(57)【要約】【課題】  ｐ型の窒化物半導体層と、窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、貫通孔の底面に露出している窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置の製造方法において、良好なオーミック特性を実現できる製造方法を提供する。【解決手段】  ｐ型の窒化ガリウム層２の表面に酸化シリコン膜４を形成する。次に、酸化シリコン膜４の一部をエッチングし、窒化ガリウム層２の表面に達する貫通孔６を形成する。次に、窒化ガリウム層２の表面に付着したシリコン８を除去する。次に、窒化ガリウム層２の表面に接する金属膜を形成する。次に、窒化ガリウム層２と酸化シリコン膜４と金属膜を熱処理する。シリコン８を除去する工程と金属膜を形成する工程は、シリコンを含まない雰囲気下で行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、前記貫通孔の底面に露出している前記窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置を製造する方法であり、
前記窒化物半導体層の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜の一部をエッチングし、前記窒化物半導体層の表面に達する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔形成工程で形成した貫通孔の底面に露出した窒化物半導体層の表面に付着したシリコンを除去する除去工程と、
前記除去工程でシリコンを除去した窒化物半導体層の表面に接する金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜形成工程後に前記窒化物半導体層と前記絶縁膜と前記金属膜を熱処理する工程を備えており、
前記除去工程と前記金属膜形成工程をシリコンを含まない雰囲気下で行うことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、前記貫通孔の底面に露出している前記窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置であり、
前記窒化物半導体層と前記金属膜の界面にシリコンに由来するｎ型層が介在していないことを特徴とする窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、その貫通孔の底面に露出している窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置と、その窒化物半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体装置を製造する際に、ｐ型の窒化物半導体層の表面を覆う絶縁膜を形成し、その絶縁膜に貫通孔を形成し、その貫通孔の底面に露出する窒化物半導体層の表面に接する金属膜を形成する製造方法が知られている。金属膜は電極として使用される。この製造方法によると、製造過程で半導体層の表面に付着した不純物によって金属膜と半導体層の接触面でのオーミック特性が低下する。
【０００３】
ｐ型の窒化物半導体層と金属膜の間のオーミック特性を向上させる方法ために、貫通孔形成時に半導体層の表面に付着した弗素を、熱処理して蒸発させる方法が提案されている。この方法では、半導体層の表面に付着した弗素を蒸発させた後、その表面に薄い酸化膜を形成し、酸化膜の表面に金属膜を形成することでオーミック特性を向上させる。このような窒化物半導体装置の製造方法が特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５４７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体層の表面に付着する不純物は弗素に限られない。また、半導体層の表面に不純物が付着するのは貫通孔形成時に限られない。上記の製造方法によると、貫通孔を形成する際に必要となるレジスト膜を除去するためにアッシングや洗浄処理が必要となる。これらの工程は、製造装置内やチャンバ内で行うことができないため、製造装置やチャンバの外で行う必要がある。そのため、アッシングや洗浄処理の際に、大気中に散乱しているシリコンが半導体層の表面に付着してしまうことがある。
【０００６】
