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JP4439955B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor laser device - Google Patents

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JP4439955B2 JP2004073148A JP2004073148A JP4439955B2 JP 4439955 B2 JP4439955 B2 JP 4439955B2 JP 2004073148 A JP2004073148 A JP 2004073148A JP 2004073148 A JP2004073148 A JP 2004073148A JP 4439955 B2 JP4439955 B2 JP 4439955B2
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Description

本発明は、III-V族窒化物半導体よりなる半導体装置及び半導体レーザ装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device made of a group III-V nitride semiconductor and a method for manufacturing a semiconductor laser device.

III-V族窒化物半導体、すなわち窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化インジウム(InN)及び一般式がAlXGayInzN(x+y+z=1)で表されるアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)の混晶物は、その物理的特徴である大きいバンドギャップ及び直接遷移型バンド構造を利用した光学素子への応用のみならず、破壊電界及び飽和電子速度が大きいという特長を利用した電子デバイスへの応用も検討されている。 Group III-V nitride semiconductor, i.e. gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), aluminum indium nitride (InN) and the general formula is represented by Al X Ga y In z N ( x + y + z = 1) (Al) , Gallium (Ga) and indium (In) mixed crystals are not only applied to optical elements utilizing the physical characteristics of the large band gap and direct transition band structure, but also have a breakdown electric field and saturation electron velocity. Applications to electronic devices that take advantage of its large size are also being studied.

特に、半絶縁性基板上にエピタキシャル成長したAlxGa1-xN(0<X≦1)層とGaN層との界面に現れる二次元電子ガス(2Dimensional Electron Gas;以下2DEGという)を利用するヘテロ接合電界効果トランジスタ(Hetero-junction Field Effect Transistor;以下、HFETという。)や、ヘテロバイポーラトランジスタ(Hetero-junction Bipolar Transistor;以下、HBTという。)は、高出力高周波デバイスとして開発が進められている。 In particular, heterogeneity using a two-dimensional electron gas (hereinafter referred to as 2DEG) that appears at the interface between an Al x Ga 1-x N (0 <X ≦ 1) layer epitaxially grown on a semi-insulating substrate and a GaN layer. Development of a junction field effect transistor (hereinafter referred to as HFET) and a hetero-bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) are being developed as high-power high-frequency devices.

HFETについては、キャリア供給層であるn型AlGaN障壁層からの電子の供給に加え、自発分極であるピエゾ分極の効果による電荷供給があり、その電子密度は1013cm-2を超え、AlGaAs系FETと比べ1桁程度大きい等の特徴を有している。さらにIII-V族窒化物半導体の大きいバンドギャップ(GaNの場合3.4eV)によって、耐圧特性も高くなる。 For HFET, in addition to the supply of electrons from the n-type AlGaN barrier layer, which is a carrier supply layer, there is charge supply due to the effect of piezoelectric polarization, which is spontaneous polarization, the electron density exceeds 10 13 cm −2 , and the AlGaAs type It has characteristics such as about one digit larger than FET. Furthermore, the withstand voltage characteristics are improved due to the large band gap of the III-V nitride semiconductor (3.4 eV in the case of GaN).

このように高耐圧、高電流密度の特性が期待できることから、HFET及びHBTを中心とするIII-V族窒化物半導体の電子デバイスは、超高速素子として、あるいは従来素子より小さい素子寸法の大出力素子への応用が検討されている。   Since high breakdown voltage and high current density characteristics can be expected in this way, electronic devices of group III-V nitride semiconductors centering on HFETs and HBTs can be used as ultra-high-speed elements or with large output with element dimensions smaller than conventional elements. Application to devices is being studied.

以上のようにIII-V族窒化物半導体の電子デバイスは、超高速及び高出力素子として有望であるが、実際に超高速及び高出力素子を実現するためには様々な工夫が必要である。   As described above, electronic devices of III-V nitride semiconductors are promising as ultrahigh-speed and high-power elements, but various devices are required to actually realize ultrahigh-speed and high-power elements.

上記の超高速及び高出力素子を実現するための問題点として、エッチングによる半導体層へのダメージなどが挙げられる。リセス構造又はメサ構造などデバイス特性を向上させるために、様々なエッチング工程が行われるが、このエッチング工程は、半導体層へのダメージというデメリットも含んでいる。このデメリットを低減する方法として、低ダメージエッチング等がこれまでも知られている。   As a problem for realizing the above ultra-high speed and high output element, damage to the semiconductor layer due to etching can be cited. Various etching processes are performed to improve device characteristics such as a recess structure or a mesa structure. This etching process also includes a demerit of damage to the semiconductor layer. As a method for reducing this disadvantage, low damage etching or the like has been known so far.

この低ダメージエッチングの従来技術例としては、例えば、ゲートリセス形成領域におけるキャップ層の表面に電気陰性度が大きい元素であるフッ素を吸着させ、水洗処理を行ってフッ素吸着領域に酸化層を生成させ且つそれを除去することによってゲートリセスを形成し、その後、ゲートリセスにゲート電極を形成する方法(特許文献1を参照。)等が挙げられる。
特開2002−176065号公報
As a prior art example of this low damage etching, for example, fluorine, which is an element having a high electronegativity, is adsorbed on the surface of the cap layer in the gate recess formation region, and a water washing process is performed to generate an oxide layer in the fluorine adsorption region. For example, a method of forming a gate recess by removing it and then forming a gate electrode in the gate recess (see Patent Document 1) can be given.
JP 2002-176065 A

上記従来技術によってエッチングによる半導体層へのダメージは低減される。しかし、間違いなく残存ダメージがあり、デバイス特性の劣化防止という観点からは不充分である。   According to the above conventional technique, damage to the semiconductor layer due to etching is reduced. However, there is definitely residual damage, which is insufficient from the viewpoint of preventing deterioration of device characteristics.

そこで、本発明は、エッチングによる半導体層への残存ダメージがなく、高周波特性及び高出力特性に優れた半導体装置及び半導体レーザ装置を容易に得ることができる半導体装置の製造方法を実現することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to realize a semiconductor device manufacturing method capable of easily obtaining a semiconductor device and a semiconductor laser device excellent in high frequency characteristics and high output characteristics without causing any residual damage to the semiconductor layer due to etching. And

上記目的を達成するために本発明に係る半導体装置及び半導体レーザ装置の製造方法は、III-V族窒化物半導体層をエッチングする工程の後に、III-V族窒化物半導体層の上に保護膜を堆積する工程及び熱処理を行う工程を含むダメージ回復工程を有する構成とする。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device and a semiconductor laser device according to the present invention includes a protective film on a group III-V nitride semiconductor layer after the step of etching the group III-V nitride semiconductor layer. And a damage recovery step including a step of performing heat treatment.

具体的には、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、基板の上にIII-V族窒化物半導体からなる半導体層を積層する半導体層積層工程と、半導体層をエッチングするエッチング工程と、エッチング工程の後に、半導体層の上に保護膜を堆積し、半導体層と保護膜を熱処するダメージ回復工程とを備えていることを特徴とする。   Specifically, the first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor layer stacking step of stacking a semiconductor layer made of a group III-V nitride semiconductor on a substrate, and an etching step of etching the semiconductor layer. And a damage recovery step of depositing a protective film on the semiconductor layer and heat-treating the semiconductor layer and the protective film after the etching step.

第1の半導体装置の製造方法によれば、エッチング工程後に、III-V族窒化物半導体層の上に保護膜を堆積し、熱処理を行うダメージ回復工程により、エッチング工程において生じたダメージを回復させることができる。エッチングによりIII-V族窒化物半導体層はダメージを受け、そのシート抵抗が上昇する。しかし、ダメージ回復工程によりIII-V族窒化物半導体層のダメージを十分に回復させ、シート抵抗の値をエッチング前の値に戻すことができる。また、III-V族窒化物半導体層が本来持つ欠陥を回復させることも可能になる。このため、エッチングダメージの無い、高周波特性及び高出力特性に優れた半導体装置を容易に製造することが可能となる。   According to the first method for manufacturing a semiconductor device, after the etching process, a protective film is deposited on the group III-V nitride semiconductor layer, and the damage generated in the etching process is recovered by a damage recovery process in which heat treatment is performed. be able to. The III-V nitride semiconductor layer is damaged by etching, and its sheet resistance increases. However, the damage of the III-V nitride semiconductor layer can be sufficiently recovered by the damage recovery process, and the value of the sheet resistance can be returned to the value before etching. In addition, it is possible to recover defects inherent in the III-V nitride semiconductor layer. For this reason, it becomes possible to easily manufacture a semiconductor device excellent in high frequency characteristics and high output characteristics free from etching damage.

第1の半導体装置の製造方法において、保護膜の堆積と熱処理を同時に行うことが好ましい。このような構成にすることにより工程を簡便化することができ、性能劣化の無い半導体装置を容易に製造することが可能となる。   In the first method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable to simultaneously perform the deposition of the protective film and the heat treatment. With such a configuration, the process can be simplified, and a semiconductor device without performance deterioration can be easily manufactured.

第1の半導体装置の製造方法において、保護膜は、シリコンからなることが好ましく、シリコンを含む酸化膜又はシリコンを含む窒化膜であってもよい。さらに、熱処理は、200℃以上且つ1200℃未満の温度で行うことが好ましい。これによりキャップ抜け等を生じることなく確実にダメージを回復することができる。   In the first method for manufacturing a semiconductor device, the protective film is preferably made of silicon, and may be an oxide film containing silicon or a nitride film containing silicon. Further, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 ° C. or higher and lower than 1200 ° C. Thereby, it is possible to reliably recover the damage without causing a cap removal or the like.

第1の半導体装置の製造方法は、ダメージ回復工程の後に、保護膜をフッ酸と硝酸との混合溶液を用いて剥離する剥離工程をさらに備えていることが好ましい。これによりダメージ回復後に再びIII-V族窒化物半導体層にダメージを与えることなく保護膜を容易に除去することができる。   The first method for manufacturing a semiconductor device preferably further includes a peeling step of peeling the protective film using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid after the damage recovery step. Thereby, the protective film can be easily removed without damaging the III-V nitride semiconductor layer again after the damage recovery.

本発明の第1の半導体装置の製造法において、保護膜は、マグネシウムからなることが好ましい。またこの場合、熱処理は、100℃以上且つ650℃未満の温度で行うことが好ましく、ダメージ回復工程の後に、保護膜を硫酸を用いて剥離する剥離工程をさらに備えていることが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the protective film is preferably made of magnesium. In this case, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 100 ° C. or higher and lower than 650 ° C., and further preferably includes a peeling step of peeling the protective film using sulfuric acid after the damage recovery step.

このような構成とすることにより、p型にドープされた半導体層のダメージを確実に回復させることができる。   By adopting such a configuration, damage to the p-type doped semiconductor layer can be reliably recovered.

さらに、第1の半導体装置の製造法は、半導体層積層工程の後に、半導体層の上に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程をさらに備え、エッチング工程は、半導体層及び絶縁膜をエッチングする工程であることが好ましい。   Furthermore, the first method for manufacturing a semiconductor device further includes an insulating film deposition step of depositing an insulating film on the semiconductor layer after the semiconductor layer stacking step, and the etching step is a step of etching the semiconductor layer and the insulating film. It is preferable that

このような構成とすることにより、絶縁膜のエッチング工程によって生じたダメージを確実に回復させることができる。また、絶縁膜は、酸窒化シリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化アルミニウム膜又は窒化アルミニウム膜であることが好ましい。   With such a configuration, damage caused by the insulating film etching step can be reliably recovered. The insulating film is preferably a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, or an aluminum nitride film.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、半導体層積層工程は、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなる動作層、障壁層及びキャップ層を積層する工程を含み、エッチング工程は、キャップ層の一部を障壁層が露出するまでエッチングすることにより、ゲートリセス部を形成するゲートリセス形成工程を含むことが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor layer stacking step includes a step of stacking an operation layer, a barrier layer, and a cap layer each made of a III-V nitride semiconductor, and the etching step includes a cap step. It is preferable to include a gate recess forming step of forming a gate recess portion by etching a part of the layer until the barrier layer is exposed.

