JP7798749B2 - Method for manufacturing nitride semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing nitride semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JP7798749B2 JP7798749B2 JP2022173224A JP2022173224A JP7798749B2 JP 7798749 B2 JP7798749 B2 JP 7798749B2 JP 2022173224 A JP2022173224 A JP 2022173224A JP 2022173224 A JP2022173224 A JP 2022173224A JP 7798749 B2 JP7798749 B2 JP 7798749B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cap layer
- nitride semiconductor
- layer
- cap
- semiconductor layer
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/028—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/0291—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of double-diffused metal oxide semiconductor [DMOS] FETs of vertical DMOS [VDMOS] FETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/64—Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
- H10D30/66—Vertical DMOS [VDMOS] FETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/81—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation
- H10D62/815—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials of structures exhibiting quantum-confinement effects, e.g. single quantum wells; of structures having periodic or quasi-periodic potential variation of structures having periodic or quasi-periodic potential variation, e.g. superlattices or multiple quantum wells [MQW]
- H10D62/8171—Doping structures, e.g. doping superlattices or nipi superlattices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/82—Heterojunctions
- H10D62/824—Heterojunctions comprising only Group III-V materials heterojunctions, e.g. GaN/AlGaN heterojunctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/85—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs
- H10D62/854—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group III-V materials, e.g. GaAs further characterised by the dopants
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
本明細書が開示する技術は、窒化物半導体装置の製造方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor device.
GaN(窒化ガリウム)を材料とする窒化物半導層にイオン注入されたドーパントを活性化するために、1200℃以上の高温の熱処理が必要とされている。しかしながら、このような高温の熱処理を行うと、窒化物半導体層の表面から窒素が抜けて窒化物半導体層の表面にピットが形成されてしまう。 In order to activate dopants ion-implanted into nitride semiconductor layers made from GaN (gallium nitride), high-temperature heat treatment at temperatures above 1200°C is required. However, when heat treatment is performed at such high temperatures, nitrogen is removed from the surface of the nitride semiconductor layer, resulting in the formation of pits on the surface of the nitride semiconductor layer.
特許文献1は、窒化物半導体層の表面から窒素が抜けるのを抑えるために、窒化物半導体層の表面にAlGaN(窒化アルミニウムガリウム)からなるキャップ層を成膜する技術を開示する。 Patent Document 1 discloses a technique for forming a cap layer made of AlGaN (aluminum gallium nitride) on the surface of a nitride semiconductor layer to prevent nitrogen from escaping from the surface of the nitride semiconductor layer.
AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)のキャップ層は、アルミニウムの組成比を小さくすれば、GaN(窒化ガリウム)を材料とする窒化物半導層との格子不整合度が小さくなって高温の熱処理中におけるクラックの発生を抑えられるものの、融点が低くなって耐熱性が悪化してしまう。一方、AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)のキャップ層は、アルミニウムの組成比を大きくすれば、融点が高くなって耐熱性が向上するものの、GaN(窒化ガリウム)を材料とする窒化物半導層との格子不整合度が大きくなって高温の熱処理中にクラックが発生してしまう。このように、AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)からなるキャップ層は、高温の熱処理におけるクラックの発生の抑制と耐熱性を両立させることが難しい。 When the aluminum composition ratio of an AlGaN (aluminum gallium nitride) cap layer is reduced, the lattice mismatch with the GaN (gallium nitride) nitride semiconductor layer is reduced, suppressing the occurrence of cracks during high-temperature heat treatment; however, the melting point is lowered and heat resistance is impaired. On the other hand, when the aluminum composition ratio of an AlGaN (aluminum gallium nitride) cap layer is increased, the melting point is raised and heat resistance is improved; however, the lattice mismatch with the GaN (gallium nitride) nitride semiconductor layer is increased, causing cracks to occur during high-temperature heat treatment. Thus, it is difficult for an AlGaN (aluminum gallium nitride) cap layer to achieve both the suppression of cracks during high-temperature heat treatment and heat resistance.
本明細書は、高温の熱処理中に窒化物半導体層の表面から窒素が抜けるのを抑えるのに好適なキャップ層を提供することを目的とする。 The present specification aims to provide a capping layer that is suitable for suppressing nitrogen loss from the surface of a nitride semiconductor layer during high-temperature heat treatment.
本明細書が開示する窒化物半導体装置(1)の製造方法は、GaNを材料とする窒化物半導体層(14)にドーパントをイオン注入する工程と、窒化物半導体層の表面の少なくとも一部にキャップ層(50)を形成する工程と、熱処理によってドーパントを活性化させるアニール工程と、を備えていてもよい。ここで、窒化物半導体層の表面は、キャップ層を形成しなければアニール工程で外部に露出する面である。窒化物半導体層の表面全体にキャップ層を形成してもよく、窒素抜けによるピットによって電気的特性が影響を受け得る表面の一部のみにキャップ層を形成してもよい。キャップ層は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料を含む。上記製造方法で用いられるキャップ層は、特に限定されるものではないが、例えばScN、ScxAl1-xN(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlO4、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB2、WB2、MoB2、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含んでもよい。 The method for manufacturing a nitride semiconductor device (1) disclosed herein may include the steps of ion-implanting a dopant into a nitride semiconductor layer (14) made of GaN, forming a cap layer (50) on at least a portion of the surface of the nitride semiconductor layer, and annealing to activate the dopant by heat treatment. Here, the surface of the nitride semiconductor layer is the surface that would be exposed to the outside during the annealing step if no cap layer were formed. The cap layer may be formed on the entire surface of the nitride semiconductor layer, or on only a portion of the surface where electrical characteristics may be affected by pits due to nitrogen loss. The cap layer includes a material that has a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500°C or higher. The cap layer used in the above manufacturing method is not particularly limited, but may contain at least one material selected from the group consisting of ScN, Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 4 , MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 2 , WB 2 , MoB 2 , and ITO.
