film, a micro trench is generated. Is also generated in the SiN film. When the SiN film in which the microtrench is generated is etched with CF 4 , AlGaN is not etched, so that the shape of the microtrench is not inherited by AlGaN. As a result, an increase in ohmic resistance due to the microtrench can be prevented. In addition, since the gate first process is applied, the threshold voltage shift can be reduced as compared with the transistor manufactured by the ohmic first process.

また、実施例7においても、オーミックリセス構造を採用しているので、n型AlGaN電子供給層24を薄くした分だけ抵抗を低減することができる。また、ゲート電極直下をリセス構造としてゲート電極とチャネルとの距離を短くしているので、相互コンダクタンスgの低下を抑制することができる。なお、実施例7においても、n型GaNキャップ層は省略しても良い。 Also in Example 7, since the ohmic recess structure is employed, the resistance can be reduced by the thickness of the n-type AlGaN electron supply layer 24. Further, since the right under the gate electrode is made shorter the distance between the gate electrode and the channel as recess structure, it is possible to suppress a decrease in mutual conductance g m. In Example 7, the n-type GaN cap layer may be omitted.

次に、図28を参照して本発明の実施例8のAlGaN/GaNMISFETを説明するが、ソース電極及びドレイン電極を設ける位置が異なるだけで、基本的製造工程は実施例7と同じであるので、製造工程の相違部のみ説明する。図28は、本発明の実施例8のAlGaN/GaNMISFETの製造工程の要部説明図である。   Next, an AlGaN / GaN MISFET according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 28. However, the basic manufacturing process is the same as that of the seventh embodiment except that the positions where the source electrode and the drain electrode are provided are different. Only the difference in the manufacturing process will be described. FIG. 28 is an explanatory view of the essential part of the manufacturing process of the AlGaN / GaN MISFET of Example 8 of the present invention.

図28(a)に示すように、上述の実施例7の図24(a)乃至図26(g)までは同様の工程でゲート電極87を形成する。次いで、オーミックリセス領域40を開口するレジストパターン88を設ける。この時、実施例7に比べてレジストパターン88のサイズを大きくして、レジストパターン88をマスクとしてBClを用いてAl膜84をエッチングし、端部において側壁に付着したAl膜84が残存するようにする。 As shown in FIG. 28A, the gate electrode 87 is formed in the same process from FIGS. 24A to 26G of the seventh embodiment. Next, a resist pattern 88 opening the ohmic recess region 40 is provided. At this time, by increasing the size of the resist pattern 88 as compared to Example 7, an Al 2 O 3 film 84 is etched using BCl 3 using the resist pattern 88 as a mask, Al 2 O adhering to the side wall at the end The three films 84 are left.

引き続いて、図28(b)示すように、レジストパターン88をそのままマスクとして、CFガスを用いて露出しているSiN膜81を選択的に除去する。この時、AlGaNはフッ素系ガスでエッチングされないので、マイクロトレンチが発生していてもエッチングはオーミックリセス領域40の底面で停止する。 Subsequently, as shown in FIG. 28B, the exposed SiN film 81 is selectively removed using CF 4 gas using the resist pattern 88 as it is as a mask. At this time, since AlGaN is not etched by the fluorine-based gas, the etching stops at the bottom surface of the ohmic recess region 40 even if a micro trench is generated.

