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JP4630019B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、III族窒化物半導体層を用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer.

近年、ガリウム及び窒素を構成元素として含む窒化ガリウム系化合物半導体(GaN、AlGaN又はInGaN等)が、青色レーザー等の短波長発光素子への応用に加え、高周波又は高出力等の性能を有する電子素子への応用において注目されている。これらの素子において、微細化、高速化、及び高効率化を実現する場合、又はこれらの素子の高集積化を実現する場合、素子の周辺部、互いに隣り合う素子と素子との間、又は素子と基板との間に高抵抗領域を形成することで、素子間を電気的に分離することが必要である。   In recent years, gallium nitride compound semiconductors (GaN, AlGaN, InGaN, etc.) containing gallium and nitrogen as constituent elements have high frequency or high output performance in addition to application to short wavelength light emitting devices such as blue lasers. Has attracted attention in its application. In these elements, when miniaturization, high speed, and high efficiency are realized, or when high integration of these elements is realized, the peripheral portion of the element, between the elements adjacent to each other, or the element It is necessary to electrically isolate the elements by forming a high resistance region between the substrate and the substrate.

以下に、素子間を電気的に分離する構造を有する従来の半導体装置の製造方法について、図9、図10及び図11を参照しながら説明する。   A conventional method for manufacturing a semiconductor device having a structure for electrically separating elements will be described below with reference to FIGS.

まず最初に、第1の従来例に係る半導体装置の製造方法について、図9を用いて具体的に説明する(例えば非特許文献1及び2参照)。   First, a method for manufacturing a semiconductor device according to a first conventional example will be specifically described with reference to FIG. 9 (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

図9に示すように、半導体基板100の上に、窒化ガリウム系化合物半導体層101A及び101Bが積層されてなる堆積層101を形成する。該堆積層101における半導体基板100上の素子形成領域以外の領域における部分に対して、He又はNe等のイオンをイオン注入することによって、堆積層101にイオンが注入されたイオン注入領域102を選択的に形成する。堆積層101におけるイオン注入領域102によって区画された素子形成領域に、ゲート電極103、ソース電極104及びドレイン電極105を形成することにより、半導体基板100の上に、ゲート電極103、ソース電極104及びドレイン電極105からなるトランジスタを含む素子を形成する。このようにして、図9に示すように、半導体基板100上の素子形成領域以外の領域に、選択イオン注入によって高抵抗領域として不活性領域を形成することで、素子間を電気的に分離する。   As shown in FIG. 9, a deposited layer 101 is formed on a semiconductor substrate 100 by laminating gallium nitride compound semiconductor layers 101A and 101B. An ion-implanted region 102 in which ions are implanted into the deposited layer 101 is selected by ion-implanting ions such as He or Ne into a portion of the deposited layer 101 other than the element formation region on the semiconductor substrate 100. Form. By forming the gate electrode 103, the source electrode 104, and the drain electrode 105 in the element formation region partitioned by the ion implantation region 102 in the deposition layer 101, the gate electrode 103, the source electrode 104, and the drain are formed on the semiconductor substrate 100. An element including a transistor including the electrode 105 is formed. In this manner, as shown in FIG. 9, the inactive region is formed as a high resistance region by selective ion implantation in a region other than the device formation region on the semiconductor substrate 100, thereby electrically separating the devices. .

次に、第2の従来例に係る半導体装置の製造方法について、図10を用いて具体的に説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second conventional example will be specifically described with reference to FIG.

図10に示すように、半導体基板200の上に、窒化ガリウム系化合物半導体層201A及び201Bが積層されてなる堆積層201を形成する。該堆積層201における半導体基板200上の素子形成領域以外の領域における部分に対して、ウェットエッチング又はドライエッチング(プラズマエッチング)を行なうことによって、堆積層201がエッチングされたエッチング領域202を選択的に形成する。堆積層201におけるエッチング領域202によって区画された素子形成領域に、ゲート電極203、ソース電極204及びドレイン電極205を形成することにより、半導体基板200の上に、ゲート電極203、ソース電極204及びドレイン電極205からなるトランジスタを含む素子を形成する。このようにして、図10に示すように、半導体基板200上の素子形成領域以外の領域に、エッチングによって高抵抗領域として間隙を形成することで、素子間を電気的に分離する。   As shown in FIG. 10, a deposited layer 201 in which gallium nitride-based compound semiconductor layers 201 </ b> A and 201 </ b> B are stacked is formed on a semiconductor substrate 200. By performing wet etching or dry etching (plasma etching) on a portion of the deposited layer 201 in a region other than the element formation region on the semiconductor substrate 200, the etched region 202 in which the deposited layer 201 is etched is selectively selected. Form. A gate electrode 203, a source electrode 204, and a drain electrode 205 are formed in an element formation region partitioned by the etching region 202 in the deposited layer 201, whereby the gate electrode 203, the source electrode 204, and the drain electrode are formed on the semiconductor substrate 200. An element including a transistor made of 205 is formed. In this manner, as shown in FIG. 10, the elements are electrically separated by forming a gap as a high resistance region by etching in a region other than the element formation region on the semiconductor substrate 200.

次に、第3の従来例に係る半導体装置の製造方法について、図11を用いて具体的に説明する(例えば非特許文献3参照)。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to a third conventional example will be specifically described with reference to FIG. 11 (see, for example, Non-Patent Document 3).