従来からよく用いられるキャップ層の材料であるAlN(窒化アルミニウム)は、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度が2.5%である。AlN(窒化アルミニウム)からなるキャップ層は、高温の熱処理において、GaN(窒化ガリウム)を材料とする窒化物半導体層との格子定数差に起因してクラックの発生が問題となっていた。上記製造方法で用いられるキャップ層に含まれる材料は、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度が2.5%未満であり、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度がAlN(窒化アルミニウム)よりも小さい材料である。このため、上記製造方法で用いられるキャップ層は、AlN(窒化アルミニウム)からなるキャップ層よりもクラックの発生が抑えられる。さらに、上記製造方法で用いられるキャップ層に含まれる材料は、融点が1500℃以上の材料である。このため、上記製造方法で用いられるキャップ層は、高温の熱処理中も安定しており、高い耐熱性を有することができる。このように、上記製造方法で用いられるキャップ層は、高温の熱処理におけるクラックの発生の抑制と耐熱性を両立することができるので、高温の熱処理中に窒化物半導体層の表面から窒素が抜けるのを抑えるのに好適である。 AlN (aluminum nitride), a commonly used cap layer material, has a lattice mismatch with GaN (gallium nitride) of 2.5%. Cap layers made of AlN (aluminum nitride) have been known to suffer from cracking during high-temperature heat treatment due to the difference in lattice constant between AlN and nitride semiconductor layers made of GaN (gallium nitride). The material contained in the cap layer used in the above manufacturing method has a lattice mismatch with GaN (gallium nitride) of less than 2.5%, which is smaller than that of AlN (aluminum nitride). Therefore, the cap layer used in the above manufacturing method is less susceptible to cracking than a cap layer made of AlN (aluminum nitride). Furthermore, the material contained in the cap layer used in the above manufacturing method has a melting point of 1500°C or higher. Therefore, the cap layer used in the above manufacturing method is stable during high-temperature heat treatment and has high heat resistance. As such, the cap layer used in the above manufacturing method is able to suppress the occurrence of cracks during high-temperature heat treatment while also providing heat resistance, making it suitable for preventing nitrogen from escaping from the surface of the nitride semiconductor layer during high-temperature heat treatment.
以下、図面を参照して本明細書が開示する半導体装置とその製造方法について説明する。各図面において、図示明瞭化を目的とし、共通する構成要素についてはそれらの1つの構成要素にのみ符号を付すことがある。 The semiconductor device and manufacturing method thereof disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings. For the purpose of clarity, common components may be designated by a single reference symbol in each drawing.
図1に示されるように、半導体装置1は、窒化物半導体基板12と、窒化物半導体層14と、窒化物半導体基板12の下面を被覆するように設けられているドレイン電極32と、窒化物半導体層14の上面の一部を被覆するように設けられているソース電極34と、窒化物半導体層14の上面の一部を被覆するように設けられているプレーナー型の絶縁ゲート40と、を備えている。絶縁ゲート40は、ゲート絶縁膜42とゲート電極44を有している。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a nitride semiconductor substrate 12, a nitride semiconductor layer 14, a drain electrode 32 provided to cover the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12, a source electrode 34 provided to cover part of the upper surface of the nitride semiconductor layer 14, and a planar insulated gate 40 provided to cover part of the upper surface of the nitride semiconductor layer 14. The insulated gate 40 has a gate insulating film 42 and a gate electrode 44.
窒化物半導体基板12は、特に限定されるものではないが、例えばGaN(窒化ガリウム)を材料とする半導体基板であってもよい。窒化物半導体基板12は、n型のドーパントを高濃度に含んでおり、ドレイン領域21として機能する部分でもある。n型のドーパントは、特に限定されるものではないが、例えばシリコンであってもよい。ドレイン領域21は、ドレイン電極32にオーミック接触している。 The nitride semiconductor substrate 12 is not particularly limited, but may be, for example, a semiconductor substrate made of gallium nitride (GaN). The nitride semiconductor substrate 12 contains a high concentration of n-type dopant and also functions as the drain region 21. The n-type dopant is not particularly limited, but may be, for example, silicon. The drain region 21 is in ohmic contact with the drain electrode 32.
窒化物半導体層14は、窒化物半導体基板12の上面に接するように設けられている。窒化物半導体層14は、GaN(窒化ガリウム)を材料とする半導体層である。窒化物半導体層14は、結晶成長技術を利用して、窒化物半導体基板12の上面から結晶成長して形成されている。窒化物半導体層14には、n型のドリフト領域22と、p-型のボディ領域24と、n+型のソース領域25と、p+型のボディコンタクト領域26と、が形成されている。 The nitride semiconductor layer 14 is provided so as to be in contact with the upper surface of the nitride semiconductor substrate 12. The nitride semiconductor layer 14 is a semiconductor layer made of GaN (gallium nitride). The nitride semiconductor layer 14 is formed by crystal growth from the upper surface of the nitride semiconductor substrate 12 using a crystal growth technique. The nitride semiconductor layer 14 has an n-type drift region 22, a p - type body region 24, an n + type source region 25, and a p + type body contact region 26 formed therein.
