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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-31
(54)【発明の名称】パワー半導体素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240524BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240524BHJP
H01L 21/8238 20060101ALI20240524BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L29/78 301B
H01L29/78 301C
H01L27/092 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023575648
(86)(22)【出願日】2022-06-10
(85)【翻訳文提出日】2023-12-07
(86)【国際出願番号】 KR2022008227
(87)【国際公開番号】W WO2022260478
(87)【国際公開日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】10-2021-0076037
(32)【優先日】2021-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0070241
(32)【優先日】2022-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504210651
【氏名又は名称】ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ファン チュル ジュ
【テーマコード（参考）】
5F045
5F048
5F140
【Ｆターム（参考）】
5F045AA15
5F045AC01
5F045AC07
5F045AC08
5F045AC09
5F045AD07
5F045AD08
5F045AD09
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5F045BB07
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5F045EF09
5F045EH02
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5F045EK06
5F045EK07
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5F048BB09
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5F140AB03
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5F140BA00
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5F140BA02
5F140BA07
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5F140BD11
5F140BD13
5F140BF05
5F140BF07
5F140BG27
5F140BG28
5F140BJ05
5F140BJ07
5F140BK29
5F140BK30
(57)【要約】
本発明の実施形態に係る活性層形成ステップは、第１の領域と第２の領域を含むＳｉＣ基板を用意するステップと、ＳｉＣ基板の第１の領域に第１のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第１の活性層を形成するステップ、及びＳｉＣ基板の第２の領域に第２のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第２の活性層を形成するステップを含む。
したがって、本発明の実施形態によれば、低温下で活性層を形成することができる。したがって、基板又はその上部に形成された薄膜が高温の熱により損傷されることを防ぐことができる。また、活性層の形成のために基板を昇温させる電力又は時間を節約することができ、全体の工程時間を短縮させることができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、低温下で活性層を形成することができる。したがって、基板又はその上部に形成された薄膜が高温の熱により損傷されることを防ぐことができる。また、活性層の形成のために基板を昇温させる電力又は時間を節約することができ、全体の工程時間を短縮させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＳｉＣ基板の上に互いに異なる不純物がドープされた第１の活性層と第２の活性層を形成する活性層形成ステップを含むパワー半導体の製造方法であって、前記活性層形成ステップは、
第１の領域と第２の領域を含むＳｉＣ基板を用意するステップと、
前記ＳｉＣ基板の第１の領域に、第１のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第１の活性層を形成するステップと、
前記ＳｉＣ基板の第２の領域に、第２のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第２の活性層を形成するステップと、
を含み、
前記第２のドープガスは、第１のドープガスとは異なる元素を含む、パワー半導体素子の製造方法。
【請求項2】
ＳｉＣ基板の上に互いに異なる不純物がドープされた第１の活性層と第２の活性層を形成する活性層形成ステップを含むパワー半導体の製造方法であって、前記活性層形成ステップは、
第１の領域と第２の領域を含むＳｉＣ基板を用意するステップと、
前記ＳｉＣ基板の第１の領域にソースガス、第１のドープガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第１の活性層を形成するステップと、
前記ＳｉＣ基板の第２の領域にソースガス、第２のドープガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第２の活性層を形成するステップと、
を含み、
前記第２のドープガスは、第１のドープガスとは異なる元素を含む、パワー半導体素子の製造方法。
【請求項3】
前記ソースガスは、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ及びＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含む、請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項4】
前記リアクタントガスは、Ａｓ、Ｐ、Ｏ及びＣのうちのいずれか１種又は２種以上を含む、請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項5】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップは、前記ソースガスの噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含む、請求項１に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項6】
前記第１の活性層を形成するステップは、前記ソースガスの噴射、第１のドープガス噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含み、
前記第２の活性層を形成するステップは、
前記ソースガスの噴射、第２のドープガス噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含む、請求項２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項7】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップは、前記リアクタントガスを噴射するステップの後にプラズマを生じさせるステップ及び前記ソースガスの噴射ステップとリアクタントガス噴射ステップとの間にプラズマを生じさせるステップのうちの少なくとも一方を含む、請求項５又は請求項６に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項8】
前記プラズマを生じさせるステップは、水素ガスを噴射するステップを含む、請求項７に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項9】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップの前に、前記ＳｉＣ基板の上に結晶質のバッファー層を形成するステップを含む、請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項10】
前記バッファー層は、ＡｌＮから形成されている、請求項９に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項11】
前記第１及び第２のドープガスのうちのどちらか一方のドープガスは、Ｍｇを含み、残りの他方のドープガスは、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎのうちの少なくともいずれか１種を含む、請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項12】
第１の領域と第２の領域を含み、前記第１の領域に第１の導電型の第１の活性層が形成されたＳｉＣ基板を用意するステップと、前記第２の領域にソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して、第２の導電型の第２の活性層を形成するステップと、
を含み、
前記第１の導電型と第２の導電型とは互いに異なり、ｎタイプ及びｐタイプのうちのどちらか一方である、パワー半導体素子の製造方法。
【請求項13】
前記第１の活性層は、ソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して形成し、前記第１及び第２の活性層を形成するステップにおいて噴射される前記ソースガスは、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ及びＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含む、請求項１２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【請求項14】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップにおいて噴射される前記リアクタントガスは、Ａｓ、Ｐ、Ｏ及びＣのうちのいずれか１種又は２種以上を含む、請求項１２に記載のパワー半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パワー半導体素子の製造方法に関し、より詳細には、原子層蒸着法により活性層を形成するパワー半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電解効果トランジスター（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、基板の上に形成された活性層と、活性層の上側に形成されたソース及びドレイン電極と、活性層の上側においてソース電極とドレイン電極との間に位置するように形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と活性層との間に設けられたウェル（ｗｅｌｌ）領域と、を備える。
【0003】
活性層は、有機金属化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法により形成する。このとき、基板の温度を約１２００℃の高温に調節した状態で、薄膜を蒸着して活性層を蒸着する。すなわち、基板が約１２００℃の高温に保たれるときに、基板の上に活性層が蒸着されることが可能になる。
【0004】