この構成により、リセス構造を形成する際にIII-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを確実に回復させることができる。従って、ゲートリセスを有する高周波特性及び高出力特性に優れた半導体装置を容易に製造することが可能となる。   With this configuration, it is possible to reliably recover etching damage that occurs in the group III-V nitride semiconductor layer when the recess structure is formed. Therefore, it is possible to easily manufacture a semiconductor device having a gate recess and excellent in high frequency characteristics and high output characteristics.

さらに、ゲートリセス形成工程は、ゲートリセス部の底面における障壁層の一部をエッチングすることにより、第2のゲートリセス部を形成する工程を含むことが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the gate recess forming step includes a step of forming a second gate recess portion by etching a part of the barrier layer on the bottom surface of the gate recess portion.

この構成により、ダブルリセス構造を形成する際にIII-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを確実に回復させることができる。   With this configuration, it is possible to reliably recover etching damage that occurs in the group III-V nitride semiconductor layer when the double recess structure is formed.

また、キャップ層におけるオーミック電極形成領域を障壁層が露出するまでエッチングすることにより、オーミック電極形成領域にリセス構造を形成する工程をさらに備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include a step of forming a recess structure in the ohmic electrode formation region by etching the ohmic electrode formation region in the cap layer until the barrier layer is exposed.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、エチング工程は、半導体層の一部をエッチングすることにより、素子分離領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the etching step preferably includes a step of forming an element isolation region by etching a part of the semiconductor layer.

この好ましい構成によれば、素子分離領域を形成する工程においてIII-V族窒化物半導体層に生じるダメージを確実に回復させることができ、デバイス間の分離特性の劣化の無い、高周波特性及び高出力特性に優れた半導体素子を容易に製造することが可能となる。   According to this preferable configuration, the damage generated in the group III-V nitride semiconductor layer in the step of forming the element isolation region can be reliably recovered, and there is no deterioration in isolation characteristics between devices, high frequency characteristics and high output. A semiconductor element having excellent characteristics can be easily manufactured.

本発明の第1の半導体装置の製造方法において、エッチング工程は、III-V族窒化物半導体層及び基板をエッチングすることによりビアホールを形成する工程を含むことが好ましい。   In the first method for fabricating a semiconductor device of the present invention, the etching step preferably includes a step of forming a via hole by etching the group III-V nitride semiconductor layer and the substrate.

この構成により、ビアホールを形成する際のダメージを回復させることができる。従って、ビア部から素子へのリーク電流の発生を押さえた、高周波特性及び高出力特性に優れた半導体装置を容易に製造することが可能となる。   With this configuration, it is possible to recover damage when forming the via hole. Therefore, it is possible to easily manufacture a semiconductor device excellent in high frequency characteristics and high output characteristics, in which generation of a leakage current from the via portion to the element is suppressed.

本発明の半導体装置の製造方法において、ダメージ回復工程は、熱処理を酸素を含むガス雰囲気中において行うことにより、保護膜から絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the damage recovery step includes an insulating film forming step of forming an insulating film from the protective film by performing the heat treatment in a gas atmosphere containing oxygen.

この好ましい構成によれば、ダメージを回復させると共に、絶縁膜を形成することができるので、絶縁膜を有する高周波特性及び高出力特性に優れた半導体装置を容易に製造することが可能となる。   According to this preferred configuration, damage can be recovered and an insulating film can be formed. Therefore, a semiconductor device having an insulating film and excellent in high frequency characteristics and high output characteristics can be easily manufactured.

また、酸素を含むガスは、酸素、酸化窒素若しくは酸化二窒素の単体ガス又はこれらのうち少なくとも1つを含む混合ガスであることが好ましい。   The gas containing oxygen is preferably a single gas of oxygen, nitrogen oxide, or dinitrogen oxide, or a mixed gas containing at least one of them.

絶縁膜形成工程により形成される絶縁膜は、ゲート絶縁膜であっても、素素子分離領域を保護する絶縁保護膜であっても、ビアホールの壁面を保護する絶縁保護膜であってもよい。   The insulating film formed by the insulating film forming step may be a gate insulating film, an insulating protective film protecting the element isolation region, or an insulating protective film protecting the wall surface of the via hole.

本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、基板の上に、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層と、n型半導体層の上に形成されたp型半導体層とを含む半導体層を積層する半導体層積層工程と、半導体層をエッチングすることによりp型半導体層の一部を露出させるエッチング工程と、エッチング工程の後に、p型半導体層を含む半導体層の上にマグネシウムからなる保護膜を堆積し、堆積された保護膜と共に半導体層を熱処理するダメージ回復工程とを備えていることを特徴とする。   The second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor formed on the n-type semiconductor layer, each of which is made of a group III-V nitride semiconductor. A semiconductor layer stacking step of stacking a semiconductor layer including a layer, an etching step of exposing a part of the p-type semiconductor layer by etching the semiconductor layer, and a semiconductor layer including the p-type semiconductor layer after the etching step A damage recovery step of depositing a protective film made of magnesium and heat-treating the semiconductor layer together with the deposited protective film.

第2の半導体装置の製造方法によれば、HBTのベース電極形成領域の形成工程において生じるエッチングダメージを回復することができ、高周波特性及び高出力特性に優れたHBTを確実に得ることが可能となる。   According to the second method for manufacturing a semiconductor device, it is possible to recover etching damage that occurs in the process of forming the base electrode formation region of the HBT, and to reliably obtain an HBT excellent in high frequency characteristics and high output characteristics. Become.

本発明に係る第3の半導体装置の製造方法は、基板板の上に、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層と、n型半導体層の上に形成されたp型半導体層とを含む半導体層を積層する半導体層積層工程と、半導体層をエッチングすることによりn型半導体層の一部を露出させるエッチング工程と、エッチング工程の後に、n型半導体層を含む半導体層の上にシリコンからなる保護膜を堆積し、堆積された保護膜と共に半導体層を熱処理するダメージ回復工程とを備えていることを特徴とする。   The third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an n-type semiconductor layer and a p-type formed on the n-type semiconductor layer, each made of a group III-V nitride semiconductor on a substrate plate. A semiconductor layer stacking step of stacking a semiconductor layer including a semiconductor layer, an etching step of exposing a part of the n-type semiconductor layer by etching the semiconductor layer, and a semiconductor layer including the n-type semiconductor layer after the etching step And a damage recovery step of depositing a protective film made of silicon on the substrate and heat-treating the semiconductor layer together with the deposited protective film.

第3の半導体装置の製造方法によれば、HBTのコレクタ電極形領域の形成工程において生じるエッチングダメージを回復することができ、高周波特性及び高出力特性に優れたHBTを確実に得ることが可能となる。   According to the third method for manufacturing a semiconductor device, it is possible to recover etching damage that occurs in the process of forming the collector electrode type region of the HBT, and to reliably obtain an HBT having excellent high frequency characteristics and high output characteristics. Become.

本発明に係る第4の半導体装置の製造方法は、基板の上に、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層と、n型半導体層の上に形成されたp型半導体層とを含む半導体層を積層する半導体層積層工程と、半導体層をエッチングすることによりp型半導体層の一部及びn型半導体層の一部を露出させるエッチング工程と、半導体層のダメージを回復するダメージ回復工程とを備え、該ダメージ回復工程は、p型半導体層の上にマグネシウムからなる第1の保護膜を堆積する第1の保護膜堆積工程と、第1の保護膜を含む半導体層の上にシリコンからなる第2の保護膜を堆積する第2の保護膜堆積工程と、第1の保護膜及び第2の保護膜と共に半導体層を熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする。   According to a fourth method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor formed on the n-type semiconductor layer are each formed of a group III-V nitride semiconductor on a substrate. A semiconductor layer stacking step of stacking a semiconductor layer including a layer, an etching step of exposing a part of the p-type semiconductor layer and a part of the n-type semiconductor layer by etching the semiconductor layer, and recovering damage to the semiconductor layer A damage recovery step, wherein the damage recovery step includes a first protective film deposition step of depositing a first protective film made of magnesium on the p-type semiconductor layer, and a semiconductor layer including the first protective film A second protective film deposition step of depositing a second protective film made of silicon on the semiconductor layer; and a heat treatment step of heat-treating the semiconductor layer together with the first protective film and the second protective film. .

第4の半導体装置の製造方法によれば、一度の熱処理工程によってコレクタ電極の形成領域及びベース電極の形成領域の形成工程において生じるエッチングダメージを確実に回復することができる。   According to the fourth method for manufacturing a semiconductor device, the etching damage generated in the collector electrode formation region and the base electrode formation region formation step can be reliably recovered by a single heat treatment step.

本発明に係る第1の半導体レーザ装置の製造方法は、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層、活性層及びp型半導体層を含む半導体層を順次積層する半導体層積層工程と、p型半導体層をエッチングすることにより、p型半導体層に断面が凸状のリッジ部を形成するエッチング工程と、エッチング工程の後に、シリコンからなる保護膜を堆積し、堆積した保護膜と共にp型半導体層に対して熱処理を行うダメージ回復工程とを備えていることを特徴とする。   A first method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor layer stacking in which a semiconductor layer including a n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer is sequentially stacked. And a step of etching the p-type semiconductor layer to form a ridge portion having a convex section in the p-type semiconductor layer, and a protective film made of silicon is deposited after the etching step, and the deposited protective film And a damage recovery step of performing a heat treatment on the p-type semiconductor layer.

第1の半導体レーザ装置の製造方法によれば、リッジ部がp型にドープされた半導体レーザ装置のエッチングダメージを回復することができ、発光特性が大きく改善された半導体レーザ装置を製造することが可能となる。   According to the first method for manufacturing a semiconductor laser device, it is possible to recover the etching damage of the semiconductor laser device in which the ridge portion is doped p-type and to manufacture a semiconductor laser device having greatly improved light emission characteristics. It becomes possible.

本発明に係る第2の半導体レーザ装置の製造方法は、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層、活性層及びp型半導体層を含む半導体層を順次積層する半導体層積層工程と、n型半導体層をエッチングすることにより、n型半導体層に断面が凸状のリッジ部を形成するエッチング工程と、エッチング工程の後に、シリコンからなる保護膜を堆積し、堆積した保護膜と共にn型半導体層に対して熱処理を行うダメージ回復工程とを備えていることを特徴とする。   According to the second method of manufacturing the semiconductor laser device of the present invention, each of the semiconductor layer stacks is formed of a group III-V nitride semiconductor and sequentially stacks a semiconductor layer including an n-type semiconductor layer, an active layer and a p-type semiconductor layer. A step of etching the n-type semiconductor layer to form a ridge having a convex cross section in the n-type semiconductor layer; and a protective film made of silicon is deposited after the etching step, and the deposited protective film And a damage recovery step of performing a heat treatment on the n-type semiconductor layer.

第2の半導体レーザ装置の製造方法によれば、リッジ部がn型にドープされた半導体レーザ装置のエッチングダメージを回復することができ、発光特性が大きく改善された半導体レーザ装置を製造することが可能となる。   According to the second method for manufacturing a semiconductor laser device, it is possible to recover the etching damage of the semiconductor laser device in which the ridge portion is doped n-type and to manufacture a semiconductor laser device having greatly improved light emission characteristics. It becomes possible.

本発明によれば、III-V族窒化物系電子デバイスの超高速及び高出力特性を実現する場合に問題となるエッチング時のダメージを回復させることができ、これにより高周波特性及び高出力特性が改善されたIII-V族窒化物系電子デバイスを容易に製造することが可能となる。   According to the present invention, damage at the time of etching, which is a problem when realizing the ultra-high speed and high output characteristics of III-V nitride electronic devices, can be recovered. An improved III-V nitride electronic device can be easily manufactured.

(第1の実施形態)
本発明に係る第1の実施形態について図1を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図1(a)から図1(d)は本実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   FIG. 1A to FIG. 1D schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.

