(57)【要約】【課題】オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗を確実に低減させる。【解決手段】各オーミック電極３、４は、ＧａＮキャップ層２６表面のリセス２８周辺部位に接触する第１電極５１と、第１電極５１に接触して、リセス２８を介して２次元電子ガス層２７に及ぶ第２電極５２とを有している。第１電極５１は、リセス２８の開口部を囲む環状のものである。第２電極５２は、第１電極５１に重なる頭部５２ａ、及びリセス２８内に形成された柱状部５２ｂからなる。第１及び第２電極５１、５２を第１及び第２温度でそれぞれ熱処理しているので、第１及び第２電極５１、５２のオーミックコンタクト抵抗を共に低減させ、各オーミック電極３、４そのもののオーミックコンタクト抵抗を低減させることができる。【選択図】図１
2011119607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１窒化物系化合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層に積層されて、この第１窒化物系化合物半導体層に２次元電子ガス層を生成する第２窒化物系化合物半導体層と、前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスと、前記リセスに設けられたオーミック電極とを備える窒化物系化合物半導体装置であって、
前記オーミック電極は、前記第２窒化物系化合物半導体部表面の前記リセス周辺部位に接触する第１電極と、第１電極に接触して、前記リセスを介して前記２次元電子ガス層に及ぶ第２電極とを有することを特徴とする窒化物系化合物半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化物系化合物半導体装置であって、
前記第２電極が前記第１電極の表面一部に重なって接触する窒化物系化合物半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の窒化物系化合物半導体装置であって、
前記第１窒化物系化合物半導体層と前記第２窒化物系化合物半導体層間に積層されたスペーサー層を備え、前記リセスが前記スペーサー層を介して２次元電子ガス層に及ぶことを特徴とする窒化物系化合物半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の窒化物系化合物半導体装置であって、
前記第１窒化物系化合物半導体層はＧａＮで形成され、前記第２窒化物系化合物半導体層はＡＬＧａＮで形成され、前記スペーサー層はＡｌＮで形成されたことを特徴とする窒化物系化合物半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の窒化物系化合物半導体装置であって、
前記第２窒化物系化合物半導体部表面にゲート電極を形成し、このゲート電極の両側に、前記オーミック電極をソース電極及びドレイン電極としてそれぞれ配置したことを特徴とする窒化物系化合物半導体装置。
【請求項６】
第１窒化物系化合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層に積層され該第１窒化物系化合物半導体層に２次元電子ガス層を生成する第２窒化物系化合物半導体層と、前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスと、前記リセスに設けられたオーミック電極とを備える窒化物系化合物半導体装置の製造方法であって、
前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスを形成するリセス形成工程と、
前記第２窒化物系化合物半導体部表面の前記リセス周辺部位に接触する第１電極を形成して、熱処理を施す第１電極形成工程と、
前記第１電極に接触しかつ前記リセスを介して前記２次元電子ガス層に及ぶ第２電極を形成して、熱処理を施す第２電極形成工程とを含み、
前記第１電極及び第２電極により前記オーミック電極を形成することを窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法であって、
前記第１電極形成工程における熱処理の第１温度は、前記第１電極と前記第２窒化物系化合物半導体部表面をオーミックコンタクト状態にする温度であり、
前記第２電極形成工程における熱処理の第２温度は、前記第２電極と前記２次元電子ガス層をオーミックコンタクト状態にする温度であることを特徴とする窒化物系化合物半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の窒化物系化合物半導体装置の製造方法であって、
前記第１電極形成工程における熱処理の第１温度は、前記第２電極形成工程における熱処理の第２温度よりも高いことを特徴とする窒化物系化合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、窒化物系化合物半導体装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系化合物半導体装置としては、例えばＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）と称されるものがあり、ＧａＮ 、ＩｎＧａＮ 、ＡｌＧａＮ 、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化物系（ＧａＮ系）化合物により構成される。このＧａＮ系化合物の半導体材料は、絶縁破壊電界が大きく、耐熱性に優れており、また電子の飽和ドリフト速度が速いことなどから、Ｓｉ系やＧａＡｓ系化合物の半導体材料と比較して、高温動作や大電力動作などの点で優れた半導体装置の提供を可能にする。
【０００３】
この種のＧａＮ系化合物半導体装置では、電極のオーミックコンタクト抵抗を低減することが課題となっており、このために半導体表面から半導体内の２次元電子ガス層に及ぶリセスを形成し、このリセス内に電極を形成して、電極と２次元電子ガス層間の距離を短縮させることがある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにＳｉＣ基板１０１上に、バッファ層１０２、i-ＧａＮチャンネル層１０３、i-ＡｌＧａＮショットキー層１０４、及びＧａＮキャップ層１０５を順次積層して、各層１０１〜１０５からなる積層構造の半導体部１０６を構成している。このような積層構造においては、i-ＧａＮチャンネル層１０３内に２次元電子ガス層１０７が形成される。更に、Ａｒイオン注入によりアイソレーション領域１１１を形成し、ＧａＮキャップ層１０５の表面から２次元電子ガス層１０７に及ぶ２つのリセス１１２を形成して、これらのリセス１１２内にそれぞれのオーミック電極１１３を形成している。
【０００５】
各リセス１１２は、レジストパターンを用いて、２次元電子ガス層１０７よりも最大で５０nmほど深くエッチングされて形成される。引き続いて、Ｔｉ及びＡｌをそれぞれ１５nm、１００nmの厚みで連続蒸着し、リフトオフにより各オーミック電極１１３をパターンニングする。そして、各オーミック電極１１３のオーミックコンタクトを得るべく、窒素中２分間６００℃の熱処理を施す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、発明者等の研究により、リセス１１２においては、例えば２分間６００℃の熱処理でオーミック電極１１３のオーミックコンタクト抵抗を低減させることができても、７００℃以上の熱処理ではオーミック特性が劣化することが分かった。
【０００８】
一方、図５（ａ）、（ｂ）から明らかなようにオーミック電極１１３の頭部にはそれぞれの鍔１１３ａが形成されているが、この鍔１１３ａがＧａＮキャップ層１０５の表面に接していることから、リセス１１１と同一条件の熱処理では、その鍔１１３ａのオーミックコンタクトが得られず、７００℃以上のより高温の熱処理でなければ、鍔１１３ａのオーミックコンタクトが低減しないことも分かった。
【０００９】
これは、６００℃の熱処理では、鍔１１３ａとＧａＮキャップ層１０５間がショットキー接合となるためである。この場合、各オーミック電極１１３間に電圧を印加すると、低電圧側のオーミック電極１１３の鍔１１３ａに接するＧａＮキャップ層１０５の部位に空乏層が発生し、オーミックコンタクトが得られない。
【００１０】
また、i-ＧａＮチャンネル層１０３とi-ＡｌＧａＮショットキー層１０４のヘテロ構造にＡｌＮスペーサー層を介在させると、２次元電子ガス層１０７のシートキャリア濃度が高くなって、電子の移動度が上昇することが知られている。ただし、このＡｌＮスペーサー層を含む積層構造では、ＡｌＮスペーサー層のバンドギャップが大きくて、ＡｌＮスペーサー層が電子にとっての障壁となることから、オーミック電極の鍔のオーミックコンタクトが当然に困難である。実験でも、そのような積層構造に適用されたオーミック電極の鍔については、７００℃以上のより高温の熱処理でなければ、オーミックコンタクトが得られないことが分かった。
【００１１】
従って、特許文献１のようにオーミック電極を形成した後での６００℃の熱処理だけでは、電極のオーミックコンタクト抵抗が十分に低減されない。
【００１２】
次に、図６に示すようなＧａＮ系化合物半導体装置のモデルを想定して、オーミック電極のコンタクト特性を求めるシミュレーションを行ったので、その結果を図７及び図８のグラフに示す。
【００１３】
図６のＧａＮ系化合物半導体装置では、ＳｉＣ基板２０１上に、バッファ層２０２、i-ＧａＮチャンネル層２０３、ＡｌＮスペーサー層２０４、i-ＡｌＧａＮショットキー層２０５、及びＧａＮキャップ層２０６を順次積層し、i-ＧａＮチャンネル層２０３内に２次元電子ガス層２０７を形成している。また、ＧａＮキャップ層２０６の表面から２次元電子ガス層２０７に及ぶ２つのリセス２１１を形成して、これらのリセス２１１内にそれぞれのオーミック電極２１２を設け、この後に２分間６００℃の熱処理によりリセス２１１におけるオーミック電極２１２のオーミックコンタクトを得ている。ただし、この２分間６００℃の熱処理では、各オーミック電極２１２の鍔２１２ａとＧａＮキャップ層２０６間にオーミックコンタクトが得られず、低電圧側のオーミック電極２１２の鍔２１２ａに接するＧａＮキャップ層２０６の部位に空乏層２１３が発生する。
【００１４】
また、各リセス２１１の間隔Ｌを１０μmとし、２次元電子ガス層２０７のシートキャリア濃度を６．０×１０12ｃｍ-2とし、i-ＡｌＧａＮショットキー層２０５の厚さを２２nmとし、ピンチオフ電圧を−２．０Ｖとし、リセス２１１におけるオーミック電極２１２のオーミックコンタクト抵抗を０．２Ωmmとしている。
【００１５】
そして、リセス２１１からはみ出たオーミック電極２１２の鍔２１２ａのはみ出し幅をＬtとし、鍔２１２ａのはみ出し幅Ｌtを０μm、つまり鍔２１２ａを無くした状態で、半導体装置をオンにしたときの電流電圧特性と抵抗特性を求め、これらの特性を図７のグラフに示している。また、鍔２１２ａのはみ出し幅Ｌtを１μmとした状態で、半導体装置をオンにしたときの電流電圧特性と抵抗特性を求め、これらの特性を図８のグラフに示している。
【００１６】
図７のグラフから明らかなようにオーミック電極２１２の鍔２１２ａを無くした場合は、電流Ｉと電圧Ｖが比例関係にあり、抵抗値Ｒ（＝８．７Ωmm）が一定に維持されるが、図８のグラフから明らかなようにオーミック電極２１２の鍔２１２ａのはみ出し幅Ｌtを１μmとした場合は、電流Ｉと電圧Ｖが比例関係になく、電圧Ｖが高くなるにつれて抵抗値Ｒが１０Ωmm近傍から急激に上昇して行く。
【００１７】
このシミュレーションからも明らかなようにオーミック電極を形成した後での６００℃の熱処理だけでは、オーミック電極の鍔の影響によりオーミック電極のオーミックコンタクト抵抗が十分に低減しない。
【００１８】
尚、オーミック電極の鍔を無くすのは困難であって、通常はオーミック電極の鍔が形成されるが、鍔による影響を明確にするために、この鍔の無いオーミック電極を想定して、シミュレーションを行った。
【００１９】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗を確実に低減させることが可能な窒化物系化合物半導体装置、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】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の窒化物系化合物半導体装置は、第１窒化物系化合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層に積層されて、この第１窒化物系化合物半導体層に２次元電子ガス層を生成する第２窒化物系化合物半導体層と、前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスと、前記リセスに設けられたオーミック電極とを備える窒化物系化合物半導体装置であって、前記オーミック電極は、前記第２窒化物系化合物半導体部表面の前記リセス周辺部位に接触する第１電極と、第１電極に接触して、前記リセスを介して前記２次元電子ガス層に及ぶ第２電極とを有している。
【００２１】
このような本発明の窒化物系化合物半導体装置では、オーミック電極が第１電極と第２電極で構成されている。このため、第１及び第２電極を別々の工程で形成して、それぞれの最適な熱処理を施すことが可能であり、これらの最適な熱処理により第１及び第２電極のオーミックコンタクト抵抗の低減を図ることができる。すなわち、オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗を低減させることができる。
【００２２】
また、前記第２電極が前記第１電極の表面一部に重なって接触している。
【００２３】
例えば、第１電極を先の工程で形成し、第２電極を後の工程で形成した場合は、第２電極が第１電極の表面一部に重なって接触することになる。
【００２４】
更に、前記第１窒化物系化合物半導体層と前記第２窒化物系化合物半導体層間に積層されたスペーサー層を備え、前記リセスが前記スペーサー層を介して２次元電子ガス層に及んでいる。
【００２５】
このスペーサー層は、２次元電子ガス層のシートキャリア濃度を高くして、電子の移動度を上昇させるために適用される。この場合は、第１電極がＡｌＮスペーサー層を介して２次元電子ガス層に及ぶことになる。
【００２６】
例えば、前記第１窒化物系化合物半導体層はＧａＮで形成され、前記第２窒化物系化合物半導体層はＡＬＧａＮで形成され、前記スペーサー層はＡｌＮで形成されている。
【００２７】
また、前記第２窒化物系化合物半導体部表面にゲート電極を形成し、このゲート電極の両側に、前記オーミック電極をソース電極及びドレイン電極としてそれぞれ配置している。すなわち、本発明の窒化物系化合物半導体装置は、ＨＥＭＴを構成する。
【００２８】
一方、本発明の製造方法は、第１窒化物系化合物半導体層と、前記第１窒化物系化合物半導体層に積層され該第１窒化物系化合物半導体層に２次元電子ガス層を生成する第２窒化物系化合物半導体層と、前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスと、前記リセスに設けられたオーミック電極とを備える窒化物系化合物半導体装置の製造方法であって、前記第２窒化物系化合物半導体層の表面側から前記２次元電子ガス層に及ぶリセスを形成するリセス形成工程と、前記第２窒化物系化合物半導体部表面の前記リセス周辺部位に接触する第１電極を形成して、熱処理を施す第１電極形成工程と、前記第１電極に接触しかつ前記リセスを介して前記２次元電子ガス層に及ぶ第２電極を形成して、熱処理を施す第２電極形成工程とを含み、前記第１電極及び第２電極により前記オーミック電極を形成している。
【００２９】
このような本発明の製造方法では、第２窒化物系化合物半導体層表面のリセス周辺部位に接触する第１電極を形成して、熱処理を施してから、第１電極に接触しかつリセスを介して２次元電子ガス層に及ぶ第２電極を形成して、熱処理を施しているので、第１及び第２電極にそれぞれの最適な熱処理を施すことが可能であり、これらの最適な熱処理により第１及び第２電極のオーミックコンタクト抵抗の低減を図ることができる。すなわち、オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗を低減させることができる。
【００３０】
例えば、前記第１電極形成工程における熱処理の第１温度は、前記第１電極と前記第２窒化物系化合物半導体部表面をオーミックコンタクト状態にする温度であり、前記第２電極形成工程における熱処理の第２温度は、前記第２電極と前記２次元電子ガス層をオーミックコンタクト状態にする温度である。
【００３１】
あるいは、前記第１電極形成工程における熱処理の第１温度は、前記第２電極形成工程における熱処理の第２温度よりも高い。
【００３２】
この場合は、高い方の第１温度による第１電極の熱処理を先に行うことになるので、低い方の第２温度による第２電極の熱処理が第１電極のオーミックコンタクト状態に影響を及ぼすことがない。仮に、低い方の第２温度による第２電極の熱処理を先に行ったならば、高い方の第１温度による第１電極の熱処理が第２電極のオーミックコンタクト状態に影響を及ぼすことになる。
【発明の効果】
【００３３】
このような本発明では、オーミック電極は、半導体部表面のリセス周辺部位に接触する第１電極と、第１電極に接触して、リセスを介して２次元電子ガス層に及ぶ第２電極とを有している。このため、第１及び第２電極を別々の工程で形成して、それぞれの最適な熱処理を施すことが可能であり、これらの最適な熱処理により第１及び第２電極のオーミックコンタクト抵抗の低減を図ることができる。すなわち、オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の窒化物系化合物半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置における窒化物系化合物半導体部のバンド構造を示すバンド図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、図１の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、図３（ｃ）、（ｄ）の製造工程の代わりに実施することが可能な他の製造工程を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、従来の窒化物系化合物半導体装置をそれぞれ示す断面図である。
【図６】ＧａＮ系化合物半導体装置の従来モデルを示す断面図である。
【図７】図６の半導体装置におけるオーミック電極の鍔が無かった場合の電流電圧特性及び抵抗特性を示すグラフである。
【図８】図６の半導体装置におけるオーミック電極の鍔が有る場合の電流電圧特性及び抵抗特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の窒化物系化合物半導体装置の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の窒化物系化合物半導体装置１は、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）であって、窒化物系化合物半導体部２と、２つのオーミック電極３、４（ソース電極、ドレイン電極）と、１つのゲート電極５とを備えている。
【００３７】
窒化物系化合物半導体部２は、基板２１上に、バッファ層２２、チャンネル層２３（第１窒化物系化合物半導体層）、スペーサー層２４、ショットキー層２５（第２窒化物系化合物半導体層）、及びキャップ層２６を順次エピタキシャル成長させて積層したものである。このような積層構造においては、ショットキー層２５がチャンネル層２３に積層されることにより、チャンネル層２３に２次元電子ガス層２７が形成される。
【００３８】
より具体的には、Ｓｉからなる基板２１上に、ＡｌＧａＮ及びＡｌＮからなる超格子を３．８μmの厚みに成長させてバッファ層２２を形成し、ＧａＮを１．５μmの厚みに成長させてチャンネル層（以下ＧａＮチャンネル層２３と称す）２３を形成し、ＡｌＮを１nmの厚みに成長させてスペーサー層（以下ＡｌＮスペーサー層と称す）２４を形成し、ＡｌＧａＮ（ＡｌxＧａ1-xＮ（0<x<1））を２２nmの厚みに成長させてショットキー層（以下ＡｌＧａＮショットキー層と称す）２５を形成し、ＧａＮを１nmの厚みに成長させてキャップ層（以下ＧａＮキャップ層と称す）２６を形成している。また、ＡｌＧａＮショットキー層２５のＡｌ混晶比を２０％に設定している。
【００３９】
基板２１としては、Ｓｉの他に、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮなどからなるものを適用することができる。また、バッファ層２２としては、超格子の他に、ダブルへテロなどの構造のものを適用することができる。これらの層２１、２２は、本実施形態の半導体装置１の主なる特徴を有する各オーミック電極３、４とは非接触であって、各オーミック電極３、４のオーミックコンタクト抵抗に影響を及ぼさないため、種々のものを適用することができる。
【００４０】
ＧａＮチャンネル層２３は、その層厚を厚くするのが望ましい。窒化物系化合物半導体装置１をパワーデバイスとして用いる場合は、ＧａＮチャンネル層２３の層厚を厚くした方が、各オーミック電極３、４（ソース電極、ドレイン電極）間に高電圧を印加したときにＧａＮチャンネル層２３の破壊が生じ難いためである。
【００４１】
ＡｌＮスペーサー層２４は、２次元電子ガス層２７における電子の移動度及びキャリア濃度を高くするためにＧａＮチャンネル層２３上に設けられている。
【００４２】
ＡｌＧａＮショットキー層２５は、その厚みを薄くするのが望ましい。これにより、各オーミック電極３、４と２次元電子ガス層２７間の距離が短くなって、各オーミック電極３、４のオーミックコンタクトを実現し易くなる。
【００４３】
ＧａＮキャップ層２６は、プラズマ処理などでＡｌＧａＮショットキー層２５にダメージを受けることを防ぐ目的で形成される。
【００４４】
このような窒化物系化合物半導体部２には、ＧａＮキャップ層２６の表面からＧａＮチャンネル層２３の２次元電子ガス層２７に及ぶ２つのリセス２８が形成されており、これらのリセス２８の部位にそれぞれのオーミック電極３、４が形成されている。
【００４５】
各オーミック電極３、４は、ＧａＮキャップ層２６表面のリセス２８周辺部位に接触する第１電極５１と、第１電極５１に接触し、リセス２８を介して２次元電子ガス層２７に及ぶ第２電極５２とを有している。第１電極５１は、リセス２８の開口部を囲む環状のものである。第２電極５２は、第１電極５１に重なる頭部５２ａ、及びリセス２８内に形成された柱状部５２ｂからなる。第１及び第２電極５１、５２のいずれも、Ｈｆ層、Ａｌ層、Ｈｆ層、及びＡｕ層を順次積層したものである。
【００４６】
第１及び第２電極５１、５２の材料としては、Ｈｆ、Ａｌ、及びＡｕの他に、Ｔｉを含む合金、Ｍｏを含む合金、Ｖを含む合金、及びＺｒを含む合金、等を適用することができる。
【００４７】
ゲート電極５は、ＷＮ、Ａｕからなる。Ａｕの他に、ＮｉＰｄの合金等を適用することができる。
【００４８】
図２は、窒化物系化合物半導体部２のバンド構造を示している。この図２から明らかなように、ＧａＮチャンネル層２３とＡｌＧａＮショットキー層２５間にＡｌＮスペーサー層２４を入れたことで、２次元電子ガス層２７における電子の移動度及びキャリア濃度が高くなるが、ＡｌＮスペーサー層２４のバンドギャップが大きいため、ＡｌＮスペーサー層２４が電子に対する障壁となって各オーミック電極３、４のオーミック特性の劣化の原因となる。
【００４９】
先に述べたように発明者等の研究により、リセスにおいては、例えば２分間６００℃の熱処理でオーミック電極（第２電極５２の柱状部５２ｂに相当する）のオーミックコンタクト抵抗を低減させることができても、７００℃以上の熱処理ではオーミック特性が劣化することが分かっている。また、オーミック電極の鍔（第１電極５１に相当する）については、ＧａＮキャップ層２６の表面に接していることから、７００℃以上のより高温の熱処理でなければ、鍔のオーミックコンタクトが得られないことも分かっている。従って、６００℃の熱処理だけでは、オーミック電極のオーミックコンタクト抵抗が十分に低減されない。
【００５０】
そこで、本実施形態では、各オーミック電極３、４の第１及び第２電極５１、５２を別々に形成して、第１及び第２電極５１、５２の熱処理も別々に行って最適化し、これにより第１及び第２電極５１、５２を共にオーミックコンタクトさせている。
【００５１】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ、そのような第１及び第２電極５１、５２の形成及び熱処理を含む窒化物系化合物半導体装置１の製造方法を説明する。
【００５２】
まず、図３（ａ）に示すようにＳｉからなる基板２１上に、ＡｌＧａＮ及びＡｌＮからなる超格子のバッファ層２２を３．８μmの厚みで、ＧａＮチャンネル層２３を１．５μmの厚みで、ＡｌＮスペーサー層２４を１nmの厚みで、ＡｌＧａＮショットキー層２５を２２nmの厚みで、ＧａＮキャップ層２６を１nmの厚みで順次エピタキシャル成長させる。また、ＡｌＧａＮショットキー層２５のＡｌ混晶比を２０％に設定する。
【００５３】
次に、ＧａＮキャップ層２６の表面に、各オーミック電極３、４の第１電極５１をパターニングするためのレジストパターンを形成して、厚さ１０nmの Ｈｆ層、厚さ６０nm のＡｌ層、厚さ１０nmの Ｈｆ層、及び厚さ６０nm のＡｕ層を順次蒸着する。そして、図３（ｂ）に示すようにリフトオフにより各オーミック電極３、４の第１電極５１を形成する。この後、２分間８５０℃（第１温度）の熱処理を施す。
【００５４】
この第１温度の熱処理により各オーミック電極３、４の第１電極５１のオーミックコンタクトを得て、コンタクト抵抗を低減することができる。
【００５５】
尚、第１電極５１の材質（Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒを含む合金）や窒化物系化合物半導体部２の積層構造等に応じて、第１温度を適宜に設定する必要があるが、第１温度を概ね７００℃以上１０００℃までの範囲で設定すれば、第１電極５１のオーミックコンタクトを得ることができる。
【００５６】
次に、図３（ｃ）に示すようなレジストパターン５１を形成して、エッチングにより各リセス２８を形成する。このとき、リセス２８をＧａＮチャンネル層２３とＡｌＮスペーサー層２４の界面よりも５０nm深く形成する。また、エッチングには、２次元電子ガス層２７のダメージを小さくするべく、Ｃｌ2ガスとＢＣｌ3ガスを用いた誘導結合型反応性イオンエッチング（Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion Etching ; ICP-RIE）を適用するのが好ましい。
【００５７】
レジストマスク５１は、その開口部がリセス２８の開口部よりも大きくされている。このため、環状の第１電極５１がマスクとなって、エッチングによりリセス２８が形成され、第１電極５１の開口部とリセス２８の開口部がずれることなく確実に一致する。また、第１電極５１の表層がＡｕ層であることから、Ｃｌ2ガスとＢＣｌ3ガスを用いて、ＲＩＥエッチングを施しても、第１電極５１のＡｕ層のエッチングレートが非常に低く、第１電極５１が殆どエッチングされることなく、リセス２８が形成される。
【００５８】
次に、厚さ１０nmの Ｈｆ層、厚さ６０nm のＡｌ層、厚さ１０nmの Ｈｆ層、及び厚さ６０nm のＡｕ層を順次蒸着する。そして、図３（ｄ）に示すようにレジストパターン５１を除去して、リフトオフにより各オーミック電極３、４の第２電極５２を形成する。このとき、第２電極５２の頭部５２ａは、第１電極５１よりも小さくて、第１電極５１と同心状に重なり、第１電極５１と第２電極５２の頭部５２ａ間に段差が形成される。また、第２電極５２の柱状部５２ｂは、リセス２８を通じて、ＧａＮチャンネル層２３とＡｌＮスペーサー層２４の界面よりも５０nm深く形成され、２次元電子ガス層２７に接する。
【００５９】
この後、２分間６５０℃（第２温度）の熱処理を施す。この第２温度の熱処理により、各リセス２８におけるそれぞれのオーミック電極３、４の第２電極５２のオーミックコンタクトを得て、コンタクト抵抗を低減することができる。
【００６０】
尚、第２電極５２の材質（Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒを含む合金）や窒化物系化合物半導体部２の積層構造等に応じて、第２温度を適宜に設定する必要があるが、第２温度を概ね５００℃以上７００℃までの範囲で適宜に設定すれば、第２電極５２のオーミックコンタクトを得ることができる。
【００６１】
最後に、ゲート電極５をパターニングするためのレジストパターンを形成して、ＷＮ層、Ａｕ層を順次スパッタリングにより形成し、図１に示すようにリフトオフによりゲート電極５を形成する。
【００６２】
このような製造方法では、各オーミック電極３、４の第１及び第２電極５１、５２を別々に形成して、第１及び第２電極５１、５２を第１及び第２温度でそれぞれ熱処理しているので、第１及び第２電極５１、５２を共にオーミックコンタクトさせることができ、延いては各オーミック電極３、４そのもののオーミックコンタクト抵抗を低減させることができる。
【００６３】
そして、このような構造の窒化物系化合物半導体装置１においては、オーミック電極３（ソース電極）を低電圧側に、オーミック電極４（ドレイン電極）を高電圧側に設定して、各オーミック電極３、４間に電圧を印加しても、低電圧側のオーミック電極３の第１電極５１に接するＧａＮキャップ層２６の部位に空乏層が発生することはなく、この半導体装置１の特性が向上する。
【００６４】
また、より高い第１温度による熱処理を行ってから、より低い第２温度による熱処理を行っているので、低い方の第２温度による第２電極５２の熱処理が第１電極５１のオーミックコンタクト状態に影響を及ぼすことがない。仮に、低い方の第２温度による第２電極５２の熱処理を先に行ったならば、高い方の第１温度による第１電極５１の熱処理が第２電極３１のオーミックコンタクト状態に影響を及ぼして、第２電極５２のオーミック特性が劣化する。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態及び変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
【００６６】
例えば、図３（ｃ）のレジストパターン５１の代わりに、図４（ａ）に示すようなレジストマスク５２を用いてもよい。このレジストマスク５２は、その開口部がリセス２８の開口部と一致している。この場合は、エッチングによりリセス２８を形成した後に、Ｈｆ層、Ａｌ層、Ｈｆ層、及びＡｕ層を順次蒸着し、レジストパターン５２を除去して、図４（ｂ）に示すような第２電極５２を形成する。Ｈｆ層、Ａｌ層、Ｈｆ層、及びＡｕ層の総厚に応じて、第２電極５２の頂部が第１電極５１の表面と同一高さになったり第１電極５１の表面よりも低くあるいは高くなる。
【００６７】
また、ＡｌＮスペーサー層が無くても、本発明の窒化物系化合物半導体装置を構成したり製造することが可能であり、同様の作用効果を達成することができる。
【００６８】
更に、オーミック電極の第１及び第２電極の材質が相互に異なっていても構わない。
【符号の説明】
【００６９】
１  窒化物系化合物半導体装置
２  窒化物系化合物半導体部
３  オーミック電極
５  ゲート電極
２１  基板
２２  バッファ層
２３  チャンネル層
２４  スペーサー層
２５  ショットキー層
２６  キャップ層
２７  ２次元電子ガス層
２８  リセス
３１  第１電極
３２  第２電極
５１、５２  レジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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