以降は、図28(c)に示すように、レジストパターン88を除去したのち、新たなレジストパターンを設け、蒸着法を用いて厚さが20nmのTi膜及び厚さが200nmのAl膜を順次成膜してTi/Al膜を形成する。次いで、レジストパターン上に堆積したTi/Al膜をレジストパターンとともにリフトオフする。次いで、窒素雰囲気中において550℃程度で熱処理し、Ti/Al膜をn型AlGaN電子供給層24とオーミックコンタクトさせてソース電極91及びドレイン電極92を形成する。以上によって、本発明の実施例8のAlGaN/GaNMISFETの基本構造が完成する。なお、この場合も、実際には、ソース電極91とドレイン電極92はゲート電極87を挟んで交互に配置されており、ゲート電極87は櫛歯状の電極構造になっている。この実施例8においては、レジストパターン88をオーミックリセス領域に厳密に位置合わせする必要がないので、実施例7に比べて製造マージンを大きくとることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 28C, after removing the resist pattern 88, a new resist pattern is provided, and a Ti film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 200 nm are sequentially formed by vapor deposition. A Ti / Al film is formed by film formation. Next, the Ti / Al film deposited on the resist pattern is lifted off together with the resist pattern. Next, heat treatment is performed at about 550 ° C. in a nitrogen atmosphere, and the Ti / Al film is brought into ohmic contact with the n-type AlGaN electron supply layer 24 to form the source electrode 91 and the drain electrode 92. Thus, the basic structure of the AlGaN / GaN MISFET of Example 8 of the present invention is completed. In this case as well, in practice, the source electrode 91 and the drain electrode 92 are alternately arranged with the gate electrode 87 interposed therebetween, and the gate electrode 87 has a comb-like electrode structure. In the eighth embodiment, since it is not necessary to strictly align the resist pattern 88 with the ohmic recess region, a manufacturing margin can be increased as compared with the seventh embodiment.

ここで、実施例1乃至実施例8を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
(付記1)基板上に窒化物半導体のキャリア走行層を形成し、前記キャリア走行層上に窒化物半導体のキャリア供給層を形成し、前記キャリア供給層上に、Siを含有する第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜の一部の領域を除去し、前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜から離れた位置において前記第2の絶縁膜のうち二次元電子ガス層が存在する前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う部分に、ゲート電極を形成し、前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜に、前記ゲート電極と離間し、前記ゲート電極を挟んだ位置に第1の開口部及び第2の開口部を形成し、前記第1の開口部及び前記第2の開口部にソース電極及びドレイン電極を形成し、前記第1の開口部及び前記第2の開口部の形成において、第1のガスで前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第1のガスよりも窒化物半導体のエッチングレートが低い第2のガスで前記第1の絶縁膜をエッチングすることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
(付記2)前記第1の絶縁膜を形成する前に、前記キャリア供給層にゲートリセス領域を形成することを特徴とする付記1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記3)前記ゲート電極を形成する前に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する領域にリセス領域を形成することを特徴とする付記1または付記2に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記4)前記ゲート電極を形成した後に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する領域にリセス領域を形成することを特徴とする付記1または付記2に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記5)前記第2の絶縁膜の誘電率が、前記第1の絶縁膜の誘電率よりも高いことを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記6)前記第1の絶縁膜が、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素の何れかにより形成されていることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記7)前記第2の絶縁膜が酸化アルミニウム、酸化ハフニウムの何れかにより形成されていることを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記8)前記第1のガスは塩素を含有したガスであることを特徴とする付記1乃至付記7のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記9) 前記第2のガスはフッ素を含有したガスであることを特徴とする付記1乃至付記8のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記10)前記基板が、SiC基板、サファイア基板、GaN基板或いはSi基板のいずれかであることを特徴とする付記1乃至付記9のいずれか1に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記11)前記キャリア走行層がi型GaN層であり、前記キャリア供給層がn型AlGaN層であることを特徴とする付記10に記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記12)基板と、前記基板上に形成された、窒化物半導体のキャリア走行層と、前記キャリア走行層上に形成された、窒化物半導体のキャリア供給層と、前記キャリア供給層上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜を介して二次元電子ガス層が存在する領域に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を挟む位置に形成された、ソース電極及びドレイン電極と、前記キャリア供給層上に形成され、前記ゲート電極から離れ、前記ソース電極の前記ゲート電極側及び前記ドレイン電極の前記ゲート電極側に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接した、Siを含有する第1の絶縁膜とを有し、前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜上まで延在していることを特徴とする化合物半導体装置。
(付記13)前記ゲート電極が、ゲートリセス領域及びその近傍を設けられていることを特徴とする付記12に記載された化合物半導体装置。
(付記14)前記第2の絶縁膜の誘電率が、前記第1の絶縁膜の誘電率より高いことを特徴とする付記12または付記13に記載の化合物半導体装置。
Here, the following additional notes are attached to the embodiment of the present invention including Examples 1 to 8.
(Appendix 1) A nitride semiconductor carrier travel layer is formed on a substrate, a nitride semiconductor carrier supply layer is formed on the carrier travel layer, and a Si-containing first insulation is formed on the carrier supply layer. Forming a film, removing a part of the first insulating film, and covering the first insulating film on the part of the first insulating film; In a portion covering a part of the second insulating film where the first insulating film in which the two-dimensional electron gas layer is present is removed from the second insulating film at a position away from the first insulating film, A gate electrode is formed, and a first opening and a second opening are formed in the first insulating film and the second insulating film, spaced apart from the gate electrode and sandwiching the gate electrode. Forming a source electrode and a drain electrode in the first opening and the second opening; In the formation of the first opening and the second opening, the second insulating film is etched with the first gas, and the second gas has a lower nitride semiconductor etching rate than the first gas. A method of manufacturing a compound semiconductor device, comprising: etching the first insulating film.
(Supplementary note 2) The method of manufacturing a compound semiconductor device according to supplementary note 1, wherein a gate recess region is formed in the carrier supply layer before the first insulating film is formed.
(Supplementary note 3) The method for manufacturing a compound semiconductor device according to supplementary note 1 or 2, wherein a recess region is formed in a region where the source electrode and the drain electrode are formed before the gate electrode is formed.
(Additional remark 4) After forming the said gate electrode, a recess area | region is formed in the area | region which forms the said source electrode and drain electrode, The manufacturing method of the compound semiconductor device of Additional remark 1 or Additional remark 2 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 5) The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein a dielectric constant of the second insulating film is higher than a dielectric constant of the first insulating film. .
(Supplementary note 6) The compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 5, wherein the first insulating film is formed of any one of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride. Production method.
(Supplementary note 7) The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the second insulating film is formed of aluminum oxide or hafnium oxide.
(Supplementary note 8) The method of manufacturing a compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein the first gas is a gas containing chlorine.
(Supplementary note 9) The method for manufacturing a compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 8, wherein the second gas is a gas containing fluorine.
(Supplementary note 10) The method for manufacturing a compound semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 9, wherein the substrate is any one of a SiC substrate, a sapphire substrate, a GaN substrate, and a Si substrate.
(Additional remark 11) The manufacturing method of the compound semiconductor device of Additional remark 10 characterized by the said carrier running layer being an i-type GaN layer, and the said carrier supply layer being an n-type AlGaN layer.
(Supplementary Note 12) A substrate, a nitride semiconductor carrier travel layer formed on the substrate, a nitride semiconductor carrier supply layer formed on the carrier travel layer, and formed on the carrier supply layer A second insulating film formed, a gate electrode formed in a region where a two-dimensional electron gas layer exists via the second insulating film, and a source electrode and a drain formed at positions sandwiching the gate electrode An electrode and Si formed on the carrier supply layer, separated from the gate electrode, and in contact with the source electrode and the drain electrode on the gate electrode side of the source electrode and the gate electrode side of the drain electrode; A compound semiconductor device comprising: a first insulating film contained therein, wherein the second insulating film extends over the first insulating film.
(Supplementary note 13) The compound semiconductor device according to supplementary note 12, wherein the gate electrode is provided with a gate recess region and its vicinity.
(Supplementary note 14) The compound semiconductor device according to supplementary note 12 or supplementary note 13, wherein a dielectric constant of the second insulating film is higher than a dielectric constant of the first insulating film.