図1(a)に示すように、有機化学気相堆積法(Metal organic Chemical Vapor Deposition、以下MOCVD法という)又は分子線エピタキシ法(Molecular Beam Epitaxy、以下MBE法という)によりSiC、Al23、Si又はGaAs等からなる基板1の上に、厚さが200nmのAlN又はGaN等からなるバッファ層2、厚さが2μmのi型GaN層からなる動作層3、厚さが25nmのAlGaNからなる障壁層4及び厚さが30nmのn+型GaNからなるキャップ層5を順次堆積し、III-V族窒化物半導体層11を積層する。 As shown in FIG. 1 (a), SiC, Al 2 O 3 is formed by an organic chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as MOCVD method) or a molecular beam epitaxy method (hereinafter referred to as MBE method). A buffer layer 2 made of AlN or GaN having a thickness of 200 nm, an operation layer 3 made of an i-type GaN layer having a thickness of 2 μm, and an AlGaN having a thickness of 25 nm on a substrate 1 made of Si, GaAs or the like. A barrier layer 4 and a cap layer 5 made of n + -type GaN having a thickness of 30 nm are sequentially deposited, and a group III-V nitride semiconductor layer 11 is laminated.

次に、図1(b)に示すように、エッチング工程としてキャップ層5のゲート電極形成予定部分をエッチングし障壁層4を露出させ、ゲートリセス部5aを形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, the gate electrode formation scheduled portion of the cap layer 5 is etched as an etching step to expose the barrier layer 4 and form the gate recess portion 5a.

続いて、図1(c)に示すように、ダメージ回復工程としてゲートリセス部5aが形成されたIII-V族窒化物半導体層11の上にシリコン(Si)膜6を100nm堆積し、窒素(N2)雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 Subsequently, as shown in FIG. 1C, as a damage recovery process, a silicon (Si) film 6 is deposited to a thickness of 100 nm on the group III-V nitride semiconductor layer 11 in which the gate recess portion 5a is formed, and nitrogen (N 2 ) Heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an atmosphere.

その後、Si膜6をウエットエッチング(フッ酸:硝酸=1:1)により剥離する。Si膜6をウエットエッチングを用いて剥離することにより、III-V族窒化物半導体層11に再びダメージが入ることを防止できる。   Thereafter, the Si film 6 is peeled off by wet etching (hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 1). By peeling the Si film 6 using wet etching, the III-V group nitride semiconductor layer 11 can be prevented from being damaged again.

さらに、図1(d)に示すように、キャップ層5の上に通常の電子線蒸着法(以下EB蒸着法という)及びリフトオフ工程等を用いた方法によりオーミック電極であるソース電極7及びドレイン電極8を形成し、ゲートリセス構造5bの一部に通常のEB蒸着法及びリフトオフ工程等を用いた方法によりゲート電極9を形成し、半導体装置すなわちFETを得る。   Further, as shown in FIG. 1D, a source electrode 7 and a drain electrode which are ohmic electrodes are formed on the cap layer 5 by a method using a normal electron beam evaporation method (hereinafter referred to as EB evaporation method) and a lift-off process. 8 is formed, and a gate electrode 9 is formed on a part of the gate recess structure 5b by a method using a normal EB vapor deposition method, a lift-off process, or the like to obtain a semiconductor device, that is, an FET.

本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、エッチング工程前に400Ω/□であるIII-V族窒化物半導体層11のシート抵抗が、エッチング工程後は1150Ω/□に上昇する。しかし、ダメージ回復工程後にはエッチング工程前の400Ω/□に回復する。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the sheet resistance of the III-V nitride semiconductor layer 11 that is 400Ω / □ before the etching step increases to 1150Ω / □ after the etching step. However, it recovers to 400 Ω / □ before the etching process after the damage recovery process.

図2は、熱処理温度とIII-V族窒化物半導体層のシート抵抗との関係を示している。図2に示すように、ダメージ回復工程における熱処理温度が高くなるに従い、III-V族窒化物半導体層のシート抵抗は減少し、ダメージ回復効果が大きくなる。シート抵抗の値から見た実用上好ましい熱処理温度は200℃以上の温度であり、さらに好ましくは500℃以上、より好ましくは800℃以上の温度である。また、熱処理温度の上限はデバイスの熱による劣化、保護膜の融点等によって決定されるが、シリコンを保護膜として使用する場合には1200℃未満であることが好ましい。   FIG. 2 shows the relationship between the heat treatment temperature and the sheet resistance of the III-V nitride semiconductor layer. As shown in FIG. 2, as the heat treatment temperature in the damage recovery process increases, the sheet resistance of the III-V nitride semiconductor layer decreases and the damage recovery effect increases. A practically preferable heat treatment temperature in view of the value of the sheet resistance is a temperature of 200 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher. The upper limit of the heat treatment temperature is determined by the deterioration of the device due to heat, the melting point of the protective film, etc., but when silicon is used as the protective film, it is preferably less than 1200 ° C.

本実施形態の半導体装置の製造方法において、熱処理雰囲気のガスは特に限定されず、窒素又はヘリウム等の不活性ガスのみならず酸素等を用いてもよい。   In the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, the gas in the heat treatment atmosphere is not particularly limited, and oxygen or the like may be used as well as an inert gas such as nitrogen or helium.

なお、Si膜6を200℃以上且つ1200℃未満の温度範囲で堆積させることにより保護膜の堆積と同時に熱処理を行うことが可能である。   In addition, by depositing the Si film 6 in a temperature range of 200 ° C. or higher and lower than 1200 ° C., it is possible to perform heat treatment simultaneously with the deposition of the protective film.

以上説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、リセス構造を形成する際にIII-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを回復させることができるため、高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物系の半導体装置を得ることができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the etching damage generated in the group III-V nitride semiconductor layer when the recess structure is formed can be recovered. A group III-V nitride semiconductor device having excellent output characteristics can be obtained.

なお、本実施形態において、Si膜6を剥離する際のエッチング液であるフッ酸と硝酸の混合比率を1:1としたが、これに限らず、通常のウエットエッチングに使用される混合比率の範囲で使用できる。   In the present embodiment, the mixing ratio of hydrofluoric acid and nitric acid, which is an etching solution when the Si film 6 is peeled, is set to 1: 1. However, the present invention is not limited to this, and the mixing ratio used for normal wet etching is not limited. Can be used in a range.

(第1の実施形態の第1変形例)
以下に、本発明に係る第1の実施形態の第1変形例について図3を参照しながら第1の実施形態との差異のみについて説明する。
(First modification of the first embodiment)
Below, only the difference with 1st Embodiment is demonstrated, referring FIG. 3 for the 1st modification of 1st Embodiment which concerns on this invention.

図3(a)から図3(d)は、本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図3において図1と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 3A to FIG. 3D schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層11を形成する工程については、第1の実施形態と同じてあるから説明を省略する(図3(a))。   The step of forming the group III-V nitride semiconductor layer 11 on the substrate is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted (FIG. 3A).

本変形例においては、図3(b)に示すようにエッチング工程においてキャップ層5の一部を障壁層4の表面までエッチングし、ゲート電極の形成予定部分にゲートリセス部5aを形成すると共に、オーミック電極であるソース電極及びドレイン電極の形成予定部分にオーミック掘り込み部5bをそれぞれ形成する。   In this modification, as shown in FIG. 3B, in the etching process, a part of the cap layer 5 is etched to the surface of the barrier layer 4 to form the gate recess portion 5a in the portion where the gate electrode is to be formed, and the ohmic contact. The ohmic digging portions 5b are respectively formed in portions where the source electrode and drain electrode which are electrodes are to be formed.

エッチングに続いて図3(c)に示すように、ダメージ回復工程としてゲートリセス部5a及びオーミック掘り込み部5bが形成されたIII-V族窒化物半導体層11の上にSi膜6を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 Following the etching, as shown in FIG. 3C, a Si film 6 is deposited to a thickness of 100 nm on the III-V nitride semiconductor layer 11 in which the gate recess portion 5a and the ohmic digging portion 5b are formed as a damage recovery process. Then, heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere.

その後、図3(d)に示すように、Si膜6をウエットエッチングにより除去し、ソース電極7及びドレイン電極8をオーミック掘り込み部5bにそれぞれ形成し、ゲート電極9をゲートリセス部5aの一部に形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 3D, the Si film 6 is removed by wet etching, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are respectively formed in the ohmic digging portion 5b, and the gate electrode 9 is a part of the gate recess portion 5a. To form.

本変形例の半導体装置の製造方法によれば、ゲートリセス部5a、オーミック掘り込み部5bを形成する際に、III-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを十分に回復させることが可能であり、エッチングダメージにより、1150Ω/□に上昇するIII-V族窒化物半導体層のシート抵抗をエッチング工程前の400Ω/□に回復させることができる。これにより、エッチングダメージのない高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物系の半導体装置を得ることができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this modification, it is possible to sufficiently recover the etching damage generated in the group III-V nitride semiconductor layer when the gate recess portion 5a and the ohmic digging portion 5b are formed. The sheet resistance of the III-V nitride semiconductor layer, which increases to 1150 Ω / □ due to etching damage, can be recovered to 400 Ω / □ before the etching process. As a result, a III-V nitride-based semiconductor device excellent in high frequency characteristics and high output characteristics free from etching damage can be obtained.

なお、ソース電極7及びドレイン電極8は、キャップ層5の上にまたがって形成されていてもよい。また、ゲートリセス部5aとオーミック掘り込み部5bは別々にエッチングして形成してもよい。   The source electrode 7 and the drain electrode 8 may be formed over the cap layer 5. Further, the gate recess portion 5a and the ohmic digging portion 5b may be formed by etching separately.

(第1の実施形態の第2変形例)
以下に、本発明に係る第1の実施形態の第2変形例について図4を参照しながら第1の実施形態との差異のみについて説明する。
(Second modification of the first embodiment)
Hereinafter, only a difference from the first embodiment will be described with reference to FIG. 4 regarding a second modification of the first embodiment according to the present invention.

図4(a)から図4(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図4において図1と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 4A to FIG. 4C schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層11を形成した後、ゲートリセス部5aを形成するまでの工程については、第1の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   The steps from the formation of the group III-V nitride semiconductor layer 11 on the substrate to the formation of the gate recess portion 5a are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

本変形例においては、第1の実施形態と異なり図4(a)に示すように、ゲートリセス部5aを形成した後、さらにゲートリセス部5aの底面である障壁層4の一部を1nmエッチングし、第2のゲートリセス部5cを形成する。   In the present modification, unlike the first embodiment, as shown in FIG. 4A, after forming the gate recess portion 5a, a part of the barrier layer 4 which is the bottom surface of the gate recess portion 5a is further etched by 1 nm, A second gate recess portion 5c is formed.

エッチング工程に続いて図4(b)に示すように、ダメージ回復工程としてゲートリセス部5a及び第2のゲートリセス部5cが形成されたIII-V族窒化物半導体層11の上にSi膜6を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 As shown in FIG. 4B following the etching process, the Si film 6 is formed to 100 nm on the III-V nitride semiconductor layer 11 in which the gate recess part 5a and the second gate recess part 5c are formed as a damage recovery process. Deposited and heat-treated at 1000 ° C. for 30 minutes in N 2 atmosphere.

その後、図4(c)に示すように、Si膜6をウエットエッチングにより除去し、ソース電極7及びドレイン電極8をキャップ層5の上に形成し、ゲート電極9を第2のゲートリセス部5cに形成する。これによりゲート電極部が二段にリセスされたダブルリセス構造のFETを得ることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 4C, the Si film 6 is removed by wet etching, the source electrode 7 and the drain electrode 8 are formed on the cap layer 5, and the gate electrode 9 is formed in the second gate recess portion 5c. Form. Thereby, an FET having a double recess structure in which the gate electrode portion is recessed in two stages can be obtained.