図11に示すように、半導体基板300の上に、窒化ガリウム系化合物半導体層301A及び301Bが積層されてなる堆積層301を形成する。該堆積層301における半導体基板300上の素子形成領域以外の領域における部分に対して、特定の雰囲気下における熱処理を施すことによって、堆積層301が酸化された酸化領域302を選択的に形成する。ここで、半導体基板300上の素子形成領域を絶縁膜等で保護することによって、酸化領域302を選択的に形成することができる。堆積層301における酸化領域302によって区画された素子形成領域に、ゲート電極303、ソース電極304及びドレイン電極305を形成することにより、半導体基板300の上に、ゲート電極303、ソース電極304及びドレイン電極305からなるトランジスタを含む素子を形成する。このようにして、図11に示すように、半導体基板300上の素子形成領域以外の領域に、熱処理によって高抵抗領域として酸化領域を形成することで、素子間を電気的に分離する。
Zolper et al, "Status of implantationdoping and isolation of III-V nitrides", ECS Proceedings volume 95-21,144 Binari et. al, "He and N implant isolation of n-type GaN",APL 78(5)3008 News Release 2000年12月13日 松下電子工業株式会社 「窒化ガリウム半導体の選択熱酸化技術を開発」
As shown in FIG. 11, a deposited layer 301 is formed on a semiconductor substrate 300 by laminating gallium nitride compound semiconductor layers 301A and 301B. The oxidized region 302 in which the deposited layer 301 is oxidized is selectively formed by performing heat treatment in a specific atmosphere on a portion of the deposited layer 301 other than the element formation region on the semiconductor substrate 300. Here, the oxide region 302 can be selectively formed by protecting the element formation region over the semiconductor substrate 300 with an insulating film or the like. A gate electrode 303, a source electrode 304, and a drain electrode 305 are formed in an element formation region partitioned by the oxidized region 302 in the deposition layer 301, whereby the gate electrode 303, the source electrode 304, and the drain electrode are formed on the semiconductor substrate 300. An element including a transistor 305 is formed. In this manner, as shown in FIG. 11, elements are electrically isolated from each other by forming an oxide region as a high resistance region by heat treatment in a region other than the element formation region on the semiconductor substrate 300.
Zolper et al, "Status of implantationdoping and isolation of III-V nitrides", ECS Proceedings volume 95-21,144 Binari et. Al, "He and N implant isolation of n-type GaN", APL 78 (5) 3008 News Release December 13, 2000 Matsushita Electronics Co., Ltd. “Development of selective thermal oxidation technology for gallium nitride semiconductors”

しかしながら、第1〜第3の従来例に係る半導体装置の製造方法によると、以下に示すような問題が生じていた。   However, according to the semiconductor device manufacturing methods according to the first to third conventional examples, the following problems have occurred.

図9に示した第1の従来例に係る半導体装置の製造方法の場合、素子分離領域として形成されたイオン注入領域102は、熱的安定性に劣っている。例えば、イオン注入領域102形成以後の工程において、アニール等の熱処理によって引き起こされる温度上昇に伴って、イオン注入領域102が活性化されるので、イオン注入領域102における比抵抗が減少する等によって熱的安定性が劣化する。したがって、第1の従来例に係る半導体装置の製造方法によると、素子間を電気的に充分に分離することができない。   In the case of the semiconductor device manufacturing method according to the first conventional example shown in FIG. 9, the ion implantation region 102 formed as the element isolation region is inferior in thermal stability. For example, in the process after the ion implantation region 102 is formed, the ion implantation region 102 is activated as the temperature rises due to a heat treatment such as annealing, so that the specific resistance in the ion implantation region 102 decreases and the like. Stability deteriorates. Therefore, according to the semiconductor device manufacturing method of the first conventional example, the elements cannot be sufficiently electrically separated.

また、図10に示した第2の従来例に係る半導体装置の製造方法の場合、窒化ガリウム系化合物半導体は元来化学的に安定であるので、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層201に対して、ウェットエッチング及びドライエッチング(プラズマエッチング)を精度よく行うことは非常に困難である。また、プラズマエッチングが施された堆積層201の表面には、プラズマエッチングによるダメージが生じる。このため、素子分離領域として形成されたエッチング領域202において、リーク電流が増加する。したがって、第2の従来例に係る半導体装置の製造方法によると、素子間を電気的に充分に分離することができない。   In the case of the semiconductor device manufacturing method according to the second conventional example shown in FIG. 10, the gallium nitride compound semiconductor is originally chemically stable. Therefore, it is very difficult to perform wet etching and dry etching (plasma etching) with high accuracy. In addition, damage due to plasma etching occurs on the surface of the deposited layer 201 that has been subjected to plasma etching. For this reason, the leakage current increases in the etching region 202 formed as the element isolation region. Therefore, according to the semiconductor device manufacturing method according to the second conventional example, the elements cannot be sufficiently separated electrically.

また、図11に示した第3の従来例に係る半導体装置の製造方法の場合、酸化物は一般的に熱的安定性に優れているので、熱処理を施すことで形成された酸化領域302は熱的安定性に優れている。しかしながら、熱処理によって酸化物を形成する反応は、一般的に、酸化が施される領域に存在する結晶欠陥を中心に始まる。つまり、酸化領域302を形成する反応は、堆積層301における結晶欠陥の密度に依存している。このため、堆積層301における結晶欠陥の密度に応じて、酸化領域302の形成が変化する。例えば、結晶欠陥の密度が小さい堆積層301の場合では、結晶欠陥の密度が大きい堆積層301の場合と比較すると、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層301に対して、熱処理を施すことによって単に酸化を促すだけでは、酸化領域302を容易に形成することができない。したがって、第3の従来例に係る半導体装置の製造方法によると、素子間を電気的に充分に分離することができない。   In the case of the method of manufacturing the semiconductor device according to the third conventional example shown in FIG. 11, the oxide is generally excellent in thermal stability, so that the oxidized region 302 formed by performing the heat treatment is Excellent thermal stability. However, the reaction for forming an oxide by heat treatment generally starts with a crystal defect present in a region to be oxidized. That is, the reaction for forming the oxidized region 302 depends on the density of crystal defects in the deposited layer 301. For this reason, the formation of the oxidized region 302 changes depending on the density of crystal defects in the deposited layer 301. For example, in the case of the deposited layer 301 having a low crystal defect density, as compared with the deposited layer 301 having a large crystal defect density, the deposited layer 301 made of a gallium nitride compound semiconductor is simply subjected to heat treatment. The oxidation region 302 cannot be easily formed only by promoting oxidation. Therefore, according to the semiconductor device manufacturing method of the third conventional example, the elements cannot be sufficiently electrically separated.