11 基板
12 窒化物キャリア走行層
13 窒化物キャリア供給層
14 キャップ層
15 二次元キャリアガス層
16 第1の絶縁膜
17 第2の絶縁膜
18 ゲート電極
19 レジストパターン
20 電極形成領域
21,101 SiC基板
22,102 AlNバッファ層
23,103 i型GaN電子走行層
24,104 n型AlGaN電子供給層
25,105 n型GaNキャップ層
26,106 二次元電子ガス層
27,41,60,81 SiN膜
28,42,61,82 レジストパターン
29,43,62,83 ゲート開口部
30,44,63,84,111 Al
31,45,64,85,112 レジストパターン
32,46,65,86,113 Ni/Au膜
33,47,66,87,114 ゲート電極
34,48,67,88,115 レジストパターン
35,49,54,69,75,89,116 レジストパターン
36,50,55,70,76,90,117 Ti/Al膜
37,51,56,71,77,91,118 ソース電極
38,52,57,72,78,92,119 ドレイン電極
39,107 レジストパターン
40,53,74,108 オーミックリセス領域
58,79,109 レジストパターン
59,80,110 ゲートリセス領域
68,120 マイクロトレンチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Nitride carrier travel layer 13 Nitride carrier supply layer 14 Cap layer 15 Two-dimensional carrier gas layer 16 First insulating film 17 Second insulating film 18 Gate electrode 19 Resist pattern 20 Electrode forming region 21, 101 SiC substrate 22, 102 AlN buffer layer 23, 103 i-type GaN electron transit layer 24, 104 n-type AlGaN electron supply layer 25, 105 n-type GaN cap layer 26, 106 Two-dimensional electron gas layers 27, 41, 60, 81 SiN film 28 , 42, 61, 82 Resist patterns 29, 43, 62, 83 Gate openings 30, 44, 63, 84, 111 Al 2 O 3 films 31, 45, 64, 85, 112 Resist patterns 32, 46, 65, 86 113 Ni / Au films 33, 47, 66, 87, 114 Gate electrodes 34, 48, 67, 88 115 resist pattern 35, 49, 54, 69, 75, 89, 116 resist pattern 36, 50, 55, 70, 76, 90, 117 Ti / Al film 37, 51, 56, 71, 77, 91, 118 source electrode 38, 52, 57, 72, 78, 92, 119 Drain electrode 39, 107 Resist pattern 40, 53, 74, 108 Ohmic recess region 58, 79, 109 Resist pattern 59, 80, 110 Gate recess region 68, 120 Micro trench