本変形例によればIII-V族窒化物半導体層へのダメージがより顕著になるダブルリセス構造を形成する際に、III-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを十分に回復させることが可能であり、高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物系の半導体装置を得ることができる。   According to this modification, it is possible to sufficiently recover the etching damage generated in the III-V nitride semiconductor layer when forming a double recess structure in which the damage to the III-V nitride semiconductor layer becomes more remarkable. Thus, it is possible to obtain a group III-V nitride semiconductor device having excellent high frequency characteristics and high output characteristics.

なお、本実施形態において第2のゲートリセス構造5dの深さを1nmとしたが、i型GaN層3と障壁層4との界面に2DEGが形成される範囲内の任意の深さにすることができる。   In the present embodiment, the depth of the second gate recess structure 5d is 1 nm. However, the depth may be set to an arbitrary depth within the range in which 2DEG is formed at the interface between the i-type GaN layer 3 and the barrier layer 4. it can.

また、ゲート電極9は、ゲートリセス部5a及び第2のゲートリセス部5cにまたがって形成されていてもよい。   The gate electrode 9 may be formed across the gate recess portion 5a and the second gate recess portion 5c.

(第1の実施形態の第3変形例)
以下に、本発明に係る第1の実施形態の第3変形例について図5を参照しながら第1の実施形態との差異についてのみ説明する。
(Third Modification of First Embodiment)
Below, only the difference from 1st Embodiment is demonstrated, referring FIG. 5 for the 3rd modification of 1st Embodiment which concerns on this invention.

図5(a)から図5(d)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   FIG. 5A to FIG. 5D schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification.

基板上にIII-V族窒化物半導体層11を形成した後、ゲートリセス部5aを形成する工程については、第1の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   Since the step of forming the gate recess portion 5a after forming the group III-V nitride semiconductor layer 11 on the substrate is the same as in the first embodiment, the description thereof is omitted.

本変形例においては、図5(a)に示すように、ダメージ回復工程としてゲートリセス部5aが形成されたIII-V族窒化物半導体層11の上にSi膜6を100nm堆積した後、酸化二窒素(N2O)雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。これにより図5(b)に示すように、Si膜6から絶縁膜である酸窒化シリコン膜16が形成される。 In this modified example, as shown in FIG. 5A, after a Si film 6 is deposited to a thickness of 100 nm on the group III-V nitride semiconductor layer 11 in which the gate recess portion 5a is formed as a damage recovery process, Heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in a nitrogen (N 2 O) atmosphere. As a result, as shown in FIG. 5B, a silicon oxynitride film 16 that is an insulating film is formed from the Si film 6.

本変形例においては、図5(c)に示すように、オーミック電極であるソース電極7及びドレイン電極8の形成予定部分のみ酸窒化シリコン膜16をウエットエッチングにより剥離し、ゲートリセス部5a等に形成された酸窒化シリコン膜16はそのまま残して電極の形成を行う。   In this modification, as shown in FIG. 5C, the silicon oxynitride film 16 is peeled off by wet etching only at the portions where the source electrode 7 and the drain electrode 8 which are ohmic electrodes are to be formed, and formed in the gate recess portion 5a and the like. The formed silicon oxynitride film 16 is left as it is to form an electrode.

これにより図5(d)に示すようなゲート電極9が酸窒化シリコン膜16の上に形成されたMISFET(Metal Insulator Semiconductor FET)を得ることができる。   Thereby, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor FET) in which the gate electrode 9 as shown in FIG. 5D is formed on the silicon oxynitride film 16 can be obtained.

本変形例の半導体製造方法によればリセス構造を形成する際に、III-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを十分に回復させることができるだけでなく、ダメージ回復工程によってゲート絶縁膜を形成することができるため、新たな工程を増やすことなくMISFETを容易に作成することが可能である。   According to the semiconductor manufacturing method of this modification, when forming the recess structure, not only the etching damage generated in the III-V nitride semiconductor layer can be sufficiently recovered, but also the gate insulating film is formed by the damage recovery process. Therefore, it is possible to easily create a MISFET without increasing a new process.

なお、本変形例においても熱処理は、第1の実施形態と同様の温度範囲で行うことが可能である。また、熱処理雰囲気のガスは、N2O以外に酸素又は酸化窒素等の単体ガス、若しくはこれらを構成要素として含む混合ガスを用いてもよい。また、第1の実施形態と同様にSi膜を200℃以上且つ1200℃未満の温度範囲において堆積させることにより保護膜の堆積と熱処理を同時に行うことも可能である。 Also in this modification, the heat treatment can be performed in the same temperature range as in the first embodiment. In addition to N 2 O, the gas in the heat treatment atmosphere may be a single gas such as oxygen or nitrogen oxide, or a mixed gas containing these as constituent elements. Further, similarly to the first embodiment, the deposition of the protective film and the heat treatment can be simultaneously performed by depositing the Si film in a temperature range of 200 ° C. or more and less than 1200 ° C.

本変形例においては、ダメージ回復工程において形成された酸窒化シリコン膜16をそのままゲート絶縁膜として用いたが、酸窒化シリコン膜16を任意の厚みに薄膜化してからゲート電極9を形成してもよい。   In this modification, the silicon oxynitride film 16 formed in the damage recovery process is used as it is as the gate insulating film, but the gate electrode 9 may be formed after the silicon oxynitride film 16 is thinned to an arbitrary thickness. Good.

(第1の実施形態の第4変形例)
以下に、本発明に係る第1の実施形態の第4変形例について図6を参照しながら第1の実施形態の第2変形例との差異のみについて説明する。
(Fourth modification of the first embodiment)
Below, only the difference with the 2nd modification of 1st Embodiment is demonstrated about the 4th modification of 1st Embodiment which concerns on this invention, referring FIG.

図6(a)から図6(d)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図6において図4と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 6A to FIG. 6D schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 4 are given the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層11を形成した後、第2のゲートリセス部5cを形成するまでの工程については、第1の実施形態の第2変形例と同じてあるから説明を省略する。   Since the processes from the formation of the group III-V nitride semiconductor layer 11 on the substrate to the formation of the second gate recess portion 5c are the same as those of the second modification of the first embodiment, the description thereof is omitted. To do.

本変形例においては、第1の実施形態の第2変形例と異なり図6(a)に示すように、ダメージ回復工程としてゲートリセス部5a及び第2のゲートリセス部5cを形成したIII-V族窒化物半導体層11の上にSi膜6を100nm堆積した後、N2O雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。N2O雰囲気中において熱処理を行うことによってSi膜6から絶縁膜である酸窒化シリコン膜16が形成される(図6(b))。 In the present modification, unlike the second modification of the first embodiment, as shown in FIG. 6A, a III-V group nitridation in which a gate recess portion 5a and a second gate recess portion 5c are formed as a damage recovery process. After the Si film 6 is deposited to a thickness of 100 nm on the physical semiconductor layer 11, a heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 O atmosphere. By performing heat treatment in an N 2 O atmosphere, a silicon oxynitride film 16 that is an insulating film is formed from the Si film 6 (FIG. 6B).

さらに、図6(c)に示すように、ソース電極7及びドレイン電極8の形成予定部分のみウエットエッチングにより酸窒化シリコン膜16を剥離し、他の部分に形成された酸窒化シリコン膜16はそのまま残して、ソース電極7及びドレイン電極並びにゲート電極9の形成を通常の工程により行う。   Further, as shown in FIG. 6C, the silicon oxynitride film 16 is peeled off by wet etching only on the portions where the source electrode 7 and the drain electrode 8 are to be formed, and the silicon oxynitride film 16 formed on the other portions is left as it is. The source electrode 7, the drain electrode, and the gate electrode 9 are formed by a normal process.

本変形例においては図6(d)に示すような、ダブルリセス構造のMISFETが得られる。   In this modification, a MISFET having a double recess structure as shown in FIG. 6D is obtained.

本変形例の半導体製造方法によればIII-V族窒化物半導体層へのダメージがより顕著になるダブルリセス構造を形成する際に、III-V族窒化物半導体層に生じるエッチングダメージを十分に回復させることができるだけでなく、ダメージ回復工程によってゲート絶縁膜を形成することができるため、新たな工程を増やすことなく容易にMISFETを作成することが可能である。   According to the semiconductor manufacturing method of this modification, the etching damage generated in the III-V nitride semiconductor layer is sufficiently recovered when forming a double recess structure in which the damage to the III-V nitride semiconductor layer becomes more remarkable. In addition, since the gate insulating film can be formed by a damage recovery process, a MISFET can be easily formed without increasing a new process.

なお、本変形例においてゲート電極9をゲートリセス部と第2のゲートリセス部にまたがるように設けたが、第2のゲートリセス部にのみ設けてもよい。   In this modification, the gate electrode 9 is provided so as to straddle the gate recess portion and the second gate recess portion, but may be provided only in the second gate recess portion.

また、第2のゲートリセス部5cの深さは、第1の実施形態の第2変形例と同様にi型GaN層3と障壁層4との界面に2DEGが形成される範囲内の任意の深さにすることができる。   Further, the depth of the second gate recess portion 5c can be set to an arbitrary depth within the range in which 2DEG is formed at the interface between the i-type GaN layer 3 and the barrier layer 4 as in the second modification of the first embodiment. Can be

(第1の実施形態の第5変形例)
以下に、本発明に係る第1の実施形態の第5変形例について図7を参照しながら第1の実施形態との差異のみについて説明する。
(Fifth modification of the first embodiment)
Below, only the difference with 1st Embodiment is demonstrated, referring FIG. 7 for the 5th modification of 1st Embodiment which concerns on this invention.

図7(a)から図7(e)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図7において図1と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 7A to FIG. 7E schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 7, the same components as those in FIG.

図7(a)に示すように、MOCVD法又はMBE法によりSiC、Al23、Si又はGaAs等からなる基板1の上に、厚さが200nmのAlN又はGaN等からなるバッファ層2、厚さが2μmのi型GaN層からなる動作層3及び厚さが25nmのAlGaNからなる障壁層4を順次堆積し、III-V族窒化物半導体層11を積層する。 As shown in FIG. 7A, a buffer layer 2 made of AlN or GaN having a thickness of 200 nm is formed on a substrate 1 made of SiC, Al 2 O 3 , Si or GaAs by MOCVD or MBE. An operation layer 3 made of an i-type GaN layer having a thickness of 2 μm and a barrier layer 4 made of AlGaN having a thickness of 25 nm are sequentially deposited, and a group III-V nitride semiconductor layer 11 is laminated.

続いて本変形例においては、図7(b)に示すように、III-V族窒化物半導体層11の上にさらに化学気相法(CVD法)により厚さが100nmの窒化シリコン膜15を堆積する。   Subsequently, in the present modification, as shown in FIG. 7B, a silicon nitride film 15 having a thickness of 100 nm is further formed on the group III-V nitride semiconductor layer 11 by a chemical vapor deposition method (CVD method). accumulate.

次に、エッチング工程として図7(c)に示すようにCHF3のガス雰囲気中で窒化シリコン膜15をドライエッチングし、オーミック電極形成予定部分及びゲート電極形成予定部分の窓明けを行う。 Next, as shown in FIG. 7C, as the etching process, the silicon nitride film 15 is dry-etched in a CHF 3 gas atmosphere to open windows in the ohmic electrode formation scheduled portion and the gate electrode formation scheduled portion.

その後、図7(d)に示すようにダメージ回復工程として、Si膜6を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 Thereafter, as shown in FIG. 7D, as a damage recovery step, a Si film 6 is deposited to a thickness of 100 nm, and heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere.

そして、Si膜6をウエットエッチングにより剥離した後、障壁層4の上に、例えばチタン(Ti)50nmとアルミ(Al)200nmとが積層されたソース電極7及びドレイン電極8並びに例えばニッケル(Ni)50nmと金(Au)500nmとが積層されたゲート電極9を形成し、図7(e)に示すようなFETを得る。   Then, after the Si film 6 is removed by wet etching, the source electrode 7 and the drain electrode 8 in which, for example, titanium (Ti) 50 nm and aluminum (Al) 200 nm are stacked on the barrier layer 4 and nickel (Ni), for example. A gate electrode 9 in which 50 nm and gold (Au) 500 nm are stacked is formed to obtain an FET as shown in FIG.