前記に鑑み、本発明の目的は、III族窒化物半導体層を用いた半導体装置において、熱的安定性に優れ、且つリーク電流が少ない高抵抗領域を容易に形成することができる半導体装置の製造方法を提供することである。これにより、優れた素子分離構造を有すると共に、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化を実現することができる半導体装置の製造方法を提供する。   In view of the above, an object of the present invention is to manufacture a semiconductor device that can easily form a high-resistance region with excellent thermal stability and low leakage current in a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer. Is to provide a method. Thus, a method for manufacturing a semiconductor device is provided which has an excellent element isolation structure and can realize element miniaturization, high speed, high efficiency, and high integration.

前記の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、III族窒化物半導体層における素子形成領域を分離させる絶縁酸化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、III族窒化物半導体層における素子形成領域を区画するように、III族窒化物半導体層に該III族窒化物半導体層の改質領域を形成する工程と、改質領域を酸化することにより、絶縁酸化膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device for forming an insulating oxide film that separates element formation regions in a group III nitride semiconductor layer. Forming a modified region of the group III nitride semiconductor layer in the group III nitride semiconductor layer so as to partition an element formation region in the nitride semiconductor layer; and oxidizing the modified region to thereby form an insulating oxide film Forming the step.

本発明に係る半導体装置の製造方法によると、III族窒化物半導体層の改質領域に対して酸化処理を施すため、III族窒化物半導体層の改質領域における酸化反応を促進させることができるので、絶縁酸化膜を容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての絶縁酸化膜を形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。したがって、高抵抗領域である絶縁酸化膜によって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the oxidation treatment is performed on the modified region of the group III nitride semiconductor layer, so that the oxidation reaction in the modified region of the group III nitride semiconductor layer can be promoted. Therefore, the insulating oxide film can be easily formed. Thereby, an insulating oxide film can be formed as a high resistance region capable of suppressing leakage current. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed. Accordingly, a semiconductor device having an excellent element isolation structure that can electrically isolate elements from each other by an insulating oxide film that is a high resistance region can be manufactured, so that element miniaturization, high speed, and high efficiency are achieved. It is possible to provide a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer that can be realized with high integration and high integration.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に対してダメージを与えて結晶欠陥を形成することによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region includes the step of forming the modified region by damaging the group III nitride semiconductor layer to form crystal defects. Is preferred.

このように、結晶欠陥を有する改質領域を形成することにより、改質領域に対する酸化反応を促進させることができる。これにより、III族窒化物半導体層の改質領域に絶縁酸化膜を容易に形成することができる。すなわち、絶縁酸化膜の形成は、III族窒化物半導体層の改質領域に存在する結晶欠陥を中心に始まるので、改質領域に対する酸化反応を促進させることができる。   Thus, by forming the modified region having crystal defects, the oxidation reaction on the modified region can be promoted. Thereby, an insulating oxide film can be easily formed in the modified region of the group III nitride semiconductor layer. That is, since the formation of the insulating oxide film starts mainly with crystal defects existing in the modified region of the group III nitride semiconductor layer, the oxidation reaction on the modified region can be promoted.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に対してドライエッチングを行なうことによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region preferably includes a step of forming the modified region by performing dry etching on the group III nitride semiconductor layer.

このようにすると、III族窒化物半導体層に、例えば結晶欠陥等を有する改質領域を容易に形成することができる。   In this way, a modified region having, for example, a crystal defect or the like can be easily formed in the group III nitride semiconductor layer.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に対してイオン注入を行なうことによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region preferably includes a step of forming the modified region by performing ion implantation on the group III nitride semiconductor layer.

このようにすると、III族窒化物半導体層に、例えば結晶欠陥等を有する改質領域を容易に形成することができる。   In this way, a modified region having, for example, a crystal defect or the like can be easily formed in the group III nitride semiconductor layer.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、イオン注入は、アルミニウム、ガリウム又はチタンよりなるイオンを用いて行なわれることが好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the ion implantation is preferably performed using ions made of aluminum, gallium, or titanium.

このようにすると、アルミニウム(Al)又はガリウム(Ga)よりなるイオンは、III族窒化物半導体層(例えばGaN、AlGaN又はInGaN等)に含まれる元素と同種の元素を含んでいるので、III族窒化物半導体層の改質領域を酸化すると、酸化されたIII族窒化物半導体層と同種の良好な絶縁酸化膜を形成することができる。また、これらのイオンは全て、優れた被酸化性を有するため、III族窒化物半導体層の改質領域を酸化した後に、金属として残存することがないので、良好な絶縁性を有する酸化膜を形成することができる。   In this case, the ions made of aluminum (Al) or gallium (Ga) contain the same kind of element as that contained in the group III nitride semiconductor layer (for example, GaN, AlGaN, InGaN, etc.). When the modified region of the nitride semiconductor layer is oxidized, a good insulating oxide film of the same type as the oxidized group III nitride semiconductor layer can be formed. Since all of these ions have excellent oxidizability, they do not remain as metal after oxidizing the modified region of the group III nitride semiconductor layer. Can be formed.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、イオン注入は、マグネシウム又は炭素よりなるイオンを用いて行なわれることが好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the ion implantation is preferably performed using ions made of magnesium or carbon.

