(57)【要約】  【課題】  プレーナー構造で、かつ高抵抗の素子分離が可能な窒化物半導体装置及びその製造方法を提供する。    【解決手段】  基板上にIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる第１の窒化物半導体層と第２の窒化物半導体層とが積層した窒化物半導体装置であって、素子分離領域を、不純物として鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを含むIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる第３の窒化物半導体層で充填する構造とする。素子分離領域は、凹部を形成した後、これらの不純物をドーピングした第３の半導体層を選択成長させ、あるいは選択成長させたノンドープの半導体層にこれらの不純物を拡散、イオン注入することで形成することができる。  【選択図】  図２
2006135274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウム、アルミニウム、ホウ素及びインジウムからなる群のうち少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素からなる群のうちの少なくとも窒素を含むＶ族元素で構成されたIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置において、
基板上に積層した前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第１の窒化物半導体層と、該第１の窒化物半導体層の上に積層した前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の窒化物半導体層と、少なくとも該第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層により形成される窒化物半導体装置形成領域を素子分離するため、該窒化物半導体装置形成領域を区画する領域の前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層の代わりに、不純物として鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを含む前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第３の窒化物半導体層が積層していることを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項２】
ガリウム、アルミニウム、ホウ素及びインジウムからなる群のうち少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素からなる群のうちの少なくとも窒素を含むＶ族元素で構成されたIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置の製造方法において、
基板上に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、
該第１の窒化物半導体層上に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の窒化物半導体層を形成する工程と、
窒化物半導体装置形成領域の前記第２の窒化物半導体層表面に、マスク材をパターニングし、前記窒化物半導体装置形成領域を被覆し、該窒化物半導体装置形成領域を区画する領域の前記第２の窒化物半導体層表面を露出する工程と、
パターニングした前記マスク材をエッチングマスクとして使用し、前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層により形成される前記窒化物半導体装置形成領域を素子分離するため、前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層からなる領域に凹部を形成する工程と、
不純物として鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを含む前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第３の窒化物半導体層を形成し、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程と、
前記マスク材を除去し、前記窒化物半導体装置形成領域を露出する工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、
前記凹部を形成した後、該凹部内に、ＭＯＣＶＤ法により前記不純物をドーピングした、あるいはＭＢＥ法により前記不純物をドーピングした、前記第３の窒化物半導体層を選択的に形成する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、
前記凹部を形成した後、該凹部内に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなるノンドープ窒化物半導体層を選択的に形成し、前記凹部を前記ノンドープ窒化物半導体層で充填する工程と、
少なくとも前記ノンドープ窒化物半導体層の上に、鉄、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを添加したＳＯＧ膜を形成した後、加熱処理を行い、前記ノンドープ窒化物半導体層中に前記鉄、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを拡散させ、前記第３の窒化物半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、
前記凹部を形成した後、該凹部内に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなるノンドープ窒化物半導体層を選択的に形成し、前記凹部を前記ノンドープ窒化物半導体層で充填する工程と、
前記ノンドープ窒化物半導体層に、前記不純物をイオン注入し、前記第３の窒化物半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動層に窒化物半導体を用いた窒化物半導体装置及びその製造方法に関し、特にリーク電流が少なく、プレーナー構造の素子分離を行うことができる窒化物半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のIII−Ｖ族窒化物半導体からなる窒化物半導体装置の平面図（図３ａ）及び断面図（図３ａのＡ−Ａ’面の断面図を図３ｂに示し、図３ａのＢ−Ｂ’面の断面図を図３ｃに示す）である。図３に示す窒化物半導体装置は、いわゆるＨＥＭＴ構造であり、ＳｉＣ基板１１上には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層１２、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層１３、ノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるスペーサ層１４、ｎ型窒化アルミニウムガリウムからなるキャリア供給層１５、ノンドープの窒化アルミニウムガリウムからなるショットキ層１６が順次積層した構造となっており、チャネル層１３とスペーサ層１４とからなるヘテロ接合界面近傍には、ポテンシャル井戸からなる電子移動度が極めて大きい２次元電子ガス層が形成される。このような構造の窒化物半導体装置では、ショットキ層１６にショットキ接触するゲート電極２１（制御電極）に印加する電圧を制御することにより、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間を流れるキャリア（２次元電子ガス）を制御している。
【０００３】
このような窒化物半導体装置の素子分離は、窒化物半導体装置形成領域を区画する領域の半導体層をドライエッチング法による除去し、凹部１８を形成することで行われる（図３ａ、図３ｂ）。このような構造では、ゲート電極２１は凹部１８の段差を横切り、パッド等の引き出し部は、凹部１８の底面部に形成される構造となっていた（図３ｃ）。このように凹部１８を形成する構造の素子分離方法は、メサ構造と呼ばれるもので、この種の半導体装置の製造工程において、慣用的に行われている方法である。
【０００４】
また、エッチングの代わりに、例えば窒素イオンを加速エネルギー２０ｋｅＶ、１００ｋｅＶ、ドーズ量がいずれも１×１０14ｃｍ-2として、二重にイオン注入することにより、シート抵抗が１×１０8Ω／□の素子分離領域を形成することにより、プレーナー構造の素子分離を行う方法が報告されている（非特許文献１）。
【非特許文献１】中山他、「フィールドプレートを有する高耐圧・高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮリセスゲートＦＥＴ」、電子情報通信学会技術研究報告、社団法人電子通信学会、２００４年１月１２日、Ｖｏｌ．１０３、Ｎｏ．５５８、ｐ．５７〜６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のメサ構造の素子分離では、ゲート電極(制御電極)をリフトオフ法で形成する場合、少なくとも凹部１８の段差以上の膜厚のホトレジストを形成する必要があり、ゲート長の短いゲート電極を形成することができないという問題があった。
【０００６】
また、従来報告されているプレーナー構造の素子分離において、さらにゲート電極のリーク電流を低減するため、シート抵抗の大きい素子分離領域を形成する必要があった。
【０００７】
本発明は上記問題を解消し、プレーナー構造で、かつ高抵抗の素子分離が可能な窒化物半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、ガリウム、アルミニウム、ホウ素及びインジウムからなる群のうち少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素からなる群のうちの少なくとも窒素を含むＶ族元素で構成されたIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置において、基板上に積層した前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第１の窒化物半導体層と、該第１の窒化物半導体層の上に積層した前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の窒化物半導体層と、少なくとも該第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層により形成される窒化物半導体装置形成領域を素子分離するため、該窒化物半導体装置形成領域を区画する領域の前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層の代わりに、不純物として鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを含む前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第３の窒化物半導体層が積層していることを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、ガリウム、アルミニウム、ホウ素及びインジウムからなる群のうち少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素からなる群のうちの少なくとも窒素を含むＶ族元素で構成されたIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置の製造方法において、基板上に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第１の窒化物半導体層を形成する工程と、該第１の窒化物半導体層上に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の窒化物半導体層を形成する工程と、窒化物半導体装置形成領域の前記第２の窒化物半導体層表面に、マスク材をパターニングし、前記窒化物半導体装置形成領域を被覆し、該窒化物半導体装置形成領域を区画する領域の前記第２の窒化物半導体層表面を露出する工程と、パターニングした前記マスク材をエッチングマスクとして使用し、前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層により形成される前記窒化物半導体装置形成領域を素子分離するため、前記第２の窒化物半導体層及び前記第１の窒化物半導体層からなる領域に凹部を形成する工程と、不純物として鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを含む前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなる第３の窒化物半導体層を形成し、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程と、前記マスク材を除去し、前記窒化物半導体装置形成領域を露出する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本願請求項３に係る発明は、請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、前記凹部を形成した後、該凹部内に、ＭＯＣＶＤ法により前記不純物をドーピングした、あるいはＭＢＥ法により前記不純物をドーピングした、前記第３の窒化物半導体層を選択的に形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、前記凹部を形成した後、該凹部内に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなるノンドープ窒化物半導体層を選択的に形成し、前記凹部を前記ノンドープ窒化物半導体層で充填する工程と、少なくとも前記ノンドープ窒化物半導体層の上に、鉄、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを添加したＳＯＧ膜を形成した後、加熱処理を行い、前記ノンドープ窒化物半導体層中に前記鉄、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを拡散させ、前記第３の窒化物半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項２記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記凹部を前記第３の窒化物半導体層で充填する工程は、前記凹部を形成した後、該凹部内に、前記III−Ｖ族窒化物半導体層からなるノンドープ窒化物半導体層を選択的に形成し、前記凹部を前記ノンドープ窒化物半導体層で充填する工程と、前記ノンドープ窒化物半導体層に、前記不純物をイオン注入し、前記第３の窒化物半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による窒化物半導体装置は、鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを不純物としてドーピングした絶縁性の高い窒化物半導体層を素子分離領域とすることで、素子分離領域のシート抵抗が１×１０9Ω／□以上となり、従来よりリーク電流を低減することができる。特に、素子分離領域にあるゲート電極からのリーク電流を少なくすることができる。
【００１４】
また本発明による窒化物半導体装置の製造方法は、通常の窒化物半導体装置の製造工程に従う、エッチング法、選択再成長法、ＳＯＧ膜の形成あるいはイオン注入法のみにより鉄、炭素、亜鉛あるいはマグネシウムの少なくとも１つを不純物としてドーピングして素子分離領域を形成することができ、製造工程の制御性が良く、素子分離特性の優れた窒化物半導体装置を歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の窒化物半導体装置について、主に不純物として鉄をドーピングする場合を例にとり、製造工程に従い、説明する。
【実施例１】
【００１６】
まず本発明について、III−Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置であるＨＥＭＴを例にとり、製造工程に従い、詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例である窒化物半導体装置の平面図（図１ａ）及び断面図（図１ａのＡ−Ａ’面の断面図を図１ｂに示し、図１ａのＢ−Ｂ’面の断面図を図１ｃに示す）である。図２は、本発明の窒化物半導体装置の製造工程を示している。
【００１７】
まず、図２（ａ）に示すように炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板１１上に、厚さ２００ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層１２、厚さ２.５μｍのノンドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層１３、厚さ７ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるスペーサ層１４、厚さ１５ｎｍのｎ型窒化アルミニウムガリウムからなるキャリア供給層１５、厚さ３ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウムからなるショットキ層１６が順次積層した構造の半導体基板を用意する。ここで、半導体層は、通常のＭＯＣＶＤ（有機金属化学的気相堆積）法あるいはＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法で成長させることができる。なお、チャネル層１３が第１の窒化物半導体層、スペーサ層１４、キャリア供給層１５、ショットキ層１６が第２の窒化物半導体層に相当する。
【００１８】
次に窒化物半導体装置の形成予定領域を覆うように、選択再成長のマスク材となる酸化シリコン膜１７をパターニングした後、露出する窒化物半導体装置の形成予定領域を区画する領域を、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法等のドライエッチング法により、エッチング除去し、凹部１８を形成する（図２ｂ）。凹部１８の深さは、窒化物半導体装置の素子分離のために必要な深さとする。図２ｂでは、チャネル層１３（第１の窒化物半導体層）の一部をエッチング除去する深さとなる。
【００１９】
その後、ＭＯＣＶＤ法により、ドーピングソースとして二シクロペンタジエニール鉄（bis（cyclopentadienyl）iron、Ｃｐ2Ｆｅ）を原料ガスと共に供給し、鉄（Ｆｅ）をドーピングした窒化ガリウムをエピタキシャル成長させる。その結果、酸化シリコン膜１７表面にはエピタキシャル成長層が形成されず、凹部１８内に選択的に鉄ドープ層１９（第３の半導体層に相当）を成長（選択再成長）させることができる。この鉄ドープ層１９は、高い絶縁性（シート抵抗が１×１０9Ω／□以上）を示し、その表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となるように堆積させることができる（図２ｃ）。
【００２０】
次に、酸化シリコン膜１７を除去し、露出したショットキ層１６上にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）の積層体等からなるソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂをパターン形成し、８００℃、３０秒の急速加熱処理によりオーミック接触を形成した後、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層体等からなるゲート電極２１をパターン形成し、ショットキ層１６との間にショットキ接触を形成する（図２ｄ）。以下、通常の製造工程により、ＨＥＭＴを形成することができる。
【００２１】
このようにして形成した窒化物半導体装置は、ドライエッチングにより形成された凹部１８に高い絶縁性の鉄ドープ層１９を備えることによってプレーナー構造となり（図１ｃ）、ゲート電極の段間切れを心配することがないので、製造工程の歩留まりや信頼性が向上する。
【００２２】
また、そのシート抵抗は、１×１０9Ω／□以上となり、従来提案されていたイオン注入法より、１０倍以上大きなシート抵抗の素子分離領域を形成することができる。
【００２３】
本実施例では、絶縁特性の優れた鉄ドープ層１９を、通常の半導体装置の製造工程に従うＭＯＣＶＤ法により形成するため、極めて制御性が良く、歩留まり良く製造することができる。
【実施例２】
【００２４】
次に鉄ドープ層１９の別の製造方法について説明する。実施例１同様、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板１１上に、厚さ１００ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層１２を成長させ、次に厚さ２μｍのノンドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層１３、厚さ７ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるスペーサ層１４、厚さ１５ｎｍのｎ型窒化アルミニウムガリウムからなるキャリア供給層１５、厚さ３ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウムからなるショットキ層１６が順次積層した構造の半導体基板を用意する。
【００２５】
次に窒化物半導体装置の形成予定領域を覆うように、選択再成長のマスク材となる酸化シリコン膜１７をパターニングした後、露出する窒化物半導体装置の形成予定領域を区画する領域を、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法等のドライエッチング法により、エッチング除去し、凹部１８を形成する（図２ｂ）。凹部１８の深さは、窒化物半導体装置の素子分離のために必要な深さとする。図２ｂでは、チャネル層１３（第１の窒化物半導体層）の一部をエッチング除去する深さとなる。
【００２６】
その後、ＭＢＥ法により、金属鉄をドーパントとして用いて、鉄（Ｆｅ）をドーピングした窒化ガリウムをエピタキシャル成長させる。ＭＢＥ法による鉄（Ｆｅ）のドーピング方法は、周知の方法による。その結果、酸化シリコン膜１７表面にはエピタキシャル成長層が形成されず、凹部１８内に選択的に鉄ドープ層１９（第３の半導体層に相当）を成長（選択再成長）させることができる。この鉄ドープ層１９は、高い絶縁性（シート抵抗が１×１０9Ω／□以上）を示し、その表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となるように堆積させることができる（図２ｃ）。
【００２７】
その後、上述の実施例１同様、酸化シリコン膜１７を除去し、露出したショットキ層１６上にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）の積層体等からなるソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂをパターン形成し、８００℃、３０秒の急速加熱処理によりオーミック接触を形成した後、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層体等からなるゲート電極２１をパターン形成し、ショットキ層１６との間にショットキ接触を形成する（図２ｄ）。以下、通常の製造工程により、ＨＥＭＴを形成することができる。
【００２８】
このようにして形成した窒化物半導体装置は、ドライエッチングにより形成された凹部１８に高い絶縁性の鉄ドープ層１９を備えることによってプレーナー構造となり（図１ｃ）、ゲート電極の段間切れを心配することがないので、製造工程の歩留まりや信頼性が向上する。
【００２９】
また、そのシート抵抗は、１×１０9Ω／□以上となり、従来提案されていたイオン注入法より、１０倍以上大きなシート抵抗の素子分離領域を形成することができる。
【００３０】
本実施例では、絶縁特性の優れた鉄ドープ層１９を、通常の半導体装置の製造工程に従うＭＢＥ法により形成するため、極めて制御性が良く、歩留まり良く製造することができる。
【実施例３】
【００３１】
さらに別の鉄ドープ層１９の製造方法について説明する。実施例１あるいは実施例２同様、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板１１上に、厚さ１００ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層１２を成長させ、次に厚さ２μｍのノンドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層１３、厚さ７ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるスペーサ層１４、厚さ１５ｎｍのｎ型窒化アルミニウムガリウムからなるキャリア供給層１５、厚さ３ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウムからなるショットキ層１６が順次積層した構造の半導体基板を用意する。
【００３２】
次に窒化物半導体装置の形成予定領域を覆うように、選択再成長のマスク材となる酸化シリコン膜１７をパターニングした後、露出する窒化物半導体装置の形成予定領域を区画する領域を、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法等のドライエッチング法により、エッチング除去し、凹部１８を形成する（図２ｂ）。凹部１８の深さは、窒化物半導体装置の素子分離のために必要な深さとする。図２ｂでは、チャネル層１３（第１の窒化物半導体層）の一部をエッチング除去する深さとなる。
【００３３】
その後、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法により、ノンドープの窒化ガリウムをエピタキシャル成長させる。その結果、酸化シリコン膜１７表面にはエピタキシャル成長層が形成されず、凹部１８内に選択的にノンドープ窒化ガリウム層を成長（選択再成長）させることができる。ノンドープ窒化ガリウム層表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となるように堆積させることができる。
【００３４】
次に、このノンドープ窒化ガリウム層表面に、鉄化合物を添加したＳＯＧ（スピンオングラス）膜を形成する。具体的には、ノンドープの窒化ガリウム層及び酸化シリコン層１７上にシラノール化合物（ＲnＳｉ（ＯＨ）4-n）を含む有機溶剤（例えば、東京応化社製ＯＣＤｔｙｐｅ−１）１００ｍｌに対し、鉄化合物（Ｆｅ（ＮＯ3）・９Ｈ2Ｏ）を１ｇ添加した溶液を用意し、ノンドープの窒化ガリウム層及び酸化シリコン膜１７上に回転塗布する。これを焼成してＳＯＧ膜を形成する。その後加熱処理することで、ＳＯＧ膜に添加されている鉄（Ｆｅ）をノンドープ窒化ガリウム層中に拡散させ、鉄（Ｆｅ）が拡散した窒化ガリウム層、つまり鉄ドープ層１９（第３の窒化物半導体層）を形成する。この鉄ドープ層１９は、高い絶縁性（シート抵抗が１×１０9Ω／□以上）を示し、その表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となる（図２ｃ）。なお、酸化シリコン膜１７は、拡散マスクとなり、窒化物半導体装置形成領域に鉄は拡散されない。
【００３５】
以下、上述の実施例１等同様、酸化シリコン膜１７を除去し、露出したショットキ層１６上にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）の積層体等からなるソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂをパターン形成し、８００℃、３０秒の急速加熱処理によりオーミック接触を形成した後、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層体等からなるゲート電極２１をパターン形成し、ショットキ層１６との間にショットキ接触を形成する（図２ｄ）。以下、通常の製造工程により、ＨＥＭＴを形成することができる。
【００３６】
このようにして形成した窒化物半導体装置は、ドライエッチングにより形成された凹部１８に高い絶縁性の鉄ドープ層１９を備えることによってプレーナー構造となり（図１ｃ）、ゲート電極の段間切れを心配することがないので、製造工程の歩留まりや信頼性が向上する。
【００３７】
また、そのシート抵抗は、１×１０9Ω／□以上となり、従来提案されていたイオン注入法より、１０倍以上大きなシート抵抗の素子分離領域を形成することができる。
【００３８】
本実施例では、絶縁特性の優れた鉄ドープ層１９を、通常の半導体装置の製造工程に従うＭＢＥ法により形成するため、極めて制御性が良く、歩留まり良く製造することができる。
【実施例４】
【００３９】
さらに別の鉄ドープ層１９の製造方法について説明する。実施例１乃至実施例３同様、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板１１上に、厚さ１００ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層１２を成長させ、次に厚さ２μｍのノンドープ窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるチャネル層１３、厚さ７ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなるスペーサ層１４、厚さ１５ｎｍのｎ型窒化アルミニウムガリウムからなるキャリア供給層１４、厚さ３ｎｍのノンドープの窒化アルミニウムガリウムからなるショットキ層１６を順次積層した構造の半導体基板を用意する。
【００４０】
次に窒化物半導体装置の形成予定領域を覆うように、選択再成長のマスク材となる酸化シリコン膜１７をパターニングした後、露出する窒化物半導体装置の形成予定領域を区画する領域を、塩素系ガスを用いたＲＩＥ法等のドライエッチング法により、エッチング除去し、凹部１８を形成する（図２ｂ）。凹部１８の深さは、窒化物半導体装置の素子分離のために必要な深さとする。図２ｂでは、チャネル層１３（第１の窒化物半導体層）の一部をエッチング除去する深さとなる。
【００４１】
その後、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法により、ノンドープ窒化ガリウムをエピタキシャル成長させる。その結果、酸化シリコン膜１７表面にはエピタキシャル成長層が形成されず、凹部１８内に選択的にノンドープ窒化ガリウム層を成長（選択再成長）させることができる。ノンドープ窒化ガリウム層表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となるように堆積させることができる。
【００４２】
次に、このノンドープ窒化ガリウム層表面に、周知の方法により、鉄イオンを注入する。また必要に応じてアニールを行う。このようにイオン注入法により形成した鉄ドープ層１９についても、高い絶縁性（シート抵抗が１×１０9Ω／□以上）を示し、その表面は、ＨＥＭＴ形成領域と同一面となる（図２ｃ）。
【００４３】
以下、上述の実施例１等同様、酸化シリコン膜１７を除去し、露出したショットキ層１６上にチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）の積層体等からなるソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂをパターン形成し、８００℃、３０秒の急速加熱処理によりオーミック接触を形成した後、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の積層体等からなるゲート電極２１をパターン形成し、ショットキ層１６との間にショットキ接触を形成する（図２ｄ）。以下、通常の製造工程により、ＨＥＭＴを形成することができる。
【００４４】
このようにして形成した窒化物半導体装置は、ドライエッチングにより形成された凹部１８に高い絶縁性の鉄ドープ層１９を備えることによってプレーナー構造となり（図１ｃ）、ゲート電極の段間切れを心配することがないので、製造工程の歩留まりや信頼性が向上する。
【００４５】
また、そのシート抵抗は、１×１０9Ω／□以上となり、従来提案されていたイオン注入法より、１０倍以上大きなシート抵抗の素子分離領域を形成することができる。
【００４６】
本実施例では、絶縁特性の優れた鉄ドープ層１９を、通常の半導体装置の製造工程に従うＭＢＥ法により形成するため、極めて制御性が良く、歩留まり良く製造することができる。
【実施例５】
【００４７】
以上、ＨＥＭＴ構造の窒化物半導体装置の製造方法を例にとり、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、高抵抗の素子分離領域を備えた窒化物半導体装置に適用することができる。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）からなる基板上に、厚さ２００ｎｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるバッファ層、厚さ２．０μｍのｎ型窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）からなる能動層を形成し、能動層上にショットキ接触するゲート電極と、オーミック接触するソース電極及びドレイン電極を形成した電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とすることもできる。この場合、バッファ層が第１の窒化物半導体層、能動層が第２の窒化物半導体層に相当する。
【００４８】
従って、バッファ層に達する凹部内に、上記実施例１乃至実施例４で説明した方法に従い、鉄ドープ層１９を形成することで、プレーナー構造の素子分離を行うことが可能となる。
【００４９】
また本発明は窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウムに限らず、ガリウム、アルミニウム、ホウ素及びインジウムからなる群のうち少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素からなる群のうちの少なくとも窒素を含むＶ族元素で構成されたIII−
Ｖ族窒化物半導体層からなる窒化物半導体装置に適用することができる。
【００５０】
また、凹部内に選択成長を行う際に使用するマスク材は、酸化シリコンに限らず、窒化物半導体装置及びその成長方法に適した材料を選択すれば良い。
【００５１】
以上、不純物として鉄（Ｆｅ）をドーピングした場合について詳細に説明したが、本発明のドーピングされる不純物は、鉄（Ｆｅ）の他、炭素（Ｃ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）であっても良い。これらを不純物としてドーピングする場合には、周知の製造方法に従う。
【００５２】
たとえば、ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体層を形成する場合には、ドーピングソースとしてジエチル亜鉛（di-ehtyl zinc）を用いて亜鉛（Ｚｎ）を、二シクロペンタジエニールマグネシウム（bis(cyclopentadienyl)magunesium、Ｃｐ2Ｍｇ）を用いてマグネシウム（Ｍｇ）をそれぞれドーピングした窒化物半導体層を形成することができる。またＭＢＥ法により窒化物半導体層を形成する場合には、金属亜鉛、金属マグネシウムをドーパントとして用いることができる。炭素をドーピングする場合は、ＭＯＣＶＤ法により、ドーピングソースとして四臭化炭素（ＣＢｒ4）を用いることができる。
【００５３】
また、ＳＯＧ膜を用いて亜鉛（Ｚｎ）又はマグネシウム（Ｍｇ）をドーピングする場合には、シラノール化合物（ＲnＳｉ（ＯＨ）4-n）を含む有機溶剤に所望の金属化合物を添加した溶液を用意し、半導体層上に回転塗布した後、焼成して形成することができる。その他、イオン注入法によって、不純物をドーピングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の窒化物半導体装置の説明図で、（ａ）は平面図を、（ｂ）及び（ｃ）は断面図を示している。
【図２】本発明の窒化物半導体装置の製造方法の説明図である。
【図３】従来のこの種の窒化物半導体装置の説明図で、（ａ）は平面図を、（ｂ）及び（ｃ）は断面図を示している。
【符号の説明】
【００５５】
１１；基板、１２；バッファ層、１３；チャネル層、１４；スペーサ層、
１５；キャリア供給層、１６；ショットキ層、１７；酸化シリコン膜、１８；凹部、
１９；鉄ドープ層、２０ａ；ソース電極、２０ｂ；ドレイン電極、２１；ゲート電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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