ドリフト領域22は、ドレイン領域21の上面に接するように設けられており、ドレイン領域21とボディ領域24の間に配置されている。ドリフト領域22はまた、窒化物半導体層14の面方向(紙面左右方向)においてボディ領域24に挟まれるように設けられたJFET領域23を有している。換言すると、JFET領域23は、窒化物半導体層14の上面からボディ領域24を貫通するように設けられたドリフト領域22の一部である。JFET領域23は、窒化物半導体層14の上面に露出する位置に設けられており、絶縁ゲート40に接している。ドリフト領域22は、n型のドーパントをドレイン領域21よりも低濃度に含んでいる。n型のドーパントは、特に限定されるものではないが、例えばシリコンであってもよい。 The drift region 22 is provided so as to contact the upper surface of the drain region 21, and is disposed between the drain region 21 and the body region 24. The drift region 22 also has a JFET region 23 provided so as to be sandwiched between the body region 24 in the plane direction of the nitride semiconductor layer 14 (left-right direction on the page). In other words, the JFET region 23 is a part of the drift region 22 provided so as to penetrate the body region 24 from the upper surface of the nitride semiconductor layer 14. The JFET region 23 is provided in a position exposed on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14, and is in contact with the insulated gate 40. The drift region 22 contains an n-type dopant at a lower concentration than the drain region 21. The n-type dopant is not particularly limited, but may be, for example, silicon.
ボディ領域24は、ドリフト領域22の上面に接するように設けられており、JFET領域23の側面に隣接して配置されている。ボディ領域24の一部は、窒化物半導体層14の上面に露出する位置に設けられており、絶縁ゲート40に接している。ボディ領域24は、p型のドーパントを含んでいる。p型のドーパントは、特に限定されるものではないが、例えばマグネシウムであってもよい。 The body region 24 is provided in contact with the upper surface of the drift region 22 and is disposed adjacent to the side surface of the JFET region 23. A portion of the body region 24 is provided in a position exposed on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and is in contact with the insulated gate 40. The body region 24 contains a p-type dopant. The p-type dopant is not particularly limited, but may be, for example, magnesium.
ソース領域25は、ボディ領域24の上面に接するように設けられており、ボディ領域24によってドリフト領域22から隔てられている。ソース領域25は、窒化物半導体層14の上面に露出する位置に設けられており、絶縁ゲート40に接している。ソース領域25は、n型のドーパントをドリフト領域22よりも高濃度に含んでいる。n型のドーパントは、特に限定されるものではないが、例えばシリコンであってもよい。ソース領域25は、ソース電極34にオーミック接触している。 The source region 25 is provided in contact with the upper surface of the body region 24 and is separated from the drift region 22 by the body region 24. The source region 25 is provided in a position exposed on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and is in contact with the insulated gate 40. The source region 25 contains a higher concentration of n-type dopant than the drift region 22. The n-type dopant is not particularly limited, but may be, for example, silicon. The source region 25 is in ohmic contact with the source electrode 34.
ボディコンタクト領域26は、ボディ領域24の上面に接するように設けられている。ボディコンタクト領域26は、窒化物半導体層14の上面に露出する位置に設けられている。ボディコンタクト領域26は、p型のドーパントをボディ領域24よりも高濃度に含んでいる。p型のドーパントは、特に限定されるものではないが、例えばマグネシウムであってもよい。ボディコンタクト領域26は、ソース電極34にオーミック接触している。 The body contact region 26 is provided so as to contact the upper surface of the body region 24. The body contact region 26 is provided in a position exposed at the upper surface of the nitride semiconductor layer 14. The body contact region 26 contains a p-type dopant at a higher concentration than the body region 24. The p-type dopant is not particularly limited, but may be, for example, magnesium. The body contact region 26 is in ohmic contact with the source electrode 34.
絶縁ゲート40は、窒化物半導体層14の上面の一部に接するように設けられており、酸化シリコンのゲート絶縁膜42及びポリシリコンのゲート電極44を有している。ゲート絶縁膜42は、窒化物半導体層14とゲート電極44の間に配置されており、窒化物半導体層14とゲート電極44の双方に接している。ゲート電極44は、ドリフト領域22の一部であるJFET領域23とソース領域25を隔てる位置のボディ領域24、及び、JFET領域23にゲート絶縁膜42を介して対向している。 The insulated gate 40 is provided in contact with a portion of the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and has a silicon oxide gate insulating film 42 and a polysilicon gate electrode 44. The gate insulating film 42 is disposed between the nitride semiconductor layer 14 and the gate electrode 44 and is in contact with both the nitride semiconductor layer 14 and the gate electrode 44. The gate electrode 44 faces the body region 24, which is located between the JFET region 23, which is part of the drift region 22, and the source region 25, and the JFET region 23, via the gate insulating film 42.
次に、半導体装置1の動作を説明する。使用時には、ドレイン電極32に正電圧が印加され、ソース電極34が接地される。ゲート電極44にゲート閾値電圧よりも高い正電圧が印加されると、JFET領域23とソース領域25を隔てる部分のボディ領域24、即ち、チャネル領域に反転層が形成される。チャネル領域に形成された反転層を介してソース領域25からJFET領域23に電子が流入する。JFET領域23に流入した電子は、そのJFET領域23及びドリフト領域22を縦方向に流れてドレイン電極32に向かう。これにより、ドレイン電極32とソース電極34が導通し、半導体装置1がターンオンする。ゲート電極44が接地されると、反転層が消失し、半導体装置1がターンオフする。このように、半導体装置1は、ゲート電極44に印加する電圧に基づいてドレイン電極32とソース電極34の間のオンとオフを切り換えるスイッチング動作を実行することができる。 Next, the operation of the semiconductor device 1 will be described. During use, a positive voltage is applied to the drain electrode 32, and the source electrode 34 is grounded. When a positive voltage higher than the gate threshold voltage is applied to the gate electrode 44, an inversion layer is formed in the body region 24, i.e., the channel region, separating the JFET region 23 and the source region 25. Electrons flow from the source region 25 into the JFET region 23 through the inversion layer formed in the channel region. The electrons that flow into the JFET region 23 flow vertically through the JFET region 23 and drift region 22 toward the drain electrode 32. This brings the drain electrode 32 and source electrode 34 into conduction, turning the semiconductor device 1 on. When the gate electrode 44 is grounded, the inversion layer disappears, turning the semiconductor device 1 off. In this way, the semiconductor device 1 can perform a switching operation that switches the drain electrode 32 and source electrode 34 on and off based on the voltage applied to the gate electrode 44.