このようにすると、例えば、改質領域においてN空孔(Nの空孔子点)が支配的となり、この領域を酸化することによって形成される絶縁酸化膜がn- 型の不純物として作用する場合、これらのイオンはp- 型の不純物であるので、III族窒化物半導体層の改質領域を酸化した後に、絶縁酸化膜におけるn- 型の不純物を補償する作用を行なうことができる。 In this case, for example, in the modified region, N vacancies (N vacancy points) become dominant, and when the insulating oxide film formed by oxidizing this region acts as an n -type impurity, Since these ions are p type impurities, after the modified region of the group III nitride semiconductor layer is oxidized, the n type impurities in the insulating oxide film can be compensated.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に対してアルカリ溶液又はリン酸溶液を用いたウェットエッチングを行なうことによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region includes forming the modified region by performing wet etching using an alkaline solution or a phosphoric acid solution on the group III nitride semiconductor layer. It is preferable to include a process.

このようにすると、III族窒化物半導体層に、例えば結晶欠陥等を有する改質領域を容易に形成することができる。   In this way, a modified region having, for example, a crystal defect or the like can be easily formed in the group III nitride semiconductor layer.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層の表面に金属酸化膜を形成した後に、熱処理を行なうことによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region includes the step of forming the modified region by performing a heat treatment after forming a metal oxide film on the surface of the group III nitride semiconductor layer. It is preferable to include.

このようにすると、III族窒化物半導体層の表面に形成された金属酸化膜中の金属とIII族窒化物半導体層中の窒化物とが反応するので、III族窒化物半導体層に改質領域を形成することができる。   In this case, the metal in the metal oxide film formed on the surface of the group III nitride semiconductor layer reacts with the nitride in the group III nitride semiconductor layer, so that the modified region is formed in the group III nitride semiconductor layer. Can be formed.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層を電解質溶液に浸して通電することによって改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region preferably includes a step of forming the modified region by immersing the group III nitride semiconductor layer in an electrolyte solution and energizing it.

このようにすると、III族窒化物半導体層に、例えば結晶欠陥等を有する改質領域を容易に形成することができる。   In this way, a modified region having, for example, a crystal defect or the like can be easily formed in the group III nitride semiconductor layer.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、改質の程度を調整しながら改質領域を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region preferably includes a step of forming the modified region while adjusting the degree of modification.

このようにすると、所望の範囲及び所望の強さで改質領域を形成するので、所望の場所及び所望の形状を有する絶縁酸化膜を形成することができる。例えば、改質領域として結晶欠陥を形成する場合、結晶欠陥が形成される密度を調整することにより、所望の領域及び所望の膜厚を有する絶縁酸化膜を容易に形成することができる。   In this case, the modified region is formed in a desired range and a desired strength, so that an insulating oxide film having a desired location and a desired shape can be formed. For example, when a crystal defect is formed as the modified region, an insulating oxide film having a desired region and a desired film thickness can be easily formed by adjusting the density at which the crystal defect is formed.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に複数の改質領域を形成する工程を含み、絶縁酸化膜を形成する工程は、複数の改質領域を酸化することにより、複数の絶縁酸化膜を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region includes a step of forming a plurality of modified regions in the group III nitride semiconductor layer, and the step of forming the insulating oxide film includes a plurality of steps. It is preferable to include a step of forming a plurality of insulating oxide films by oxidizing the modified region.

このように、複数の改質領域をIII族窒化物半導体層に形成することにより、異なる膜厚を有する絶縁酸化膜を同一の工程で形成することを可能にする。このため、工程の簡素化を図ることができる。例えば、SiO2 よりなる酸化膜を形成する場合であれば、異なる膜厚を有する酸化膜を複数の領域に形成するためには複数の工程が必要とされるが、本発明の場合であれば、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する絶縁酸化膜を同一の工程で形成することができる。 In this manner, by forming a plurality of modified regions in the group III nitride semiconductor layer, it becomes possible to form insulating oxide films having different film thicknesses in the same process. For this reason, simplification of a process can be achieved. For example, in the case of forming an oxide film made of SiO 2 , a plurality of steps are required to form oxide films having different thicknesses in a plurality of regions. By oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification, insulating oxide films having different film thicknesses can be formed in the same process.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、絶縁酸化膜を形成する工程は、素子形成領域をマスクして改質領域を酸化することにより、絶縁酸化膜を形成する工程を含むことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the insulating oxide film preferably includes a step of forming the insulating oxide film by oxidizing the modified region while masking the element forming region.

このようにすると、III族窒化物半導体層における改質領域のみを酸化することができるので、III族窒化物半導体層における素子形成領域以外の領域における部分に、絶縁酸化膜を容易に形成することができる。   In this way, since only the modified region in the group III nitride semiconductor layer can be oxidized, an insulating oxide film can be easily formed in a region other than the element formation region in the group III nitride semiconductor layer. Can do.

本発明に係る半導体装置の製造方法において、改質領域を形成する工程は、III族窒化物半導体層に対してエッチングを行なうことによって改質領域を形成する工程を含み、エッチングは、III族窒化物半導体層における素子形成領域に存在する部分の表面高さと絶縁酸化膜の表面高さとが同じになるように、III族窒化物半導体層の除去を行なうことが好ましい。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the modified region includes the step of forming the modified region by etching the group III nitride semiconductor layer, and the etching is performed by group III nitriding. It is preferable to remove the group III nitride semiconductor layer so that the surface height of the portion existing in the element formation region in the oxide semiconductor layer is the same as the surface height of the insulating oxide film.

