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公開番号2025065956
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175501
出願日2023-10-10
発明の名称窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/66 20250101AFI20250415BHJP()
要約【課題】GaOx層の形成を抑制することができ、絶縁膜中へのGa拡散を抑制することができる窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置の製造方法は、窒化ガリウム層上に酸素を実質含有しない非酸化膜を形成する工程と、前記非酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、NOガスを含む雰囲気下での熱処理により、前記絶縁膜で覆われている前記非酸化膜を酸窒化させて、前記非酸化膜から第1酸窒化膜を形成する工程と、を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
窒化ガリウム層上に酸素を実質含有しない非酸化膜を形成する工程と、
前記非酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、
ＮＯガスを含む雰囲気下での熱処理により、前記絶縁膜で覆われている前記非酸化膜を酸窒化させて、前記非酸化膜から第１酸窒化膜を形成する工程と、を含む窒化物半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記非酸化膜の酸素元素の含有量は、５×１０
２１
ｃｍ
－３
以下である、請求項１に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記非酸化膜を形成する工程の前に、
前記窒化ガリウム層の表面から酸化膜を除去するための洗浄処理を施す工程、をさらに含む請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記非酸化膜の厚みは、前記絶縁膜の厚みよりも薄い、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記非酸化膜の厚みは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記非酸化膜は、Ｓｉ膜、Ｓｉ窒化膜、Ａｌ膜又はＡｌ窒化膜のうち、いずれか１つ以上の膜を含む、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記非酸化膜を形成する工程では、
前記非酸化膜を熱ＣＶＤ法又はスパッタリング法で形成する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜の厚みは、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜は、前記第１酸窒化膜よりも窒素元素の濃度が高い第２酸窒化膜を含む、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜は、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち、いずれか１つ以上の元素を含有する酸化物又は酸窒化物を含む、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）の表面にプラズマＣＶＤ法でゲート絶縁膜を形成する場合、装置内で酸素フラズマを発生させる。酸素プラズマは、ＧａＮ表面を酸化させてＧａＯｘ層を形成させる。ＧａＯｘ層は、キャリアトラップ源となり、ＭＯＳＦＥＴの移動度を低下させる可能性がある。また、ＧａＯｘ層は、ゲート絶縁膜中へのＧａ拡散供給源となって、ゲート絶縁膜中の固定電荷となり、ＭＯＳＦＥＴのしきい値の低下を招く可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１４３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＧａＯｘ層の形成を抑制し、ゲート絶縁膜中へのＧａ拡散を抑制できる技術が望まれている。本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＧａＯｘ層の形成を抑制することができ、絶縁膜中へのＧａ拡散を抑制することができる窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る窒化物半導体装置の製造方法は、窒化ガリウム層上に酸素を実質含有しない非酸化膜を形成する工程と、前記非酸化膜上に絶縁膜を形成する工程と、ＮＯガスを含む雰囲気下での熱処理により、前記絶縁膜で覆われている前記非酸化膜を酸窒化させて、前記非酸化膜から第１酸窒化膜を形成する工程と、を含む。
【０００６】
本開示の一態様に係る窒化物半導体装置は、窒化ガリウム層と、前記窒化ガリウム層に設けられる電界効果トランジスタと、を備える。前記電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、前記窒化ガリウム層に隣接する第１酸窒化膜と、前記第１酸窒化膜上に設けられた絶縁膜と、を有する。前記窒化ガリウム層と前記第１酸窒化膜との界面及び、前記界面から前記窒化ガリウム層側へ１０ｎｍの範囲内に、酸化ガリウムを含む界面遷移層は実質存在しない。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ＧａＯｘ層の形成を抑制することができ、絶縁膜中へのＧａ拡散を抑制することができる窒化物半導体装置の製造方法及び窒化物半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す平面図である。
図２は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
図３は、図２の断面図を拡大した図であり、１つの縦型ＭＯＳＦＥＴ（単位構造）を示す図である。
図４は、本開示の実施形態１に係るＧａＮ半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
図５は、本開示の実施形態２に係るＧａＮ半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
図６は、本開示の実施形態３に係る縦型ＭＯＳＦＥＴの構成例を示す断面図である。
図７は、本開示の実施形態４に係るノーマリオフ型のＨＥＭＴの構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、後述のＧａＮ基板１０の表面１０ａに平行な方向である。また、Ｚ軸方向は、ＧａＮ基板１０の表面１０ａと垂直に交わる方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。
（【００１１】以降は省略されています）

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