Claims (7)

基板上に窒化物半導体のキャリア走行層を形成し、
前記キャリア走行層上に窒化物半導体のキャリア供給層を形成し、
前記キャリア供給層上に、Siを含有する第1の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜の一部の領域を除去し、
前記第1の絶縁膜上に、前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う第2の絶縁膜を形成し、
前記第1の絶縁膜から離れた位置において前記第2の絶縁膜のうち二次元電子ガス層が存在する前記第1の絶縁膜が除去された一部の領域を覆う部分にゲート電極を形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜に、前記ゲート電極と離間し、前記ゲート電極を挟んだ位置に第1の開口部及び第2の開口部を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部にソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の開口部及び前記第2の開口部の形成において、第1のガスで前記第2の絶縁膜をエッチングし、前記第1のガスよりも窒化物半導体のエッチングレートが低い第2のガスで前記第1の絶縁膜をエッチングすることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
A nitride semiconductor carrier travel layer is formed on the substrate,
Forming a nitride semiconductor carrier supply layer on the carrier running layer;
Forming a first insulating film containing Si on the carrier supply layer;
Removing a partial region of the first insulating film;
Forming a second insulating film on the first insulating film to cover a part of the region from which the first insulating film has been removed;
A gate electrode is formed in a portion covering the first part of the region where the insulating film is removed to the two-dimensional electron gas layer is present of the second insulating film at a position apart from the first insulating film ,
Forming a first opening and a second opening in the first insulating film and the second insulating film, spaced apart from the gate electrode and sandwiching the gate electrode;
Forming a source electrode and a drain electrode in the first opening and the second opening;
In the formation of the first opening and the second opening, the second insulating film is etched with a first gas, and a second etching rate of the nitride semiconductor is lower than that of the first gas. A method of manufacturing a compound semiconductor device, comprising etching the first insulating film with a gas.
前記第2の絶縁膜の誘電率が、前記第1の絶縁膜の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein a dielectric constant of the second insulating film is higher than a dielectric constant of the first insulating film. 前記第1の絶縁膜が、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素の何れかにより形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の化合物半導体装置の製造方法。 3. The method of manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film is formed of any one of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride. 前記第2の絶縁膜が酸化アルミニウム、酸化ハフニウムの何れかにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 Said second insulating film is an aluminum oxide, a manufacturing method of a compound semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is formed by any one of hafnium oxide. 前記第1のガスは塩素を含有したガスであることを特徴とする、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 The first gas is characterized in that it is a gas containing chlorine, the production method of a compound semiconductor device according to any one of claims 1 to 4. 前記第2のガスはフッ素を含有したガスであることを特徴とする、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の化合物半導体装置の製造方法。 The second gas is characterized in that it is a gas containing fluorine, a manufacturing method of a compound semiconductor device according to any one of claims 1 to 5. 基板と、
前記基板上に形成された、窒化物半導体のキャリア走行層と、
前記キャリア走行層上に形成された、窒化物半導体のキャリア供給層と、
前記キャリア供給層上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜を介して二次元電子ガス層が存在する領域に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を挟む位置に形成された、ソース電極及びドレイン電極と、
前記キャリア供給層上に形成され、前記ゲート電極から離れ、前記ソース電極の前記ゲート電極側及び前記ドレイン電極の前記ゲート電極側に、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接した、Siを含有する第1の絶縁膜と
を有し、
前記第2の絶縁膜は、前記第1の絶縁膜上まで延在していることを特徴とする化合物半導体装置。
A substrate,
A nitride semiconductor carrier travel layer formed on the substrate;
A nitride semiconductor carrier supply layer formed on the carrier running layer;
A second insulating film formed on the carrier supply layer;
A gate electrode formed in a region where a two-dimensional electron gas layer exists via the second insulating film;
A source electrode and a drain electrode formed at positions sandwiching the gate electrode;
A Si-containing first electrode formed on the carrier supply layer, separated from the gate electrode, and in contact with the source electrode and the drain electrode on the gate electrode side of the source electrode and the gate electrode side of the drain electrode. 1 insulating film,
The compound semiconductor device, wherein the second insulating film extends to the top of the first insulating film.
JP2015009158A 2015-01-21 2015-01-21 Compound semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP6609926B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015009158A JP6609926B2 (en) 2015-01-21 2015-01-21 Compound semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015009158A JP6609926B2 (en) 2015-01-21 2015-01-21 Compound semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016134541A JP2016134541A (en) 2016-07-25
JP6609926B2 true JP6609926B2 (en) 2019-11-27