このように、エッチングによってIII族窒化物半導体層の膜厚を減少させながら改質領域を形成しているので、改質領域を酸化した後に、この改質領域が酸化された領域の表面が、酸化されていない領域の表面と比較して、凸状態となることを防止することができる。このように、III族窒化物半導体層における素子形成領域に存在する部分の表面高さと絶縁酸化膜の表面高さとの差を軽減して平坦にすることができる。このため、後工程であるフォトリソグラフィー工程での高解像度化及び多層配線工程の容易化が可能となる。   Thus, since the modified region is formed while reducing the thickness of the group III nitride semiconductor layer by etching, after oxidizing the modified region, the surface of the region where the modified region is oxidized, Compared to the surface of the non-oxidized region, it is possible to prevent a convex state. As described above, the difference between the surface height of the portion existing in the element formation region in the group III nitride semiconductor layer and the surface height of the insulating oxide film can be reduced and flattened. For this reason, it becomes possible to increase the resolution in the photolithography process, which is a subsequent process, and facilitate the multilayer wiring process.

本発明に係る半導体装置の製造方法によると、III族窒化物半導体層の改質領域に対して酸化処理を施すため、III族窒化物半導体層の改質領域における酸化反応を促進させることができるので、絶縁酸化膜を容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての絶縁酸化膜を形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。したがって、高抵抗領域である絶縁酸化膜によって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the oxidation treatment is performed on the modified region of the group III nitride semiconductor layer, so that the oxidation reaction in the modified region of the group III nitride semiconductor layer can be promoted. Therefore, the insulating oxide film can be easily formed. Thereby, an insulating oxide film can be formed as a high resistance region capable of suppressing leakage current. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed. Accordingly, a semiconductor device having an excellent element isolation structure that can electrically isolate elements from each other by an insulating oxide film that is a high resistance region can be manufactured, so that element miniaturization, high speed, and high efficiency are achieved. It is possible to provide a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer that can be realized with high integration and high integration.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
以下に、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、図1(a) 〜(c) 及び図2(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) to (c) and FIGS. 2 (a) to (c).

図1(a) 〜(c) 及び図2(a) 〜(c) は、高抵抗領域として酸化領域を有する本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。   1 (a) to 1 (c) and FIGS. 2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views showing main steps of a manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention having an oxide region as a high resistance region. FIG.

まず、図1(a) に示すように、半導体基板10の上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第1の領域11Aを形成した後に、該第1の領域11Aの上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第2の領域11Bを形成する。このように、第1の領域11A及び第2の領域11Bが積層された窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層11を形成する。尚、半導体基板10の材料として、例えばサファイア、SiC、Si又はGaNを用いることができる。また、第1の領域11AとしてGaNを用いると共に第2の領域11BとしてAlGaNを用いることにより、HFETを構成することができる。また、第1の領域11Aとしてi型のGaNを用いると共に第2の領域11Bとしてn型のGaNを用いることにより、MESFETを構成することができる。   First, as shown in FIG. 1A, after a first region 11A made of a gallium nitride compound semiconductor is formed on a semiconductor substrate 10, a gallium nitride compound is formed on the first region 11A. A second region 11B made of a semiconductor is formed. In this manner, the deposition layer 11 made of a gallium nitride compound semiconductor in which the first region 11A and the second region 11B are stacked is formed. As a material of the semiconductor substrate 10, for example, sapphire, SiC, Si, or GaN can be used. In addition, an HFET can be configured by using GaN as the first region 11A and using AlGaN as the second region 11B. Further, by using i-type GaN as the first region 11A and using n-type GaN as the second region 11B, a MESFET can be configured.

次に、図1(b) に示すように、堆積層11の上に、所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する。尚、選択マスク層12の材料として、感光性レジスト、SiO2 若しくはSiN等の絶縁膜、Al若しくはTi等の金属膜、又はSi等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 1B, a selective mask layer 12 having a desired pattern is formed on the deposited layer 11. As the material of the selection mask layer 12, a photosensitive resist, an insulating film such as SiO 2 or SiN, a metal film such as Al or Ti, or Si can be used.

具体的に、所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する方法として、以下に説明するリフトオフ法又はエッチング法が挙げられる。   Specifically, as a method for forming the selective mask layer 12 having a desired pattern, a lift-off method or an etching method described below can be given.

第1に、リフトオフ法を用いる場合には、まず最初に、堆積層11の全面に感光性レジストを均一に塗布した後、該感光性レジストをパターニングすることによって所望のパターンを有する感光性レジストを形成する。次に、堆積層11及び所望のパターンを有する感光性レジストの全面に選択マスク層12を堆積する。その後、選択マスク層12の余分な部分を除去し、さらに、感光性レジストを除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する。   First, when the lift-off method is used, first, a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 11, and then the photosensitive resist is patterned to form a photosensitive resist having a desired pattern. Form. Next, a selective mask layer 12 is deposited on the entire surface of the deposited layer 11 and the photosensitive resist having a desired pattern. Thereafter, an excess portion of the selective mask layer 12 is removed, and further, the photosensitive resist is removed, thereby forming the selective mask layer 12 having a desired pattern.

このように、リフトオフ法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する場合において、選択マスク層12を堆積する方法は、選択マスク層12に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層12の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層11の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層12を堆積する。一方、選択マスク層12の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層11の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層12を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 12 having a desired pattern is formed using the lift-off method, the method for depositing the selective mask layer 12 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 12. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 12, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 11 by spin coating, and the selective mask layer 12 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as the material of the selection mask layer 12, selection is made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 11 by a vacuum vapor deposition method or a plasma CVD method. A mask layer 12 is deposited.