半導体層の表面にシリコンが付着すると、金属膜の形成後に実施する熱処理工程で、ｐ型の窒化物半導体層の表面に付着していたシリコンが窒化物半導体層中に拡散してドナーとして働く。その結果、ｐ型の半導体層の表面がｎ型に反転し、オーミック特性が悪化する。上記現象が、窒化物半導体装置の装置特性を低下させる。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決する。すなわち、ｐ型の窒化物半導体層と金属膜の間で良好なオーミック特性を実現する窒化物半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明によると、製造装置やチャンバの外でアッシングや洗浄処理を行った場合でも、良好なオーミック特性を実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、貫通孔の底面に露出している窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置を製造する方法に関する。
本方法は、窒化物半導体層の表面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、絶縁膜の一部をエッチングし、窒化物半導体層の表面に達する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔形成工程で形成した貫通孔の底面に露出した窒化物半導体層の表面に付着したシリコンを除去する除去工程と、除去工程でシリコンを除去した窒化物半導体層の表面に接する金属膜を形成する金属膜形成工程と、金属膜形成工程後に窒化物半導体層と絶縁膜と金属膜を熱処理する工程を備えている。
本方法では、シリコン除去工程と金属膜形成工程をシリコンを含まない雰囲気下で行う。
【０００９】
本方法では、ｐ型の窒化物半導体層の表面に絶縁膜を形成する（絶縁膜形成工程）。絶縁膜の材料は限定されない。酸化膜でもよいし、窒化膜でもよい。また、絶縁膜の形成方法も限定されない。熱酸化法を用いてもよいし、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いてもよい。
本方法では、絶縁膜の一部をエッチングし、窒化物半導体層の表面に達する貫通孔を形成する（貫通孔形成工程）。貫通孔の形成方法は限定されない。ドライエッチング法でエッチングしてもよいし、ウェットエッチング法でエッチングしてもよい。貫通孔形成工程後に実施するアッシングと洗浄処理は製造装置やチャンバの外で行う必要がある。この際に半導体層の表面に空気中に浮遊するシリコンが付着する。
本方法では、貫通孔形成工程で形成した貫通孔の底面に露出した窒化物半導体層の表面に付着したシリコンを除去する（除去工程）。シリコンの除去方法は限定されない。ドライエッチング法でエッチングしてもよいし、ウェットエッチング法でエッチングしてもよい。除去工程では、貫通孔形成時と異なる材料（絶縁膜がエッチングされない材料）を用いてシリコンを除去する。
本方法では、除去工程でシリコンを除去した窒化物半導体層の表面に接する金属膜を形成する（金属膜形成工程）。金属膜の形成方法は限定されない。電子ビーム蒸着法を用いてもよいし、スパッタリング法を用いてもよいし、その他の方法を用いてもよい。
本方法では、金属膜形成工程後に窒化物半導体層と絶縁膜と金属膜を熱処理する（熱処理工程）。熱処理によって半導体層と金属膜の間のオーミック特性が向上する。
【００１０】
本方法では、シリコン除去工程と金属膜形成工程を、シリコンを含まない雰囲気下で行う。シリコンを除去してから金属膜を形成するまでの間に半導体層の表面に空気中に浮遊するシリコンが付着することがない。
上記の結果、半導体層と金属膜の間に良好なオーミック特性が実現される窒化物半導体装置を製造することができる。
【００１１】
本方法を用いると、貫通孔形成工程後に窒化物半導体層の表面からシリコンが除去される。その後の工程で窒化物半導体層の表面にシリコンが付着することがない。その結果、窒化物半導体層と金属膜の界面にシリコンに由来するｎ型層が形成されるのが抑制され、窒化物半導体層と金属膜の間で良好なオーミック特性が実現される。
【００１２】
本発明でいう窒化物半導体層は、III族窒化物に限定されない。III族以外の窒化物であっても、本方法によって、半導体層と金属膜の間で良好なオーミック特性が実現される。ｐ型の不純物には、マグネシウム、ベリリウム、炭素、亜鉛などを用いることができる。窒化物半導体層の形成方法は特に限定されない。窒化物半導体装置には、ＨＢＴ（Hetero Bipolar Transistor）バイポーラ素子、ＦＥＴなどのユニポーラ素子、ダイオードなどの光素子などの装置が挙げられる。
【００１３】
本発明で実現された窒化物半導体装置は、ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、貫通孔の底面に露出している窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている。本発明で実現された窒化物半導体装置は、窒化物半導体層と金属膜の界面にシリコンに由来するｎ型層が介在していない。