Family

ID=56434559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015009158A Expired - Fee Related JP6609926B2 (en) 2015-01-21 2015-01-21 Compound semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6609926B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020170318A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 三菱電機株式会社 Semiconductor device, and manufacturing process for semiconductor device
JP7215800B2 (en) * 2019-02-19 2023-01-31 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
CN111916351A (en) * 2019-05-10 2020-11-10 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP7265109B2 (en) * 2020-05-26 2023-04-26 豊田合成株式会社 Semiconductor device manufacturing method
CN111758166A (en) * 2020-05-28 2020-10-09 英诺赛科(珠海)科技有限公司 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011039800A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 株式会社 東芝 Semiconductor device
JP5749580B2 (en) * 2011-06-16 2015-07-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2014135439A (en) * 2013-01-11 2014-07-24 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP6013948B2 (en) * 2013-03-13 2016-10-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
JP6220161B2 (en) * 2013-06-03 2017-10-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016134541A (en) 2016-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7434679B2 (en) Normally Off III-Nitride Transistor
CN104009074B (en) High electron mobility transistor and method of manufacturing the same
CN102881720B (en) Semiconductor structure and forming method thereof
CN101211969B (en) High speed high power nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
US8207574B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5697012B2 (en) Method for forming groove and method for manufacturing field effect transistor
JP5653607B2 (en) GaN-based field effect transistor and manufacturing method thereof
CN103296077B (en) Semiconductor structure and forming method thereof
TWI533452B (en) Compound semiconductor device and method of manufacturing same
JP6199147B2 (en) Field effect type compound semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2016149404A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP5144326B2 (en) Field effect transistor
JP6609926B2 (en) Compound semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI680503B (en) Method of manufacturing gate structure for gallium nitride hemt
JP6064483B2 (en) Compound semiconductor device and manufacturing method thereof
TW201737395A (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
WO2019009111A1 (en) Semiconductor device and method for producing same
US11233145B2 (en) Manufacturing method of semiconductor structure
US10734510B2 (en) Semiconductor device
JP5991000B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6422909B2 (en) Semiconductor device
JP2014229767A (en) Heterojunction field effect transistor and method for manufacturing the same
TW202010125A (en) Semiconductor devices and methods for forming same
JP2015130374A (en) Method for manufacturing nitride semiconductor device
JP2016225426A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180904

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180831

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191014

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6609926

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees