(57)【要約】【課題】III 族窒化物半導体からなるＨＦＥＴの製造方法において、素子分離領域を容易に形成する方法を提供すること。【解決手段】ｉ−ＡｌＧａＮ層１２表面側からレーザーを照射して、ＨＦＥＴとして動作させる素子領域を囲うようにして溝１５を形成する（図２（ｃ））。溝１５の深さは、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２表面からｉ−ＧａＮ層１１に達する深さとする。この溝１５によってｉ−ＡｌＧａＮ層１２が取り除かれたため、この取り除かれた領域において２次元電子ガス層が消滅する。その結果、ＨＦＥＴとして動作させる素子領域は、溝１５による素子分離領域によって電気的に分離される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体からなり、障壁層とチャネル層との接合構造と素子分離領域とを有したＨＦＥＴの製造方法において、
レーザーを照射して、前記障壁層表面から前記障壁層と前記チャネル層との接合界面に少なくとも達する深さの溝を所定の領域に形成することにより、前記素子分離領域を形成する、
ことを特徴とするＨＦＥＴの製造方法。
【請求項２】
前記ＨＦＥＴは、前記障壁層表面にソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を有した構造である、ことを特徴とする請求項１に記載のＨＦＥＴの製造方法。
【請求項３】
前記障壁層はＡｌＧａＮであり、前記チャネル層はＧａＮであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＨＦＥＴの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III 族窒化物半導体からなるＨＦＥＴの製造方法に関するものであり、特に素子分離領域の形成方法に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体からなるＨＦＥＴの素子分離方法として、イオン注入による方法が従来より広く知られている。これは、III 族窒化物半導体に不純物を打ち込み、結晶性を破壊して絶縁化することで素子分離領域を形成する方法である。また、ドライエッチングによって溝を形成することで素子分離する方法も従来より広く知られている。
【０００３】
一方、レーザーを照射することによりIII 族窒化物半導体を加工する技術が特許文献１、２に記載されている。特許文献１には、レーザーを用いてリセスゲート構造を形成する方法が記載されており、特許文献２には、レーザーを用いてチップ分離のための溝、または半導体レーザの共振器端面を露出させるための溝を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６３３４６
【特許文献２】特開２００３−１７７９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、イオン注入やドライエッチングによって素子分離する方法では、レジストなどのマスクを形成する工程や、その除去工程などが必要なため工程数が多く、コストがかかる点が問題である。また、レジストを除去しきれず、その後の工程に不具合を生じることもある。
【０００６】
また、特許文献１、２のいずれにも、ＨＦＥＴの素子分離にレーザーを用いた例は、記載されていない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、容易に素子分離できる工程を有したIII 族窒化物半導体からなるＨＦＥＴの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、III 族窒化物半導体からなり、障壁層とチャネル層との接合構造と素子分離領域とを有したＨＦＥＴの製造方法において、レーザーを照射して、障壁層表面から障壁層とチャネル層との接合界面に少なくとも達する深さの溝を所定の領域に形成することにより、素子分離領域を形成する、ことを特徴とするＨＦＥＴの製造方法である。
【０００９】
ここでIII 族窒化物半導体とは、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ、ｙ、ｚ≦１）で表される化合物半導体であり、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの一部を他の第１３族元素であるＢやＴｌで置換したもの、Ｎの一部を他の第１５族元素であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉで置換したものをも含むものとする。通常は、Ｇａを必須とするＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮを示す。
【００１０】
障壁層やチャネル層は、単層であってもよいし、複数の層で構成されていてもよい。また、障壁層およびチャネル層は、障壁層のバンドギャップがチャネル層のバンドギャップよりも大きなIII 族窒化物半導体材料であればよい。たとえばチャネル層にＧａＮ、障壁層にＡｌＧａＮを用いたり、チャネル層にＩｎＧａＮ、障壁層にＧａＮまたはＡｌＧａＮを用いたりすることができる。
【００１１】
レーザーの照射による溝の深さは、レーザー光の照射時間や、レーザー光の出力、波長などによって制御することが可能である。レーザー光の波長は短いほど溝の形成が容易となり望ましく、特に障壁層のバンドギャップよりも大きなエネルギーの波長であるとより望ましい。また、溝の幅は、レーザー光のスポット径などによって制御することが可能である。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、ＨＦＥＴは、障壁層表面にソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極を有した構造である、ことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、障壁層はＡｌＧａＮであり、チャネル層はＧａＮであることを特徴とするＨＦＥＴの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、従来のようなマスクの形成、除去の工程が必要なく、レーザーの照射のみによって簡易にIII 族窒化物半導体からなるＨＦＥＴの素子分離を行うことができる。また、素子分離工程が簡素化された結果、アイソレーション特性の評価を迅速に行うことができ、その評価の前工程へのフィードバックも早くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＨＦＥＴの構成を示した図。
【図２】ＨＦＥＴの製造工程について示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明にかかるＨＦＥＴの構成について示した図である。ＨＦＥＴは、基板１０上に、ＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介してｉ−ＧａＮ層１１（本発明のチャネル層に相当）、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２（本発明の障壁層に相当）が積層され、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２上の所定の位置にソース電極１３、ドレイン電極１４が形成され、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２上のソース電極１３とドレイン電極１４とに挟まれた領域にゲート電極１６が形成され、溝１５による素子分離領域によって他の素子から分離されている構造である。ｉ−ＧａＮ層１１の厚さは１μｍ、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２の厚さは４５ｎｍでＡｌ組成比は２０％である。このＨＦＥＴは、ｉ−ＧａＮ層１１とｉ−ＡｌＧａＮ層１２との整合界面１７のｉ−ＡｌＧａＮ層１２側に生じる２次元電子ガス層をチャネルとして動作する。
【００１８】
基板１０には、たとえばサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、スピネル、ＺｎＯ、ＧａＮなどを用いる。ソース電極１３、ドレイン電極１４の材料は、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２に対してオーミックコンタクトをとることができる材料であればよく、たとえばＴｉ／Ａｌなどを用いることができる。ゲート電極１６の材料は、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２に対してショットキーコンタクトをとることができる材料であればよく、たとえばＮｉやＷなどを用いることができる。なお、絶縁膜を介してゲート電極を形成することで絶縁ゲート型の構造としてもよい。
【００１９】
溝１５は、ＨＦＥＴとして動作させる素子領域を囲うようにして形成されており、その深さはｉ−ＡｌＧａＮ層１２表面（ｉ−ＧａＮ層１１とｉ−ＡｌＧａＮ層１２との整合界面１７側ではない方の表面）からｉ−ＧａＮ層１１に達する。この溝１５によってｉ−ＡｌＧａＮ層１２が取り除かれているため、２次元電子ガス層が生じず、アイソレーションをとることが可能となっている。
【００２０】
次に、ＨＦＥＴの製造工程について、図２を参照に説明する。まず、基板１０上にＡｌＮからなるバッファ層（図示しない）を介してＭＯＣＶＤ法によってｉ−ＧａＮ層１１、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２を積層させる（図２（ａ））。キャリアガスには水素と窒素、窒素源にはアンモニア、Ｇａ源にはＴＭＧ（トリメチルガリウム）、Ａｌ源にはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を用いた。
【００２１】
次に、フォトリソグラフィ、蒸着、リフトオフによって、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２上の所定の領域に、ソース電極１３、ドレイン電極１４を互いに離間させて形成する（図２（ｂ））。
【００２２】
次に、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２表面側（ｉ−ＧａＮ層１１とｉ−ＡｌＧａＮ層１２とが接合している側の表面とは反対側の表面側）からレーザーを照射して、ＨＦＥＴとして動作させる素子領域を囲うようにして溝１５を形成する（図２（ｃ））。溝１５の深さは、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２表面からｉ−ＧａＮ層１１に達する深さとする。この溝１５によってｉ−ＡｌＧａＮ層１２が取り除かれたため、この取り除かれた領域において２次元電子ガス層が消滅する。その結果、ＨＦＥＴとして動作させる素子領域は、溝１５による素子分離領域によって電気的に分離される。
【００２３】
ここで、レーザーの照射による溝の深さは、レーザーの照射時間やレーザーの出力、レーザー光の波長などによって制御することが可能である。また、溝の幅は、レーザーのスポット径などによって制御することが可能である。レーザ光の波長は短いほど溝の形成が容易となるので望ましい。特にｉ−ＡｌＧａＮ層１２のバンドギャップよりもエネルギーが大きい波長であることが望ましい。また、溝１５の深さは、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２が除去されて２次元電子ガス層が消滅する深さであれば任意の深さでよい。
【００２４】
次に、フォトリソグラフィ、蒸着、リフトオフによって、ｉ−ＡｌＧａＮ層１２上のソース電極１３とドレイン電極１４とに挟まれた領域に、ゲート電極１６を形成する。これにより、図１に示すＨＦＥＴが作製される。
【００２５】
以上のように、実施例１のＨＦＥＴの製造工程における素子分離は、レーザーの照射のみによって行うことができ、容易かつ簡素に素子分離を行うことができる。そのため、アイソレーション特性の評価を迅速に行うことができ、その評価の前工程へのフィードバックも早く行うことが可能である。
【００２６】
なお、実施例では素子分離領域の形成を、ソース電極、ドレイン電極の形成後、ゲート電極の形成前に行っているが、ソース電極、ドレイン電極の形成前に行ってもよいし、ゲート電極の形成後に行ってもよい。
【００２７】
また、ＨＦＥＴは実施例に示した構成に限るものではなく、障壁層とチャネル層の接合構造を有したＨＦＥＴであればよい。たとえば、実施例１のＨＦＥＴはショットキーゲート型であるが、絶縁ゲート型であってもよい。また、障壁層やチャネル層を複数の層で構成してもよい。また、ノーマリオン型であってもよいし、ノーマリオフ型であってもよい。また、基板に対して縦方向に導通を取る縦型のＨＦＥＴに対しても本発明は適用することができる。
【００２８】
また、実施例ではチャネル層にＧａＮ、障壁層にＡｌＧａＮを用いているが、障壁層のバンドギャップがチャネル層のバンドギャップよりも大きい材料であればよい。たとえば、チャネル層にＩｎＧａＮを用い、障壁層にＧａＮやＡｌＧａＮを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のＦＥＴは、高周波帯の増幅器などに利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０：基板
１１：ｉ−ＧａＮ層
１２：ｉ−ＡｌＧａＮ層
１３：ソース電極
１４：ドレイン電極
１５：素子分離領域
１６：ゲート電極
【図１】
2010212494.tif 000003
【図２】
2010212494.tif 000004