本変形例の半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜をCHF3等のガスによりドライエッチングする際にIII-V族窒化物半導体層に生じるダメージを回復させることができる。 According to the manufacturing method of the semiconductor device of this modification, it is possible to recover the damage generated in the group III-V nitride semiconductor layer when the insulating film is dry-etched with a gas such as CHF 3 .

なお、本変形例においては、絶縁膜に窒化シリコン膜を用いたが、シリコン酸化膜、酸窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、又は窒化アルミニウム膜等を同様に用いることができる。また、エッチングガスは、絶縁膜の種類に応じて、CF4、Cl2、CHF3、BCl3又はSiCl4等を用いることができる。 In this modification, a silicon nitride film is used as the insulating film, but a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, or the like can be used similarly. As the etching gas, CF 4 , Cl 2 , CHF 3 , BCl 3, SiCl 4, or the like can be used depending on the type of the insulating film.

本変形例においては、障壁層4の上面にゲート電極9を形成したが、障壁層4をさらにエッチングしてゲートリセス構造を形成してもよい。   In this modification, the gate electrode 9 is formed on the upper surface of the barrier layer 4, but the barrier layer 4 may be further etched to form a gate recess structure.

(第2の実施形態)
以下に、本発明に係る第2の実施形態について図8を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図8(a)から(d)は本実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   8A to 8D schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.

図8(a)に示すように、MOCVD法又はMBE法によりSiC、Al23、Si又はGaAs等の基板1の上に、厚さが200nmのAlN又はGaN等からなるバッファ層22、厚さが2μmのi型GaNからなる動作層23、厚さが25nmのAlGaNからなる障壁層24及び厚さが30nmのn+型GaNからなるキャップ層25を順次堆積し、III-V族窒化物半導体層31を形成する。 As shown in FIG. 8A, a buffer layer 22 made of AlN or GaN having a thickness of 200 nm is formed on a substrate 1 such as SiC, Al 2 O 3 , Si or GaAs by MOCVD or MBE. An operation layer 23 made of i-type GaN having a thickness of 2 μm, a barrier layer 24 made of AlGaN having a thickness of 25 nm, and a cap layer 25 made of n + -type GaN having a thickness of 30 nm are sequentially deposited, and III-V nitride A semiconductor layer 31 is formed.

次に図8(b)に示すようにエッチング工程として、キャップ層25、障壁層24及び動作層23の一部に対し選択的にエッチングを行い素子分離領域31a及びメサ31bを形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, as an etching process, the cap layer 25, the barrier layer 24, and a part of the operation layer 23 are selectively etched to form element isolation regions 31a and mesas 31b.

エッチング工程に続いて図8(c)に示すように、ダメージ回復工程として素子分離領域31a及びメサ31bが形成されたIII-V族窒化物半導体層31の表面にSi膜26を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 Following the etching process, as shown in FIG. 8C, a Si film 26 is deposited to a thickness of 100 nm on the surface of the group III-V nitride semiconductor layer 31 on which the element isolation region 31a and the mesa 31b are formed as a damage recovery process. Heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere.

ウエットエッチングによりSi膜26を除去した後、通常の工程によりメサ31bの上に半導体素子41及び42を形成する(図8(d))。   After the Si film 26 is removed by wet etching, semiconductor elements 41 and 42 are formed on the mesa 31b by a normal process (FIG. 8D).

なお、Si膜26を堆積させる前に、メサ31bの上に半導体素子41及び42を形成する種々のエッチングを行い、素子分離領域31aの形成並びに半導体素子41及び42の形成を行う各エッチングによって生じるダメージを同時に回復させることも可能である。   Before the Si film 26 is deposited, various etchings for forming the semiconductor elements 41 and 42 on the mesa 31b are performed, and each of the etching for forming the element isolation region 31a and the semiconductor elements 41 and 42 is performed. It is also possible to recover damage at the same time.

このような構成においてもダメージ回復工程は有効であり、エッチングダメージによるデバイス間分離特性の劣化及び素子内リーク電流の発生を抑えることができるため、高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物系の半導体装置を容易に得ることが可能となる。   Even in such a configuration, the damage recovery process is effective, and it is possible to suppress the deterioration of the isolation characteristics between devices due to etching damage and the generation of leakage current in the element. Therefore, the III-V group having excellent high frequency characteristics and high output characteristics. A nitride-based semiconductor device can be easily obtained.

(第2の実施形態の一変形例)
以下に、本発明に係る第2の実施形態の変形例について図9を参照しながら第2の実施形態との差異のみについて説明する。
(One Modification of Second Embodiment)
Below, only the difference from 2nd Embodiment is demonstrated, referring FIG. 9 about the modification of 2nd Embodiment which concerns on this invention.

図9(a)及び図9(b)は本発明の第2の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図9において図8と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 9A and FIG. 9B schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層31を形成した後、Si膜26を堆積するまでの工程については、第2の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   Since the steps from the formation of the group III-V nitride semiconductor layer 31 on the substrate to the deposition of the Si film 26 are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.

本変形例においては、第2の実施形態と異なり図9(a)に示すように、Si膜26の堆積後の熱処理を、N2O雰囲気中において1000℃で30分間行い、Si膜26から絶縁膜であるシリコン酸窒化膜36を形成する。 In the present modification, unlike the second embodiment, as shown in FIG. 9A, the heat treatment after the deposition of the Si film 26 is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 O atmosphere. A silicon oxynitride film 36 which is an insulating film is formed.

その後、メサ31bの上に形成されたシリコン酸窒化膜36を除去し、通常の工程により半導体素子41および42を形成する。素子分離領域31aにはシリコン酸窒化膜36が残されており素子分離領域31aの絶縁保護膜として機能する(図9(b))。   Thereafter, the silicon oxynitride film 36 formed on the mesa 31b is removed, and semiconductor elements 41 and 42 are formed by a normal process. The silicon oxynitride film 36 is left in the element isolation region 31a and functions as an insulating protective film for the element isolation region 31a (FIG. 9B).

本変形例の半導体製造方法によれば、エッチングダメージによるデバイス間分離特性の劣化及び素子内リーク電流の発生を押さえることができ、また、回復に用いたマスクを絶縁保護膜とすることによりさらなる分離特性の向上、及びリーク電流が低減された半導体装置を実現することができる。   According to the semiconductor manufacturing method of this modification, it is possible to suppress degradation of device isolation characteristics due to etching damage and generation of leakage current in the element, and further isolation by using an insulating protective film as a mask used for recovery. A semiconductor device with improved characteristics and reduced leakage current can be realized.

(第3の実施形態)
以下に、本発明に係る第3の実施形態について図10を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG.

図10(a)から図10(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   FIG. 10A to FIG. 10C schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

図10(a)に示すように、MOCVD法又はMBE法によりSiC、Al23、Si又はGaAs等の基板51の上に、厚さ200nmのAlN又はGaN等からなるバッファ層52、厚さ15nmのn型キャリア密度の小さいGaN層すなわちi型GaN層53、厚さ500nmのn型キャリア密度の大きいGaN層すなわちn+型GaNからなるn型半導体層54(Si密度=1×1019cm-3)、厚さ500nmのAl0.1Ga0.9N層55、厚さ70nmのp型キャリア密度の大きいGaN層すなわちp+型GaNからなるp型半導体層56(Mg密度=4×1019cm-3)及び厚さ30nmのAl0.25Ga0.75N層57を順次形成しIII-V族窒化物半導体層61を形成する。なお、Al0.25Ga0.75N層57はn+型にドープされている(Si密度=2×1017cm-3)。 As shown in FIG. 10A, a buffer layer 52 made of AlN or GaN having a thickness of 200 nm is formed on a substrate 51 made of SiC, Al 2 O 3 , Si or GaAs by MOCVD or MBE. A GaN layer having a low n-type carrier density of 15 nm, i.e., an i-type GaN layer 53, and a GaN layer having a thickness of 500 nm having a high n-type carrier density, i.e., an n-type semiconductor layer 54 made of n + -type GaN (Si density = 1 × 10 19 cm -3 ), an Al 0.1 Ga 0.9 N layer 55 having a thickness of 500 nm, a GaN layer having a p-type carrier density of 70 nm, that is, a p-type semiconductor layer 56 made of p + -type GaN (Mg density = 4 × 10 19 cm − 3 ) and an Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57 having a thickness of 30 nm are sequentially formed to form a group III-V nitride semiconductor layer 61. The Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57 is doped n + type (Si density = 2 × 10 17 cm −3 ).

次に、図10(b)に示すように、Al0.25Ga0.75N層57を塩素系のガスを用いてドライエッチングし、p型半導体層56の一部を露出させる。続いて、ダメージ回復工程としてp型半導体層56の露出部分を含むIII-V族窒化物半導体層61の上にマグネシウム(Mg)膜67を100nm堆積し、N2雰囲気中において500℃で30間の熱処理を行う。 Next, as shown in FIG. 10B, the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57 is dry etched using a chlorine-based gas to expose a part of the p-type semiconductor layer 56. Subsequently, a magnesium (Mg) film 67 is deposited to a thickness of 100 nm on the group III-V nitride semiconductor layer 61 including the exposed portion of the p-type semiconductor layer 56 as a damage recovery step, and is performed at 500 ° C. for 30 hours in an N 2 atmosphere. The heat treatment is performed.

その後、図10(c)に示すように、Mg膜67をH2SO4等の溶液を用いて剥離し、さらにAl0.1Ga0.9N層55、p型半導体層56を塩素系のガスを用いてドライエッチングすることによりn型半導体層54の一部を露出させる、続いて、Al0.25Ga0.75N層57、p型半導体層56及びn型半導体層54の表面に通常のEB蒸着法及びリフトオフ工程等を用いた方法により電極59を形成し、バイポーラー型トランジスタ(BJT)を得る。 Thereafter, as shown in FIG. 10C, the Mg film 67 is peeled off using a solution such as H 2 SO 4 , and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 55 and the p-type semiconductor layer 56 are made of chlorine-based gas. Then, a part of the n-type semiconductor layer 54 is exposed by dry etching, and then a normal EB deposition method and lift-off are performed on the surfaces of the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57, the p-type semiconductor layer 56 and the n-type semiconductor layer 54. An electrode 59 is formed by a method using a process or the like to obtain a bipolar transistor (BJT).

なお、熱処理はSiを保護膜とした場合と同様に、処理温度が高いほど効果が高くなるが、100℃以上の温度において処理すれば実用上十分な効果が得られ、より好ましくは200℃以上、さらに好ましくは500℃以上の温度で処理すればよい。また、処理温度の上限はMgの融点(650℃)未満であればよい。また、熱処理雰囲気のガスは特に限定されず、窒素又はヘリウム等の不活性ガスのみならず酸素等を用いてもよい。   As in the case where Si is used as the protective film, the heat treatment becomes more effective as the processing temperature is higher, but if it is processed at a temperature of 100 ° C. or higher, a practically sufficient effect can be obtained, and more preferably 200 ° C. or higher. More preferably, the treatment may be performed at a temperature of 500 ° C. or higher. Moreover, the upper limit of processing temperature should just be less than melting | fusing point (650 degreeC) of Mg. Further, the gas in the heat treatment atmosphere is not particularly limited, and oxygen or the like may be used as well as an inert gas such as nitrogen or helium.

なお、Mg膜67を100℃以上650℃未満の温度で堆積させることにより保護膜の堆積と熱処理を同時に行うことも可能であり、Mg膜67をp型半導体層56の露出部分のみに堆積させ、熱処理を行ってもよい。   It is possible to simultaneously deposit the protective film and heat treatment by depositing the Mg film 67 at a temperature of 100 ° C. or more and less than 650 ° C. The Mg film 67 is deposited only on the exposed portion of the p-type semiconductor layer 56. A heat treatment may be performed.

本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、エッチングダメージによって生じるp型半導体層56へのコンタクト抵抗の劣化を回復させることが可能であり、エッチングダメージの無い高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物半導体装置を得ることができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, it is possible to recover the deterioration of the contact resistance to the p-type semiconductor layer 56 caused by etching damage, and excellent in high frequency characteristics and high output characteristics without etching damage. A III-V nitride semiconductor device can be obtained.