(半導体装置1の製造方法)
図2は、半導体装置1を製造するための工程のうちの一部の工程の流れを示す製造フローである。図3~図5は、図2の製造フローに対応した製造過程における要部断面図である。
(Method for manufacturing semiconductor device 1)
2 is a manufacturing flow showing a flow of some of the steps for manufacturing the semiconductor device 1. FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views of the main part in the manufacturing process corresponding to the manufacturing flow of FIG.
まず、図3に示されるように、結晶成長技術を利用して、窒化物半導体基板12の上面から窒化物半導体層14を結晶成長させる(図2のステップS1)。窒化物半導体層14は、n型のドーパントを含むように結晶成長して形成される。 First, as shown in FIG. 3, a crystal growth technique is used to grow the nitride semiconductor layer 14 from the upper surface of the nitride semiconductor substrate 12 (step S1 in FIG. 2). The nitride semiconductor layer 14 is formed by crystal growth so as to contain an n-type dopant.
次に、図4に示されるように、イオン注入技術を利用して、p型のドーパントおよびn型ドーパントを窒化物半導体層14の上層部の所定領域に注入し、ボディ領域24とソース領域25とボディコンタクト領域26を形成する(図2のステップS2)。これら半導体領域24,25,26を形成する順序は特に限定されるものではない。 Next, as shown in FIG. 4, ion implantation technology is used to implant p-type dopants and n-type dopants into predetermined regions in the upper layer of the nitride semiconductor layer 14 to form the body region 24, source region 25, and body contact region 26 (step S2 in FIG. 2). The order in which these semiconductor regions 24, 25, and 26 are formed is not particularly limited.
次に、図5に示されるように、窒化物半導体層14の上面および窒化物半導体基板12の下面に、後述の熱処理中に窒素が抜けるのを抑えるためのキャップ層50を形成する(図2のステップS3)。キャップ層50は、結晶成長技術を利用して、窒化物半導体層14の上面および窒化物半導体基板12の下面から結晶成長して形成される。なお、キャップ層50は、窒化物半導体層14の上面のみに形成されてもよい。窒化物半導体層14の上面は、チャネル領域となる部分を含んでおり、窒素抜けによるピットが形成されると電気的特性が悪影響を受け易い表面である。このため、キャップ層50は、少なくとも窒化物半導体層14の上面に形成されていればよい。 Next, as shown in FIG. 5, a cap layer 50 is formed on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12 to prevent nitrogen from escaping during the heat treatment described below (step S3 in FIG. 2). The cap layer 50 is formed by crystal growth from the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12 using crystal growth technology. Note that the cap layer 50 may be formed only on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14. The upper surface of the nitride semiconductor layer 14 includes a portion that will become the channel region, and is a surface where the electrical characteristics are likely to be adversely affected if pits due to nitrogen escaping are formed. For this reason, it is sufficient that the cap layer 50 is formed on at least the upper surface of the nitride semiconductor layer 14.
キャップ層50に含まれる材料は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料である。キャップ層50は、特に限定されるものではないが、例えばScN、ScxAl1-xN(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlO4、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB2、WB2、MoB2、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含んでもよい。これら材料で例示されるような層、即ち、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料で構成される層を本明細書では高融点格子整合層という。 The material contained in the cap layer 50 has a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500° C. or higher. The cap layer 50 is not particularly limited, but may contain at least one material selected from the group consisting of ScN, Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 4 , MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 2 , WB 2 , MoB 2 , and ITO. A layer such as these materials, i.e., a layer composed of a material having a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500° C. or higher, is referred to herein as a high-melting-point lattice-matched layer.
次に、半導体領域24,25,26を活性化するための熱処理を実施する(図2のステップS4)。熱処理の温度は、特に限定されるものではないが、例えば1200℃以上かつ1500℃未満であってもよい。このような高温の熱処理により、注入されたドーパント、特に、p型のドーパントであるマグネシウムを良好に活性化させることができる。 Next, a heat treatment is performed to activate the semiconductor regions 24, 25, and 26 (step S4 in Figure 2). The temperature of the heat treatment is not particularly limited, but may be, for example, 1200°C or higher and lower than 1500°C. Such high-temperature heat treatment can effectively activate the implanted dopants, particularly magnesium, which is a p-type dopant.
従来からよく用いられるキャップ層の材料であるAlN(窒化アルミニウム)は、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度が2.5%である。AlN(窒化アルミニウム)からなるキャップ層は、高温の熱処理において、GaN(窒化ガリウム)の窒化物半導体層との格子定数差に起因してクラックの発生が問題となっていた。上記製造方法で用いられるキャップ層50に含まれる材料は、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度が2.5%未満の材料であり、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度がAlN(窒化アルミニウム)よりも小さい材料である。このため、上記製造方法で用いられるキャップ層50は、AlN(窒化アルミニウム)からなるキャップ層よりもクラックの発生が抑えられる。なお、キャップ層50に含まれる材料は、ScNまたはScxAl1-xN(0<x≦0.36)であってもよい。これら材料は、GaN(窒化ガリウム)との格子不整合度が0.1%以下の材料である。このため、これら材料のキャップ層50は、高温の熱処理においてクラックの発生が顕著に抑えられる。 AlN (aluminum nitride), a conventionally commonly used cap layer material, has a lattice mismatch with GaN (gallium nitride) of 2.5%. A cap layer made of AlN (aluminum nitride) has had the problem of cracking during high-temperature heat treatment due to the difference in lattice constant between the AlN (aluminum nitride) and the GaN (gallium nitride) nitride semiconductor layer. The material contained in the cap layer 50 used in the above manufacturing method is a material with a lattice mismatch with GaN (gallium nitride) of less than 2.5%, which is a material with a smaller lattice mismatch with GaN (gallium nitride) than AlN (aluminum nitride). Therefore, the cap layer 50 used in the above manufacturing method is less likely to crack than a cap layer made of AlN (aluminum nitride). The material contained in the cap layer 50 may be ScN or Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36). These materials have a lattice mismatch with GaN (gallium nitride) of 0.1% or less. Therefore, the cap layer 50 made of these materials is significantly less likely to crack during high-temperature heat treatment.
さらに、上記製造方法で用いられるキャップ層50に含まれる材料は、融点が1500℃以上の材料である。このため、上記製造方法で用いられるキャップ層50は、高温の熱処理中も安定しており、高い耐熱性を有することができる。このように、上記製造方法で用いられるキャップ層50は、高温の熱処理におけるクラックの発生の抑制と耐熱性を両立することができるので、高温の熱処理中に窒化物半導体層14の上面および窒化物半導体基板12の下面から窒素が抜けるのを抑制し、窒化物半導体層14の上面および窒化物半導体基板12の下面にピットが形成されるのを抑制することができる。 Furthermore, the material contained in the cap layer 50 used in the above manufacturing method has a melting point of 1500°C or higher. Therefore, the cap layer 50 used in the above manufacturing method remains stable even during high-temperature heat treatment and has high heat resistance. In this way, the cap layer 50 used in the above manufacturing method is able to both suppress the occurrence of cracks during high-temperature heat treatment and provide heat resistance, thereby suppressing the loss of nitrogen from the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12 during high-temperature heat treatment and suppressing the formation of pits on the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 and the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12.
次に、キャップ層50を除去した後に、既知の製造技術を利用して、絶縁ゲート40、ドレイン電極32およびソース電極34を形成する(図2のステップS5)。これらの工程を経て、図1に示す半導体装置1を製造することができる。 Next, after removing the cap layer 50, the insulated gate 40, drain electrode 32, and source electrode 34 are formed using known manufacturing techniques (step S5 in Figure 2). Through these steps, the semiconductor device 1 shown in Figure 1 can be manufactured.
キャップ層50は、以下の変形例とすることができる。 The cap layer 50 can be modified as follows:
図6に示すキャップ層50は、第1キャップ層52と、第2キャップ層54と、を有していることを特徴としている。第1キャップ層52は、窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)に接するように形成されており、窒化物半導体層14(または、窒化物半導体基板12の下面)と第2キャップ層54の間に配置されている。第2キャップ層54は、第1キャップ層52の表面に接するように形成されており、キャップ層50の最表面に配置されている。第2キャップ層54は、上記した高融点格子整合層で構成されている。 The cap layer 50 shown in FIG. 6 is characterized by having a first cap layer 52 and a second cap layer 54. The first cap layer 52 is formed so as to contact the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) and is disposed between the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) and the second cap layer 54. The second cap layer 54 is formed so as to contact the surface of the first cap layer 52 and is disposed on the outermost surface of the cap layer 50. The second cap layer 54 is composed of the high-melting-point lattice-matched layer described above.
第1キャップ層52の材料は、AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)である。具体的には、第1キャップ層52の材料は、AlyGa1-yN(0≦y≦1)である。AlGaNの第1キャップ層52は、高温の熱処理において、上記した高融点格子整合層よりも窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)との間で反応が抑えられる。このため、第1キャップ層52を介在させることにより、高温の熱処理において窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)の結晶性を良好に維持することができる。第1キャップ層52の材料は、アルミニウムを必ず含むAlyGa1-yN(0<y≦1)であってもよい。この場合、第1キャップ層52と窒化物半導体層14(または、窒化物半導体基板12)の間の格子定数差を低下させることができる。 The material of the first cap layer 52 is AlGaN (aluminum gallium nitride). Specifically, the material of the first cap layer 52 is Al y Ga 1-y N (0≦y≦1). The AlGaN first cap layer 52 is less likely to react with the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) during high-temperature heat treatment than the high-melting-point lattice-matched layer described above. Therefore, by interposing the first cap layer 52, the crystallinity of the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) can be maintained well during high-temperature heat treatment. The material of the first cap layer 52 may be Al y Ga 1-y N (0<y≦1), which always contains aluminum. In this case, the lattice constant difference between the first cap layer 52 and the nitride semiconductor layer 14 (or the nitride semiconductor substrate 12) can be reduced.
図7に示すキャップ層50は、図6に示す第1キャップ層52が組成の異なる複数のAlGaN層が積層して構成されていることを特徴としている。この例では、第1キャップ層52が組成の異なる2つのAlGaN層が積層して構成されている。この例に代えて、第1キャップ層52が組成の異なる3つ以上のAlGaN層が積層して構成されてもよい。第1キャップ層52は、下側AlGaN層56と、上側AlGaN層58と、を有している。下側AlGaN層56は、窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)に接するように形成されており、窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)と上側AlGaN層58の間に配置されている。上側AlGaN層58は、下側AlGaN層56の表面に接するように形成されており、下側AlGaN層56と第2キャップ層54の間に配置されている。 The cap layer 50 shown in FIG. 7 is characterized in that the first cap layer 52 shown in FIG. 6 is composed of a stack of multiple AlGaN layers with different compositions. In this example, the first cap layer 52 is composed of two stacked AlGaN layers with different compositions. Alternatively, the first cap layer 52 may be composed of three or more stacked AlGaN layers with different compositions. The first cap layer 52 has a lower AlGaN layer 56 and an upper AlGaN layer 58. The lower AlGaN layer 56 is formed so as to contact the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) and is disposed between the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12) and the upper AlGaN layer 58. The upper AlGaN layer 58 is formed so as to contact the surface of the lower AlGaN layer 56 and is disposed between the lower AlGaN layer 56 and the second cap layer 54.
下側AlGaN層56の材料は、AlyaGa1-yaN(0≦ya≦1)である。上側AlGaN層58の材料は、AlybGa1-ybN(0<yb≦1,yb>ya)である。上側AlGaN層58のアルミニウムの組成比は、下側AlGaN層56のアルミニウムの組成比よりも大きい。このように、第1キャップ層52を構成する複数のAlGaN層において、窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)から離れるにつれてアルミニウムの組成比を増加させることにより、第1キャップ層52と窒化物半導体層14(または、窒化物半導体基板12)の間の格子定数差を抑えながら、耐熱性を向上させることができる。 The material of the lower AlGaN layer 56 is Al ya Ga 1-ya N (0≦ya≦1). The material of the upper AlGaN layer 58 is Al yb Ga 1-yb N (0<yb≦1, yb>ya). The aluminum composition ratio of the upper AlGaN layer 58 is greater than the aluminum composition ratio of the lower AlGaN layer 56. In this way, by increasing the aluminum composition ratio in the multiple AlGaN layers constituting the first cap layer 52 with increasing distance from the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12), it is possible to improve heat resistance while suppressing the lattice constant difference between the first cap layer 52 and the nitride semiconductor layer 14 (or the nitride semiconductor substrate 12).
図8に示すキャップ層50は、第1キャップ層52と第2キャップ層54が厚み方向に沿って交互に繰り返した超格子構造を構成している。各々のキャップ層52,54の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば10nm以下であってもよい。超格子構造を構成する第1キャップ層52の具体的な材料は、特に限定されるものではないが、例えばAlycGa1-ycN(0.5≦yc≦1)であってもよい。このように、超格子構造を構成する第1キャップ層52のアルミニウムの組成比は比較的高めに設定されている。この超格子構造では、第1キャップ層52が窒化物半導体層14の上面(または、窒化物半導体基板12の下面)に接するように配置されており、第2キャップ層54がキャップ層50の最表面に配置されている。第2キャップ層54は、上記した高融点格子整合層で構成されている。 The cap layer 50 shown in FIG. 8 has a superlattice structure in which first cap layers 52 and second cap layers 54 are alternately repeated along the thickness direction. The thickness of each cap layer 52, 54 is not particularly limited and may be, for example, 10 nm or less. The specific material of the first cap layer 52 constituting the superlattice structure is not particularly limited and may be, for example, Al yc Ga 1-yc N (0.5≦yc≦1). Thus, the aluminum composition ratio of the first cap layer 52 constituting the superlattice structure is set relatively high. In this superlattice structure, the first cap layer 52 is disposed in contact with the upper surface of the nitride semiconductor layer 14 (or the lower surface of the nitride semiconductor substrate 12), and the second cap layer 54 is disposed on the outermost surface of the cap layer 50. The second cap layer 54 is formed of the high-melting-point lattice-matched layer described above.
上記したように、超格子構造を構成する第1キャップ層52のアルミニウムの組成比は比較的高い。しかしながら、第1キャップ層52は高融点格子整合層である第2キャップ層と超格子構造を構成しているので、キャップ層50全体では窒化物半導体層14(または、窒化物半導体基板12)との間で格子不整合が緩和されている。一方、超格子構造を構成する第1キャップ層52のアルミニウムの組成比は比較的高いので、キャップ層50全体の耐熱性が向上している。 As described above, the aluminum composition ratio of the first cap layer 52 that forms the superlattice structure is relatively high. However, because the first cap layer 52 forms a superlattice structure with the second cap layer, which is a high-melting-point lattice-matching layer, the lattice mismatch between the cap layer 50 as a whole and the nitride semiconductor layer 14 (or nitride semiconductor substrate 12) is alleviated. On the other hand, because the aluminum composition ratio of the first cap layer 52 that forms the superlattice structure is relatively high, the heat resistance of the entire cap layer 50 is improved.
上記では、プレーナー型の絶縁ゲート40を備えた半導体装置1を用いて本明細書が開示する技術に説明したが、本明細書が開示する技術はトレンチ型の絶縁ゲートを備えた半導体装置にも適用可能である。 The above describes the technology disclosed in this specification using a semiconductor device 1 with a planar-type insulated gate 40, but the technology disclosed in this specification can also be applied to semiconductor devices with trench-type insulated gates.
上記の製造方法はさらに、キャップ層50を形成した後であって活性化の熱処理の前に、キャップ層50の表面にカーボン膜を形成する工程を備えていてもよい。カーボン膜が形成されていると、活性化の熱処理中の雰囲気ガスがキャップ層50に侵入することを抑えることができる。 The above manufacturing method may further include a step of forming a carbon film on the surface of the cap layer 50 after forming the cap layer 50 and before the activation heat treatment. The carbon film formed can prevent atmospheric gas from penetrating into the cap layer 50 during the activation heat treatment.
以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 The following summarizes the features of the technology disclosed in this specification. Note that the technical elements described below are independent and may demonstrate technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.
(特徴1)
窒化物半導体装置の製造方法であって、
GaNを材料とする窒化物半導体層にドーパントをイオン注入する工程と、
窒化物半導体層の表面の少なくとも一部にキャップ層を形成する工程と、
熱処理によって前記ドーパントを活性化させるアニール工程と、を備えており、
前記キャップ層は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料を含む、製造方法。
(Feature 1)
A method for manufacturing a nitride semiconductor device, comprising:
a step of ion-implanting a dopant into a nitride semiconductor layer made of GaN;
forming a cap layer on at least a portion of a surface of the nitride semiconductor layer;
an annealing step of activating the dopant by heat treatment,
The method of manufacturing the cap layer, wherein the cap layer comprises a material that has a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500° C. or higher.