ところが、このように、基板を高温に加熱した状態で活性層を形成することに伴い、基板又は前記基板の上に形成された薄膜が損傷されてしまうという問題が生じる。そして、これは、電界効果トランジスターの機能を低下させたり、不良を引き起こしたりする要因として働く。特に、電界効果トランジスターを電子機器の電力の変換用や制御用に用いる場合、高温下で活性層を形成するときに生じた損傷は、品質又は機能を大幅に低下させる原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】日本国登録特許公報第２５７１５８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、低温下で製造することのできるパワー半導体素子の製造方法を提供する。
【0007】
本発明は、低温下で活性層を形成することのできるパワー半導体素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態は、ＳｉＣ基板の上に互いに異なる不純物がドープされた第１の活性層と第２の活性層を形成する活性層形成ステップを含むパワー半導体の製造方法であって、前記活性層形成ステップは、第１の領域と第２の領域を含むＳｉＣ基板を用意するステップと、前記ＳｉＣ基板の第１の領域に、第１のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第１の活性層を形成するステップと、前記ＳｉＣ基板の第２の領域に、第２のドープガスと混合されたソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第２の活性層を形成するステップと、を含み、前記第２のドープガスは、第１のドープガスとは異なる元素を含んでいてもよい。
【0009】
本発明の実施形態は、ＳｉＣ基板の上に互いに異なる不純物がドープされた第１の活性層と第２の活性層を形成する活性層形成ステップを含むパワー半導体の製造方法であって、前記活性層形成ステップは、第１の領域と第２の領域を含むＳｉＣ基板を用意するステップと、前記ＳｉＣ基板の第１の領域にソースガス、第１のドープガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第１の活性層を形成するステップと、前記ＳｉＣ基板の第２の領域にソースガス、第２のドープガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して第２の活性層を形成するステップと、を含み、前記第２のドープガスは、第１のドープガスとは異なる元素を含んでいてもよい。
【0010】
前記ソースガスは、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ及びＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【0011】
前記リアクタントガスは、Ａｓ、Ｐ、Ｏ及びＣのうちのいずれか１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【0012】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップは、前記ソースガスの噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含んでいてもよい。
【0013】
前記第１の活性層を形成するステップは、前記ソースガスの噴射、第１のドープガス噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含み、前記第２の活性層を形成するステップは、前記ソースガスの噴射、第２のドープガス噴射、パージガスの噴射、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射の順に行われる一つの工程サイクルを繰り返し行うステップを含んでいてもよい。
【0014】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップは、前記リアクタントガスを噴射するステップの後にプラズマを生じさせるステップ及び前記ソースガスの噴射ステップとリアクタントガス噴射ステップとの間にプラズマを生じさせるステップのうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。
【0015】
前記プラズマを生じさせるステップは、水素ガスを噴射するステップを含んでいてもよい。
【0016】
前記パワー半導体の製造方法は、前記第１及び第２の活性層を形成するステップの前に、前記ＳｉＣ基板の上に結晶質のバッファー層を形成するステップを含んでいてもよい。
【0017】
前記バッファー層は、ＡｌＮから形成されてもよい。
【0018】
前記第１及び第２のドープガスのうちのどちらか一方のドープガスは、Ｍｇを含み、残りの他方のドープガスは、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎのうちの少なくともいずれか１種を含んでいてもよい。
【0019】
本発明の実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法は、第１の領域と第２の領域を含み、前記第１の領域に第１の導電型の第１の活性層が形成されたＳｉＣ基板を用意するステップと、前記第２の領域にソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して、第２の導電型の第２の活性層を形成するステップと、を含み、前記第１の導電型と第２の導電型とは互いに異なり、ｎタイプ及びｐタイプのうちのどちらか一方であってもよい。
【0020】
前記第１の活性層は、ソースガス、パージガス、リアクタントガス、パージガスをこの順に噴射して形成し、前記第１及び第２の活性層を形成するステップにおいて噴射される前記ソースガスは、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ及びＳｉのうちのいずれか１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【0021】
前記第１及び第２の活性層を形成するステップにおいて噴射される前記リアクタントガスは、Ａｓ、Ｐ、Ｏ及びＣのうちのいずれか１種又は２種以上を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【0022】
本発明の実施形態によれば、低温下で活性層を形成することができる。したがって、基板又はその上部に形成された薄膜が高温の熱により損傷されることを防ぐことができる。また、活性層の形成のために基板を昇温させる電力又は時間を節約することができ、全体の工程時間を短縮させることができる。
【0023】
また、活性層を結晶化させて形成することができる。すなわち、低温下で活性層を形成しながらも、結晶化した活性層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施形態に係る方法により活性層が形成された基板を示す概念図である。
【図2】本発明の実施形態に係る方法により製造される相補型金属酸化半導体素子の一例を示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る方法により相補型金属酸化半導体素子の活性層を形成する方法を説明するための概念図である。
【図4】活性層と基板との間にバッファー層が形成された変形例を示す概念図である。
【図5】実施形態の変形例に係る相補型金属酸化半導体素子の一例を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法に用いられる蒸着装置を概略的に示す図である。
【図7】本発明の実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法に用いられる蒸着装置の他の例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図面は、本発明の実施形態を説明する大きさが誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指す。
【0026】
本発明の実施形態は、パワー半導体素子（電力用半導体素子）の製造方法に関する。より詳細には、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により活性層を形成する方法を含むパワー半導体素子の製造方法に関する。より具体的には、ｎタイプ（ｎ－ｔｙｐｅ、ｎ型）又はｐタイプ（ｐ－ｔｙｐｅ、ｐ型）の第１の活性層及び前記第１の活性層とは異なるタイプの第２の活性層を備え、原子層蒸着法により第１及び第２の活性層を形成する方法を含むパワー半導体素子の製造方法に関する。このようなパワー半導体素子は、相補型金属酸化半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ばれる素子であってもよい。
【0027】
図１は、本発明の実施形態に係る方法により活性層が形成された基板を示す概念図である。
【0028】
図１を参照すると、活性層１０：１０ａ、１０ｂは、基板Ｓの上に形成される層であって、パワー半導体素子、より具体的には、相補型金属酸化半導体素子を構成する活性層であってもよい。このような活性層１０は、原子層蒸着（ＡＬＤ）法により形成されてもよい。また、原子層蒸着法により活性層１０を形成するに際して、リアクタントガスの噴射を中断又は終了した後に、プラズマを生じさせて形成してもよい。このとき、水素（Ｈ２）ガスを用いたプラズマ（以下、水素プラズマと称する。）を生じさせて活性層１０を形成してもよい。
【0029】
図２は、本発明の実施形態に係る方法により製造される相補型金属酸化半導体素子の一例を示す断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る方法により相補型金属酸化半導体素子の活性層を形成する方法を説明するための概念図である。
【0030】
【0031】
図２を参照すると、本発明の実施形態に係る方法により製造される相補型金属酸化半導体素子は、基板Ｓと、基板Ｓの上において互いに異なる領域に形成され、互いに異なるタイプに形成された第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂと、第１の活性層１０ａの上側において水平方向に隔設された第１のソース電極４１ａ及び第１のドレイン電極４２ａと、第２の活性層１０ｂの上側において水平方向に隔設された第２のソース電極４１ｂ及び第２のドレイン電極４２ｂと、第１の活性層１０ａの上側において第１のソース電極４１ａと第１のドレイン電極４２ａとの間に位置するように形成された第１のゲート電極５０ａと、第２の活性層１０ｂの上側において第２のソース電極４１ｂと第２のドレイン電極４２ｂとの間に位置するように形成された第２のゲート電極５０ｂと、第１のソース電極４１ａと第１の活性層１０ａとの間及び第１のドレイン電極４２ａと第１の活性層１０ａとの間のそれぞれに形成された第１のウェル層（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）２０ａと、第２のソース電極４１ｂと第２の活性層１０ｂとの間及び第２のドレイン電極４２ｂと第２の活性層１０ｂとの間のそれぞれに形成された第２のウェル層（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）２０ｂと、第１のソース電極４１ａと第１のドレイン電極４２ａとの間に位置するように第１の活性層１０ａの上に形成された第１のゲート絶縁層３０ａと、第２のソース電極４１ｂと第２のドレイン電極４２ｂとの間に位置するように第２の活性層１０ｂの上に形成された第２のゲート絶縁層３０ｂと、を備えていてもよい。
【0032】
ここで、第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂと接するように、又は第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂの下側に形成された第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、相補型金属酸化半導体素子のソース（ｓｏｕｒｃｅ）として機能する層であってもよい。また、第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂと接するように、又は第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂの下側に形成された第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、相補型金属酸化半導体素子のドレイン（ｄｒａｉｎ）として機能する層であってもよい。
【0033】
基板Ｓは、シリコン（Ｓｉ）を含む基板であってもよく、ｐタイプ（ｐ－ｔｙｐｅ）の基板であってもよい。より具体例を挙げると、基板Ｓは、ｐタイプのＳｉＣ基板であってもよい。