(第3の実施形態の第1変形例)
以下に、本発明に係る第3の実施形態の第1変形例について図11を参照しながら第3の実施形態との差異のみについて説明する。
(First Modification of Third Embodiment)
Below, only the difference with 3rd Embodiment is demonstrated, referring FIG. 11 for the 1st modification of 3rd Embodiment which concerns on this invention.

図11(a)及び図11(b)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図11において図10と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 11A and FIG. 11B schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 10 are given the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層61を形成する工程については、第3の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   The process of forming the group III-V nitride semiconductor layer 61 on the substrate is the same as that in the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.

本変形例においては、図11(a)に示すようにAl0.25Ga0.75N層57、p型半導体層56及びAl0.1Ga0.9N層55を塩素系のガスを用いてドライエッチングすることによりn型半導体層54の一部を露出させる。続いて、ダメージ回復工程としてn型半導体層54の露出部分を含むIII-V族窒化物半導体層61の上にSi膜66を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 In this modification, as shown in FIG. 11A, the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57, the p-type semiconductor layer 56, and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 55 are dry-etched by using a chlorine-based gas, thereby making n A part of the type semiconductor layer 54 is exposed. Subsequently, as a damage recovery process, a Si film 66 is deposited to a thickness of 100 nm on the group III-V nitride semiconductor layer 61 including the exposed portion of the n-type semiconductor layer 54, and a heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere. Do.

その後、図11(b)に示すように、Si膜66をウエットエッチングにより除去し、さらにAl0.25Ga0.75N層57を塩素系ガスを用いてドライエッチングすることによりp型半導体層56の一部を露出させる。続いて、通常の電子線蒸着法及びリフトオフ工程等を用いた方法によりAl0.25Ga0.75N層57、p型半導体層56及びn型半導体層54の表面に電極59を形成する。 After that, as shown in FIG. 11B, the Si film 66 is removed by wet etching, and the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57 is further dry-etched using a chlorine-based gas, thereby part of the p-type semiconductor layer 56. To expose. Subsequently, an electrode 59 is formed on the surfaces of the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57, the p-type semiconductor layer 56, and the n-type semiconductor layer 54 by a method using a normal electron beam evaporation method, a lift-off process, or the like.

本変形例の半導体装置の製造方法によれば、エッチングダメージによって生じるn型半導体層54へのコンタクト抵抗の劣化を回復させることが可能であり、エッチングダメージの無い高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物半導体装置を得ることができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this modification, it is possible to recover the deterioration of the contact resistance to the n-type semiconductor layer 54 caused by etching damage, and excellent in high frequency characteristics and high output characteristics without etching damage. A III-V nitride semiconductor device can be obtained.

なお、Si膜66を除去する前に第3の実施形態と同様にしてp型半導体層の一部を露出させ、Mgを用いてダメージ回復を行えば、p型半導体層へのダメージを同時に回復することができる。   Note that if the p-type semiconductor layer is partially exposed before the Si film 66 is removed and damage is recovered using Mg, the damage to the p-type semiconductor layer is recovered at the same time. can do.

(第3の実施形態の第2変形例)
以下に、本発明に係る第2の実施形態の第2変形例について図12を参照しながら第3の実施形態との差異のみについて説明する。
(Second modification of the third embodiment)
Hereinafter, only the difference from the third embodiment will be described with reference to FIG. 12 for the second modification of the second embodiment according to the present invention.

図12(a)から図12(c)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図12において図10と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 12A to FIG. 12C schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 12, the same components as those in FIG. 10 are given the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層61を形成する工程については、第3の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   The process of forming the group III-V nitride semiconductor layer 61 on the substrate is the same as that in the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図12(a)に示すように、Al0.25Ga0.75N層57を塩素系のガスを用いてドライエッチングすることによりp型半導体層56の一部を露出させ、さらにp型半導体層56及びAl0.1Ga0.9N層55をエッチングすることによりn型半導体層54の一部を露出させる。 As shown in FIG. 12A, a part of the p-type semiconductor layer 56 is exposed by dry etching the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57 using a chlorine-based gas, and the p-type semiconductor layer 56 and Al A part of the n-type semiconductor layer 54 is exposed by etching the 0.1 Ga 0.9 N layer 55.

本変形例においては図12(b)に示すように、p型半導体層56の露出部分のみにMg膜67を100nm堆積し、続いて、Mg膜67が堆積されている部分を含めてIII-V族窒化物半導体層61の上にSi膜66を100nm堆積し、N2雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行う。 In this modification, as shown in FIG. 12B, an Mg film 67 is deposited to a thickness of 100 nm only on the exposed portion of the p-type semiconductor layer 56, and subsequently, including the portion where the Mg film 67 is deposited, A Si film 66 is deposited to a thickness of 100 nm on the group V nitride semiconductor layer 61, and heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 atmosphere.

なお、熱処理は200℃以上1200℃未満の温度で行うことが好ましい。本変形例において、Mg膜67はSi膜66で覆われているため、Mg膜67の融点以上に温度を上げてもキャップ抜けは生じない。   Note that the heat treatment is preferably performed at a temperature of 200 ° C. or higher and lower than 1200 ° C. In this modification, since the Mg film 67 is covered with the Si film 66, cap removal does not occur even when the temperature is raised above the melting point of the Mg film 67.

その後、図12(c)に示すように、Si膜66及びMg膜67を剥離し、通常の電子線蒸着法とリフトオフ工程等を用いた方法によりAl0.25Ga0.75N層57、p型半導体層56及びn型半導体層54の表面に電極59を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 12C, the Si film 66 and the Mg film 67 are peeled off, and an Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57, a p-type semiconductor layer are formed by a method using a normal electron beam evaporation method and a lift-off process. 56 and an electrode 59 are formed on the surface of the n-type semiconductor layer 54.

本変形例の半導体装置の製造方法によれば、エッチングダメージによって生じるn型半導体層54及びp型半導体層56へのコンタクト抵抗の劣化を同時に回復させることができ、プロセスの簡便化及びトータル特性の向上が可能となる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this modification, it is possible to simultaneously recover the deterioration of the contact resistance to the n-type semiconductor layer 54 and the p-type semiconductor layer 56 caused by etching damage. Improvement is possible.

また、Mg膜を100℃以上650℃未満の温度範囲で堆積させ、Si膜を200℃以上1200℃未満の温度範囲で堆積させることによりMg膜及びSi膜の熱処理工程を省略することが可能である。   Further, the heat treatment step of the Mg film and the Si film can be omitted by depositing the Mg film in a temperature range of 100 ° C. or more and less than 650 ° C. and depositing the Si film in a temperature range of 200 ° C. or more and less than 1200 ° C. is there.

また、Si膜66は、n型半導体層54、Al0.25Ga0.75N層57の上のみに堆積させてもよい。なお、エッチングの順序は任意に入れ替えても同様の効果が得られる。 The Si film 66 may be deposited only on the n-type semiconductor layer 54 and the Al 0.25 Ga 0.75 N layer 57. Note that the same effect can be obtained even if the order of etching is arbitrarily changed.

(第4の実施形態)
以下に、本発明に係る第4の実施形態について図13を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

図13(a)から図13(f)は本実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   FIG. 13A to FIG. 13F schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.

図13(a)に示すように、MOCVD法又はMBE法によりSiC、Al23、Si又はGaAs等の基板81の上に、厚さ200nmのAlN又はGaN等からなるバッファ層82、厚さ2μmのi型GaNからなる動作層83、厚さ25nmのAlGaNからなる障壁層84及び厚30nmのn+型GaNからなるキャップ層85順次堆積し、III-V族窒化物半導体層91を形成する。 As shown in FIG. 13A, a buffer layer 82 made of AlN or GaN having a thickness of 200 nm is formed on a substrate 81 made of SiC, Al 2 O 3 , Si or GaAs by MOCVD or MBE. A working layer 83 made of 2 μm i-type GaN, a barrier layer 84 made of AlGaN with a thickness of 25 nm, and a cap layer 85 made of n + -type GaN with a thickness of 30 nm are sequentially deposited to form a group III-V nitride semiconductor layer 91. .

次に、エッチング工程としてキャップ層85及び障壁層層84及び動作層83の一部を塩素系のガスを用いてドライエッチングし、素子分離領域91a及びメサ91bを形成する。さらに、メサ91bの表面層であるキャップ層85の一部を塩素系のガスを用いてドライエッチングすることにより障壁層84露出させ、ゲートリセス部85aを形成する。続いて、素子分離領域91aの底面をエッチングにより掘り込み、動作層83から基板81の途中までのビアホール92aを形成する(図13(b))。   Next, as an etching process, the cap layer 85, the barrier layer 84, and a part of the operation layer 83 are dry-etched using a chlorine-based gas to form an element isolation region 91a and a mesa 91b. Further, a part of the cap layer 85 that is the surface layer of the mesa 91b is dry-etched using a chlorine-based gas to expose the barrier layer 84, thereby forming a gate recess portion 85a. Subsequently, the bottom surface of the element isolation region 91a is dug by etching to form a via hole 92a from the operation layer 83 to the middle of the substrate 81 (FIG. 13B).

エッチング工程に続いて、ダメージ回復工程としてメサ91b、ゲートリセス85a及びビアホール92aが形成されたIII-V族窒化物半導体層91の表面にSi膜86を100nm堆積する。   Subsequent to the etching process, as a damage recovery process, a Si film 86 is deposited to a thickness of 100 nm on the surface of the group III-V nitride semiconductor layer 91 in which the mesa 91b, the gate recess 85a, and the via hole 92a are formed.

さらに、N2O雰囲気中において1000℃で30分間の熱処理を行い、Si膜86から絶縁膜である酸窒化シリコン膜96を形成する(図13(c))。 Further, heat treatment is performed at 1000 ° C. for 30 minutes in an N 2 O atmosphere to form a silicon oxynitride film 96 that is an insulating film from the Si film 86 (FIG. 13C).

図13(d)に示すように、ビアホール92a内を除いて酸窒化シリコン膜96をウエットエッチングにより剥離し、ゲートリセス部85aの一部にゲート電極89を形成し、キャップ層85の上にソース電極87及びドレイン電極88を形成する。この際にソース電極87はビアホール92aを覆うように形成する。   As shown in FIG. 13D, the silicon oxynitride film 96 is removed by wet etching except for the inside of the via hole 92a, a gate electrode 89 is formed in a part of the gate recess portion 85a, and the source electrode is formed on the cap layer 85. 87 and drain electrode 88 are formed. At this time, the source electrode 87 is formed so as to cover the via hole 92a.

その後、図13(e)に示すように基板81を裏面から研磨し、ビアホール92aを裏面に貫通させる。続いて、図13(f)に示すように金めっきを用いて基板81の裏面に電極90を形成し、ビアホール92aに形成されたビアプラグ92bを通してソース電極87と電極90とが電気的に接続されたFETを得る。   Thereafter, as shown in FIG. 13E, the substrate 81 is polished from the back surface, and the via hole 92a is passed through the back surface. Subsequently, as shown in FIG. 13F, an electrode 90 is formed on the back surface of the substrate 81 using gold plating, and the source electrode 87 and the electrode 90 are electrically connected through a via plug 92b formed in the via hole 92a. Get FET.

本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ダメージ回復工程によりエッチングダメージを回復させると共にビア部を絶縁膜で保護するため、エッチングダメージによって生じるビア部から素子へのリーク電流を低減させることができ、高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物系の半導体装置を得ることが可能である。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, the etching damage is recovered by the damage recovery process and the via portion is protected by the insulating film, so that the leakage current from the via portion to the element caused by the etching damage can be reduced. In addition, it is possible to obtain a group III-V nitride semiconductor device having excellent high frequency characteristics and high output characteristics.

なお、本実施形態のエッチング工程においてエッチングの順番を入れかえてもよい。また、本実施形態に示した構造は、BJTにも適用することが可能である。さらに、ダメージ回復工程において形成された絶縁膜96を、ゲート電極89の脇等の部分に保護膜として残してもよい。   Note that the order of etching may be changed in the etching process of this embodiment. Further, the structure shown in the present embodiment can also be applied to BJT. Further, the insulating film 96 formed in the damage recovery process may be left as a protective film on a portion of the gate electrode 89 or the like.

(第4の実施形態の一変形例)
以下に、本発明に係る第4の実施形態の一変形例について図14を参照しながら説明する。
(One Modification of Fourth Embodiment)
A modification of the fourth embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG.

図14(a)から図14(c)は本変形例に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。なお、図14において図13と同一の構成要素については同一の符号を付与している。   FIG. 14A to FIG. 14C schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this modification. In FIG. 14, the same components as those in FIG. 13 are given the same reference numerals.

基板上にIII-V族窒化物半導体層91を形成した後、絶縁膜である酸窒化シリコン膜96を形成する工程までについては、第4の実施形態と同じてあるから説明を省略する。   Since the steps from forming the group III-V nitride semiconductor layer 91 on the substrate to forming the silicon oxynitride film 96 as an insulating film are the same as those in the fourth embodiment, the description thereof is omitted.

図14(a)に示すように、本変形例においてはオーミック電極形成予定部分の酸窒化シリコン膜96のみをウエットエッチングにより剥離し、酸窒化シリコン膜96に覆われたゲートリセス部85aの一部にゲート電極89を形成し、キャップ層85の上にソース電極87及びドレイン電極88を形成する。この際にソース電極87はビアホール92aを覆うように形成する。   As shown in FIG. 14A, in this modification, only the silicon oxynitride film 96 where the ohmic electrode is to be formed is peeled off by wet etching to form a part of the gate recess 85 a covered with the silicon oxynitride film 96. A gate electrode 89 is formed, and a source electrode 87 and a drain electrode 88 are formed on the cap layer 85. At this time, the source electrode 87 is formed so as to cover the via hole 92a.

その後、図14(b)に示すように基板81を裏面から研磨し、ビアホール92aを裏面に貫通さる。続いて、図14(c)に示すように金めっきを用いて基板81の裏面に電極90を形成し、ビアホール92aに形成されたビアプラグ92bを通してソース電極87と電極90とが電気的に接続されたMISFETを得る。   Thereafter, as shown in FIG. 14B, the substrate 81 is polished from the back surface, and the via hole 92a penetrates the back surface. Subsequently, as shown in FIG. 14C, an electrode 90 is formed on the back surface of the substrate 81 using gold plating, and the source electrode 87 and the electrode 90 are electrically connected through a via plug 92b formed in the via hole 92a. Obtain a MISFET.

本変形例の半導体装置の製造方法によれば、ダメージ回復工程を行うと共にビア部を絶縁膜により保護するため、エッチングダメージにより発生するビア部から素子へのリーク電流に起因する性能劣化を防止することができ、高周波特性及び高出力特性に優れたIII-V族窒化物半導体装置を得ることができる。また、同時にリセス構造部の回復、MISFET化を兼ねることによりプロセスの簡便化等を実現することができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of this modification, the damage recovery process is performed and the via portion is protected by the insulating film, so that the performance deterioration due to the leakage current from the via portion to the element caused by the etching damage is prevented. In addition, a group III-V nitride semiconductor device having excellent high frequency characteristics and high output characteristics can be obtained. In addition, simplification of the process can be realized by simultaneously recovering the recess structure and making it a MISFET.

なお、本実施形態に示した構造は、BJTにも適用することが可能である。   The structure shown in this embodiment can also be applied to BJT.

(第5の実施形態)
以下に、本発明に係る第5の実施形態について図15を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG.

図15(a)から図15(e)は本実施形態に係る半導体装置の製造方法について工程順に断面構成を模式的に示している。   FIG. 15A to FIG. 15E schematically show cross-sectional configurations in the order of steps in the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.

図15(a)に示すように、MOCVD法又はMBE法によりSiC、Al23、Si又はGaAs等からなる基板162の上に、厚さが2μmのn型にドープされたGaNからなるバッファ層163と、厚さが1μmのn型にドープされたAl0.15Ga0.85Nからなるn型クラッド層164と、厚さが3nmのIn01Ga09Nからなる活性層165と、厚さが1.2μmのp型のAl0.15Ga0.85Nからなるp型クラッド層166と、厚さが50nmのp型にドープされたGaNからなるp型コンタクト層167を順次堆積して、III-V族窒化物半導体層171を形成する。 As shown in FIG. 15A, an n-type doped GaN buffer having a thickness of 2 μm is formed on a substrate 162 made of SiC, Al 2 O 3 , Si, GaAs or the like by MOCVD or MBE. Layer 163, an n-type cladding layer 164 made of n 0.1 -doped Al 0.15 Ga 0.85 N with a thickness of 1 μm, and an In 0 . 1 Ga 0 . An active layer 165 made of 9 N, a p-type cladding layer 166 made of p-type Al 0.15 Ga 0.85 N with a thickness of 1.2 μm, and a p-type contact made of p-type doped GaN with a thickness of 50 nm Layers 167 are sequentially deposited to form a III-V nitride semiconductor layer 171.

ここで、活性層165は、窒化ガリウムからなる障壁層と窒化インジウムガリウムからなる井戸層とを2〜10組程度含む多重量子井戸構造であることが好ましい。   Here, the active layer 165 preferably has a multiple quantum well structure including about 2 to 10 pairs of a barrier layer made of gallium nitride and a well layer made of indium gallium nitride.

次に、図15(b)に示すように、塩素系のガスを用いたドライエッチングによりp型クラッド層166を100nm程度残して掘り込みを行ってリッジ部166aを形成する。   Next, as shown in FIG. 15 (b), ridges 166a are formed by performing digging by leaving about 100 nm of the p-type cladding layer 166 by dry etching using a chlorine-based gas.

続いて、図15(c)に示すように、ダメージ回復工程として、リッジ部166aを含むIII-V族窒化物半導体層171の上にMg膜177を100nm堆積し、N2雰囲気中において600℃で30分間の熱処理を行う。 Subsequently, as shown in FIG. 15C, as a damage recovery step, an Mg film 177 is deposited to a thickness of 100 nm on the group III-V nitride semiconductor layer 171 including the ridge portion 166a, and 600 ° C. in an N 2 atmosphere. Heat treatment for 30 minutes.

熱処理後、図15(d)に示すように、Mg膜を硫酸等の溶液を用いたウエットエッチングにより剥離し、p型コンタクト層167の上に例えば、ニッケル(Ni)、白金(Pt)及び金(Au)の積層体からなるp側オーミック電極168を通常のフォトリソグラフィ工程及びEB蒸着法等により形成する。なお、ダメージ回復工程においてp型コンタクト層167の上に形成されたMg膜167をそのまま電極として用いることも可能である。   After the heat treatment, as shown in FIG. 15D, the Mg film is peeled off by wet etching using a solution such as sulfuric acid, and, for example, nickel (Ni), platinum (Pt) and gold are formed on the p-type contact layer 167. A p-side ohmic electrode 168 made of a (Au) laminate is formed by a normal photolithography process, an EB vapor deposition method, or the like. In the damage recovery step, the Mg film 167 formed on the p-type contact layer 167 can be used as an electrode as it is.

さらに図15(e)に示すように基板162をその厚みが150μmになるまで研磨し、その後、基板162のバッファ層163と反対側の面上に例えばTi及びAlの積層体からなるn側オーミック電極161を通常のフォトリソグラフィ工程及びEB蒸着法等を用いて形成する。   Further, as shown in FIG. 15 (e), the substrate 162 is polished until its thickness becomes 150 μm, and then the n-side ohmic made of, for example, a laminate of Ti and Al on the surface of the substrate 162 opposite to the buffer layer 163. The electrode 161 is formed using a normal photolithography process, an EB vapor deposition method, or the like.

本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、エッチングダメージによるコンタクト抵抗の上昇及び結晶構造の崩れ等を回復させることができ、発光特性が大きく改善したIII-V族窒化物半導体レーザ装置を容易に製造することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the increase in contact resistance due to etching damage, the collapse of the crystal structure, and the like can be recovered, and the III-V nitride semiconductor laser device with greatly improved light emission characteristics can be easily obtained. Can be manufactured.

なお、本実施形態においては、p型クラッドがリッジ部を有する半導体レーザ装置の製造方法について示したが、n型とp型を入れ替えたn型クラッドがリッジ部を有する半導体レーザ装置を製造する場合には、n型クラッドをエッチングした後、保護膜としてSi膜を堆積し、熱処理を行うことにより同等のダメージ回復効果が得られる。   In the present embodiment, the method for manufacturing the semiconductor laser device in which the p-type cladding has the ridge portion has been described. However, in the case of manufacturing the semiconductor laser device in which the n-type cladding having the n-type and p-type interchanged has the ridge portion. In this case, after the n-type cladding is etched, a Si film is deposited as a protective film, and an equivalent damage recovery effect can be obtained by heat treatment.

本発明に係る各実施形態及び各変形例において保護膜であるSi膜及びMg膜の膜厚を100nmとしたが、これに限らず、III-V族窒化物半導体層表面から熱処理の際に窒素が抜けるキャップ抜けを防止でき、熱処理後に容易に剥離できる厚みであればよく、保護膜の厚みは、10nm以上且つ200nm以下の範囲において同様の効果が得られる。   In each embodiment and each modification according to the present invention, the thickness of the Si film and the Mg film, which are protective films, is set to 100 nm. However, the present invention is not limited to this. The thickness of the protective film may be any thickness as long as it can prevent the cap from coming off and can be easily peeled off after the heat treatment, and the protective film has a thickness in the range of 10 nm to 200 nm.

本発明に係る半導体装置及び半導体レーザ装置の製造方法は、III-V族窒化物系電子デバイスの超高速及び高出力特性を実現する場合に問題となるエッチング時のダメージを回復させることができ、これにより高周波特性及び高出力特性が改善されたIII-V族窒化物系電子デバイスを容易に製造することが可能となるため、III-V族窒化物半導体よりなる半導体装置及び半導体レーザ装置の製造方法等として有用である。   The manufacturing method of the semiconductor device and the semiconductor laser device according to the present invention can recover the damage at the time of etching, which becomes a problem when realizing the ultra-high speed and high output characteristics of the III-V nitride electronic device, As a result, a III-V nitride electronic device with improved high-frequency characteristics and high output characteristics can be easily manufactured. Therefore, a semiconductor device and a semiconductor laser device made of a III-V nitride semiconductor are manufactured. This is useful as a method.