(特徴2)
前記キャップ層は、ScN、ScxAl1-xN(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlO4、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB2、WB2、MoB2、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含む、特徴1に記載の製造方法。
(Feature 2)
2. The method of claim 1, wherein the cap layer comprises at least one material selected from the group consisting of ScN, Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 4 , MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 2 , WB 2 , MoB 2 , and ITO.
(特徴3)
前記キャップ層は、ScNとScxAl1-xN(0<x≦0.36)の少なくともいずれか一方の材料を含む、特徴2に記載の製造方法。
(Feature 3)
3. The method of claim 2, wherein the cap layer includes at least one of ScN and Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36).
(特徴4)
前記キャップ層は、
前記窒化物半導体層の前記表面上に形成されている第1キャップ層(52)と、
前記第1キャップ層上に形成されている第2キャップ層(54)と、を有しており、
前記第1キャップ層の材料が、AlyGa1-yN(0≦y≦1)であり、
前記第2キャップ層が、ScN、ScxAl1-xN(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlO4、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB2、WB2、MoB2、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含む、特徴2又は3に記載の製造方法。
(Feature 4)
The cap layer is
a first cap layer (52) formed on the surface of the nitride semiconductor layer;
a second cap layer (54) formed on the first cap layer,
the material of the first cap layer is Al y Ga 1-y N (0≦y≦1);
4. The method of claim 2 or 3, wherein the second cap layer comprises at least one material selected from the group consisting of ScN, Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 4 , MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 2 , WB 2 , MoB 2 , and ITO.
(特徴5)
前記第1キャップ層は、組成が異なる複数のAlGaN層(56,58)が積層して構成されている、特徴4に記載の製造方法。
(Feature 5)
5. The manufacturing method according to Feature 4, wherein the first cap layer is configured by stacking a plurality of AlGaN layers (56, 58) having different compositions.
(特徴6)
前記第1キャップ層を構成する前記複数のAlGaN層では、前記窒化物半導体層の前記表面から離れるにつれてアルミニウムの組成比が増加するように構成されている、特徴5に記載の製造方法。
(Feature 6)
6. The manufacturing method according to Feature 5, wherein the plurality of AlGaN layers constituting the first cap layer are configured such that a composition ratio of aluminum increases with increasing distance from the surface of the nitride semiconductor layer.
(特徴7)
前記第1キャップ層(52)と前記第2キャップ層(54)が厚み方向に交互に繰り返した超格子構造を構成しており、
前記第1キャップ層の材料が、AlyGa1-yN(0≦y≦1)であり、
前記第2キャップ層が、ScN、ScxAl1-xN(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlO4、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB2、WB2、MoB2、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含む、特徴2に記載の製造方法。
(Feature 7)
The first cap layer (52) and the second cap layer (54) form a superlattice structure in which they are alternately repeated in the thickness direction,
the material of the first cap layer is Al y Ga 1-y N (0≦y≦1);
3. The method of claim 2, wherein the second cap layer comprises at least one material selected from the group consisting of ScN, Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 4 , MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 2 , WB 2 , MoB 2 , and ITO.
(特徴8)
前記キャップ層上にカーボン膜を形成する工程、をさらに備えている、特徴1~7のいずれか一項に記載の製造方法。
(Feature 8)
8. The method of any one of Features 1 to 7, further comprising forming a carbon film on the cap layer.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. Furthermore, the technical elements described in this specification or drawings may demonstrate technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of these objectives is itself technically useful.
1:半導体装置、 12:窒化物半導体基板、 14:窒化物半導体層、 21:ドレイン領域、 22:ドリフト領域、 23:JFET領域、 25:ソース領域、 26:ボディコンタクト領域、 32:ドレイン電極、 34:ソース電極、 40:絶縁ゲート、 42:ゲート絶縁膜、 44:ゲート電極、 50:キャップ層、 52:第1キャップ層、 54:第2キャップ層、 56:下側AlGaN層、 58:上側AlGaN層 1: Semiconductor device, 12: Nitride semiconductor substrate, 14: Nitride semiconductor layer, 21: Drain region, 22: Drift region, 23: JFET region, 25: Source region, 26: Body contact region, 32: Drain electrode, 34: Source electrode, 40: Insulated gate, 42: Gate insulating film, 44: Gate electrode, 50: Cap layer, 52: First cap layer, 54: Second cap layer, 56: Lower AlGaN layer, 58: Upper AlGaN layer
Claims (4)
GaNを材料とする窒化物半導体層(14)にドーパントをイオン注入する工程と、
前記窒化物半導体層の表面の少なくとも一部にキャップ層(50)を形成する工程と、
熱処理によって前記ドーパントを活性化させるアニール工程と、を備えており、
前記キャップ層は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料を含んでおり、
前記キャップ層は、ScNとSc x Al 1-x N(0<x≦0.36)の少なくともいずれか一方の材料を含む、製造方法。 A method for manufacturing a nitride semiconductor device (1), comprising:
A step of ion-implanting a dopant into a nitride semiconductor layer (14) made of GaN;
forming a cap layer (50) on at least a portion of the surface of the nitride semiconductor layer;
an annealing step of activating the dopant by heat treatment,
the cap layer includes a material having a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500°C or higher;
The method for manufacturing the semiconductor device, wherein the cap layer contains at least one of ScN and Sc x Al 1-x N (0<x≦0.36).
GaNを材料とする窒化物半導体層(14)にドーパントをイオン注入する工程と、A step of ion-implanting a dopant into a nitride semiconductor layer (14) made of GaN;
前記窒化物半導体層の表面の少なくとも一部にキャップ層(50)を形成する工程と、forming a cap layer (50) on at least a portion of the surface of the nitride semiconductor layer;
熱処理によって前記ドーパントを活性化させるアニール工程と、を備えており、an annealing step of activating the dopant by heat treatment,
前記キャップ層は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料を含んでおり、the cap layer includes a material having a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500°C or higher;
前記キャップ層は、The cap layer is
前記窒化物半導体層の前記表面上に形成されている第1キャップ層(52)と、a first cap layer (52) formed on the surface of the nitride semiconductor layer;
前記第1キャップ層上に形成されている第2キャップ層(54)と、を有しており、a second cap layer (54) formed on the first cap layer,
前記第1キャップ層の材料が、AlThe material of the first cap layer is Al yy GaGa 1-y1-y N(0≦y≦1)であり、N (0≦y≦1),
前記第2キャップ層が、ScN、ScThe second cap layer is made of ScN, Sc xx AlAl 1-x1-x N(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlON (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 44 、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB, MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 22 、WB, W.B. 22 、MoB, MoB 22 、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含んでおり、, ITO,
前記第1キャップ層は、組成が異なる複数のAlGaN層(56,58)が積層して構成されており、The first cap layer is configured by stacking a plurality of AlGaN layers (56, 58) having different compositions,
前記第1キャップ層を構成する前記複数のAlGaN層は、前記窒化物半導体層の前記表面から離れるにつれてアルミニウムの組成比が増加するように構成されている、製造方法。The plurality of AlGaN layers constituting the first cap layer are configured so that the aluminum composition ratio increases with increasing distance from the surface of the nitride semiconductor layer.
GaNを材料とする窒化物半導体層(14)にドーパントをイオン注入する工程と、A step of ion-implanting a dopant into a nitride semiconductor layer (14) made of GaN;
前記窒化物半導体層の表面の少なくとも一部にキャップ層(50)を形成する工程と、forming a cap layer (50) on at least a portion of the surface of the nitride semiconductor layer;
熱処理によって前記ドーパントを活性化させるアニール工程と、を備えており、an annealing step of activating the dopant by heat treatment,
前記キャップ層は、GaNとの格子不整合度が2.5%未満であり、融点が1500℃以上の材料を含んでおり、the cap layer includes a material having a lattice mismatch with GaN of less than 2.5% and a melting point of 1500°C or higher;
前記キャップ層は、第1キャップ層(52)と第2キャップ層(54)が厚み方向に交互に繰り返した超格子構造を構成しており、The cap layer has a superlattice structure in which first cap layers (52) and second cap layers (54) are alternately repeated in the thickness direction,
前記第1キャップ層の材料が、AlThe material of the first cap layer is Al yy GaGa 1-y1-y N(0≦y≦1)であり、N (0≦y≦1),
前記第2キャップ層が、ScN、ScThe second cap layer is made of ScN, Sc xx AlAl 1-x1-x N(0<x≦0.36)、HfN、ZrN、ZnO、ScMgAlON (0<x≦0.36), HfN, ZrN, ZnO, ScMgAlO 44 、MnO、TaC、NbC、Mo、W、ZrB, MnO, TaC, NbC, Mo, W, ZrB 22 、WB, W.B. 22 、MoB, MoB 22 、ITOからなる群が選択される少なくとも1つの材料を含む、製造方法。, ITO.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022173224A JP7798749B2 (en) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
| CN202311127682.8A CN117954326A (en) | 2022-10-28 | 2023-09-04 | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022173224A JP7798749B2 (en) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024064553A JP2024064553A (en) | 2024-05-14 |
| JP7798749B2 true JP7798749B2 (en) | 2026-01-14 |
Family
ID=90795005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022173224A Active JP7798749B2 (en) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | Method for manufacturing nitride semiconductor device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7798749B2 (en) |
| CN (1) | CN117954326A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015046441A (en) | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| JP2017108080A (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 富士電機株式会社 | Method of manufacturing nitride semiconductor device |
-
2022
- 2022-10-28 JP JP2022173224A patent/JP7798749B2/en active Active
-
2023
- 2023-09-04 CN CN202311127682.8A patent/CN117954326A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015046441A (en) | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device |
| JP2017108080A (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 富士電機株式会社 | Method of manufacturing nitride semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117954326A (en) | 2024-04-30 |
| JP2024064553A (en) | 2024-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4812292B2 (en) | Group III nitride semiconductor device having trench structure | |
| CN106024879B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP5534701B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP6337726B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| CN101180734B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| WO2010109566A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
| US20170117402A1 (en) | Semiconductor device and method of producing the same | |
| KR20100138871A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
| KR20110005775A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP5468301B2 (en) | Nitride semiconductor device and method for manufacturing nitride semiconductor device | |
| JP2013168433A (en) | Nitride semiconductor device and method of manufacturing nitride semiconductor device | |
| CN113594232B (en) | An enhanced high-voltage HEMT device with a multi-finger buried gate structure and a method for preparing the same | |
| JP2005243727A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP6433390B2 (en) | Semiconductor device | |
| WO2014003058A1 (en) | Electrode structure for nitride semiconductor device, and nitride semiconductor field effect transistor | |
| JP7586776B2 (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| JP5304134B2 (en) | Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP7798749B2 (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor device | |
| JP5100002B2 (en) | Nitride semiconductor device | |
| CN108574001B (en) | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips | |
| JP2009302541A (en) | Field effect transistor, and manufacturing method thereof | |
| JP7698593B2 (en) | Nitride semiconductor device and its manufacturing method | |
| JP7388216B2 (en) | nitride semiconductor device | |
| JP4005981B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP7674207B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250113 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250821 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250826 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250912 |
|
| 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: 20251202 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251225 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7798749 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |