(57)【要約】【課題】本発明は、耐圧特性を維持したままアクセス抵抗を低減して高速動作が可能な窒化物半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明による窒化物半導体装置は、窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置であって、基板１上に順次積層して形成されたチャネル層３およびバリア層４と、バリア層４上に離間して形成されたソース電極５およびドレイン電極６とを備え、ソース電極５およびドレイン電極６のそれぞれの下方であり、かつ、バリア層４の表面からチャネル層３の少なくとも一部までの領域に対して、不純物拡散を行うことによって不純物拡散領域２２を設け、バンドギャップを変化させることを特徴とする。【選択図】図１
2011054809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置であって、
基板上に順次積層して形成されたチャネル層およびバリア層と、
前記バリア層上に離間して形成されたソース電極およびドレイン電極と、
を備え、
前記ソース電極および前記ドレイン電極のそれぞれの下方であり、かつ、前記バリア層の表面から前記チャネル層の少なくとも一部までの領域に対して、不純物拡散を行うことによって不純物拡散領域を設け、バンドギャップを変化させることを特徴とする、窒化物半導体装置。
【請求項２】
前記不純物拡散領域において、前記バリア層の表面近傍におけるバンドギャップは、前記不純物拡散により低減されていることを特徴とする、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記不純物拡散領域において、前記バリア層と前記チャネル層との界面近傍のバンドギャップは同じであることを特徴とする、請求項１または２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記不純物拡散領域のバンドギャップは、０．８ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記不純物拡散領域に拡散された不純物は、ＯまたはＳｉのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記不純物拡散領域の不純物濃度は、５×１０18ｃｍ-3以上であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置の製造方法であって、
（ａ）基板上にチャネル層およびバリア層を順次積層して形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記バリア層上に離間して固相拡散源を配置する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記固相拡散源から不純物を拡散させ不純物拡散領域を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、前記固相拡散源を除去し、代わりにソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｃ）において、
前記不純物は、前記バリア層の表面から前記チャネル層の少なくとも一部まで拡散されることを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）において、
前記不純物の拡散は熱拡散によって行われることを特徴とする、請求項７または８に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記熱拡散時の処理温度は１０００℃以下であることを特徴とする、請求項９に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（ｃ）において、
前記熱拡散は酸素を含む雰囲気中で行われることを特徴とする、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記固相拡散源は酸化物であることを特徴とする、請求項７に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、少なくも前記バリア層上に保護膜を形成する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載の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、窒化物半導体を用いた窒化物半導体装置およびその製造方法に関し、特に、窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置（トランジスタ）は、例えば、バリア層はＡｌＧａＮ系の材料、チャネル層はＧａＮ系の材料によって構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。また、バリア層と電極との間で生じる抵抗を低減するために、バリア層と電極との間にバンドギャップをコントロールしたコンタクト層を用いたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０２９１６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】岡本康宏、外５名、「ＳｉＣ基板上のＬ帯高出力ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ接合ＦＥＴ」、電子情報通信学会技術研究報告、電子情報通信学会、２００２年６月１４日、Ｖｏｌ．１０２、Ｎｏ．１１８、ｐ．８５−８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載の窒化物半導体装置では、ソース電極およびドレイン電極下にもノンドープのバリア層（電子供給層）が形成されている。ノンドープのバリア層は不純物濃度が低いため、当該バリア層上に良好なオーミック特性（すなわち、低い接触抵抗）を有するソース電極およびドレイン電極を形成することが難しい。一方、ソース電極およびドレイン電極とバリア層との間で良好なオーミック特性を得るためにバリア層に対して高濃度の不純物を導入すると、ゲート電極下にも高濃度の不純物が存在してリーク電流や耐圧特性が劣化する原因となってしまう。このように、非特許文献１に記載の窒化物半導体装置では、良好なオーミック特性を有することと耐圧特性を低下させないこととの両立が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の窒化物半導体装置は、バリア層と電極との間で生じる抵抗を低減することは可能であるが、バリア層からチャネル層（電流経路）までの抵抗成分が低減されていない。すなわち、電極からチャネル層までの抵抗（以下、アクセス抵抗）が低減されていないという問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、耐圧特性を維持したままアクセス抵抗を低減して高速動作が可能な窒化物半導体装置およ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】
上記の課題を解決するために、本発明による窒化物半導体装置は、窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置であって、基板上に順次積層して形成されたチャネル層およびバリア層と、バリア層上に離間して形成されたソース電極およびドレイン電極とを備え、ソース電極およびドレイン電極のそれぞれの下方であり、かつ、バリア層の表面からチャネル層の少なくとも一部までの領域に対して、不純物拡散を行うことによって不純物拡散領域を設け、バンドギャップを変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ソース電極およびドレイン電極のそれぞれの下方であり、かつ、バリア層の表面からチャネル層の少なくとも一部までの領域に対して、不純物拡散を行うことによって不純物拡散領域を設け、バンドギャップを変化させるため、耐圧特性を低下させずにアクセス抵抗を低減して高速動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態１によるバリア層のゲート長方向におけるバンドギャップの分布を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態１によるバリア層のゲート長方向におけるバンドギャップの分布を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態１による深さ方向におけるバンドギャップの分布を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態１による深さ方向における不純物濃度の分布を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態２による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態２による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【図１７】従来の窒化物半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の断面図である。図１に示すように、本実施形態１による窒化物半導体装置は、窒化物半導体を用いたヘテロ接合電界効果型の半導体装置であって、基板１上にはバッファ層２、チャネル層３、バリア層４が順次積層して形成されている。そして、バリア層４上には、ソース電極５、ドレイン電極６、およびゲート電極７がそれぞれ離間して形成されている。なお、ソース電極５およびドレイン電極６は例えばＴｉ／Ａｌによって形成され、ゲート電極８は例えばＮｉ／Ａｕによって形成される。ソース電極５およびドレイン電極６の下（深さ方向）には、不純物を拡散させた拡散領域２２が形成されている。すなわち、ソース電極５およびドレイン電極６のそれぞれの下方であり、かつ、バリア層４の表面からチャネル層３の少なくとも一部までの領域に対して、不純物拡散を行って拡散領域２２（不純物拡散領域）を設け、バンドギャップを変化させている。本実施形態１による窒化物半導体装置は、図７に示す従来の窒化物半導体装置と比較して、拡散領域２２を形成してバンドギャップを変化させていることを特徴としている。以下、本実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法について順に説明する。
【００１３】
図２〜図１０は、本発明の実施形態１による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。
【００１４】
図２に示すように、基板１上にバッファ層２、チャネル層３、バリア層４を順次積層して形成する。積層方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長）法や、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長）法などがある。また、基板１としては、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮなどがある。
【００１５】
本実施形態１では、チャネル層３はＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１）とし、キャリア供給層として形成されるバリア層４はＡｌiＩｎjＧａ1-i-jＮ（０＜ｉ＜１、０≦ｊ＜１、０＜ｉ＋ｊ≦１）とする。チャネル層３の厚さ（層厚）は、電子が流れる程度の厚さ（１０〜３０００ｎｍ）であればよく、不純物濃度は任意でよい。また、バリア層４はチャネル層３よりもバンドギャップが大きいものとし、チャネル層３とバリア層４との組み合わせとしては、例えばＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＮなどがある。
【００１６】
バリア層４において、厚さ（層厚）は格子緩和しない程度（５〜５０ｎｍ）であればよく、不純物濃度は高耐圧とする（耐圧特性を低下させない）ために１×１０18ｃｍ-3未満とする。バリア層４の不純物はｎ型であるが、窒化物半導体では故意に不純物を導入しない場合（ノンドープ）であっても、各層を結晶成長させる時に用いられる成長炉や雰囲気ガス中から不純物が半導体内に入るためｎ型となる。従って、バリア層４の結晶成長がノンドープであっても、実際の不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3未満であれば本実施形態の適用が可能となる。
【００１７】
バリア層４の形成後、バリア層４上にレジスト２０を形成する。その後、写真製版処理によってソース電極５およびドレイン電極６を形成しない位置にレジスト２０のパターン（レジストパターン）を形成する（図３）。
【００１８】
レジストパターンの形成後、当該パターンに従って固相拡散源２１を形成し、形成後にレジスト２０を除去する（図４）。固相拡散源２１の形成位置は、ソース電極５（ソース領域）およびドレイン電極６（ドレイン領域）の形成位置と同じである。なお、固相拡散源２１は、重ね合わせ等を考慮してソース電極５およびドレイン電極６よりも大きく形成してもよく、ソース領域およびドレイン領域よりも小さくてもよい。
【００１９】
固相拡散源２１の形成後、熱処理を行うことによって、固相拡散源２１からソース領域およびドレイン領域に対して不純物を拡散させて拡散領域２２を形成する（図５）。すなわち、不純物は、バリア層４の表面からチャネル層３の少なくとも一部まで拡散される。拡散領域２２の形成後、固相拡散源２１を除去する（図６）。
【００２０】
固相拡散源２１を形成する方法には、蒸着法やスパッタ法などによって固相拡散源２１を成膜した後に、リフトオフ法などによって選択的に形成する方法がある。固相拡散源２１としては、例えば、ＳｉＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯなどの酸化物があり、ＭｇやＺｎを含めばよく、金属Ｍｇや金属Ｚｎであっても同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態１による固相拡散源２１から拡散される不純物濃度は、５×１０18ｃｍ-3以上必要である。また、外方拡散防止のために、固相拡散源２１上にＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどの保護膜を形成してもよい。
【００２１】
ＳｉやＯなどのｎ型ドーパントを含む材料を、固相拡散源２１に含めたり固相拡散源２１上に保護膜などとして形成して熱処理を行うことによって、熱拡散された領域（拡散領域２２）のバンドギャップが変化するとともに、拡散領域２２に対してｎ型ドーパントが拡散されるため、バリア層４における拡散領域２２のバンドギャップが低減されると同時に拡散領域２２が高濃度のｎ型不純物領域となるため、ソース電極５およびドレイン電極６からチャネル層３までのアクセス抵抗が低減されて良好なオーミック特性を得ることが可能となる。本実施形態１では、拡散領域２２に拡散された不純物は、ＯまたはＳｉのうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
熱拡散時における熱処理は、例えば、酸素を含む雰囲気中で拡散が起こる８００℃以上１０００℃以下程度の温度で行えばよい。酸素を含む雰囲気としては、Ｏ2、Ｏ3、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2のうちの少なくとも１種あるいはこれらの混合ガス、またはこれらのガスと不活性ガスとの混合ガスを用いて処理することが可能である。このとき、熱処理温度は、８００℃以下の場合では不純物元素の拡散が促進せず、１０００℃以上の高温処理の場合では結晶成長膜の結晶性が劣化してしまう。従って、８００℃以上１０００℃以下の温度範囲内で熱処理を行うことによって、結晶成長膜に対して結晶性を劣化させてしまうような悪影響を与えることなく拡散を行うことが可能となり、拡散領域２２の結晶性も良い状態で維持される。熱処理時間は、所望の拡散深さが得られるように設定すればよく、最低限に必要な拡散深さは、バリア層４の表面からチャネル層３の少なくとも一部までの領域を含む深さであり、具体的には１００ｎｍ以下でよい。
【００２３】
固相拡散源２１の除去後、バリア層４上にレジスト１０を形成し、写真製版処理によってソース電極５およびドレイン電極６を形成しない位置にレジスト１０のパターンを形成する（図７）。このとき、レジストパターンは、拡散領域２２上を避けて形成されている。レジストパターンの形成後、当該パターンに従って、オーミック電極材料となる金属を用いてソース電極５およびドレイン電極６を形成し、形成後にレジスト１０を除去する（図８）。
【００２４】
ソース電極５およびドレイン電極６を形成する方法には、蒸着法やスパッタ法などによって電極材料を成膜した後に、リフトオフ法などによって選択的に形成する方法がある。ソース電極５およびドレイン電極６に用いられる電極材料は、バリア層４に対してオーミック特性が得られるような材料であればよく、例えば、ＴｉとＡｌの積層膜や、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜などがある。
【００２５】
ソース電極５およびドレイン電極６の形成後、バリア層４、ソース電極５、およびドレイン電極６の表面上にレジスト１１を形成し、写真製版処理によってゲート電極７を形成しない位置にレジスト１１のパターンを形成する（図９）。レジストパターンの形成後、当該パターンに従って、ショットキー電極材料となる金属を用いてゲート電極７を形成し、形成後にレジスト１１を除去する（図１０）。
【００２６】
ゲート電極７を形成する方法には、蒸着法やスパッタ法などによって電極材料を成膜した後に、リフトオフ法などによって選択的に形成する方法がある。ゲート電極７に用いられる電極材料は、ｎ型窒化物半導体に対してショットキー接合を形成するような材料であればよく、例えば、Ｐｔ、Ｎｉなどの仕事関数が高い金属であってもよい。また、ゲート電極７は、シリサイドからなる材料であってもよく、ＷＮ（タングステンナイトライド）などの窒化金属からなる材料であってもよい。
【００２７】
以上の製造工程を経て、図１０に示すようなトランジスタ（窒化物半導体装置）が形成される。なお、イオン注入によって素子分離領域を形成する工程（図示せず）は、従来のトランジスタの製造方法と同様である。
【００２８】
図１１は、図１のＡ−Ａ断面におけるバリア層４のゲート長方向のバンドギャップの分布を示す図である。選択的に熱拡散を行った領域（熱拡散領域２２）では、チャネル層３とバリア層４のそれぞれを構成する半導体が混ざり合うことによって、理想的には両層の平均的な組成を有する半導体領域が形成される。本実施形態１では、チャネル層３よりもバリア層４の方がバンドギャップが大きいため、バリア層４の拡散領域２２のバンドギャップは熱拡散によって小さくなる。すなわち、拡散領域２２において、バリア層４の表面近傍におけるバンドギャップは、不純物拡散により低減されている。従って、図１１に示すように、バリア層４の拡散領域２２（図１１中のオーミック領域）のバンドギャップは、バリア層４の拡散領域２２が形成されていない領域（ゲート電極７の下方の領域）のバンドギャップよりも小さくなる。一方、チャネル層３の拡散領域２２のバンドギャップは熱拡散によって大きくなる。従って、チャネル層３の拡散領域２２のバンドギャップは、チャネル層３の拡散領域２２が形成されていない領域のバンドギャップよりも大きくなる。
【００２９】
図１２は、図１のＡ−Ａ断面におけるバリア層のゲート長方向の不純物濃度の分布を示す図である。図１２に示すように、拡散領域２２（図１２中のオーミック領域）は、熱拡散によって選択的に不純物が導入されているため、拡散領域２２以外の領域よりも不純物濃度が高くなる。従って、ゲート電極７の下方の領域の不純物濃度よりも、拡散領域２２が形成されたチャネル層３およびバリア層４の不純物濃度の方が高くなる。
【００３０】
図１３は、図１のＢ−Ｂ断面における深さ方向のバンドギャップの分布を示す図である。図１３に示すように、拡散領域２２では、熱拡散によってチャネル層３の半導体とバリア層４の半導体とが混ざり合い、理想的には両層の平均的な組成を有する半導体領域が形成される（図１３中の実線部）。すなわち、拡散領域２２において、バリア層４とチャネル層３との界面近傍のバンドギャップは同じである。従って、ソース電極５およびドレイン電極６のそれぞれ下方の深さ方向におけるバンドギャップの分布は、熱拡散領域２２とその下方との境界でバンドギャップが変化する。
【００３１】
図１４は、図１のＢ−Ｂ断面における深さ方向の不純物濃度の分布を示す図である。図１４に示すように、熱拡散によって拡散領域２２の不純物濃度は高くなるが、拡散領域２２の深さ方向は熱処理によって決定される。本実施形態１では、拡散領域２２がチャネル層３の少なくとも一部の深さまで形成されている。当該深さは、バリア層４とチャネル層３の組成変化に対応したものとなる。
【００３２】
本実施形態１において形成される拡散領域２２のバンドギャップの範囲は、半導体材料の組み合わせにもよるが、バリア層４の形成に用いられるバンドギャップよりも小さく、かつ、チャネル層３の形成に用いられるバンドギャップよりも大きい。すなわち、概ねＡｌＮ＞Ｅｇ＞ＩｎＮ（チャネル層３とバリア層４との中間のバンドギャップ）となる。
【００３３】
また、両層（チャネル層３、バリア層４）の少なくともいずれかの層にＩｎを含む材料を用いた場合は、Ｉｎによってチャネル層３の構成元素とバリア層４の構成元素との相互拡散が促進される。従って、低温・短時間の熱処理であっても、結晶性の劣化を抑制したまま所望の拡散深さを得ることが可能となる。
【００３４】
さらに、Ｉｎを含む材料を用いてチャネル層３とバリア層４との拡散を行うと、相互拡散によって変化するバンドギャップの範囲を小さい方へシフトさせる（バンドギャップを小さくする）ことが可能となる。本実施形態１において、チャネル層３はＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１）、バリア層４はＡｌiＩｎjＧａ1-i-jＮ（０＜ｉ＜１、０≦ｊ＜１、０＜ｉ＋ｊ≦１）としているため、Ｉｎ組成の割合を増加させると、拡散後の拡散領域２２のバンドギャップはＩｎＮ≒０．８ｅＶに近づき、Ｉｎを含まない場合（このときの最小のバンドギャップは、ＧａＮ≒３．４ｅＶ）と比べてバンドギャップの低減効果が大きくなる（拡散領域２２のバンドギャップが３．４ｅＶ以下となる）。特に、チャネル層３にＩｎ組成が大きい材料を用いた場合において、バンドギャップの低減効果が大きくなる。
【００３５】
以上のことから、熱拡散によって拡散領域２２のみのバンドギャップを小さくしたため、ソース電極５およびドレイン電極７のそれぞれからチャネル層３までのアクセス抵抗を低減することが可能となる。また、ゲート電極７の下方の領域のバンドギャップは変わっていないため、耐圧特性を維持したままアクセス抵抗を低減して高速動作（高周波動作）が可能になるといった従来にない顕著な効果を奏する。さらに、熱拡散時に、ｎ型ドーパントを同時に拡散領域２２に拡散させるためキャリア濃度を増加させることができ、耐圧特性を維持したままアクセス抵抗をより低減させることが可能となる。拡散領域２２の結晶性は、拡散前の結晶性を保持しているため、拡散による結晶劣化が生じることはない。
【００３６】
なお、本実施形態１では特に記載していないが、従来のヘテロ接合電界効果型トランジスタの構造で用いられている、バリア層の表面にキャップ層を用いた構造、ゲート領域をエッチングしたリセス構造、チャネル層とバリア層との間に中間層を設ける構造などに対して本実施形態１を適用してもトランジスタ特性を損なうことはなく、トランジスタの特性改善に効果を奏する。
【００３７】
〈実施形態２〉
図１５および図１６は、本発明の実施形態２による窒化物半導体装置の製造方法を示す図である。本実施形態２では、固相拡散源２１の形成後に保護膜２３を形成した後に熱処理（熱拡散）を行って拡散領域２２を形成している。その他の構成および製造方法は、実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３８】
実施形態１と同様、図２〜４までの製造工程を経た後に、バリア層４および固相拡散源２１（少なくともバリア層４）の表面全面に保護膜２３を形成する（図１５）。保護膜２３は、熱処理時にバリア層４の表面からバリア層４の構成元素である窒素（Ｎ）やガリウム（Ｇａ）等が抜けることによって表面が劣化することを防止するために形成され、より高温で熱処理を行うときに有効となる。
【００３９】
保護膜２３の形成後、熱処理を行うことによって、固相拡散源２１から不純物を拡散させて拡散領域２２を形成する（図１６）。このとき、非拡散領域（バリア層４の表面）は保護膜２３で覆われているため、熱処理によってバリア層４の表面からの構成元素の抜けが防止され、劣化のない良好な結晶面を維持することが可能となる。そして、熱処理後に保護膜２３を除去し、図７〜１０の処理を行ってバリア層４の良好な結晶面上にゲート電極７を形成する。
【００４０】
なお、保護膜２３としては、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮなどがあり、熱処理プロセスに応じて任意に選択することが可能である。また、保護膜２３の形成は、蒸着、スパッタなどを用いて形成することが可能である。
【００４１】
本実施形態では、固相拡散源２１に対して熱処理を行う方法について説明したが、保護膜２３の形成後にＭＯＣＶＤなどの装置内に入れ、拡散元素を含むガス中にて熱処理を行う気相拡散であっても同様の効果を奏する。
【００４２】
以上のことから、耐圧特性を維持したままアクセス抵抗を低減して高速動作（高周波動作）が可能となる。さらに、熱処理時に保護膜２３を形成することによって、良好な結晶面に維持されたバリア層４の表面上にゲート電極７を形成することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  基板、２  バッファ層、３  チャネル層、４  バリア層、５  ソース電極、６  ドレイン電極、７  ゲート電極、１０  レジスト、１１  レジスト、２０  レジスト、２１  固相拡散源、２２  拡散領域、２３  保護膜。
【図１】
2011054809.tif 000003
【図２】
2011054809.tif 000004
【図３】
2011054809.tif 000005
【図４】
2011054809.tif 000006
【図５】
2011054809.tif 000007
【図６】
2011054809.tif 000008
【図７】
2011054809.tif 000009
【図８】
2011054809.tif 000010
【図９】
2011054809.tif 000011
【図１０】
2011054809.tif 000012
【図１１】
2011054809.tif 000013
【図１２】
2011054809.tif 000014
【図１３】
2011054809.tif 000015
【図１４】
2011054809.tif 000016
【図１５】
2011054809.tif 000017
【図１６】
2011054809.tif 000018
【図１７】
2011054809.tif 000019