(57)【要約】【課題】III 族窒化物半導体の選択成長方法において、選択成長層のキャリア濃度を精度よく制御すること。【解決手段】まず、ｎ−ＧａＮ基板１０上にｎ- −ＧａＮ層１１、ｐ−ＧａＮ層１２を積層し、ｐ−ＧａＮ層１２表面をＮｉを堆積した基板とともに塩素系プラズマに曝し、プラズマ損傷層１３を形成する（図１ａ）。次に、エッチングマスク１４を形成し、ｐ−ＧａＮ層１２の一部をドライエッチングし（図１ｂ）、ＳＣ１、ＳＣ２洗浄を行った後エッチングマスク１４を除去する（図１ｃ）。次に、プラズマ損傷層１３を選択成長マスクとしてｎ- −ＧａＮ層１７を選択成長させる（図１ｄ）。プラズマ損傷層１３を選択成長マスクとして用いるため、ｎ- −ＧａＮ層１７の成長中にＳｉがドープされることがなく、ｎ- −ＧａＮ層１７のキャリア濃度の制御を正確に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体の選択成長方法において、
III 族窒化物半導体からなる第１層表面を、Ｎｉを含む環境で塩素系プラズマに曝してプラズマ損傷層を形成し、前記プラズマ損傷層を選択成長マスクとして用いてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長させることを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項２】
III 族窒化物半導体からなる第１層表面を、Ｎｉを含む環境で塩素系プラズマに曝すことにより、プラズマ損傷層を形成する工程と、
前記プラズマ損傷層上の、所望の位置にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて、前記第１層の一部を所定の深さまでエッチングして溝を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記プラズマ損傷層を選択成長マスクとしてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長する工程と、
を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項３】
III 族窒化物半導体からなる第１層上の、所望の位置にエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて、前記第１層の一部を所定の深さまでエッチングして溝を形成する工程と、
前記溝を埋める第３層を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去して前記第１層を露出させる工程と、
前記第１層表面をＮｉを含む環境で塩素系プラズマに曝すことによりプラズマ損傷層を形成する工程と、
前記第３層を除去する工程と、
前記プラズマ損傷層を選択成長マスクとしてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長する工程と、
を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項４】
前記エッチングは、塩素系プラズマによるドライエッチングであって、
前記溝を形成する工程の後、前記溝の側面および底面をＳＣ１またはＳＣ２洗浄する工程を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項５】
前記第１層は単層であり、Ａｌを含む層であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項６】
前記第１層は、組成または伝導型の異なる複数の層からなり、前記複数の層のうち少なくとも１層はＡｌを含む層であって、
前記エッチングは、前記Ａｌを含む層よりも下層まで行うことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項７】
前記プラズマ損傷層は、Ｎｉを堆積した基板とともに塩素系プラズマに曝すことにより形成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項８】
前記プラズマ損傷層は、前記第１層表面にＮｉマスクを形成し、その後前記第１層表面を塩素系プラズマに曝すことにより形成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【請求項９】
前記第２層の選択成長後、前記第１層表面をＳＣ１またはＳＣ２洗浄する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項８に記載のIII 族窒化物半導体の選択成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III 族窒化物半導体を選択成長させる方法に関するものであり、ｎ型またはｐ型のIII 族窒化物半導体を所望の領域に形成することができる方法である。
【背景技術】
【０００２】
近年、III 族窒化物半導体は、発光素子の材料ばかりでなく、次世代パワーデバイス用半導体としても期待され、さかんに研究、開発が行われている。これは、シリコンと比較して破壊電界強度が１桁大きいことによるものである。
【０００３】
高耐圧のパワーデバイスを実現するには、一般には横型よりも縦型のほうが、耐圧および大電流動作の観点から優れている。特許文献１には、そのようなIII 族窒化物半導体を用いた縦型の構造を有する半導体装置がいくつか示されている。そのような縦型の構造を実現するには、所望の領域（たとえば、島状にいくつかに分離した領域）にｐ型のIII 族窒化物半導体を形成する技術が必要となる。
【０００４】
そのような技術として、選択成長を用いる方法がある。図４は、非特許文献１に示された、選択成長を用いて所望の領域にｐ−ＧａＮを形成する方法である。まず、ＧａＮ基板１００上にｎ- −ＧａＮ層１０１を形成し、ｎ- −ＧａＮ層１０１上にｐ−ＧａＮ層１０２を形成する（図４ａ）。次に、フォトリソグラフィによりｐ−ＧａＮ層１０２上の所定の場所にＳｉＯ2 膜１０３を形成し、ＳｉＯ2 膜１０３をエッチングマスクとして、ｐ−ＧａＮ層１０２の一部をドライエッチングする（図４ｂ）。次に、ＳｉＯ2 膜１０３を選択成長マスクとしてｎ- −ＧａＮ層１０４を選択成長させ（図４ｃ）、その後、ＳｉＯ2 膜１０３を除去する（図４ｄ）。以上の方法により、所望の領域に、ｐ−ＧａＮ層１０２を形成することができる。
【０００５】
また特許文献１には、上記方法とは逆に、ｎ- −ＧａＮ層の所定の位置をＳｉＯ2 膜をエッチングマスクとしてドライエッチングしたのち、ＳｉＯ2 膜を選択成長マスクとしてｐ−ＧａＮ層を選択成長させることにより、所望の領域にｐ−ＧａＮ層を形成する方法が示されている。
【特許文献１】特開２００４−２６０１４０
【非特許文献１】電子材料・電子デバイス合同研究会資料  ＥＦＭ−０６−２９／ＥＤＤ−０６−１０４  ｐ．２１〜２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、非特許文献１に示された方法では、選択成長層であるｎ- −ＧａＮ層１０１のＳｉドーピング量の制御が困難である。それは、選択成長においてマスクとして用いるＳｉＯ2 膜のＳｉがドーピングされてしまうからである。選択成長マスクとしてＳｉ3 Ｎ4 を用いることも考えられるが、この場合もやはりＳｉがドーピングされてしまう。また、Ｗ（タングステン）などの金属マスクを用いることも考えられる。しかし、金属マスク上ではＧａＮが成膜されることもあり、現状では安定した選択成長マスクとして機能することは期待できない。
【０００７】
結晶成長温度を下げることで、選択成長層へのＳｉのドーピング量を低下させる方法も考えられるが、結晶性を悪化させてしまうため適切な方法とは言えない。
【０００８】
また、特許文献１に示されたｐ−ＧａＮを選択成長させる方法では、ｐ−ＧａＮ層にＳｉＯ2 膜のＳｉがドーピングされてしまい、高抵抗化したり、ｎ型化してしまう。
【０００９】
そこで本発明の目的は、所望の領域に、精度よくキャリア濃度の制御されたIII 族窒化物半導体を形成することのできる選択成長方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、III 族窒化物半導体の選択成長方法において、III 族窒化物半導体からなる第１層表面を、Ｎｉを含む環境で塩素系プラズマに曝してプラズマ損傷層を形成し、プラズマ損傷層を選択成長マスクとして用いてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長させることを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００１１】
第２の発明は、III 族窒化物半導体からなる第１層表面を、Ｎｉを含む環境で塩素系プラズマに曝すことにより、プラズマ損傷層を形成する工程と、プラズマ損傷層上の、所望の位置にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを用いて、第１層の一部を所定の深さまでエッチングして溝を形成する工程と、エッチングマスクを除去する工程と、プラズマ損傷層を選択成長マスクとしてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長する工程と、を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００１２】
第３の発明は、III 族窒化物半導体からなる第１層上の、所望の位置にエッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクを用いて、第１層の一部を所定の深さまでエッチングして溝を形成する工程と、溝を埋める第３層を形成する工程と、エッチングマスクを除去して第１層を露出させる工程と、第１層表面をＮｉを含む環境で塩素系プラズマに曝すことによりプラズマ損傷層を形成する工程と、溝を埋めるＳＯＧ層を除去する工程と、プラズマ損傷層を選択成長マスクとしてIII 族窒化物半導体からなる第２層を選択成長する工程と、を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００１３】
第１〜３の発明において、III 族窒化物半導体とは、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなど、一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるものである。伝導型はｎ型、ｐ型、真性のいずれであってもよい。
【００１４】
また、塩素系プラズマとは、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 などの塩素系ガスをプラズマ化したものである。また、Ｎｉを含む環境とは、第１層近傍にＮｉが存在することや第１層に直接Ｎｉ膜が形成されていることなどによって、第１層表面とＮｉが同一のプラズマ雰囲気中に曝される状態であることをいう。
【００１５】
プラズマ損傷層は、ＳＣ１およびＳＣ２洗浄により除去されるため、選択成長工程以前に選択成長マスクとする第１層表面領域をＳＣ１およびＳＣ２洗浄しないようにする必要がある。ＳＣ１洗浄とは、水酸化アンモニウムと過酸化水素水との混合液を用いた洗浄であり、ＳＣ２洗浄とは、塩酸と過酸化水素水との混合液を用いた洗浄である。また、硫酸と過酸化水素水との混合液を用いた洗浄（キャロス洗浄）や、フッ化水素酸による洗浄ではプラズマ損傷層は除去されないため、選択成長工程以前にそれらの洗浄を行うことは可能である。
【００１６】
また、第１層は単層であってもよいし、組成や伝導型の異なる複層であってもよい。たとえば第１層として、下層表面にｐ型のＧａＮ層、真性のＡｌＧａＮ層を積層させた２層構造としてもよい。
【００１７】
また、第３層は、ＳＯＧ（スピンオングラス）やレジストなどによって形成する。また、エッチングマスクには、ＳｉＯ2 などを用いる。
【００１８】
第４の発明は、第２の発明または第３の発明において、エッチングは、塩素系プラズマによるドライエッチングであって、溝を形成する工程の後、溝の側面および底面をＳＣ１またはＳＣ２洗浄する工程を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００１９】
第５の発明は、第２の発明から第４の発明において、第１層は単層であり、Ａｌを含む層であることを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００２０】
第６の発明は、第２の発明から第４の発明において、第１層は、組成または伝導型の異なる複数の層からなり、複数の層のうち少なくとも１層はＡｌを含む層であって、エッチングは、Ａｌを含む層よりも下層まで行うことを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００２１】
第７の発明は、第１の発明から第６の発明において、プラズマ損傷層は、Ｎｉを堆積した基板とともに塩素系プラズマに曝すことにより形成することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００２２】
第８の発明は、第１の発明から第６の発明において、プラズマ損傷層は、第１層表面にＮｉマスクを形成し、その後第１層表面を塩素系プラズマに曝すことにより形成することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【００２３】
第９の発明は、第１の発明から第８の発明において、第２層の選択成長後、第１層表面をＳＣ１またはＳＣ２洗浄する工程を有することを特徴とするIII 族窒化物半導体の選択成長方法である。
【発明の効果】
【００２４】
III 族窒化物半導体表面を、Ｎｉを含む環境で塩素系ガスプラズマに曝してプラズマ損傷層を形成すると、そのプラズマ損傷層上ではIII 族窒化物半導体のエピタキシャル成長は起こらず、そのプラズマ損傷層をＳＣ１またはＳＣ２洗浄した後では、プラズマ損傷層上からIII 族窒化物半導体がエピタキシャル成長する。本発明は、この現象を利用し、プラズマ損傷層を選択成長マスクとして用いるものである。プラズマ損傷層を用いると、選択成長マスクとしてＳｉＯ2 を用いる従来の場合とは異なり、Ｓｉの選択成長層へのドープがない。そのため、本発明によると、選択成長層のキャリア濃度を精度よく制御することができる。
【００２５】
また、プラズマ損傷層は塩素系プラズマを用いたドライエッチングによっても形成される。そのため、溝の形成に塩素系プラズマによるドライエッチングを用いる場合は、溝の側面および底面にプラズマ損傷層が形成される。そこで第４の発明では、溝の側面および底面のプラズマ損傷層をＳＣ１またはＳＣ２洗浄することにより、溝の側面および底面からIII 族窒化物半導体が成長できるようにしている。
【００２６】
また、第５の発明のように、第１層がＡｌを含む層であると、より精度よく、所望の領域に第２層を選択成長させることができる。III 族窒化物半導体は、Ａｌを少しでも含有しているとマストランスポートが起こりにくいからである。
【００２７】
また、第６の発明のように、第１層が複数の層からなり、複数の層のうち少なくとも１層がＡｌを含む層である場合、そのＡｌを含む層より下層である第２層領域がマストランスポートを起こすのを防止することができる。これは、マストランスポートを起こしにくいＡｌを含む層によって下層が覆われているためである。したがって、より精度よく所望の領域に第２層を選択成長させることができる。
【００２８】
また、第７、８の発明によると、容易にＮｉを含む環境を実現することができる。
【００２９】
また、第９の発明のように、第１層表面をＳＣ１またはＳＣ２洗浄することで第１層上にIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施例を図を参照にしながら説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
なお、ｐ型のIII 族窒化物半導体はＭｇがドープされたIII 族窒化物半導体を熱処理することで得られるが、以下の実施例では、説明の簡便のため、のちの熱処理工程においてｐ型化するIII 族窒化物半導体層については熱処理工程前であってもｐ型として説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、実施例１のIII 族窒化物半導体の選択成長工程を示した図である。以下、実施例１の選択成長工程を図を用いて説明する。
【００３３】
まず、ｎ−ＧａＮ基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法によって低濃度のｎ型であるｎ- −ＧａＮ層１１を形成する。次に、ｎ- −ＧａＮ層１１上に、ＭＯＣＶＤ法によってＭｇがドープされたｐ−ＧａＮ層１２（本発明の第１層に相当）を形成する。このｎ- −ＧａＮ層１１、ｐ−ＧａＮ層１２の形成において、原料ガスとしては、アンモニア（ＮＨ3 ）、トリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、以下ＴＭＧとする）、ｎ型ドーピングガスとして、シラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーピングガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 、以下Ｃｐ2 Ｍｇとする）、キャリアガスとしてＨ2 またはＮ2 を用いる。
【００３４】
次に、ｐ−ＧａＮ層１２の表面を、Ｎｉを堆積したダミー基板と一緒に、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 などの塩素系ガスによるプラズマに数十秒曝し、プラズマ損傷層１３を形成する（図１ａ）。
【００３５】
次に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を成膜し、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを行うことで所定の位置にＳｉＯ2 からなるエッチングマスク１４を形成し、ｐ−ＧａＮ層１２の一部を、ｎ- −ＧａＮ層１１に達するまで塩素系ガスプラズマによりドライエッチングし、エッチング溝１５を形成する（図１ｂ）。このエッチング溝１５の側面および底面にもプラズマ損傷層１６が形成される。
【００３６】
次に、ＳＣ１、ＳＣ２洗浄を行う。ＳＣ１洗浄では、ＮＨ4 ＯＨ（水酸化アンモニウム）水溶液と過酸化水素水との混合液を加熱したものを用いる。ＳＣ２洗浄では、塩酸と過酸化水素水との混合液を加熱したものを用いる。これによりエッチング溝１５の側面および底面に形成されたプラズマ損傷層１６を洗浄する。この洗浄を行うと、エッチング溝１５からＧａＮをエピタキシャル成長させることができるようになる。これは、ＳＣ１、ＳＣ２洗浄によってプラズマ損傷層１６が除去されるためであると考えられる。ｐ−ＧａＮ層１２表面に形成されたプラズマ損傷層１３については、エッチングマスク１４に覆われているため、この洗浄工程においては除去されない。その後、エッチングマスク１４をフッ化水素酸で除去する（図１ｃ）。
【００３７】
次に、プラズマ損傷層１３を選択成長マスクとして低濃度のｎ型であるｎ- −ＧａＮ層１７（本発明の第２層に相当）を選択成長させ、エッチング溝１５を埋める（図１ｄ）。
【００３８】
その後、ｐ−ＧａＮ層１２の表面をＳＣ１、ＳＣ２洗浄し、ｐ−ＧａＮ層１２上にIII 族窒化物半導体層を形成できるようにする。
【００３９】
以上の選択成長工程により、ｐ−ＧａＮ層１２がｎ- −ＧａＮ層１７によって分離された構造が実現される。本発明では選択成長マスクとして従来のようにＳｉＯ2 を選択成長マスクとして用いず、塩素系プラズマに曝すことで形成したプラズマ損傷層１３を選択成長マスクとして用いている。そのため、ｎ- −ＧａＮ層１７の成長中にＳｉがドープされることがない。その結果、ｎ- −ＧａＮ層１７のキャリア濃度の制御を正確に行うことができる。
【実施例２】
【００４０】
図２は、実施例２のIII 族窒化物半導体の選択成長工程を示した図である。実施例１の工程との大きな違いは、実施例１はプラズマ損傷層を形成したのち、ｐ−ＧａＮ層の一部をドライエッチングして選択成長させているが、実施例２はｐ−ＧａＮ層の一部をドライエッチングしたのち、プラズマ損傷層を形成して選択成長させていることである。以下、実施例２の選択成長工程を図を用いて説明する。
【００４１】
まず、ｎ−ＧａＮ基板２０上に、ＭＯＣＶＤ法によって低濃度のｎ型であるｎ- −ＧａＮ層２１、Ｍｇがドープされたｐ−ＧａＮ層２２、ノンドープのＡｌＧａＮ層２３、ノンドープのＧａＮ層２４を順次積層する。原料ガスには、Ｎ原料ガスとしてアンモニア（ＮＨ3 ）、Ｇａ原料ガスとしてＴＭＧ、Ａｌ原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、ｎ型ドーピングガスとしてシラン（ＳｉＨ4 ）、ｐ型ドーピングガスとしてＣｐ2 Ｍｇを用い、キャリアガスとしてＨ2 またはＮ2 を用いる。ＡｌＧａＮ層２３のＡｌ組成比は３０％である。そして、ＧａＮ層２４上に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を成膜し、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを行うことで所定の位置にＳｉＯ2 からなるエッチングマスク２５を形成する（図２ａ）。ｐ−ＧａＮ層２２、ＡｌＧａＮ層２３、ＧａＮ層２４は本発明の第１層に相当する。
【００４２】
次に、ｐ−ＧａＮ層２２の一部を、ｎ- −ＧａＮ層２１に達するまで塩素系ガスプラズマによりドライエッチングしてエッチング溝２６を形成し、エッチング溝２６の側面および底面に形成されたプラズマ損傷層をＳＣ１、ＳＣ２洗浄することで、エッチング溝２６からＧａＮが成長できるようにする（図２ｂ）。
【００４３】
次に、液状ガラスをスピンコートしてエッチング溝２６を埋め、熱処理することでＳＯＧ層２７（本発明の第３層に相当）を形成する（図２ｃ）。
【００４４】
次に、ＧａＮ層２４が露出するまでＣＦ4 系ガスでエッチバックする。そして、ＧａＮ層２４表面をＮｉを堆積したダミー基板と一緒に塩素系ガスプラズマに曝し、プラズマ損傷層２８を形成する。この時、エッチング溝２６はＳＯＧ層２７によって埋められているため、エッチング溝２６の側面および底面にプラズマ損傷層が形成されることはない。その後、エッチング溝２６に残るＳＯＧ層２７をＨＦ（フッ化水素酸）により除去する（図２ｄ）。
【００４５】
次に、プラズマ損傷層２８を選択成長マスクとして低濃度のｎ型であるｎ- −ＧａＮ層２９（本発明の第２層に相当）を選択成長させ、エッチング溝２６を埋める（図２ｅ）。ここで、Ａｌを含むＡｌＧａＮ層２３はマストランスポートを起こしにくいため、そのＡｌＧａＮ層２３の下層であるｐ−ＧａＮ層２２がマストランスポートを起こすことを抑制することができる。したがって、ｎ- −ＧａＮ層２９の形成位置の精度をより向上することができる。
【００４６】
その後、ｐ−ＧａＮ層２２の表面をＳＣ１、ＳＣ２洗浄し、ｐ−ＧａＮ層２２上にIII 族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることができるようにする。
【００４７】
この実施例２の選択成長工程においても、実施例１と同様に、ｎ- −ＧａＮ層２９の成長中にＳｉがドープされることがなく、ｎ- −ＧａＮ層２９のキャリア濃度の制御を正確に行うことができる。
【００４８】
なお、ＡｌＧａＮ層２３、ＧａＮ層２４は必須のものではなく、ｎ- −ＧａＮ層２１にｐ−ＧａＮ層２２のみを形成した構造であってもよい。
【実施例３】
【００４９】
実施例１、２では、ｐ−ＧａＮをエッチングし、ｎ- −ＧａＮを選択成長させることで、その選択成長層によりｐ−ＧａＮが分離した構造を実現しているが、逆に、ｎ- −ＧａＮをエッチングし、ｐ−ＧａＮを選択成長させることによっても、実施例１、２と同様の構造を実現することができる。図３は、そのような選択成長工程によって実施例１と同様の構造を実現するものである。以下、その選択成長工程を図３を用いて説明する。
【００５０】
まず、ｎ−ＧａＮ基板３０上に、ＭＯＣＶＤ法によって低濃度のｎ型であるｎ- −ＧａＮ層３１（本発明の第１層に相当）を形成する。次に、ｎ- −ＧａＮ層３１の表面を、Ｎｉを堆積したダミー基板と一緒にＣｌ2 、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 などの塩素系ガスによるプラズマに数十秒曝し、プラズマ損傷層３２を形成する（図３ａ）。
【００５１】
次に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を成膜し、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを行うことで所定の位置にＳｉＯ２からなるエッチングマスク３３を形成する（図３ｂ）。このエッチングマスク３３のパターンは、実施例１のエッチングマスク１４のパターンとは逆のパターンである。
【００５２】
次に、エッチングマスク３３を用いて、ｎ- −ＧａＮ層３１の一部を、所定の深さ（所望する選択成長層の膜厚）まで塩素系ガスプラズマによりドライエッチングし、エッチング溝３４を形成する。エッチング溝３４の側面および底面をＳＣ１およびＳＣ２洗浄し、その後にエッチングマスク３３をフッ化水素酸で除去する（図３ｃ）。
【００５３】
次に、プラズマ損傷層３２を選択成長マスクとしてｐ−ＧａＮ層３５（本発明の第２層に相当）を選択成長させ、エッチング溝３４を埋める（図３ｄ）。
【００５４】
以上のように、ｎ- −ＧａＮ層３１をドライエッチングして、ｐ−ＧａＮ層３５を選択成長させることによっても、実施例１と同様に、ｐ−ＧａＮがｎ- −ＧａＮによって分離された構造を実現することができる。
【００５５】
なお、実施例１においてはｐ−ＧａＮ層１２の上面、実施例３においてはｎ- −ＧａＮ層３１の上面、にＡｌＧａＮ層を設け、選択成長中にｐ−ＧａＮ層１２またはｎ- −ＧａＮ層３１がマストランスポートを起こすのを抑制するようにしてもよい。
【００５６】
また、実施例２において、エッチング溝を埋めるのにＳＯＧを用いているが、レジストなどによってエッチング溝を埋めるようにしてもよい。ＳＯＧでエッチング溝を埋めた場合、その除去にはＨＦを用いるが、レジストによってエッチング溝を埋めた場合は、有機溶剤やキャロス洗浄によってレジストを除去する。
【００５７】
実施例１〜３では、Ｎｉを堆積したダミー基板と一緒に塩素系プラズマに曝すことでプラズマ損傷層を形成しているが、プラズマ損傷層の形成方法はこれに限るものではない。プラズマ損傷層は、Ｎｉを含む環境でIII 族窒化物半導体を塩素系プラズマに曝すことで形成されるので、たとえば、III 族窒化物半導体層表面にＮｉマスクを形成し、その後塩素系プラズマに曝すことによってもプラズマ損傷層を形成することができる。
【００５８】
また、実施例１〜３ではｎ−ＧａＮ基板を用いているが、サファイア基板等を用いてもよく、サファイア基板等の上面にバッファ層を介してｎ- −ＧａＮ層を形成するようにしてもよい。
【００５９】
また、実施例１〜３のいずれもＧａＮを選択成長させているが、本発明はＧａＮの選択成長に限るものではなく、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどのIII 族窒化物半導体の選択成長に適用することができる。
【００６０】
また、選択成長層の伝導型は、実施例１、２ではｎ型、実施例３ではｐ型であるが、本発明はｎ型、ｐ型に限るものではなく、真性のIII 族窒化物半導体層を選択成長させる場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によると、所望の領域に、所望のキャリア濃度のIII 族窒化物半導体を選択成長することができる。したがって、ｐｎダイオード、ＪＦＥＴ、ＨＦＥＴなどさまざまな縦型半導体素子を容易に実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例１の選択成長工程を示す図。
【図２】実施例２の選択成長工程を示す図。
【図３】実施例３の選択成長工程を示す図。
【図４】従来の選択成長工程を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１０、２０、３０：ｎ−ＧａＮ基板
１１、１７、２１、２９、３１：ｎ- −ＧａＮ層
１２、２２、３５：ｐ−ＧａＮ層
１３、１６、２８、３２：プラズマ損傷層
１４、２５、３３：エッチングマスク
１５、２６、３４：エッチング溝
２３：ＡｌＧａＮ層
２４：ＧａＮ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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