第2に、エッチング法を用いる場合には、まず最初に、堆積層11の全面に選択マスク層12を堆積した後、該選択マスク層12の全面に、感光性レジストを均一に塗布する。次に、選択マスク層12の全面に塗布された感光性レジストに所望のパターンを形成することにより、選択マスク層12を露出させる開口部を形成する。続いて、選択マスク層12を露出させる開口部に対してエッチングを施して、選択マスク層12における開口部に存在する部分を除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する。尚、本工程では、エッチングによって、選択マスク層12における開口部に存在する部分を完全に除去せずに、残存させるようにエッチングを行なってもよい。この場合は、次工程である図1(c) に示す工程において、改質領域13を形成する際に、選択マスク層12の残存部分と堆積層11とに対してダメージを与えて改質領域13を形成すればよい。   Second, in the case of using the etching method, first, a selective mask layer 12 is deposited on the entire surface of the deposition layer 11, and then a photosensitive resist is uniformly applied on the entire surface of the selective mask layer 12. Next, an opening for exposing the selective mask layer 12 is formed by forming a desired pattern on the photosensitive resist applied to the entire surface of the selective mask layer 12. Subsequently, the opening that exposes the selection mask layer 12 is etched to remove a portion of the selection mask layer 12 that exists in the opening, thereby forming the selection mask layer 12 having a desired pattern. In this step, the etching may be performed so that the portion of the selective mask layer 12 existing in the opening is not completely removed but remains. In this case, in the next step shown in FIG. 1C, when the modified region 13 is formed, the remaining portion of the selective mask layer 12 and the deposited layer 11 are damaged and the modified region is formed. 13 may be formed.

尚、エッチングする方法として、ウェットエッチング法又はドライエッチング法等が挙げられ、ドライエッチング法を用いる場合には、選択マスク層12を露出させる開口部に対してドライエッチングを施すことにより、選択マスク層12における開口部に存在する部分を除去した後に、堆積層11における選択マスク層12で保護されていない部分に対して、過剰にドライエッチングを施すことにより、改質領域13を形成することも可能である。   The etching method includes a wet etching method or a dry etching method. When the dry etching method is used, the selective mask layer is formed by performing dry etching on the opening exposing the selective mask layer 12. It is also possible to form the modified region 13 by excessively dry-etching the portion of the deposition layer 11 that is not protected by the selective mask layer 12 after removing the portion existing in the opening portion in FIG. It is.

このように、エッチング法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層12を形成する場合において、選択マスク層12を堆積する方法は、選択マスク層12に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層12の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層11の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層12を堆積する。一方、選択マスク層12の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層11の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層12を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 12 having a desired pattern is formed using the etching method, the method for depositing the selective mask layer 12 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 12. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 12, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 11 by spin coating, and the selective mask layer 12 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as the material of the selection mask layer 12, selection is made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 11 by a vacuum vapor deposition method or a plasma CVD method. A mask layer 12 is deposited.

次に、図1(c) に示すように、堆積層11における選択マスク層12で保護されていない部分に対して、ダメージを与えて結晶欠陥を形成することにより、改質領域13を形成する。また、ダメージを与える方法として、イオン注入、リン酸溶液若しくはアルカリ溶液を用いたウェットエッチング、電解質溶液に浸して通電する、プラズマエッチング、イオンミリング、電子ビーム、又はスパッタリング等が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 1C, a modified region 13 is formed by damaging a portion of the deposited layer 11 that is not protected by the selective mask layer 12 to form crystal defects. . Examples of the method of giving damage include ion implantation, wet etching using a phosphoric acid solution or an alkaline solution, plasma etching, ion milling, electron beam, sputtering, or the like in which an electric current is immersed in an electrolyte solution.

ここで、イオン注入により改質領域13を形成する場合、イオン注入に用いるイオンについて具体的に説明する。   Here, when the modified region 13 is formed by ion implantation, ions used for ion implantation will be specifically described.

注入イオンとして、アルミニウム、ガリウム又はチタンよりなるイオンを用いると良い。これは、アルミニウム(Al)又はガリウム(Ga)よりなるイオンは、窒化ガリウム系化合物半導体(例えばGaN、AlGaN又はInGaN等)に含まれる元素と同種の元素を含んでいるので、改質領域13を酸化すると、酸化された窒化ガリウム系化合物半導体と同種の良好な酸化領域14を形成することができるからである。また、これらのイオンは全て、優れた被酸化性を有するため、改質領域13を酸化した後に、金属として残存することがないので、良好な絶縁性を有する酸化膜を形成することができるからである。   As the implanted ions, ions made of aluminum, gallium, or titanium are preferably used. This is because ions made of aluminum (Al) or gallium (Ga) contain the same kind of element as that contained in a gallium nitride-based compound semiconductor (for example, GaN, AlGaN, InGaN, etc.). This is because when oxidized, a good oxidized region 14 of the same type as the oxidized gallium nitride compound semiconductor can be formed. In addition, since all of these ions have excellent oxidizability, they do not remain as metal after the modified region 13 is oxidized, so that an oxide film having good insulating properties can be formed. It is.

また、注入イオンとして、マグネシウム、炭素又はカルシウムよりなるイオンを用いると良い。これは、改質領域13においてN空孔(Nの空孔子点)が支配的となり、この領域を酸化することによって形成される酸化領域14がn-型の不純物として作用する場合、これらのイオンはp-型の不純物であるので、改質領域13を酸化した後に、酸化領域14におけるn-型の不純物を補償する作用を行なうことができるからである。 In addition, ions made of magnesium, carbon, or calcium are preferably used as the implanted ions. This is because N vacancies (N vacancy points) dominate in the modified region 13, and when the oxidized region 14 formed by oxidizing this region acts as an n -type impurity, these ions Is a p -type impurity, and therefore, after oxidizing the modified region 13, it is possible to compensate for the n -type impurity in the oxidized region 14.

次に、イオン注入の条件について、具体的に説明する。   Next, conditions for ion implantation will be specifically described.

例えば、GaNよりなる堆積層11に対して、加速電圧を0keVとしたイオン注入を行なうことによって改質領域13を形成した場合に、次工程である図2(a) に示す工程で、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域13に対して熱処理を施すことにより、膜厚が100nmである酸化領域14を形成することができる。また、GaNよりなる堆積層11に対して、加速電圧を0keVから1000keVに変えて、イオン注入を行なうことにより、改質領域13を形成した場合に、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域13に対して熱処理を施すことにより、膜厚が110nmである酸化領域14を形成することができる。   For example, when the modified region 13 is formed by performing ion implantation with an acceleration voltage of 0 keV on the deposited layer 11 made of GaN, a specific process is performed in a step shown in FIG. By performing heat treatment on the modified region 13 in an atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.), the oxidized region 14 having a thickness of 100 nm can be formed. Further, when the modified region 13 is formed by performing ion implantation on the deposited layer 11 made of GaN by changing the acceleration voltage from 0 keV to 1000 keV, a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C. ), The oxidized region 14 having a film thickness of 110 nm can be formed.

このように、イオン注入における加速電圧を調整することにより、改質の程度を調整しながら改質領域13を形成する。これにより、所望の範囲及び所望の強さで改質領域13を形成するので、所望の場所及び所望の形状を有する酸化領域13を形成することができる。例えば、改質領域13として結晶欠陥を形成する場合、結晶欠陥が形成される密度を調整することにより、所望の領域及び所望の膜厚を有する酸化領域14を容易に形成することができる。   In this way, the modified region 13 is formed while adjusting the degree of modification by adjusting the acceleration voltage in ion implantation. Thereby, the modified region 13 is formed in a desired range and a desired strength, so that the oxidized region 13 having a desired location and a desired shape can be formed. For example, when a crystal defect is formed as the modified region 13, the oxide region 14 having a desired region and a desired film thickness can be easily formed by adjusting the density at which the crystal defect is formed.

次に、図2(a) に示すように、堆積層11における素子形成領域における部分を選択マスク層12で保護して、特定の雰囲気下で改質領域13に対して熱処理を施すことにより、改質領域13が酸化された酸化領域14を形成する。ここでは、酸素雰囲気中、1000℃の雰囲気下で熱処理を行なっている。これにより、堆積層11における改質領域13のみを酸化することができるので、堆積層11における素子形成領域以外の領域における部分に、酸化領域14を容易に形成することができる。尚、前工程である図1(b) に示す工程で形成された選択マスク層12が、本工程で施される熱処理に適さない場合、熱処理を行なう前に、選択マスク層12を除去し、前述した方法を用いて、熱処理に適した選択マスク層を再度形成する必要がある。   Next, as shown in FIG. 2 (a), a portion of the deposited layer 11 in the element formation region is protected by the selective mask layer 12, and a heat treatment is performed on the modified region 13 in a specific atmosphere. An oxidized region 14 is formed in which the modified region 13 is oxidized. Here, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. Thereby, since only the modified region 13 in the deposited layer 11 can be oxidized, the oxidized region 14 can be easily formed in a portion in the region other than the element formation region in the deposited layer 11. If the selective mask layer 12 formed in the previous step shown in FIG. 1B is not suitable for the heat treatment performed in this step, the selective mask layer 12 is removed before the heat treatment, A selective mask layer suitable for heat treatment needs to be formed again using the method described above.

次に、図2(b) に示すように、選択マスク層12を除去した後、堆積層11における酸化領域14によって区画された素子形成領域に、ソース電極15及びドレイン電極16を形成し、熱処理を加えることによりオーミックコンタクトを得る。   Next, as shown in FIG. 2B, after the selective mask layer 12 is removed, a source electrode 15 and a drain electrode 16 are formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 14 in the deposition layer 11 and heat treatment is performed. To obtain ohmic contact.

次に、図2(c) に示すように、堆積層11における酸化領域14によって区画された素子形成領域に、ゲート電極17を形成する。尚、本実施例において、ソース電極15、ドレイン電極16及びゲート電極17を形成する方法は、通常の半導体装置の製造方法と同様に行なう。   Next, as shown in FIG. 2C, a gate electrode 17 is formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 14 in the deposition layer 11. In this embodiment, the method for forming the source electrode 15, the drain electrode 16, and the gate electrode 17 is performed in the same manner as in the ordinary method for manufacturing a semiconductor device.

以上のように、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よると、堆積層11に形成したIII族窒化物半導体層よりなる改質領域13に対して酸化処理を施すため、堆積層11の改質領域13における酸化反応を促進させることができるので、酸化領域14を容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての酸化領域14を形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the modified region 13 made of the group III nitride semiconductor layer formed in the deposition layer 11 is subjected to the oxidation treatment. Since the oxidation reaction in the modified region 13 of the deposited layer 11 can be promoted, the oxidized region 14 can be easily formed. Thereby, the oxidation region 14 as a high resistance region capable of suppressing the leakage current can be formed. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed.

また、堆積層11における素子形成領域以外の領域における部分に対して、予めダメージを与えることにより、例えば結晶欠陥等を有する改質領域13を形成する。これにより、改質領域13に対する酸化反応を促進させることができるので、堆積層11の改質領域13に酸化領域14を容易に形成することができる。すなわち、酸化領域14の形成は、堆積層11の改質領域13に存在する結晶欠陥を中心に始まるので、改質領域13に対する酸化反応を促進させることができる。   In addition, a modified region 13 having, for example, a crystal defect is formed by damaging a portion in a region other than the element formation region in the deposited layer 11 in advance. Thereby, since the oxidation reaction with respect to the modified region 13 can be promoted, the oxidized region 14 can be easily formed in the modified region 13 of the deposited layer 11. That is, since the formation of the oxidized region 14 starts mainly with crystal defects existing in the modified region 13 of the deposited layer 11, the oxidation reaction on the modified region 13 can be promoted.