【0034】
基板Ｓの上には、図１及び図２に示すように、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂが形成される。このとき、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂは、基板Ｓの上部面において互いに異なる領域又は互いに異なる位置に形成される。以下、説明のしやすさのために、基板Ｓの上部面のうち、第１の活性層１０ａが形成される領域を第１の領域Ａ１と称し、第１の領域Ａ１とは異なり領域であり、第２の活性層１０ｂが形成される領域を第２の領域Ａ２と称する。
【0035】
第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれは、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ：Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉｃ）、リン化インジウム（ＩｎＰ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、ヒ化リン化インジウムガリウム（ＡｌＧａＩｎＰ：Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｉｎｄｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）のうちのいずれか１種の層又は薄膜から形成されてもよい。すなわち、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂは、ＧａＡｓ層、ＩｎＰ層、ＡｌＧａＩｎＰ層、ＩＧＺＯ層、ＩＺＯ層及びＳｉＣ層のうちのいずれか１種から形成されてもよい。
【0036】
そして、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれは、ｎタイプ（ｎ－ｔｙｐｅ、ｎ型）又はｐタイプ（ｐ－ｔｙｐｅ、ｐ型）に形成されるが、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂは、互いに異なるタイプ（ｔｙｐｅ）に形成される。例えば、第１の活性層１０ａがｐタイプに形成され、第２の活性層１０ｂがｎタイプに形成されるか、あるいは、第１の活性層１０ａがｎタイプに形成され、第２の活性層１０ｂがｐタイプに形成される。別の言い方をすれば、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂとは、互いに異なる導電型に形成される。すなわち、第１の活性層１０ａがｐタイプである第１の導電型に形成されるとき、第２の活性層１０ｂは、ｎタイプである第２の導電型に形成されてもよい。他の例を挙げると、第１の活性層１０ａがｎタイプである第２の導電型に形成されるとき、第２の活性層１０ｂは、ｐタイプである第１の導電型に形成されてもよい。
【0037】
以下では、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂについて説明するに際して、第１の活性層１０ａがｐタイプ（第１の導電型）に形成され、第２の活性層１０ｂがｎタイプ（第２の導電型）に形成されることを例にとって説明する。
【0038】
第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂは、原子層蒸着（ＡＬＤ）法により形成されてもよい。また、原子層蒸着法により第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成するに際して、リアクタントガスの噴射を中断又は終了した後にプラズマを生じさせてもよい。このとき、水素（Ｈ２）ガスを用いたプラズマ（以下、水素プラズマと称する。）を生じさせて第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成してもよい。
【0039】
以下、原子層蒸着法を用いて第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する方法について説明する。このとき、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂとは、ドープ材料が互いに異なり、その形成方法が略同様であるため、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを活性層１０１０ａ、１０ｂとまとめて称してその形成方法について説明する。
【0040】
活性層１０を形成するステップは、ソースガスを噴射するステップと、ドープガスを噴射するステップと、パージガスを噴射するステップ（１次パージ）と、リアクタントガスを噴射するステップ、及びパージガスを噴射するステップ（２次パージ）を含んでいてもよい。そして、活性層１０を形成するステップは、リアクタントガスを噴射するステップの後に、プラズマを生じさせるステップを含んでいてもよい。このとき、プラズマを生じさせるステップは、例えば、リアクタントガスを噴射し、２次パージが終了した後に行われてもよい。このような場合、ソースガスの噴射と、ドープガスの噴射と、パージガス噴射（１次パージ）と、リアクタントガスの噴射と、パージガスの噴射（２次パージ）、及びプラズマ発生の順に行われてもよい。また、２次パージの後に生じさせるプラズマは、水素プラズマであってもよい。すなわち、２次パージの終了後にプラズマを生じさせるに際して、水素ガスを噴射し、前記水素ガスを放電してプラズマを生じさせてもよい。
【0041】
また、リアクタントガスを噴射するステップにおいて、プラズマを生じさせてもよい。すなわち、リアクタントガスを噴射し、前記リアクタントガスを放電してプラズマを生じさせてもよい。
【0042】
活性層１０を形成するに際して、上述したような「ソースガスの噴射－ドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」を活性層１０の形成のための一つの工程サイクル（Ｃｙｃｌｅ）としてもよい。また、上述した工程サイクルを複数回繰り返し行うことにより、複数回の原子層の蒸着が行われる。そして、工程サイクルを行うべき回数を調整することにより、目標の層厚の活性層１０を形成することができる。
【0043】
上述したような工程サイクルにおいて、ソースガスの噴射、ドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）の後にリアクタントガスが噴射されれば、基板Ｓ上においてソースガスとリアクタントガスとの反応が起こって、反応物、例えば、ＡｌＧａＩｎＰが生成される。そして、この反応物が基板Ｓの上に堆積又は蒸着され、このため、基板Ｓの上にＡｌＧａＩｎＰからなる薄膜が形成される。また、噴射されるドープガスの種類に応じて、ｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜又はｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜が形成される。
【0044】
一方、従来には、基板の上に活性層を形成するために薄膜を蒸着するに際して、チャンバーの内部又は基板の温度を約１２００℃の高温に保っていた。別の言い方をすれば、チャンバーの内部又は基板の温度が１２００℃の高温に保たれなければ、基板の上面に薄膜が蒸着されることができない。このように、高温下で活性層を形成する場合、基板又は基板の上に形成されている薄膜が損傷される虞があり、活性層が損傷される虞もある。このため、素子の機能又は品質が低下するという問題がある。
【0045】
しかしながら、実施形態においては、原子層蒸着法を用いて薄膜を蒸着するに際して、プラズマを生じさせる。すなわち、リアクタントガスが噴射された後に、又はリアクタントガスの噴射の終了後にプラズマ、例えば、水素プラズマを生じさせる。より具体的に説明すれば、リアクタントガスの噴射及びパージガスの噴射（２次パージ）が終了した後、水素ガスを用いたプラズマを生じさせる。
【0046】
このとき、プラズマは、ソースガスとリアクタントガスとの反応率を向上させることができ、ソースガスとリアクタントガスとの反応物が基板Ｓに堆積され易いように、又は付着し易いようにすることができる。したがって、チャンバー１００の内部又は基板Ｓの温度が低温、例えば、６００℃以下である状態で、原子層蒸着法により活性層１０が形成されることが可能になる。さらに好ましくは、３００℃以上、かつ、５５０℃以下の状態で原子層蒸着法により活性層１０が形成されてもよい。すなわち、従来のように、基板を高温に加熱した状態で、活性層１０を形成せず、低温下で活性層１０を形成することができる。このため、高熱による基板Ｓ、基板の上に形成されている薄膜又は活性層１０の損傷を防ぐことができる。
【0047】
また、プラズマは、ソースガスとリアクタントガスとの反応により基板Ｓの上に蒸着される薄膜が結晶質となるようにすることができる。より具体的には、多結晶質の活性層１０が形成されるようにすることができる。すなわち、原子層蒸着法により活性層１０を形成するに際して、リアクタントガスの噴射後にプラズマを生じさせることにより、前記プラズマにより結晶質又は多結晶質の活性層１０を形成することができる。
【0048】
また、プラズマは、チャンバー１００の内部に残留する不純物を分解して取り除き易いようにすることができる。したがって、蒸着膜、すなわち、活性層１０の形成に際して不純物による汚染を防止もしくは抑止することができる。
【0049】
上記においては、ソースガスの噴射後にドープガスを噴射することについて説明した。すなわち、ソースガスとドープガスとが別途の段階に分けられて噴射されることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ソースガスとドープガスとを混合して噴射してもよい。すなわち、ソースガスとドープガスとを混合し、混合されたガス（以下、混合ガスと称する。）をソースガスの噴射ステップにおいて噴射してもよい。このような場合、「混合ガスの噴射－プラズマ発生－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」を一つの工程サイクルとしてもよい。
【0050】
また、上記においては、２次パージの終了後、又はリアクタントガスの噴射後にプラズマを生じさせることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ソースガスの噴射とリアクタントガスの噴射との間のステップにおいて水素プラズマを生じさせてもよい。より具体的には、ソースガスの噴射ステップと１次パージステップとの間に水素プラズマを生じさせてもよい。すなわち、「ソースガスの噴射－プラズマ発生－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」を一つの工程サイクルとしてもよい。
【0051】
他の例を挙げると、１次パージステップとリアクタントガス噴射ステップとの間に水素プラズマを生じさせてもよい。このため、「ソースガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－プラズマ発生－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」を一つの工程サイクルとしてもよい。
【0052】
さらに他の例を挙げると、ソースガスの噴射とリアクタント噴射との間のステップ及びリアクタントガス噴射ステップの後のそれぞれにおいてプラズマを生じさせてもよい。すなわち、「ソースガスの噴射－プラズマ発生－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」を工程サイクルとしてもよいし、あるいは、「ソースガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－プラズマ発生－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」を工程サイクルとしてもよい。
【0053】
上述したような工程サイクルにより活性層１０を形成するに際して、形成しようとする活性層１０の種類に応じて、ソースガス及びリアクタントガスの物質が決定されてもよい。
【0054】
活性層１０は、ＧａＡｓ層、ＩｎＰ層、ＡｌＧａＩｎＰ層、ＩＧＺＯ層、ＩＺＯ層及びＳｉＣ層のうちのいずれか一つから形成されてもよい。このような場合、ソースガスは、Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ及びＳｉのうちのいずれか１種を含むガスであってもよいし、あるいは、２種以上を含むガスであってもよい。すなわち、ソースガスは、Ｇａを含有するガス、Ｉｎを含有するガス、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎを含有するガス（ＡｌＧａＩｎ含有ガス）、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含有するガス（ＩＧＺ含有ガス）、Ｉｎ及びＺｎ（ＩＺ含有ガス）を含有するガス、Ｓｉを含有するガスのうちのいずれか１種又は２種以上を含むガスであってもよい。また、リアクタントガスは、Ａｓ、Ｐ、Ｏ及びＣのうちのいずれか１種又は２種以上を含むガスであってもよい。すなわち、リアクタントガスは、Ａｓ含有ガス、Ｐ含有ガス、Ｏ含有ガス、Ｃ含有ガスのうちのいずれか１種又は２種以上を含むガスであってもよい。
【0055】
例えば、活性層１０としてＧａＡｓ層を形成する場合、ソースガスとして、Ｇａを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ａｓを含有するガスが使用可能である。また、活性層１０としてＩｎＰ層を形成する場合、ソースガスとして、Ｉｎを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ｐを含有するガスが使用可能である。他の例を挙げると、活性層１０としてＡｌＧａＩｎＰ層を形成する場合、ソースガスとして、Ａｌを含有するガス、Ｇａを含有するガス、Ｉｎを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ｐを含有するガスが使用可能である。さらに他の例を挙げると、活性層１０としてＩＧＺＯ層を形成する場合、ソースガスとして、Ｉｎを含有するガス、Ｇａを含有するガス、Ｚｎを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ｏを含有するガスが使用可能である。そして、活性層１０としてＩＺＯ層を形成する場合、ソースガスとして、Ｉｎを含有するガス、Ｚｎを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ｏを含有するガスが使用可能である。また、活性層１０としてＳｉＣ層を形成する場合、ソースガスとして、Ｓｉを含有するガスが使用可能であり、リアクタントガスとして、Ｃを含有するガスが使用可能である。
【0056】
ここで、Ｇａ含有ガスとして、例えば、トリメチルガリウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ｇａｌｌｉｕｍ；Ｇａ（ＣＨ３）３）（ＴＭＧａ）を含有するガスが使用可能であり、Ｉｎ含有ガスとして、例えば、トリメチルインジウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ｉｎｄｉｕｍ；Ｉｎ（ＣＨ３）３）（ＴＭＩｎ）及びジエチルアミノプロピルジメチルインジウム（Ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ Ｐｒｏｐｙｌ Ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｉｎｄｉｕｍ）（ＤＡＤＩ）のうちの少なくとも一方を含有するガスが使用可能である。また、Ａｌ含有ガスとして、例えば、ＴＭＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ａｌｕｍｉｎｕｍ、（Ａｌ（ＣＨ３）３）を含有するガスが使用可能であり、Ｚｎ含有ガスとして、ジエチル亜鉛（Ｄｉｅｔｈｙｌ Ｚｉｎｃ；Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）２（ＤＥＺ）及びジメチル亜鉛（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｚｉｎｃ；Ｚｎ（ＣＨ３）２（ＤＭＺ）のうちの少なくとも一方を含有するガスが使用可能である。そして、Ｓｉ含有ガスとしては、例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６のうちの少なくとも１種を含有するガスが使用可能である。
【0057】
また、Ａｓ含有ガスとしては、ＡｓＨ３及びＡｓＨ４のうちのどちらか一方を含有するガスが使用可能であり、Ｐ含有ガスとしては、例えば、ホスフィン（ＰＨ３）を含むガスが使用可能である。また、Ｏ含有ガスは、酸素であってもよく、Ｃ含有ガスとしては、例えば、ＳｉＨ３ＣＨ３を含有するガスが使用可能である。
【0058】
上述したように、ＧａＡｓ層の活性層１０を形成する場合、ソースガスとして、Ｇａ含有ガスを用い、ＩｎＰ層の活性層１０を形成する場合、ソースガスとして、Ｉｎ含有ガスを用い、ＳｉＣ層の活性層１０を形成する場合、ソースガスとして、Ｓｉ含有ガスを用いる。このため、ＧａＡｓ層、ＩｎＰ層、ＳｉＣ層のうちのいずれか一つから活性層１０を形成する場合、１種のソースガスを用いると説明可能である。
【0059】
他の例を挙げると、ＡｌＧａＩｎＰ層の活性層１０を形成する場合、ソースガスとして、３種のガス、すなわち、Ａｌ含有ガス、Ｇａ含有ガス、Ｉｎ含有ガスを用いる。他の例を挙げると、ＩＧＺＯ層から活性層１０を形成する場合、ソースガスとして、３種のガス、すなわち、Ｉｎ含有ガス、Ｇａ含有ガス、Ｚｎ含有ガスを用いる。このため、ＡｌＧａＩｎＰ層又はＩＧＺＯ層から活性層１０を形成する場合、２種以上の複数種のソースガスを用いると説明可能である。
【0060】
複数種のソースガスを用いて、又は噴射して活性層１０を形成するに際して、複数種のソースガスを混合したソースガスを噴射して活性層１０を形成してもよい。複数種のソースガスを混合して噴射する方法についての具体的な説明は、後述する蒸着装置の説明に際して再び行う。
【0061】
ドープガスは、ソースガスの噴射後に噴射されてもよいし、あるいは、ソースガスと混合されて噴射されてもよい。このとき、形成しようとする活性層１０のタイプに応じて、ドープされるべきガスが決定されてもよい。例えば、ｐタイプの活性層１０を形成しようとする場合、ドープガスとして、Ｍｇを含有するガスが使用可能であり、ｎタイプの活性層１０を形成しようとする場合、ドープガスとして、Ｓｉを含有するガスが使用可能である。ここで、Ｍｇを含有するドープガスとして、Ｃｐ２Ｍｇを含有するガスが使用可能であり、Ｓｉを含有するドープガスとして、例えば、ポリシラン（Ｈ３Ｓｉ－（ＳｉＨ２）ｎ－ＳｉＨ３）を含有するガスが使用可能である。また、さらに、第２のドープガスは、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎのうちの１種又は１種以上のガスをさらに混合したものであってもよい。
【0062】
そして、上述した工程サイクルを複数回繰り返して活性層１０を形成する。このとき、活性層１０の形成のための最初の、すなわち、第１回目の工程サイクルにおいては、ドープガスを噴射するステップなしに行われてもよい。すなわち、活性層１０の形成のために第１回目に行われる工程サイクルは、「ソースガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」であってもよく、ソースガスの噴射に際してドープガスを一緒に噴射するか、あるいは、ドープガスを別途に噴射しない。そして、以降の次回からは、ソースガスの噴射の後にドープガスを噴射するか、あるいは、ソースガスの噴射に際してドープガスを一緒に噴射する。このため、活性層１０の上に活性層１０が形成されるに際して、第１回目の工程サイクルにより蒸着された薄膜は、ドープされていない薄膜であり、この後に行われる工程サイクルにより蒸着される薄膜は、ドープされた薄膜であってもよい。
【0063】
いうまでもなく、最初の、すなわち、第１回目の工程サイクルからドープガスを噴射して活性層１０を形成してもよい。
【0064】
活性層１０は、図２に示すように、表面の高さが異なるように段付きの形状に設けられてもよい。別の言い方をすれば、活性層１０は、基板Ｓの上部面に形成された第１の層１１及び第１の層１１の一部の領域に形成された第２の層１２を備えるものであると説明可能である。このため、活性層１０のうち、第２の層１２が形成されている領域の厚さが他の領域に比べて厚くてもよい。別の言い方をすれば、活性層１０は、第２の層１２が形成された領域の高さが、第１の層１１のみが形成された部分に比べてさらに高い形状、すなわち、段付きの形状に設けられてもよい。
【0065】
活性層の形状は、上述したような段付きの形状に設けることに何ら限定されるものではなく、ソース電極４１ａ、４１ｂと活性層１０ａ、１０ｂとの間、及びドレイン電極４２ａ、４２ｂと活性層１０ａ、１０ｂとの間にウェル層２０ａ、２０ｂが設けられることが可能である限り、いかなる形状に設けられても構わない。
【0066】
第１及び第２のウェル層（ｗｅｌｌ ｌａｙｅｒ）２０ａ、２０ｂは、通常、相補型金属酸化半導体素子においてウェル領域（ｗｅｌｌ ｒｅｇｉｏｎ）と称される層であってもよい。このとき、原子層蒸着法により蒸着されて活性層１０ａ、１０ｂの上にウェル領域が形成されるため、説明のしやすさのために、ウェル層２０ａ、２０ｂと称する。このようなウェル層２０ａ、２０ｂは、ソース電極及びドレイン電極と活性層との間に位置するように設けられてもよい。より具体的には、第１のウェル層２０ａは、第１のソース電極４１ａと第１の活性層１０ａとの間、第１のドレイン電極４２ａと第１の活性層１０ａとの間に設けられ、第２のウェル層２０ｂは、第２のソース電極４１ｂと第２の活性層１０ｂとの間、第２のドレイン電極４２ｂと第２の活性層１０ｂとの間に設けられる。このため、第１のウェル層２０ａは、図２に示すように、第１の活性層１０ａの第１の層１１と第１のソース電極４１ａとの間、前記第１の層１１と第１のドレイン電極４２ａとの間に位置するように設けられてもよい。また、第２のウェル層２０ｂは、第２の活性層１０ｂの第１の層１１と第２のソース電極４１ｂとの間、前記第１の層１１と第２のドレイン電極４２ｂとの間に位置するように設けられてもよい。そして、第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、原子層蒸着法により形成してもよい。
【0067】
第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、活性層１０と同一の材料にｎタイプ又はｐタイプの不純物がドープされるように設けられてもよい。例えば、第１の活性層１０ａがｐタイプのＡｌＧａＩｎＰから形成される場合、第１のウェル層２０ａは、ＡｌＧａＩｎＰに不純物、例えば、Ｓｉをドープしてｎタイプに設けてもよいし、あるいは、第２の活性層１０ｂがｎタイプのＡｌＧａＩｎＰから形成される場合、第２のウェル層２０ｂは、ＡｌＧａＩｎＰに不純物、例えば、Ｍｇをドープしてｐタイプに設けてもよい。このため、第１のウェル層２０ａは、ＳｉがドープされたｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ層であり、第２のウェル層２０ｂは、ＭｇがドープされたｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ層であると説明可能である。
【0068】
以下、原子層蒸着法を用いて第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂを形成する方法について説明する。このとき、第１のウェル層２０ａと第２のウェル層２０ｂは、ドープする材料のみに相違点があり、その形成方法は略同様であるため、第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂをウェル層２０２０ａ、２０ｂとまとめて称してその形成方法について説明する。
【0069】
ウェル層２０は、原子層蒸着法により形成されてもよい。すなわち、「ソースガスの噴射－ドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」を工程サイクルとしてウェル層２０を形成してもよい。このとき、ウェル層２０の形成のために噴射されるソースガス、ドープガス、リアクタントガス、パージガスは、活性層１０の形成に際して用いられたガスと同種のものであってもよい。
【0070】
そして、ウェル層２０を形成するためのドープガスは、ソースガスと混合されて噴射されてもよい。すなわち、ソースガスとドープガスとを混合し、この混合ガスをソースガスの噴射ステップにおいて噴射してもよい。このような場合、「混合ガスの噴射－プラズマ発生－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）」をウェル層２０を形成するための一つの工程サイクルとしてもよい。
【0071】