(a)から(d)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (d) are schematic cross-sectional views showing respective steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 熱処理温度とシート抵抗との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between heat processing temperature and sheet resistance. (a)から(d)は本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (d) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment of the present invention. (a)から(c)は本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (c) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second modification of the first embodiment of the present invention. (a)から(d)は本発明の第1の実施形態の第3変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (d) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a third modification of the first embodiment of the present invention. (a)から(d)は本発明の第1の実施形態の第4変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (d) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth modification of the first embodiment of the present invention. (a)から(e)は本発明の第1の実施形態の第5変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (e) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth modification of the first embodiment of the present invention. (a)から(d)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (d) is a schematic cross-sectional view showing each step of a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. (a)及び(b)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) And (b) is typical sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. (a)から(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (c) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. (a)及び(b)は本発明の第3の実施形態の第1変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) And (b) is typical sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. (a)から(c)は本発明の第3の実施形態の第2変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (c) is a schematic cross-sectional view showing each step of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second modification of the third embodiment of the present invention. (a)から(f)は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (f) is a schematic cross-sectional view showing each step of a manufacturing method of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. (a)から(c)は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (c) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. (a)から(e)は本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。(A) to (e) are schematic cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 バッファ層
3 動作層
4 障壁層
5 キャップ層
5a ゲートリセス部
5b オーミック掘り込み部
5c 第2のゲートリセス部
6 シリコン膜
7 ソース電極
8 ドレイン電極
9 ゲート電極
11 III-V族窒化物半導体層
15 窒化シリコン膜
16 酸窒化シリコン膜
21 基板
22 バッファ層
23 動作層
24 障壁層
25 キャップ層
26 シリコン膜
27 ソース電極
28 ドレイン電極
29 ゲート電極
31 III-V族窒化物半導体層
31a 素子分離領域
31b メサ
36 酸窒化シリコン膜
41 半導体素子
42 半導体素子
51 基板
52 バッファ層
53 i型GaN層
54 n型半導体層
55 Al0.1Ga0.9N層
56 p型半導体層
57 Al0.25Ga0.75N層
59 電極
61 III-V族窒化物半導体層
66 シリコン膜
67 マグネシウム膜
81 基板
82 バッファ層
83 動作層
84 障壁層
85 キャップ層
85a ゲートリセス部
86 シリコン膜
87 ソース電極
88 ドレイン電極
89 ゲート電極
90 電極
91 III-V族窒化物半導体層
91a 素子分離領域
91b メサ
92a ビアホール
92b ビアプラグ
96 酸窒化シリコン膜
161 n側オーミック電極
162 基板
163 バッファ層
164 n型クラッド層
165 活性層
166 p型クラッド層
166a リッジ部
167 p型コンタクト層
168 p側オーミック電極
177 マグネシウム膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 Operation layer 4 Barrier layer 5 Cap layer 5a Gate recess portion 5b Ohmic digging portion 5c Second gate recess portion 6 Silicon film 7 Source electrode 8 Drain electrode 9 Gate electrode 11 III-V nitride semiconductor layer 15 Silicon nitride film 16 Silicon oxynitride film 21 Substrate 22 Buffer layer 23 Operation layer 24 Barrier layer 25 Cap layer 26 Silicon film 27 Source electrode 28 Drain electrode 29 Gate electrode 31 III-V nitride semiconductor layer 31a Element isolation region 31b Mesa 36 Silicon oxynitride film 41 Semiconductor element 42 Semiconductor element 51 Substrate 52 Buffer layer 53 i-type GaN layer 54 n-type semiconductor layer 55 Al 0.1 Ga 0.9 N layer 56 p-type semiconductor layer 57 Al 0.25 Ga 0.75 N layer 59 Electrode 61 III-V Group nitride semiconductor layer 66 Silicon film 67 Magnesium film 81 Substrate 82 Battery Layer 83 operation layer 84 barrier layer 85 cap layer 85a gate recess 86 silicon film 87 source electrode 88 drain electrode 89 gate electrode 90 electrode 91 III-V nitride semiconductor layer 91a element isolation region 91b mesa 92a via hole 92b via plug 96 oxynitriding Silicon film 161 n-side ohmic electrode 162 substrate 163 buffer layer 164 n-type cladding layer 165 active layer 166 p-type cladding layer 166a ridge portion 167 p-type contact layer 168 p-side ohmic electrode 177 magnesium film

Claims (10)

基板の上にIII-V族窒化物半導体からなる第1導電型の半導体層を含む積層半導体層を形成する半導体層積層工程と、
前記第1導電型の半導体層の一部をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の後に、前記エッチングされた部分を含む領域の上に第1導電型のドーパントとなる元素を含む保護膜を堆積し、堆積された前記保護膜と共に前記積層半導体層を熱処理するダメージ回復工程と、
前記保護膜の少なくとも一部を剥離して電極形成領域を露出する剥離工程と、
前記電極形成領域の上に電極を形成する電極形成工程とを備え、
前記第1導電型の半導体層はp型の半導体層であり、
前記保護膜は、マグネシウムからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer stacking step of forming a stacked semiconductor layer including a semiconductor layer of a first conductivity type made of a group III-V nitride semiconductor on a substrate;
An etching step of etching a part of the semiconductor layer of the first conductivity type;
After the etching step, a damage recovery is performed by depositing a protective film including an element serving as a dopant of the first conductivity type on a region including the etched portion, and heat-treating the stacked semiconductor layer together with the deposited protective film. Process,
A peeling step of peeling off at least part of the protective film to expose the electrode forming region;
An electrode forming step of forming an electrode on the electrode forming region,
The first conductivity type semiconductor layer is a p-type semiconductor layer;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the protective film is made of magnesium.
前記保護膜の堆積と前記熱処理を同時に行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the deposition of the protective film and the heat treatment are performed simultaneously. 前記熱処理は、100℃以上且つ650℃未満の温度で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 100 ° C. or more and less than 650 ° C. 3. 前記剥離工程において、前記保護膜を硫酸を用いて剥離することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the peeling step, the protective film is peeled off using sulfuric acid. 前記半導体層積層工程の後に、前記半導体層の上に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、
前記絶縁膜を選択的にエッチングする絶縁膜エッチング工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
An insulating film deposition step of depositing an insulating film on the semiconductor layer after the semiconductor layer stacking step;
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising an insulating film etching step of selectively etching the insulating film. 6.
前記絶縁膜は、酸窒化シリコン膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化アルミニウム膜又は窒化アルミニウム膜であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the insulating film is a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, or an aluminum nitride film. 基板の上に、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層と、前記n型半導体層の上に形成されたp型半導体層とを含む積層半導体層を積層する半導体層積層工程と、
前記積層半導体層をエッチングすることにより前記p型半導体層のうち電極形成領域を露出させるエッチング工程と、
前記エッチング工程の後に、前記p型半導体層を含む前記半導体層の上にマグネシウムからなる保護膜を堆積し、堆積された保護膜と共に前記積層半導体層を熱処理するダメージ回復工程と、
前記保護膜の少なくとも一部を剥離して前記電極形成領域を露出する剥離工程と、
前記電極形成領域の上に電極を形成する電極形成工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer stacked on a substrate, each of which is made of a group III-V nitride semiconductor and includes a stacked semiconductor layer including an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer formed on the n-type semiconductor layer Process,
An etching step of exposing an electrode formation region of the p-type semiconductor layer by etching the stacked semiconductor layer;
A damage recovery step of depositing a protective film made of magnesium on the semiconductor layer including the p-type semiconductor layer after the etching step, and heat-treating the laminated semiconductor layer together with the deposited protective film;
A peeling step of peeling off at least a part of the protective film to expose the electrode forming region;
And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an electrode forming step of forming an electrode on the electrode forming region.
基板の上に、それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層と、前記n型半導体層の上に形成されたp型半導体層とを含む積層半導体層を積層する半導体層積層工程と、
前記半導体層をエッチングすることにより前記p型半導体層のうち第1の電極形成領域及び前記n型半導体層のうち第2の電極形成領域を露出させるエッチング工程と、
前記積層半導体層のダメージを回復するダメージ回復工程と、
第1の保護膜及び第2の保護膜の少なくとも一部を剥離して前記第1の電極形成領域及び第2の電極形成領域を露出する剥離工程と、
前記第1の電極形成領域の上に第1の電極を形成し、前記第2の電極形成領域の上に第2の電極を形成する電極形成工程とを備え、
前記ダメージ回復工程は、前記p型半導体層の上にマグネシウムからなる第1の保護膜を堆積する第1の保護膜堆積工程と、
前記保護膜を含む前記積層半導体層の上にシリコンからなる第2の保護膜を堆積する第2の保護膜堆積工程と、
前記第1の保護膜及び前記第2の保護膜と共に前記積層半導体層を熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer stacked on a substrate, each of which is made of a group III-V nitride semiconductor and includes a stacked semiconductor layer including an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer formed on the n-type semiconductor layer Process,
An etching step of exposing a first electrode formation region of the p-type semiconductor layer and a second electrode formation region of the n-type semiconductor layer by etching the semiconductor layer;
A damage recovery step of recovering damage of the laminated semiconductor layer;
A peeling step of peeling at least a part of the first protective film and the second protective film to expose the first electrode forming region and the second electrode forming region;
An electrode forming step of forming a first electrode on the first electrode formation region and forming a second electrode on the second electrode formation region;
The damage recovery step includes a first protective film deposition step of depositing a first protective film made of magnesium on the p-type semiconductor layer;
A second protective film deposition step of depositing a second protective film made of silicon on the laminated semiconductor layer including the protective film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a heat treatment step of heat-treating the laminated semiconductor layer together with the first protective film and the second protective film.
それぞれがIII-V族窒化物半導体からなり、n型半導体層、活性層及びp型半導体層を含む積層半導体層を順次積層する半導体層積層工程と、
前記p型半導体層をエッチングすることにより、前記p型半導体層に断面が凸状のリッジ部を形成するエッチング工程と、
前記エッチング工程の後に、マグネシウムからなる保護膜を堆積し、堆積した保護膜と共に前記p型半導体層に対して熱処理を行うダメージ回復工程と、
前記保護膜を剥離する剥離工程と、
前記リッジ部に接する電極を形成する電極形成工程とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
A semiconductor layer stacking step of sequentially stacking stacked semiconductor layers each including a group III-V nitride semiconductor and including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer;
Etching the p-type semiconductor layer to form a ridge having a convex cross section in the p-type semiconductor layer;
A damage recovery step of depositing a protective film made of magnesium after the etching step, and performing a heat treatment on the p-type semiconductor layer together with the deposited protective film;
A peeling step for peeling off the protective film;
And a method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: forming an electrode in contact with the ridge portion.
基板の上にIII-V族窒化物半導体からなる第1導電型の半導体層を含む積層半導体層を形成する半導体層積層工程と、
前記第1導電型の半導体層の上に絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、
前記絶縁膜の一部をエッチングして前記第1導電型の半導体層を露出する絶縁膜エッチング工程と、
前記第1導電型の半導体層の露出部分の上に第1導電型のドーパントとなる元素を含む保護膜を堆積し、堆積された前記保護膜と共に前記積層半導体層を熱処理するダメージ回復工程と、
前記保護膜の少なくとも一部を剥離して電極形成領域を露出する剥離工程と、
前記電極形成領域の上に電極を形成する電極形成工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer stacking step of forming a stacked semiconductor layer including a semiconductor layer of a first conductivity type made of a group III-V nitride semiconductor on a substrate;
An insulating film deposition step of depositing an insulating film on the semiconductor layer of the first conductivity type;
An insulating film etching step of etching a part of the insulating film to expose the semiconductor layer of the first conductivity type;
A damage recovery step of depositing a protective film containing an element serving as a dopant of the first conductivity type on the exposed portion of the semiconductor layer of the first conductivity type, and heat-treating the stacked semiconductor layer together with the deposited protective film;
A peeling step of peeling off at least part of the protective film to expose the electrode forming region;
And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an electrode forming step of forming an electrode on the electrode forming region.
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KR101207701B1 (en) * 2006-03-10 2012-12-03 재단법인서울대학교산학협력재단 GaN SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME
US8441036B2 (en) 2006-03-22 2013-05-14 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4818844B2 (en) * 2006-08-03 2011-11-16 株式会社豊田中央研究所 Contact hole forming method and semiconductor device manufacturing method
JP2009010211A (en) * 2007-06-28 2009-01-15 Sharp Corp Method for manufacturing hetero junction field effect transistor
JP2009212183A (en) * 2008-03-03 2009-09-17 Toyota Central R&D Labs Inc Manufacturing method of semiconductor device
WO2010052810A1 (en) 2008-11-06 2010-05-14 パナソニック株式会社 Nitride semiconductor element and method for manufacturing the same
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JP5685020B2 (en) 2010-07-23 2015-03-18 住友電気工業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP2013168433A (en) * 2012-02-14 2013-08-29 Toshiba Corp Nitride semiconductor device and method of manufacturing nitride semiconductor device
JP5717677B2 (en) 2012-03-06 2015-05-13 株式会社東芝 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6082930B2 (en) * 2012-04-20 2017-02-22 株式会社Joled Thin film transistor and display device
FR3026558B1 (en) * 2014-09-26 2018-03-09 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives METHOD FOR ACTIVATING DOPANTS IN A SEMICONDUCTOR LAYER BASED ON GAN
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