2024-163422 Ｐ型窒化物半導体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024163422

(43)【公開日】2024-11-22

(54)【発明の名称】Ｐ型窒化物半導体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20241115BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20241115BHJP

   H01L 29/739 20060101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 658A

H01L29/78 652T

H01L29/78 655A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023079007

(22)【出願日】2023-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(72)【発明者】

【氏名】藤井 慧

(72)【発明者】

【氏名】吉本 晋

(72)【発明者】

【氏名】青木 健志

(72)【発明者】

【氏名】冬木 琢真

(72)【発明者】

【氏名】有方 卓

(72)【発明者】

【氏名】高田 賢志

(57)【要約】

【課題】十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができるＰ型窒化物半導体の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｐ型窒化物半導体の製造方法は、窒化物半導体から構成される基板上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程と、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、ＳＯＧ膜を形成した基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、基板中にＩＩ族原子を拡散させる工程と、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＳＯＧ膜を基板上から除去する工程と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒化物半導体から構成される基板上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程と、
前記ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した前記基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、
前記ＳＯＧ膜を形成した前記基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、前記基板中に前記ＩＩ族原子を拡散させる工程と、
前記ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、前記ＳＯＧ膜を前記基板上から除去する工程と、を含む、Ｐ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項2】

窒化物半導体から構成される基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記基板上に形成された前記絶縁膜の一部を除去して前記基板の表面の一部を露出させる工程と、
露出させた前記基板の表面上および前記絶縁膜上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程と、
前記ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した前記基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、
前記ＳＯＧ膜を形成した前記基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、前記基板中に前記ＩＩ族原子を拡散させる工程と、
前記ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、前記ＳＯＧ液を前記基板上から除去する工程と、を含む、Ｐ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項3】

前記ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、前記ＩＩ族原子を活性化させる工程をさらに含む、請求項１または請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項4】

前記ＩＩ族原子を拡散させる工程の後であって前記ＩＩ族原子を活性化させる工程の前に、前記基板上に前記基板の構成元素の離脱を抑制する保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項３に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項5】

前記ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程は、前記基板上において前記ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液をスピンコートして塗布する工程を含む、請求項１または請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項6】

前記ＩＩ族原子は、Ｍｇである、請求項１または請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項7】

前記アニール処理の温度は、１１００℃以上１３００℃以下である、請求項１または請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項8】

前記絶縁膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項9】

前記ＳＯＧ膜を前記基板から除去する工程は、バッファードフッ酸を用いて前記ＳＯＧ液を前記基板から除去する工程を含む、請求項１または請求項２に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【請求項10】

前記保護膜は、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項４に記載のＰ型窒化物半導体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｐ型窒化物半導体の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＧａＮ系のトランジスタといったＧａＮ系のデバイスに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１参照）。特許文献１に開示のＧａＮ系トランジスタにおいては、ゲート電極直下の半導体層を、他の半導体層を形成する半導体材料よりもバンドギャップの大きい半導体材料により形成することを特徴としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－３２００４２号公報

【特許文献2】特開２０２０－２５０５６号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Ｈ．Ｓａｋｕｒａｉ ｅｔ ａｌ．、“Ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｇ－ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｐ－ｔｙｐｅ ＧａＮ ｂｙ ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ”、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．１１５，１４２１０４（２０１９）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電力変換器といった半導体を利用するデバイスにおいて、高効率化を図る観点から、トランジスタのオン抵抗の低減が求められる。ここで、ＧａＮといった破壊電圧の大きい窒化物半導体を用いると、オン抵抗を大きく低減することができるため有利である。高耐圧や大電流を流す観点からすると、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴといった縦型のトランジスタが好適に用いられる。このような縦型のトランジスタについては、局所的にＰ型半導体の領域を形成する必要がある。例えばイオン注入によりＰ型の半導体領域を形成する場合、選択的に十分な濃度のＰ型半導体領域を形成することは極めて困難である。

【0006】

そこで、十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができるＰ型窒化物半導体の製造方法を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従ったＰ型窒化物半導体の製造方法は、窒化物半導体から構成される基板上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）を塗布する工程と、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、ＳＯＧ膜を形成した基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、基板中にＩＩ族原子を拡散させる工程と、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＳＯＧ膜を基板上から除去する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

このようなＰ型窒化物半導体の製造方法によると、十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。

【図2】図２は、準備された基板を示す概略断面図である。

【図3】図３は、絶縁膜を形成した状態を示す概略断面図である。

【図4】図４は、基板の表面の一部を露出させた状態を示す概略断面図である。

【図5】図５は、基板に焼成行程を実施した状態を示す概略断面図である。

【図6】図６は、ＩＩ族原子拡散工程を実施する際の概略断面図である。

【図7】図７は、Ｍｇ原子を基板内に拡散させた状態を示す概略断面図である。

【図8】図８は、ＳＯＧ膜および絶縁膜を除去した状態を示す概略断面図である。

【図9】図９は、保護膜を形成した状態を示す概略断面図である。

【図10】図１０は、Ｍｇ原子を活性化処理する際の概略断面図である。

【図11】図１１は、実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたＰ型窒化物半導体を適用したデバイスの一例であるトランジスタの一部を示す概略断面図である。

【図12】図１２は、実施の形態２におけるＰ型窒化物半導体の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係るＰ型窒化物半導体の製造方法は、
（１）窒化物半導体から構成される基板上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）を塗布する工程と、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、ＳＯＧ膜を形成した基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、基板中にＩＩ族原子を拡散させる工程と、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＳＯＧ膜を基板上から除去する工程と、を含む。

【0011】

Ｐ型窒化物半導体においてＰ型半導体領域を形成する際に、例えばイオン注入法を用いる場合がある。しかし、イオン注入法によると、基板を構成する結晶にダメージを与え、デバイス特性を悪化させるおそれがある。特に局所的に十分な濃度のＰ型半導体領域を形成する場合には、結晶へのダメージが多大となり、その後のアニール処理によってもダメージを受けた結晶が回復しきれない。上記Ｐ型窒化物半導体の製造方法によると、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布して焼成し、ＳＯＧ膜を形成した後、アニール処理によりＩＩ族原子を基板中に拡散させているため、局所的に十分な濃度のＰ型半導体領域を形成することができる。この場合、結晶へダメージを与えることはないため、デバイス特性が劣化することを防止することができる。また、熱拡散によるＰ型半導体領域の形成であり、比較的簡便なプロセスである。したがって、上記Ｐ型窒化物半導体の製造方法によると、十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができる。

【0012】

また、本開示に係るＰ型窒化物半導体の製造方法は、
（２）窒化物半導体から構成される基板上に絶縁膜を形成する工程と、基板上に形成された絶縁膜の一部を除去して基板の表面の一部を露出させる工程と、露出させた基板の表面上および絶縁膜上にＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程と、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する工程と、ＳＯＧ膜を形成した基板に不活性ガス雰囲気下でアニール処理を行い、基板中にＩＩ族原子を拡散させる工程と、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＳＯＧ液を基板上から除去する工程と、を含む。

【0013】

このようなＰ型窒化物半導体の製造方法によると、基板上に絶縁膜を形成した後に一部を露出させることとしている。そして、露出した領域に対してＰ型半導体領域を形成することとしている。このようにすることにより、露出した領域以外の領域は絶縁膜により覆われているため、ＳＯＧ液が塗布されるおそれを大きく低減することができ、より確実に所望する位置にＰ型半導体領域を形成することができる。

【0014】

（３）上記（１）または（２）において、Ｐ型窒化物半導体の製造方法は、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＩＩ族原子を活性化させる工程をさらに含んでもよい。このようにすることにより、形成されたＰ型半導体領域においてＩＩ族原子を活性化させて、デバイスに適用する際に有効活用することができる。

【0015】

（４）上記（３）において、Ｐ型窒化物半導体の製造方法は、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後であってＩＩ族原子を活性化させる工程の前に、基板上に基板の構成元素の離脱を抑制する保護膜を形成する工程をさらに含んでもよい。このようにすることにより、基板の構成元素が基板から離脱することに起因する、基板を構成する結晶の損傷を抑制して、Ｐ型窒化物半導体を適用したデバイスの特性が劣化するおそれを低減することができる。

【0016】

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する工程は、基板上においてＩＩ族原子を含むＳＯＧ液をスピンコートして塗布する工程を含んでもよい。このようにすることにより、ＳＯＧ液を基板上に効率的に均一に、すなわち、各領域における厚さの差をできるだけ小さくしながら塗布することができる。したがって、より高精度にＰ型半導体領域を形成することができる。

【0017】

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、ＩＩ族原子は、Ｍｇ（マグネシウム）であってもよい。このようなＩＩ族原子は、Ｐ型半導体領域を形成する際に、有効に利用される。

【0018】

（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、アニール処理の温度は、１１００℃以上１３００℃以下であってもよい。このようにすることにより、より確実にＩＩ族原子の基板内への熱拡散を促進して、確実にＰ型半導体領域を形成することができる。

【0019】

（８）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、絶縁膜は、ＳｉＮ（窒化珪素）、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）およびＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）のうちの少なくともいずれか１つを含んでもよい。このような材料は、比較的強度が高く、窒化物半導体から構成される基板上に強固に接合することができるため、好適に用いられる。

【0020】

（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、ＳＯＧ液を基板から除去する工程は、バッファードフッ酸を用いてＳＯＧ液を基板から除去する工程を含んでもよい。このようにすることにより、基板からＳＯＧ膜をより確実に除去することができる。したがって、より高精度にＰ型半導体領域を形成することができる。

【0021】

（１０）上記（４）から（９）のいずれかにおいて、保護膜は、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含んでもよい。このような材料は、基板からＮ（窒素）が脱離するのを抑制する保護膜として有効に利用される。

【0022】

［本開示の実施形態の詳細］
次に、本開示のＰ型窒化物半導体の製造方法の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

【0023】

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法について説明する。図１は、実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。

【0024】

図１を参照して、実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法では、まず工程（Ｓ１１）として、窒化物半導体から構成される基板を準備する基板準備工程が実施される。図２は、準備された基板を示す概略断面図である。図２および以下に示す図面において、矢印Ｔで示す方向で基板の厚さ方向を示す。図２を参照して、この工程では、基板としてエピタキシャル結晶成長させたＧａＮから構成される基板が準備される。すなわち、本実施形態においては、窒化物半導体として、ＧａＮ（窒化ガリウム）が選択される。基板１の厚さ方向に位置する表面２の平坦性および清浄性は、研磨工程や洗浄工程を実施することにより確保されている。

【0025】

次に、工程（Ｓ１２）として、絶縁膜形成工程が実施される。図３は、絶縁膜を形成した状態を示す概略断面図である。図３を参照して、この工程では、基板１の表面２上に絶縁膜３が形成される。本実施形態においては、具体的には基板１の表面２を全て覆うように絶縁膜３が形成される。この場合、基板１においては、絶縁膜３の表面４が露出している状態となる。絶縁膜３は、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）およびＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）のうちの少なくともいずれか１つを含む。すなわち、絶縁膜３の材質として、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮのうちの少なくともいずれか１つが選択される。絶縁膜３の表面４は平坦である。絶縁膜３の形成は、例えば、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（プラズマ励起化学気相成膜））により実施される。絶縁膜３の厚さについては、必要に応じて適宜選択される。

【0026】

次に、工程（Ｓ１３）として、露出行程が実施される。図４は、基板１の表面２の一部を露出させた状態を示す概略断面図である。図４を参照して、この工程では、基板１の表面２上に形成された絶縁膜３の一部が除去される。除去される領域は、Ｐ型半導体領域を形成する領域である。具体的には、絶縁膜３が形成された基板１に対してフォトリソグラフィを用いてパターンを形成する。そして、基板１に対してドライエッチングまたはウェットエッチングを施して、絶縁膜３の一部を除去する。このようにして、基板１の表面２の一部を露出させる。もちろん、他の手法により絶縁膜３の一部を除去することにしてもよい。

【0027】

次に、工程（Ｓ１４）として、ＳＯＧ液塗布工程が実施される。この工程では、表面２の一部を露出させ、その他の領域を絶縁膜３で覆った基板１上に、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布する。本実施形態においては、ＩＩ族原子としてＭｇが選択される。すなわち、ＩＩ族原子は、Ｍｇ（マグネシウム）である。このようなＩＩ族原子は、Ｐ型半導体領域を形成する際に、有効に利用される。

【0028】

ここで、ＳＯＧ液の塗布については、スピンコートにより実施される。具体的には、例えばＭｇを含むＳＯＧ液を用い、表面２の一部を露出させた基板１を主回転数４０００ｒｐｍで回転させてスピンコートしてＳＯＧ液を塗布する。この場合、絶縁膜３の表面４および露出した基板１の表面２も全て、ＳＯＧ液によって覆われる。なお、この主回転数や塗布の時間等については、用いられるＳＯＧ液の状態、基板１の大きさ等により適宜選択される。

【0029】

次に、工程（Ｓ１５）として、焼成行程が実施される。図５は、基板１に焼成行程を実施した状態を示す概略断面図である。図５を参照して、この工程では、例えばＳＯＧ液のスピンコートによる塗布後、温度を２００℃とした電気炉を用い、３０分間焼成することにより実施される。この工程はプリベーク行程とも呼ばれ、この工程により、基板１の表面２上および絶縁膜３の表面４上にＳＯＧ膜５が形成される。

【0030】

次に、工程（Ｓ１６）として、ＩＩ族原子拡散工程が実施される。本実施形態においては、ＩＩ族原子拡散工程として、Ｍｇ原子拡散工程が実施される。図６は、ＩＩ族原子拡散工程を実施する際の概略断面図である。図６を参照して、この工程では、不活性ガス雰囲気、本実施形態においては、窒素雰囲気としたアニール処理装置６が用いられ、アニール処理が実施される。具体的には、例えば、熱拡散炉として用いるアニール処理装置６内にＳＯＧ膜５を形成した基板１を配置し、１１００℃以上１３００℃以下の温度、さらに具体的には１２００℃の温度として１０分間アニール処理を行う。アニール処理の時間としては、数十分行ってもよい。この場合のＭｇ原子の基板１内への拡散は、固相拡散となる。このようにすることにより、より確実にＩＩ族原子、すなわち、Ｍｇの基板１内への熱拡散を促進して、確実に十分な濃度のＰ型半導体領域を形成することができる。

【0031】

このようにして、基板１内にＭｇ原子を拡散させる。図７は、Ｍｇ原子を基板１内に拡散させた状態を示す概略断面図である。図７を参照して、基板１のうちの露出した領域において、表面２から内部に至って破線で示す領域７には、Ｍｇ原子が拡散されている。このＭｇ原子が拡散された領域７が、後にＰ型半導体領域を形成する。

【0032】

次に、工程（Ｓ１７）として、ＳＯＧ膜除去工程が実施される。この工程では、例えば、バッファードフッ酸（Ｂ－ＨＦ）を用いて基板１の表面からＳＯＧ膜を除去する。この時、絶縁膜３も一緒に除去してもよい。図８は、ＳＯＧ膜５および絶縁膜３を除去した状態を示す概略断面図である。図８を参照して、基板１には、一部の表面２から内部に至ってＭｇ原子が拡散した領域７が形成されている。

【0033】

次に、工程（Ｓ１８）として、保護膜形成行程が実施される。この工程では、例えば、保護膜としてダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が用いられる。保護膜は、基板１上に基板１の構成元素、本実施形態においては、具体的にはＮ（窒素）の離脱を抑制する。図９は、保護膜を形成した状態を示す概略断面図である。図９を参照して、Ｍｇ原子が拡散された領域７を含む基板１の表面２上に、保護膜８が形成される。保護膜８は、領域７を含む基板１の表面２の全域にわたって形成される。

【0034】

次に、工程（Ｓ１９）として、ＩＩ族原子活性化処理工程が実施される。本実施形態においては、ＩＩ族原子活性化処理工程として、Ｍｇ原子活性化処理工程が実施される。図１０は、Ｍｇ原子を活性化処理する際の概略断面図である。図１０を参照して、この工程では、例えば、基板１内に拡散されたＭｇ原子をアニール処理により活性化させる。具体的には、図１０に示すように、アニール処理装置６内に保護膜８を形成した基板１を配置する。そして、上記したＩＩ族原子拡散工程（Ｓ１６）よりも高い温度、例えば温度を１４００℃としてＭｇ原子の活性化処理を行う。このようにして、Ｍｇ原子の活性化処理を施して、Ｐ型窒化物半導体を製造する。

【0035】

製造されたＰ型窒化物半導体については、例えば、トランジスタ、具体的にはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））を製造する際に、有効に利用される。

【0036】

このようなＰ型窒化物半導体の製造方法によると、Ｍｇ原子を含むＳＯＧ液を塗布して焼成し、ＳＯＧ膜を形成した後、アニール処理によりＭｇ原子を基板中に拡散させているため、局所的に十分な濃度のＰ型半導体領域を形成することができる。この場合、結晶へダメージを与えることはないため、デバイス特性が劣化することを防止することができる。また、熱拡散によるＰ型半導体領域の形成であり、比較的簡便なプロセスである。したがって、上記Ｐ型窒化物半導体の製造方法によると、十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができる。

【0037】

本実施形態においては、基板１上に絶縁膜３を形成した後に一部を露出させることとしている。そして、露出した領域に対してＰ型半導体領域を形成することとしている。よって、露出した領域以外の領域は絶縁膜３により覆われているため、ＳＯＧ液が塗布されるおそれを大きく低減することができ、より確実に所望する位置にＰ型半導体領域を形成することができる。

【0038】

本実施形態においては、Ｐ型窒化物半導体の製造方法は、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後であってＩＩ族原子を活性化させる工程の前に、基板上に基板の構成元素の離脱を抑制する保護膜を形成する工程を含む。よって、基板の構成元素が基板から離脱することに起因する、基板を構成する結晶の損傷を抑制して、Ｐ型窒化物半導体を適用したデバイスの特性が劣化するおそれを低減することができる。

【0039】

なお、上記の実施の形態においては、ＳＯＧ膜除去工程（Ｓ１７）において、ＳＯＧ膜と共に絶縁膜を除去することとしたが、これに限らず、絶縁膜を残してＳＯＧ膜のみを除去し、絶縁膜を後の製造工程において有効に活用することとしてもよい。

【0040】

また、上記の実施の形態においては、保護膜形成工程（Ｓ１８）において保護膜を形成することとしたが、これに限らず、必要に応じて保護膜を形成しなくともよい。

【0041】

なお、上記した実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたＰ型窒化物半導体を適用したデバイスの構造の一例について簡単に説明する。図１１は、実施の形態１におけるＰ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたＰ型窒化物半導体を適用したデバイスの一例であるトランジスタの一部を示す概略断面図である。図１１は、基板の厚さ方向に垂直な平面で切断した場合の断面図である。

【0042】

図１１を参照して、トランジスタ１１は、ドレイン電極１２と、ＧａＮ基板１３と、ゲート絶縁膜１５と、ゲート電極１６と、層間絶縁膜１７と、ゲートパッド（図示せず）と、ソースパッド２０と、を含む。ＧａＮ基板１３には、窒化物半導体１４が形成される。本実施形態におけるトランジスタ１１は、プレーナゲート構造を有する。窒化物半導体１４は、ドレイン電極１２側に配置されるｎ^－ドリフト領域２３と、ゲート絶縁膜１５側に配置されるｐ^＋コンタクト領域２４と、を含む。また、窒化物半導体１４のトランジスタセル２２には、ｐ^－ボディ領域２５と、ｎ^＋ソース領域２６と、ｐ^＋コンタクト領域２７とが形成されている。ｐ^－ボディ領域２５は、チャネル領域２１を含む。

【0043】

トランジスタ１１においては、ゲート電極１６に電圧を印加してチャネル領域２１に電界を生じさせ、ソースパッド２０からトランジスタセル２２のｎ^＋ソース領域２６、ｐ^－ボディ領域２５、ｎ^－ドリフト領域２３を通り、ドレイン電極１２に至る電流を制御する。このようなトランジスタ１１において、Ｐ型窒化物半導体を製造する際に、上記した実施の形態１における製造方法を採用する。

【0044】

（実施の形態２）
他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図１２は、実施の形態２におけるＰ型窒化物半導体の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。

【0045】

図１２を参照して、実施の形態２におけるＰ型窒化物半導体の製造方法は、窒化物半導体から構成される基板を準備する基板準備工程（Ｓ２１）と、準備した基板上にＩＩ族原子であるＭｇ原子を含むＳＯＧ液を塗布するＳＯＧ液塗布工程（Ｓ２２）と、ＩＩ族原子を含むＳＯＧ液を塗布した基板を焼成してＳＯＧ膜を形成する焼成工程（Ｓ２３）と、ＳＯＧ膜を形成した基板に不活性ガスである窒素雰囲気下でアニール処理を行い、基板中にＩＩ族原子を拡散させるＩＩ族原子拡散工程（Ｓ２４）と、ＩＩ族原子を拡散させる工程の後に、ＳＯＧ膜を基板上から除去するＳＯＧ膜除去工程（Ｓ２５）と、を含む。工程（Ｓ２１）は、実施の形態１の製造方法における工程（Ｓ１１）に対応する。工程（Ｓ２２）は、実施の形態１の製造方法における工程（Ｓ１４）に対応する。工程（Ｓ２３）は、実施の形態１の製造方法における工程（Ｓ１５）に対応する。工程（Ｓ２４）は、実施の形態１の製造方法における工程（Ｓ１６）に対応する。工程（Ｓ２５）は、実施の形態１の製造方法における工程（Ｓ１７）に対応する。本実施形態においては、例えば、ＩＩ族原子は、Ｍｇ原子である。すなわち、工程（Ｓ２４）は、Ｍｇ原子拡散工程となる。

【0046】

このようなＰ型窒化物半導体の製造方法によっても、十分な濃度のＰ型半導体領域を効率的に形成することができる。

【0047】

なお、実施の形態２において、ＩＩ族原子拡散工程（Ｓ２４）については、レジストを成膜した後、ＳＯＧをフォトリソグラフィでパターニングしてアニール処理によりＩＩ族原子を拡散するようにしてもよいし、アニール処理により全面にＩＩ族原子を拡散させた後、ＳＯＧ膜を除去し、さらに物理的に基板を削ってパターニングを施してもよい。

【0048】

（他の実施の形態）
なお、上記の実施の形態においては、保護膜としてダイアモンドライクカーボンを用いることとしたが、Ｎを一部に含むＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮであってもよい。また、保護膜は、ダイアモンドライクカーボン、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２およびＳｉＯＮのうちの少なくともいずれか１つを含んでもよい。このような材料は、基板からＮが脱離するのを抑制する保護膜として有効に利用される。

【0049】

また、上記の実施の形態においては、ＩＩ族原子としてＭｇを用いることとしたが、これに限らず、ＩＩ族原子として、例えば、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃａ（カルシウム）を用いてもよい。また、不活性ガスとして窒素ガスを用いることとしたが、これに限らず、不活性ガスとして、Ａｒ（アルゴン）等を用いることとしてもよい。

【0050】

なお、上記の実施の形態においては、バッファードフッ酸を用いてＳＯＧ膜を基板から除去することとしたが、これに限らず、他の手法、例えば、フッ酸によりＳＯＧ膜を基板から除去することとしてもよい。また、上記の実施の形態においては、窒化物半導体として、ＧａＮを用いることとしたが、これに限らず、他の窒化物半導体、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を採用することにしてもよい。

【0051】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0052】

１，１３ 基板
２，４ 表面
３ 絶縁膜
５ ＳＯＧ膜
６ アニール処理装置
７ 領域
８ 保護膜
１１ トランジスタ
１２ ドレイン電極
１４ 窒化物半導体
１５ ゲート絶縁膜
１６ ゲート電極
１７ 層間絶縁膜
２０ ソースパッド
２１ チャネル領域
２２ トランジスタセル
２３ ドリフト領域
２４，２７ ｐ^＋コンタクト領域
２５ ｐ^－ボディ領域
２６ ｎ^＋ソース領域
Ｔ 矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】