また、ウェル層２０を形成するに際して、リアクタントガスの噴射に際してプラズマを生じさせてもよいし、あるいは、２次パージの後にプラズマをさらに生じさせてもよい。そして、２次パージの後に生じるプラズマは、水素プラズマであってもよい。
【0072】
このようにして形成されたウェル層２０は、相補型金属酸化半導体素子においてソース及びドレイン領域として機能する。すなわち、第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂの下側に形成された第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、相補型金属酸化半導体素子のソースとして機能し、第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂの下側に形成された第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、相補型金属酸化半導体素子のドレインとして機能する。
【0073】
ゲート絶縁層３０：３０ａ、３０ｂは、活性層１０：１０ａ、１０ｂの上部に形成されてもよい。すなわち、第１のゲート絶縁層３０ａは、第１の活性層１０ａの上部に形成され、第２のゲート絶縁層３０ｂは、第２の活性層１０ｂの上部に形成されてもよい。より具体的に説明すれば、上下方向を基準として、第１のゲート絶縁層３０ａは、第１のゲート電極５０ａと第１の活性層１０ａとの間に位置するように形成されてもよく、第２のゲート絶縁層３０ｂは、第２のゲート電極５０ｂと第２の活性層１０ｂとの間に位置するように形成されてもよい。また、幅方向を基準として、第１のゲート絶縁層３０ａは、第１のソース電極４１ａと第１のドレイン電極４２ａとの間に位置するように形成され、第２のゲート絶縁層３０ｂは、第２のソース電極４１ｂと第２のドレイン電極４２ｂとの間に位置するように形成されてもよい。そして、第１のゲート絶縁層３０ａは、下部面の周縁が一対の第１のウェル層２０ａの上部に位置し、残りが第１の活性層１０ａの上部に位置するように形成され、第２のゲート絶縁層３０ｂは、下部面の周縁が一対の第２のウェル層２０ｂの上部に位置し、残りが第２の活性層１０ｂの上部に位置するように形成され、このため、第１のゲート絶縁層３０ａの周縁と一対の第１のウェル層２０ａの周縁とが重なり合い、第２のゲート絶縁層３０ｂの周縁と一対の第２のウェル層２０ｂの周縁とが重なり合うように設けられてもよい。
【0074】
このような第１及び第２のゲート絶縁層３０ａ、３０ｂは、シリコンジオキシド（ＳｉＯ２）に比べて高い誘電定数を有する高誘電率（ｈｉｇｈ－ｋ）の薄膜から形成されてもよい。より具体的には、第１及び第２のゲート絶縁層３０ａ、３０ｂは、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化ケイ素ハフニウム（ＨｆＳｉＯｘ）及び酸化ケイ素ランタン（ＬａＳｉＯｘ）のうちのいずれか１種又はこれらの２種以上の組み合わせから作製されてもよく、ここで、「ｘ」は、１～３であってもよい。いうまでもなく、第１及び第２のゲート絶縁層３０ａ、３０ｂは、上述した例に何ら限定されるものではなく、シリコンジオキシド（ＳｉＯ２）に比べて誘電率がさらに高い他の多種多様な高誘電体材から形成してもよい。
【0075】
ソース電極４１ａ、４１ｂ及びドレイン電極４２ａ、４２ｂは、それらの間にゲート絶縁層３０ａ、３０ｂ及びゲート電極５０ａ、５０ｂが位置するように活性層１０ａ、１０ｂ及びウェル層２０ａ、２０ｂの上に形成されてもよい。すなわち、第１のソース電極４１ａ及び第１のドレイン電極４２ａは、それらの間に第１のゲート絶縁層３０ａ及び第１のゲート電極５０ａが位置するように一対の第１のウェル層２０ａのそれぞれの上部に形成されてもよい。別の言い方をすれば、第１のゲート絶縁層３０ａを基準として、一方の側に第１のソース電極４１ａが形成され、他方の側に第１のドレイン電極４２ａが形成されてもよい。また、第２のソース電極４１ｂ及び第２のドレイン電極４２ｂは、それらの間に第２のゲート絶縁層３０ｂ及び第２のゲート電極５０ｂが位置するように一対の第２のウェル層２０ｂのそれぞれの上部に形成されてもよい。すなわち、第２のゲート絶縁層３０ｂを基準として、一方の側に第２のソース電極４１ｂが形成され、他方の側に第２のドレイン電極４２ｂが形成されてもよい。
【0076】
第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂと第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂは、金属を含む材料から形成され、例えば、Ｔｉ及びＡｕのうちの少なくともどちらか一方の材料から形成されてもよい。また、第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂと第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂは、例えば、化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）、有機金属化学気相蒸着（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法及び原子層蒸着（ＡＬＤ）法、スパッターリング蒸着法などにより形成されてもよい。
【0077】
ゲート電極５０ａ、５０ｂは、ゲート絶縁層３０ａ、３０ｂの上部に形成されてもよい。別の言い方をすれば、第１のゲート電極５０ａは、第１のソース電極４１ａと第１のドレイン電極４２ａとの間に位置するように第１のゲート絶縁層３０ａの上部に形成され、第２のゲート電極５０ｂは、第２のソース電極４１ｂと第２のドレイン電極４２ｂとの間に位置するように第２のゲート絶縁層３０ｂの上部に形成されてもよい。このとき、第１及び第２のゲート電極５０ａ、５０ｂは、金属を含む材料から形成されてもよく、例えば、Ｔｉ及びＡｕのうちの少なくとも一方を含む材料から形成されてもよい。また、第１及び第２のゲート電極５０ａ、５０ｂは、スパッターリング蒸着法により形成されてもよい。
【0078】
【0079】
図４及び図５を参照すると、基板Ｓと第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂとの間にバッファー層６０が形成されてもよい。そして、図５に示されているように、変形例に係る相補型金属酸化半導体素子は、基板Ｓと第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂとの間に形成されたバッファー層６０を備えていてもよい。すなわち、変形例に係る相補型金属酸化半導体素子は、実施形態と比較して、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂと基板Ｓとの間に形成されたバッファー層６０を備えることに相違点があり、他の構成は同一であり得る。
【0080】
バッファー層６０は、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する前に、基板Ｓの上に先に形成される層であって、原子層蒸着法により形成される第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂがさらに有効に結晶化できるように補助するシード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）であってもよい。別の言い方をすれば、バッファー層６０は、原子層蒸着法により第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成するとき、水素プラズマによる結晶化の他に、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂの結晶化をさらに補助するシード層であってもよい。このようなバッファー層６０は、ＡｌＮから形成されてもよく、原子層蒸着法、化学気相蒸着方法などにより形成されてもよい。
【0081】
結晶質であるバッファー層６０の上に原子層蒸着法により第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを蒸着すれば、前記下地層であるバッファー層６０の結晶方向に第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂが成長することができる。このため、結晶質、より具体的には、多結晶質の活性層１０ａ、１０ｂをさらに容易に形成することができる。
【0082】
図６は、本発明の実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法に用いられる蒸着装置を概略的に示す図である。
【0083】
蒸着装置は、原子層蒸着（ＡＬＤ）法により薄膜を蒸着する装置であってもよい。このとき、蒸着装置は、パワー半導体素子、例えば、相補型金属酸化半導体素子の構成要素のうちの少なくとも第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成するための装置であってもよい。また、蒸着装置は、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂと第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂを形成するための装置であってもよい。
【0084】
このような蒸着装置は、図６に示されているように、チャンバー１００と、チャンバー１００内に配設されて基板Ｓを支持するための支持台２００と、支持台２００と向かい合うように配置されてチャンバー１００の内部に工程のためのガス（以下、工程ガスと称する。）を噴射する噴射部３００と、噴射部３００に工程ガスを提供するガス供給部４００と、互いに異なる経路を有するように噴射部３００に接続され、ガス供給部４００から提供されたガスを噴射部３００に供給する第１及び第２のガス供給管５００ａ、５００ｂと、チャンバー１００内にプラズマを生じさせるように電源を供給するＲＦ電源部６００と、を備えていてもよい。
【0085】
また、蒸着装置は、支持台２００に昇降動作及び回転動作のうちの少なくとも一方の動作を行わせる駆動部７００と、チャンバー１００に接続されるように配設された排気部（図示せず）と、をさらに備えていてもよい。
【0086】
チャンバー１００は、内部に搬入された基板Ｓの上に薄膜が形成可能な内部空間を備えていてもよい。例えば、その断面の形状が四角形、五角形、六角形などの形状であってもよい。いうまでもなく、チャンバー１００の内部の形状は種々に変形可能であり、基板Ｓの形状と対応するように設けられることが好ましい。
【0087】
支持台２００は、噴射部３００と向かい合うようにチャンバー１００の内部に配設されて、チャンバー１００の内部に装入された基板Ｓを支持する。このような支持台２００の内部には、ヒーター２１０が設けられてもよい。このため、ヒーター２１０を動作させると、支持台２００の上に載置された基板Ｓ及びチャンバー１００の内部が加熱されることが可能になる。
【0088】
また、基板Ｓ又はチャンバー１００の内部を加熱するための手段として、支持台２００に設けられたヒーター２１０の他に、チャンバー１００の内部又はチャンバー１００の外部に別途のヒーターが設けられてもよい。
【0089】
噴射部３００は、支持台２００の延在方向に互いに離れるように並置された複数本の孔（以下、孔３１１と称する。）を有し、チャンバー１００の内部において支持台２００と向かい合うように配置された第１のプレート３１０と、少なくとも一部が複数本の孔３１１のそれぞれに嵌入されるように設けられた複数本のノズル３２０と、チャンバー１００の内部において前記チャンバー１００内の上壁と第１のプレート３１０との間に位置するように配設された第２のプレート３３０と、を備えていてもよい。
【0090】
また、噴射部３００は、第１のプレート３１０と第２のプレート３３０との間に位置している絶縁部３４０をさらに備えていてもよい。
【0091】
ここで、第１のプレート３１０は、ＲＦ電源部６００と接続され、第２のプレート３３０は接地されてもよい。そして、絶縁部３４０は、第１のプレート３１０と第２のプレート３３０との電気的な接続を防ぐ役割を果たすことができる。
【0092】
第１のプレート３１０は、支持台２００の延在方向に延設された板状のものであってもよい。そして、第１のプレート３１０には、複数本の孔３１１が設けられるが、複数本の孔３１１のそれぞれは、第１のプレート３１０を上下方向に貫通するように設けられてもよい。そして、複数本の孔３１１は、第１のプレート３１０又は支持台２００の延在方向に並べられてもよい。
【0093】
複数本のノズル３２０のそれぞれは、上下方向に延びた形状のものであってもよく、その内部には、ガスの通過可能な通路が設けられており、上端及び下端が開口された形状のものであってもよい。そして、複数本のノズル３２０のそれぞれは、少なくともその下部が第１のプレート３１０に設けられた孔３１１に嵌入され、上部は第２のプレート３３０とつながるように配設されてもよい。このため、ノズル３２０は、第２のプレート３３０から下部へと突出した形状であると説明可能である。
【0094】
ノズル３２０の外径は、孔３１１の内径に比べて小さくなるように設けられてもよい。そして、ノズル３２０が孔３１１の内部に嵌設されるに際して、ノズル３２０の外周面が孔３１１の周壁（すなわち、第１のプレート３１０の内側壁）から離れるように配設されてもよい。このため、孔３１１の内部は、ノズル３２０の外側空間と、ノズル３２０の内側空間と、に仕切られ得る。
【0095】
孔３１１の内部空間において、ノズル３２０内の通路は、第１のガス供給管５００ａから提供されたガスが移動、噴射される通路である。そして、孔３１１の内部空間におけるノズル３２０の外側空間は、第２のガス供給管５００ｂから提供されたガスが移動、噴射される通路である。したがって、以下では、ノズル３２０内の通路を第１の経路３６０ａと称し、孔３１１の内部におけるノズル３２０の外側空間を第２の経路３６０ｂと称する。
【0096】
第２のプレート３３０は、その上部面がチャンバー１００内の上壁から離れ、下部面が第１のプレート３１０から離れるように配設されてもよい。このため、第２のプレート３３０と第１のプレート３１０との間、及び第２のプレート３３０とチャンバー１００の上壁との間のそれぞれに空いた空間（空きスペース）が設けられることが可能になる。
【0097】
ここで、第２のプレート３３０の上側空間は、第１のガス供給管５００ａから提供されたガスが拡散・移動する空間（以下、拡散空間３５０と称する。）であって、複数本のノズル３２０の上側の開口と連通してもよい。別の言い方をすれば、拡散空間３５０は、複数の第１の経路３６０ａと連通している空間である。このため、第１のガス供給管５００ａを通過したガスは、拡散空間３５０において第２のプレート３３０の延在方向に拡散した後、複数の第１の経路３６０ａを通過して下側に噴射されることができる。
【0098】
また、第２のプレート３３０の内部には、ガスが移動する通路である深穴（図示せず）が設けられており、前記深穴は、第２のガス供給管５００ｂと接続され、第２の経路３６０ｂと連通するように設けられてもよい。したがって、第２のガス供給管５００ｂから提供されたガスは、第２のプレート３３０の深穴、第２の経路３６０ｂを経て基板Ｓに向かって噴射されることが可能になる。
【0099】
ガス供給部４００は、原子層蒸着法により薄膜を蒸着するのに必要となるガスを提供する。このようなガス供給部４００は、ソースガスが貯留されたソースガス貯留部４１０と、ソースガスと反応するリアクタントガスが貯留されたリアクタントガス貯留部４２０と、パージガスが貯留されたパージガス貯留部４３０と、ソースガス貯留部４１０と第１のガス供給管５００ａとをつなぐように配設された第１の搬送管４７０ａと、リアクタントガス貯留部４２０及びパージガス貯留部４３０と第２のガス供給管５００ｂとをつなぐように配設された第２の搬送管４７０ｂと、を備えていてもよい。
【0100】
ここで、パージガス貯留部４３０に貯留されたパージガスは、例えば、Ｎ２ガス又はＡｒガスであってもよい。
【0101】
また、ガス供給部４００は、リアクタントガスの噴射の後、又は２次パージの後にチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせるステップにおいて供給されるガス（以下、プラズマ発生用のガスと称する。）が貯留されたプラズマ発生用のガス貯留部４４０を備えていてもよい。このとき、プラズマ発生用のガスは、例えば、水素ガスであってもよい。
【0102】
そして、ガス供給部４００は、ドープガスが貯留されたドープガス貯留部４５０と、複数種のガスを混合するように第１の搬送管４７０ａに配設された混合部４６０と、を備えていてもよい。
【0103】
また、ガス供給部４００は、ソースガス貯留部４１０及びドープガス貯留部４５０のそれぞれと第１の搬送管４７０ａとをつなぐ複数本の第１の接続管４８０ａと、複数本の第１の接続管４８０ａのそれぞれに配設された弁、リアクタントガス貯留部４２０、パージガス貯留部４３０、プラズマ発生用のガス貯留部４４０のそれぞれと第２の搬送管４７０ｂとをつなぐ複数本の第２の接続管４８０ｂと、複数本の第２の接続管４８０ｂのそれぞれに配設された弁と、を備えていてもよい。
【0104】
ソースガス貯留部４１０は、複数で設けられてもよく、複数のソースガス貯留部４１０：４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃには互いに異なる種類のソースガスが貯留されてもよい。そして、複数のソースガス貯留部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃのそれぞれに第１の接続管４８０ａが接続されてもよく、前記複数のソースガス貯留部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃのそれぞれに接続された第１の接続管４８０ａが第１の搬送管４７０ａと接続されてもよい。
【0105】
ドープガス貯留部４５０は、複数で設けられてもよく、複数のドープガス貯留部４５０：４５０ａ、４５０ｂには互いに異なる種類のドープガスが貯留されてもよい。そして、複数のドープガス貯留部４５０ａ、４５０ｂのそれぞれに第１の接続管４８０ａが接続されてもよく、前記複数のソースガス貯留部４５０ａ、４５０ｂのそれぞれに接続された第１の接続管４８０ａが第１の搬送管４７０ａと接続されてもよい。
【0106】
混合部４６０は、複数のソースガス貯留部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃから提供されたガスを混合したり、複数のソースガス貯留部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃのうちの少なくともいずれか一つから提供されたガスと複数のドープガス貯留部４５０ａ、４５０ｂのうちのどちらか一方から提供されたガスとを混合する手段であってもよい。このような混合部４６０は、ガスが混合可能な内部空間を有するように設けられてもよい。また、混合部４６０は、複数のソースガス貯留部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ及び複数のドープガス貯留部４５０ａ、４５０ｂのそれぞれに接続された第１の接続管４８０ａと第１の搬送管４７０ａとをつなぐように配設されてもよい。このため、混合部４６０の内部に流れ込んだ複数種のガスが前記混合部４６０の内部において混合された後、第１の搬送管４７０ａを介して第１のガス供給管５００ａに搬送されることが可能になる。
【0107】
図７は、本発明の実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法に用いられる蒸着装置の他の例を概略的に示す図である。実施形態に係るパワー半導体素子の第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂ、第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂのうちの少なくとも一つを形成するための蒸着装置は、図６に示す装置に何ら限定されるものではなく、図７に示す蒸着装置を用いてもよい。
【0108】
図７を参照すると、蒸着装置は、チャンバー１００と、チャンバー１００内に配設されて基板Ｓを支持するための支持台２００と、それぞれが支持台２００と向かい合うようにチャンバー１００の内部に配設された第１及び第２のガス噴射部３００ａ、３００ｂと、第１及び第２のガス噴射部３００ａ、３００ｂに工程ガスを提供するガス供給部４００と、プラズマの発生のためにチャンバー１００内に電場を誘導するためのコイルを備えるアンテナ６１０、及びアンテナ６１０と接続された電源部６２０を備えていてもよい。
【0109】
また、蒸着装置は、支持台２００と対向するように配設された加熱部５００と、支持台２００を昇降させたり回転させたりする駆動部７００と、チャンバー１００の内部のガス及び不純物を排気する排気部８００と、を備えていてもよい。
【0110】
チャンバー１００は、内部に搬入された基板Ｓの上に薄膜が形成可能な内部空間を有する筒状、例えば、図７に示されているように、ドーム状のものであってもよい。より具体的には、チャンバー１００は、チャンバー胴体１１０と、チャンバー胴体１１０の上部に配設された上胴体１２０、及びチャンバー胴体１１０の下部に配設された下胴体１３０を備えていてもよい。チャンバー胴体１１０は、上部及び下部が開放された筒状のものであってもよく、チャンバー胴体１１０の上部の開口を覆うように上胴体１２０が配設され、チャンバー胴体１１０の下部の開口を覆うように下胴体１３０が配設されてもよい。そして、上胴体１２０は、その幅方向の中心に向かって進むにつれて高さが次第に増加する斜面を有するドーム（ｄｏｍｅ）状のものであってもよい。また、下胴体１３０は、その幅方向の中心に向かって進むにつれて高さが減少する斜面を有するドーム（ｄｏｍｅ）状のものであってもよい。このようなチャンバー１００、すなわち、チャンバー胴体１１０と、上胴体１２０及び下胴体１３０のそれぞれは、透光可能な透明な材質から作製されてもよく、例えば、石英（ｑｕａｒｔｚ）製のものであってもよい。
【0111】
ガス供給部４００は、図６において説明した構成と同様に設けられてもよい。すなわち、ガス供給部４００は、ソースガスが貯留されたソースガス貯留部４１０と、ソースガスと反応するリアクタントガスが貯留されたリアクタントガス貯留部４２０と、パージガスが貯留されたパージガス貯留部４３０と、ソースガス貯留部４１０と第１のガス噴射部３００ａとをつなぐように配設された第１の搬送管４７０ａと、リアクタントガス貯留部４２０及びパージガス貯留部４３０と第２のガス噴射部３００ｂとをつなぐように配設された第２の搬送管４７０ｂと、を備えていてもよい。
【0112】
また、ガス供給部４００は、リアクタントガスの噴射の後に、又は２次パージの後にチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせるステップにおいて供給されるガス（以下、プラズマ発生用のガスと称する。）が貯留されたプラズマ発生用のガス貯留部４４０を備えていてもよい。このとき、プラズマ発生用のガスは、例えば、水素ガスであってもよい。
【0113】
そして、ガス供給部４００は、ドープガスが貯留されたドープガス貯留部４５０と、複数種のガスを混合するように第１の搬送管４７０ａに配設された混合部４６０と、を備えていてもよい。
【0114】
また、ガス供給部４００は、ソースガス貯留部４１０及びドープガス貯留部４５０のそれぞれと第１の搬送管４７０ａとをつなぐ複数本の第１の接続管４８０ａと、複数本の第１の接続管４８０ａのそれぞれに配設された弁、リアクタントガス貯留部４２０、パージガス貯留部４３０、プラズマ発生用のガス貯留部４４０のそれぞれと第２の搬送管４７０ｂとをつなぐ複数本の第２の接続管４８０ｂと、複数本の第２の接続管４８０ｂのそれぞれに配設された弁と、を備えていてもよい。
【0115】
アンテナ６１０は、チャンバー１００の上胴体１２０の上部に配設されてもよい。このとき、アンテナ６１０は、複数のターン（ｔｕｒｎ）数で巻き付けられた螺旋状に設けられてもよいし、あるいは、同心円状に配置されて互いにつながっている多数の円形コイルを備える構成であってもよい。いうまでもなく、アンテナ６１０は、螺旋状のコイル又は同心円状の円形コイルに何ら限定されるものではなく、他の形状を有する多種多様な形状のアンテナが採用可能である。
【0116】
アンテナ６１０の両方の終端のうちの一方の端には、電源部６２０が接続され、他方の端は接地端子と接続されてもよい。したがって、電源部６２０を介してアンテナ６１０に電源、例えば、ＲＦ電源が供給されれば、チャンバー１００の内部に噴射されたガスがイオン化又は放電されてチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせることになる。
【0117】
加熱部５００は、チャンバー１００の内部及び支持台２００を加熱する手段であって、チャンバー１００の外部に配設されてもよい。より具体的には、加熱部５００は、チャンバー１００の外部の下側において少なくとも一部が支持台２００と向かい合うように配設されてもよい。このような加熱部５００は、複数のランプを備える手段であってもよく、複数のランプは、支持台２００の幅方向に並設されてもよい。そして、複数のランプは、輻射熱を放出するハロゲンなどのランプを備えていてもよい。
【0118】
【0119】
まず、支持台２００に設けられたヒーター２１０を動作させて支持台２００を加熱する。このとき、支持台２００又は前記支持台２００に載置されるべき基板Ｓの温度が工程温度、例えば、５００℃～５２０℃となるようにヒーターを動作させる。
【0120】
次いで、基板Ｓ、例えば、ＳｉＣからなる基板Ｓをチャンバー１００の内部に装入して支持台２００の上に載置する。このとき、基板Ｓは、一枚以上の複数枚の基板を支持台２００に設けてもよい。この後、支持台２００の上に載置された基板Ｓが目標の工程温度、例えば、５００℃～５２０℃となると、基板Ｓの上に第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する。
【0121】
このとき、原子層蒸着法を用いて第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する。原子層の蒸着は、ソースガスの噴射、ドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）の順に行われるが、このとき、２次パージの後にチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせる。すなわち、原子層蒸着法により第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する工程サイクルは、「ソースガスの噴射－ドープガスの噴射－パージガスの噴射（１次パージ）－リアクタントガスの噴射－パージガスの噴射（２次パージ）－プラズマ発生」であってもよい。そして、上述した工程サイクルを複数回繰り返し行って、目標の層厚の第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する。
【0122】
以下、噴射部３００及びガス供給部４００を用いて、チャンバー１００の内部に工程ガスを噴射して第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂを形成する方法についてより具体的に説明する。このとき、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐタイプの第１の活性層１０ａとＡｌＧａＩｎＰからなるｎタイプの第２の活性層１０ｂを形成する場合を例にとって説明する。
【0123】
また、第１の活性層１０ａと第２の活性層１０ｂのうちのどちらか一方、例えば、第１の活性層１０ａを先に形成した後、第２の活性層１０ｂを形成することについて説明する。
【0124】
第１の活性層１０ａの形成のために、支持台２００に載置された基板Ｓの上側に前記基板Ｓの第１の領域Ａ１を晒し、第２の領域Ａ２を遮蔽するマスクを配置する。ここで、マスクは、基板Ｓの第１の領域Ａ１と対応する領域に開口が設けられたシャドウマスクであってもよい。
【0125】
基板Ｓの上側にマスクが配置されれば、チャンバー１００の内部にソースガスを噴射する。このために、第１のソースガス貯留部４１０に貯留されているＡｌ含有ガス、第２のソースガス貯留部４１０に貯留されているＧａ含有ガス、第３のソースガス貯留部４１０に貯留されているＩｎ含有ガスのそれぞれを混合部４６０に供給する。このため、混合部４６０の内部において３種のソースガス、すなわち、Ａｌ含有ガス、Ｇａ含有ガス、Ｉｎ含有ガスが混合される。
【0126】
混合されたソースガスは、第１の搬送管４７０ａ及び第１のガス供給管５００ａを経て噴射部３００内に拡散空間３５０に流れ込む。そして、混合されたソースガスは、拡散空間３５０内において拡散した後、複数本のノズル３２０、すなわち、複数の第１の経路３６０ａを通過して基板Ｓに向かって噴射される。そして、噴射されたソースガスは、マスクの開口を通過した後、基板Ｓの上部面の第１の領域Ａ１の上に吸着される。
【0127】
ソースガスの噴射が中断又は終了すれば、第１のドープガス貯留部４５０ａを介して第１のドープガスを提供して、チャンバー１００の内部に第１のドープガスを噴射する。このとき、第１のドープガスは、Ｍｇ含有ガスであってもよく、より具体的には、Ｃｐ２Ｍｇを含有するガスが使用可能である。第１のドープガス貯留部４５０ａから排出された第１のドープガスは、第１の接続管４８０ａと、第１の搬送管４７０ａ及び第１のガス供給管５００ａを経た後、第１の経路３６０ａを介して下側に噴射されてもよい。噴射された第１のドープガスは、マスクの開口を通過した後、基板Ｓの上部面の第１の領域Ａ１の上に吸着されてもよい。
【0128】
第１のドープガスの噴射が中断又は終了すれば、パージガス貯留部４３０を介してパージガスを提供して、チャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（１次パージ）。このとき、パージガス貯留部４３０から排出されたパージガスは、第２の接続管４８０ｂと、第２の搬送管４７０ｂ及び第２のガス供給管５００ｂを経た後、第２の経路３６０ｂを介して下側に噴射されてもよい。
【0129】
次いで、リアクタントガス貯留部４２０からリアクタントガス、例えば、Ｐ含有ガスを提供されてチャンバー１００の内部に噴射する。このとき、リアクタントガスは、パージガスと同一の経路を介してチャンバー１００の内部に噴射されてもよい。すなわち、リアクタントガスは、第２の接続管４８０ｂと、第２の搬送管４７０ｂ及び第２のガス供給管５００ｂを経た後、第２の経路３６０ｂを介して下側に噴射されてもよい。噴射されたリアクタントガスは、マスクの開口を通過して基板Ｓの第１の領域Ａ１へと向かう。そして、第１の領域Ａ１に辿り着いたリアクタントガスは、第１の領域Ａ１の上に吸着されているソースガスと反応し、このため、反応物、すなわち、ＡｌＧａＩｎＰが生成可能である。そして、この反応物が基板Ｓの上に堆積又は蒸着され、このため、基板Ｓの上にＡｌＧａＩｎＰからなる薄膜が形成される。このとき、第１のドープガスによりＭｇがドープされたＡｌＧａＩｎＰ薄膜、すなわち、ｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜が形成される。
【0130】
このように、チャンバー１００の内部にリアクタントガスが噴射されるとき、ＲＦ電源部６００を動作させて第１のプレート３１０にＲＦ電源を供給してもよい。第１のプレート３１０にＲＦ電源が供給されれば、噴射部３００内の第２の経路３６０ｂ及び第１のプレート３１０と支持台２００との間の空間にプラズマが生成可能である。
【0131】
リアクタントガスの噴射が中断されれば、パージガス貯留部４３０を介してパージガスを提供して、チャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（２次パージ）。このとき、２次パージによりソースガスとリアクタントガスとの反応による副産物などがチャンバー１００の外部に排出可能である。
【0132】
２次パージが終了すれば、プラズマ発生用のガス貯留部４４０からガス、例えば、水素ガスを提供し、ＲＦ電源を動作させて第１のプレート３１０にＲＦ電源を供給する。このため、チャンバー１００の内部に水素ガスを用いたプラズマ、すなわち、水素プラズマが生成される。
【0133】
上述したような「ソースガスの噴射、第１のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルにより基板Ｓの第１の領域Ａ１の上に第１の活性層１０ａが形成される。このとき、第１の活性層１０ａは、ＭｇがドープされたＡｌＧａＩｎＰ薄膜、すなわち、ｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなり得る。
【0134】
そして、「ソースガスの噴射、第１のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルは、複数回繰り返し行われてもよい。そして、第１の活性層１０ａの目標の層厚に応じて、工程サイクルを行うべき回数を決定してもよい。
【0135】
このように、リアクタントガスの噴射の後に、又は２次パージの後にチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせることにより、６００℃以下の低温下でも基板Ｓの上に第１の活性層１０ａを形成することができる。また、結晶質、より具体的には、多結晶質の第１の活性層１０ａを形成することができる。
【0136】
目標の層厚の第１の活性層１０ａが形成されれば、次いで、第２の活性層１０ｂを形成する。このために、第１の活性層１０ａが形成された基板Ｓの上側に前記基板Ｓの第２の領域Ａ２を晒し、第１の領域Ａ１を遮蔽するマスクを配置する。ここで、マスクは、基板Ｓの第２の領域Ａ２と対応する領域に開口が設けられたシャドウマスクであってもよい。
【0137】
基板Ｓの上側にマスクが配置されれば、第１の活性層１０ａの形成時と同様の方法により薄膜を蒸着して第２の活性層１０ｂを形成する。但し、第１の活性層１０ａの形成時とは異なるドープガスを用いて薄膜を蒸着する。別の言い方をすれば、Ｍｇを含む第１のドープガスとは異なる元素を含む第２のドープガスを用いて薄膜を蒸着する。このとき、「ソースガスの噴射、第２のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルは、複数回繰り返し行って第２の活性層１０ｂを形成する。ここで、ソースガス、パージガス、リアクタントガスは、第１の活性層１０ａの形成時と同種のものであってもよい。そして、第２のドープガスは、第２のドープガス貯留部４５０ｂから提供され、Ｓｉを含有するガス、例えば、ポリシラン（Ｈ３Ｓｉ－（ＳｉＨ２）ｎ－ＳｉＨ３）を含有するガスが使用可能である。
【0138】
このように、「ソースガスの噴射、第２のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルにより、基板Ｓの第２の領域Ａ２の上に第２の活性層１０ｂが形成される。このとき、第２の活性層１０ｂは、ＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ薄膜、すなわち、ｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなり得る。
【0139】
また、第２のドープガスは、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎのうちの１種又は１種以上のガスを混合したものであってもよい。
【0140】
そして、第２のドープガスの噴射ステップを含む上述した工程サイクルは、複数回繰り返し行われてもよい。このとき、第２の活性層１０ｂの目標の層厚に応じて、工程サイクルを行うべき回数を決定してもよい。
【0141】
目標の層厚の第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂが形成されれば、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれの一部をエッチングする。例えば、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれの幅方向の中心領域の外側の領域において、所定の層厚の第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂをエッチングする。このために、例えば、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれの中心領域を閉鎖し、前記中心領域の外側の領域の一部を開放するマスクを設け、前記マスクを第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂの上側に配置する。そして、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂの上側からエッチング用のガスを噴射して、開放領域に晒された第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂの一部をエッチングする。このとき、マスクの開放領域と向かい合う第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂが目標の層厚で残留できるようにエッチングを行う。このとき、エッチングガスは、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＣＦ４又はＯ２少なくともいずれか１種又は２種のガスの組み合わせ及びプラズマを印加してエッチングに用いてもよい。
【0142】
このようなエッチングにより、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれに上部面からその反対側へと陥凹した凹部又は井戸（ｗｅｌｌ）を設けることが可能である。すなわち、第１の活性層１０ａに幅方向に隔設された一対の第１の凹部が設けられ、第２の活性層１０ｂに幅方向に隔設された一対の第２の凹部が設けられてもよい。このとき、第１の活性層１０ａに設けられる一対の第１の凹部は、引き続いて形成される第１のソース電極４１ａ及び第１のドレイン電極４２ａと向かい合う位置に設けられ、第２の活性層１０ｂに設けられる一対の第２の凹部は、引き続いて形成される第２のソース電極４１ｂ及び第２のドレイン電極４２ｂと向かい合う位置に設けられてもよい。したがって、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂのそれぞれは、基板Ｓの上部面に形成された第１の層１１及び第１の層１１の上部において凹部の外側に形成された第２の層１２を備える形状となり得る。すなわち、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂは、第２の層１２が形成された領域の高さが、第１の層１１のみが形成された部分に比べてさらに高い形状、すなわち、段付きの形状となり得る。
【0143】
上述したように、活性層１０ａ、１０ｂの一部をエッチングする工程は、図６に示す蒸着装置とは別途の装置において行われてもよい。そして、エッチングが行われる装置は、蒸着装置とイン・サイチュにて接続された装置であってもよい。
【0144】
エッチングが終了すれば、第１の活性層１０ａの第１の層１１の上に第１のウェル層２０ａを形成し、第２の活性層１０ｂの第１の層１１の上に第２のウェル層２０ｂを形成する。別の言い方をすれば、エッチングにより第１の活性層１０ａに設けられた一対の第１の凹部の内部に第１のウェル層２０ａを形成し、エッチングにより第２の活性層１０ｂに設けられた一対の第２の凹部の内部に第２のウェル層２０ｂを形成する。第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂは、例えば、原子層蒸着法により形成してもよく、活性層１０ａ、１０ｂの形成時と同一の蒸着装置を用いて形成してもよい。
【0145】
以下、第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂを形成する方法について説明し、図６に示す蒸着装置を用いて形成する方法について説明する。このとき、ｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ層から第１のウェル層２０ａを形成し、ｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ層から第２のウェル層２０ｂを形成する場合を例にとって説明する。
【0146】
まず、第１のウェル層２０ａを形成する方法について説明する。第１の活性層１０ａに設けられた一対の第１の凹部と向かい合う領域に開口が設けられ、残りが閉鎖されたマスクを基板Ｓの上側に配置する。
【0147】
次いで、チャンバー１００の内部にソースガスを噴射する。このために、第１のソースガス貯留部４１０に貯留されているＡｌ含有ガス、第２のソースガス貯留部４１０に貯留されているＧａ含有ガス、第３のソースガス貯留部４１０に貯留されているＩｎ含有ガス、ドープガス貯留部４５０に貯留されているＳｉ含有ガスのそれぞれを混合部４６０に供給する。このため、混合部４６０の内部においてＡｌ含有ガス、Ｇａ含有ガス、Ｉｎ含有ガス、Ｓｉ含有ガスが混合される。混合されたガスは、第１の搬送管４７０ａと、第１のガス供給管５００ａ及び噴射部３００の第１の経路３６０ａを通過して基板Ｓに向かって噴射される。噴射されたガスは、マスクの開口を通過して第１の活性層１０ａに設けられた一対の第１の凹部に辿り着いた後、前記第１の凹部に吸着される。
【0148】
ソースガスの噴射が中断又は終了すれば、第２のドープガス貯留部４５０ｂを介して第２のドープガスを提供して、チャンバー１００の内部に第２のドープガスを噴射する。このとき、第２のドープガスは、Ｓｉ含有ガスであってもよく、より具体的には、ポリシラン（Ｈ３Ｓｉ－（ＳｉＨ２）ｎ－ＳｉＨ３）を含有するガスが使用可能である。第２のドープガス貯留部４５０ｂから排出された第２のドープガスは、第１の接続管４８０ａと、第１の搬送管４７０ａ及び第１のガス供給管５００ａを経た後、第１の経路３６０ａを介して下側に噴射されてもよい。噴射された第２のドープガスは、マスクの開口を通過した後、第１の活性層１０ａに設けられた一対の第１の凹部に辿り着くことができる。
【0149】
この後、パージガス貯留部４３０からパージガスを提供して、噴射部３００の第２の経路３６０ｂを介してチャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（１次パージ）。
【0150】
次いで、リアクタントガス貯留部４２０からリアクタントガス、例えば、Ｐ含有ガスを提供して、噴射部３００の第２の経路３６０ｂを介してチャンバー１００の内部に噴射する。そして、このとき、第１のプレート３１０にＲＦ電源を供給してプラズマを生じさせてもよい。
【0151】
リアクタントガスが噴射されれば、第１の凹部に吸着されているソースガスとリアクタントガスとの反応が起こって、反応物、すなわち、ＡｌＧａＩｎＰが生成可能である。このとき、ソースガスの噴射後に第２のドープガスが噴射されたため、反応物は、ＳｉがドープされたＡｌＧａＩｎＰ薄膜となる。したがって、第１の活性層１０ａの第１の凹部にｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなる第１のウェル層２０ａが形成可能である。別の言い方をすれば、エッチングにより第１の活性層１０ａに設けられた一対の井戸（ｗｅｌｌ）領域にｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなる第１のウェル層２０ａが形成可能である。さらに別の言い方をすれば、第１の活性層１０ａの第１の層１１の上にｎタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなる第１のウェル層２０ａが形成可能である。
【0152】
また、第２のドープガスは、Ｓｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎのうちの１種又は１種以上のガスを混合したものであってもよい。
【0153】
リアクタントガスの噴射が終了すれば、パージガス貯留部４３０からパージガスを提供して、チャンバー１００の内部にパージガスを噴射する（２次パージ）。
【0154】
２次パージが終了すれば、チャンバー１００の内部にプラズマを生じさせるステップが追加されてもよい。すなわち、プラズマ発生用のガス貯留部４４０からガス、例えば、水素ガスを提供して、チャンバー１００の内部に水素ガスを噴射し、第１のプレート３１０にＲＦ電源を供給する。このため、チャンバー１００の内部に水素ガスを用いたプラズマ、すなわち、水素プラズマが生成される。
【0155】
この後、「ソースガスの噴射、第２のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルを複数回行って、目標の層厚の第１のウェル層２０ａを形成する。
【0156】
目標の層厚の第１のウェル層２０ａが形成されれば、次いで、第２のウェル層２０ｂを形成する。このために、第２の活性層１０ｂに設けられた一対の第２の凹部と向かい合う領域に開口が設けられ、残りが閉鎖されたマスクを基板Ｓの上側に配置する。
【0157】
基板Ｓの上側にマスクが配置されれば、第１のウェル層２０ａの形成時と同様の方法により第２の凹部に薄膜を蒸着して第２のウェル層２０ｂを形成する。但し、第１のウェル層２０ａの形成時とは異なるドープガスを用いて薄膜を蒸着する。すなわち、Ｓｉを含む第２のドープガスとは異なる元素を含む第１のドープガスを用いて薄膜を蒸着する。このとき、「ソースガスの噴射、第１のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルは、複数回繰り返し行って第２のウェル層２０ｂを形成する。
【0158】
ここで、ソースガス、パージガス、リアクタントガスは、第１のウェル層２０ａの形成時と同種のものであってもよい。そして、第１のドープガスは、第１のドープガス貯留部４５０ａから提供され、Ｍｇを含有するガス、例えば、Ｃｐ２Ｍｇを含有するガスが使用可能である。
【0159】
このような「ソースガスの噴射、第１のドープガスの噴射、パージガスの噴射（１次パージ）、リアクタントガスの噴射、パージガスの噴射（２次パージ）、プラズマ発生」の順に行われる工程サイクルにより、第２の活性層１０ｂに設けられた一対の第２の凹部に第２のウェル層２０ｂが形成される。このとき、第２のウェル層２０ｂは、ＭｇがドープされたＡｌＧａＩｎＰ薄膜、すなわち、ｐタイプのＡｌＧａＩｎＰ薄膜からなり得る。
【0160】
そして、第１のドープガス噴射ステップを含む上述した工程サイクルは、複数回繰り返し行われてもよく、第２のウェル層２０ｂの目標の層厚に応じて、工程サイクルを行うべき回数を決定してもよい。
【0161】
上記においては、第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂを形成するに際して、２次パージの後にプラズマを生じさせることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、２次パージの後にプラズマを生じさせるステップが省略されてもよい。
【0162】
目標の層厚の第１及び第２のウェル層２０ａ、２０ｂが形成されれば、第１及び第２の活性層１０ａ、１０ｂと、第１及び第２のウェル層２０ｂの上部に位置するようにゲート絶縁層３０ａ、３０ｂと、を形成する。すなわち、第１の活性層１０ａ及び第１のウェル層２０ａの上部に第１のゲート絶縁層３０ａを形成し、第２の活性層１０ｂ及び第２のウェル層２０ｂの上部に第２のゲート絶縁層３０ｂを形成する。このとき、第１のゲート絶縁層３０ａは、下部面の周縁が一対の第１のウェル層２０ａの上部に位置し、残りが一対の第１のウェル層２０ａの間の第１の活性層１０ａの上部に位置するように形成する。また、第２のゲート絶縁層３０ｂは、下部面の周縁が一対の第２のウェル層２０ｂの上部に位置し、残りが一対の第２のウェル層２０ｂの間の第２の活性層１０ｂの上部に位置するように形成する。このとき、第１及び第２のゲート絶縁層３０ａ、３０ｂは、例えば、Ａｌ２Ｏ３から形成されてもよく、化学気相蒸着法、有機金属化学気相蒸着法及び原子層蒸着法のうちのいずれか一つの方法により形成してもよい。
【0163】
次いで、第１及び第２のソース電極４１ａ、４１ｂと第１及び第２のドレイン電極４２ａ、４２ｂを形成する。すなわち、一対の第１のウェル層２０ａのどちらか一方の上部に第１のソース電極４１ａを、残りの他方の第１のウェル層２０ａの上部に第１のドレイン電極４２ａを形成する。また、一対の第２のウェル層２０ｂのどちらか一方の上部に第２のソース電極４１ｂを、残りの他方の第２のウェル層２０ｂの上部に第２のドレイン電極４２ｂを形成する。
【0164】
そして、第１及び第２のゲート絶縁層３０ａ、３０ｂのそれぞれの上部にゲート電極５０ａ、５０ｂを形成する。このとき、ゲート電極５０ａ、５０ｂは、ソース及びドレイン電極４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂと同一の材料及び同様の方法により作製されてもよい。例えば、ゲート電極５０ａ、５０ｂは、Ｔｉ及びＡｕの少なくとも一方の材料から形成されてもよく、スパッターリング蒸着法により形成されてもよい。
【0165】
このように、実施形態に係るパワー半導体素子の製造方法によれば、低温下で活性層１０：１０ａ、１０ｂを形成することができる。したがって、基板Ｓ又はその上部に形成された薄膜が高温の熱により損傷されることを防ぐことができる。また、活性層１０の形成のために基板Ｓを昇温させる電力又は時間を節約することができ、全体の工程時間を短縮させることができる。
【0166】
また、活性層１０を結晶化させて形成することができる。すなわち、低温下で活性層１０を形成しながらも、結晶化した活性層を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【0167】
本発明の実施形態によれば、低温下で活性層を形成することができる。したがって、基板又はその上部に形成された薄膜が高温の熱により損傷されることを防ぐことができる。また、活性層形成のために基板を昇温させる電力又は時間を節約することができ、全体の工程時間を短縮させることができる。
【0168】
また、活性層を結晶化させて形成することができる。すなわち、低温下で活性層を形成しながらも、結晶化した活性層を形成することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】