特許6606879IP Force 特許公報全文掲載

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技術分野

窒化物半導体装置の製造方法および窒化物半導体装置に関する。 イオン注入後の結晶回復工程および不純物活性化工程では、半導体基板を高温で熱処理する。例えば、半導体基板の材料が窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料である場合、８００度以上で熱処理する。しかし、８００度以上で熱処理するとＧａＮ系材料の表面から窒素原子（Ｎ）が分解されて放出される。これを防ぐ目的として、熱処理工程においてＧａＮ系材料に保護膜（キャップ層）を設けていた（例えば、特許文献１および２参照）。 不純物活性化工程では半導体基板を１１００℃より高い温度で熱処理する場合があり、結晶回復工程では半導体基板を１５００℃程度で熱処理する場合がある。このような場合、保護膜を用いたとしてもＧａＮ系材料の表面からの窒素原子の放出を十分には抑制できないので、ＧａＮ系材料の表面に凹凸を有する荒れが発生する。表面荒れが発生した領域には、アクセプタに対する補償ドナーとして機能する窒素空孔が存在するので、設計目的に適った十分なｐ型キャリア濃度を得ることができない。加えて、保護膜から不純物が拡散することまたは保護膜の除去が不十分であることに起因して、ＧａＮ系材料の表面が汚染される場合がある。これにより、その後のプロセスまたは完成したデバイスの特性に対して悪影響が出る。なお、熱処理工程が無い場合であっても、保護膜の形成および除去に起因してＧａＮ系材料の表面に荒れが存在する場合がある。またなお、成膜した絶縁膜をＣＭＰにより研磨して、界面強化層を露出することが知られている（例えば、特許文献３参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第２５４０７９１号公報
［特許文献２］ 特許第３２４４９８０号公報
［特許文献３］ 特許第４０４４４９７号公報

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

ただし、界面強化層を露出するためのＣＭＰは、ＧａＮ系材料の表面荒れを補償するものではない。本件は、ＧａＮ系材料において表面荒れが存在する領域を除去することにより、平坦な表面を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の第１の態様においては、窒化物半導体層を熱処理する熱処理工程、または、窒化物半導体層のおもて面に形成された膜を除去する除去工程と、熱処理工程または除去工程よりも後の工程であって、窒化物半導体層のおもて面を研磨する研磨工程とを備える、窒化物半導体装置の製造方法を提供する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】第１窒化物半導体装置１００の製造フロー９０を示す図である。

【図2】図１に記載の各工程に入る前の半導体基板１０の断面を示す図である。

【図3】ドープ工程Ｓ１０を示す図である。

【図4】保護膜１８の形成工程Ｓ２０を示す図である。

【図5】熱処理工程Ｓ３０を示す図である。

【図6】保護膜１８の除去工程Ｓ４０を示す図である。

【図7】おもて面１１の研磨工程Ｓ５０を示す図である。

【図8】おもて面構造４０および裏面構造５０の形成工程Ｓ６０を示す図である。

【図9】（ａ）〜（ｅ）は、半導体基板１０のおもて面１１のＡＦＭ像を示す図である。

【図10】（ａ）〜（ｅ）は、半導体基板１０のおもて面１１の凹凸を表す３次元立体図を示す図である。

【図11】（ａ）〜（ｅ）は、半導体基板１０のおもて面１１の凹凸を表すグラフを示す図である。

【図12】第２窒化物半導体装置１００の製造フロー９４を示す図である。

【図13】おもて面１１の研磨工程Ｓ５５を示す図である。

【図14】第３窒化物半導体装置１１０の製造フロー９８を示す図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

１０・・半導体基板、１１・・おもて面、１２・・裏面、１３・・高濃度不純物層、１４・・窒化物半導体層、１８・・保護膜、１９・・ダメージ層　　 ２０・・ベース領域、２２・・ソース領域、２４・・コンタクト領域　　 ３０・・アニール炉、３２・・雰囲気ガス　　 ４０・・おもて面構造、４２・・ゲート電極、４４・・ゲート絶縁膜、４６・・ソース電極　　 ５０・・裏面構造、５２・・ドレイン電極　　 ９０・・製造フロー、９４・・製造フロー、９８・・製造フロー　　 １００・・窒化物半導体装置、１１０・・窒化物半導体装置

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