【００１４】
上記の窒化物半導体装置は、窒化物半導体層の表面に付着したシリコンが除去されているため、窒化物半導体層と金属膜の界面にｎ型層が形成されていない。そのため、窒化物半導体層と金属膜の間で良好なオーミック特性が実現される。このような窒化物半導体装置は、例えば電界効果トランジスタとして利用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、ｐ型の窒化物半導体層と、その窒化物半導体層の表面を覆っているとともに貫通孔が形成されている絶縁膜と、貫通孔の底面に露出している窒化物半導体層の表面に接している金属膜を備えている窒化物半導体装置を製造する際に、窒化物半導体層と金属膜の間で良好なオーミック特性を実現することができる。ｐ型の窒化物半導体層と金属膜の界面にシリコンに由来するｎ型層が形成されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
（第１特徴）  シリコン除去工程と金属膜形成工程を真空下の同一装置内で行う。
【実施例】
【００１７】
（第１実施例）
図１〜４に、本実施例の窒化物半導体装置１００の製造方法を示す。まず、図１に示すようにｐ型の窒化ガリウム層２の表面に酸化シリコン膜４を形成する。ｐ型の不純物の材料には、例えば、マグネシウムや亜鉛などを用いる。酸化シリコン膜４は、表面に成膜したポリシリコンを熱酸化する方法やＣＶＤ法で形成することができる。
次に、図２に示すように、酸化シリコン膜４の一部をドライエッチングし、窒化ガリウム層２の表面に達する貫通孔６を形成する。エッチングガスには、例えばＣＦ４、ＣＦ４+Ｏ２などのガスを用いる。貫通孔６の形成後、レジスト膜を除去するためのアッシングと洗浄処理を実施する。これらの処理は、製造装置やチャンバの外で行う必要がある。この際に貫通孔６の底面に露出した窒化ガリウム層２の表面に空気中に浮遊するシリコン８が付着する。
次に、図３に示すように、貫通孔６の底面に露出した窒化ガリウム層２の表面に付着したシリコン８をドライエッチングによって除去する。この工程は、シリコン８を含まない雰囲気下で行う。エッチングガスには、例えば、ＮＦ３、ＨＢｒ＋Ｃｌ２、ＢＣｌ３などを用いる。除去工程では、貫通孔形成工程で用いたエッチングガスと異なるガスを用いるため、酸化シリコン膜４のエッチング量は、非常に少ない。
次に、図４に示すように、シリコン８を除去した窒化ガリウム層２の表面に接する金属膜１０を形成する。この工程も、シリコン８を含まない雰囲気下で行う。金属膜１０の材料には、例えば、金、ニッケル、白金を用いることができる。この場合、金とニッケル又は白金とニッケルの合金を用いることが好ましい。金又は白金が電極保護膜となる。
次に、窒化ガリウム層２と酸化シリコン膜４と金属膜１０を熱処理する。加熱温度は６００〜７００℃とする。この熱処理によって窒化ガリウム層２と酸化シリコン膜４の間のオーミック特性が向上する。
【００１８】
上記の結果、窒化物半導体装置１００が形成される。窒化物半導体装置１００では、窒化ガリウム層２と金属膜１０の界面にシリコン８に由来するｎ型層が形成されず、良好なオーミック特性が実現される。
【００１９】
本発明では、シリコンの除去工程と金属膜形成工程を真空下の同一装置内で行うことが好ましい。シリコン８以外の不純物が窒化ガリウム層２の表面に付着するのを防ぐことができるとともに、製造工程を簡単にすることができる。
【００２０】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、シリコン８を除去する方法はドライエッチング法に限らない。ウェットエッチング法によってシリコン８を除去してもよい。また、加熱工程における加熱温度は６００〜７００℃の範囲内に限定されない。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施例の窒化物半導体装置１００の製造方法の工程（１）を示す。
【図２】第１実施例の窒化物半導体装置１００の製造方法の工程（２）を示す。
【図３】第１実施例の窒化物半導体装置１００の製造方法の工程（３）を示す。
【図４】第１実施例の窒化物半導体装置１００の製造方法の工程（４）を示す。
【符号の説明】
【００２２】
２：窒化ガリウム層
４：酸化シリコン膜
６：貫通孔
８：シリコン
１０：金属膜
１００：窒化物半導体装置
【図１】
2009038070.tif 000003
【図２】
2009038070.tif 000004
【図３】
2009038070.tif 000005
【図４】
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