また、図1(c) に示したように、複数の改質領域13を堆積層11に形成することにより、次工程である図2(a) に示す工程で、異なる膜厚を有する酸化領域14を同一の工程で形成することを可能にする。このため、工程の簡素化を図ることができる。例えば、SiO2 よりなる酸化膜を形成する場合であれば、異なる膜厚を有する酸化膜を複数の領域に形成するためには複数の工程が必要とされるが、本発明の場合であれば、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する酸化領域14を同一の工程で形成することができる。 Further, as shown in FIG. 1 (c), by forming a plurality of modified regions 13 on the deposited layer 11, oxidized regions having different film thicknesses in the next step shown in FIG. 2 (a). 14 can be formed in the same process. For this reason, simplification of a process can be achieved. For example, in the case of forming an oxide film made of SiO 2 , a plurality of steps are required to form oxide films having different thicknesses in a plurality of regions. By oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification, oxidized regions 14 having different film thicknesses can be formed in the same process.

以上のようにして、高抵抗領域である酸化領域14によって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   As described above, a semiconductor device having an excellent element isolation structure that can electrically isolate elements from each other by the oxidized region 14 that is a high resistance region can be manufactured. It is possible to provide a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer that can realize high efficiency, high efficiency, and high integration.

(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図3(a) 〜(c) 及び図4(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 (a) to (c) and FIGS. 4 (a) to (c).

図3(a) 〜(c) 及び図4(a) 〜(c) は、高抵抗領域として酸化領域を有する本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。   3 (a) to 3 (c) and FIGS. 4 (a) to 4 (c) are cross-sectional views showing main steps of a manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention having an oxide region as a high resistance region. FIG.

まず、図3(a) に示すように、半導体基板30の上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第1の領域31Aを形成した後に、該第1の領域31Aの上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第2の領域31Bを形成する。このように、第1の領域31A及び第2の領域31Bが積層された窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層31を形成する。尚、半導体基板30の材料として、例えばサファイア、SiC、Si又はGaNを用いることができる。また、第1の領域31AとしてGaNを用いると共に第2の領域31BとしてAlGaNを用いることにより、HFETを構成することができる。また、第1の領域31Aとしてi型のGaNを用いると共に第2の領域31Bとしてn型のGaNを用いることにより、MESFETを構成することができる。   First, as shown in FIG. 3A, after a first region 31A made of a gallium nitride compound semiconductor is formed on a semiconductor substrate 30, a gallium nitride compound is formed on the first region 31A. A second region 31B made of a semiconductor is formed. In this manner, the deposition layer 31 made of a gallium nitride compound semiconductor in which the first region 31A and the second region 31B are stacked is formed. For example, sapphire, SiC, Si, or GaN can be used as the material of the semiconductor substrate 30. Further, an HFET can be configured by using GaN as the first region 31A and using AlGaN as the second region 31B. Further, by using i-type GaN as the first region 31A and using n-type GaN as the second region 31B, a MESFET can be configured.

次に、図3(b) に示すように、堆積層31の上に、所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する。尚、選択マスク層32の材料として、感光性レジスト、SiO2 若しくはSiN等の絶縁膜、Al若しくはTi等の金属膜、又はSi等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 3B, a selective mask layer 32 having a desired pattern is formed on the deposited layer 31. As the material of the selection mask layer 32, a photosensitive resist, an insulating film such as SiO 2 or SiN, a metal film such as Al or Ti, or Si can be used.

具体的に、所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する方法として、以下に説明するリフトオフ法又はエッチング法が挙げられる。   Specifically, as a method for forming the selective mask layer 32 having a desired pattern, a lift-off method or an etching method described below can be given.

第1に、リフトオフ法を用いる場合には、まず最初に、堆積層31の全面に感光性レジストを均一に塗布した後、該感光性レジストをパターニングすることによって所望のパターンを有する感光性レジストを形成する。次に、堆積層31及び所望のパターンを有する感光性レジストの全面に選択マスク層32を堆積する。その後、選択マスク層32の余分な部分を除去し、さらに、感光性レジストを除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する。   First, when the lift-off method is used, first, a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 31, and then the photosensitive resist is patterned to form a photosensitive resist having a desired pattern. Form. Next, a selective mask layer 32 is deposited on the entire surface of the deposited layer 31 and the photosensitive resist having a desired pattern. Thereafter, an excess portion of the selective mask layer 32 is removed, and further, the photosensitive resist is removed, thereby forming the selective mask layer 32 having a desired pattern.

このように、リフトオフ法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する場合において、選択マスク層32を堆積する方法は、選択マスク層32に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層32の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層31の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層32を堆積する。一方、選択マスク層32の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層31の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層32を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 32 having a desired pattern is formed using the lift-off method, the method for depositing the selective mask layer 32 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 32. In the case where a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 32, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 31 by spin coating, and the selective mask layer 32 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, in the case where an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as the material of the selection mask layer 32, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 31 by a vacuum evaporation method, a plasma CVD method, or the like. A mask layer 32 is deposited.

第2に、エッチング法を用いる場合には、まず最初に、堆積層31の全面に選択マスク層32を堆積した後、該選択マスク層32の全面に、感光性レジストを均一に塗布する。次に、選択マスク層32の全面に塗布された感光性レジストに所望のパターンを形成することにより、選択マスク層32を露出させる開口部を形成する。続いて、選択マスク層32を露出させる開口部に対してエッチングを施して、選択マスク層32における開口部に存在する部分を除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する。尚、エッチングする方法として、ウェットエッチング法又はドライエッチング法等が挙げられる。   Second, in the case of using an etching method, first, a selective mask layer 32 is first deposited on the entire surface of the deposition layer 31, and then a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the selective mask layer 32. Next, an opening for exposing the selective mask layer 32 is formed by forming a desired pattern on the photosensitive resist applied to the entire surface of the selective mask layer 32. Subsequently, the opening that exposes the selection mask layer 32 is etched to remove a portion of the selection mask layer 32 that exists in the opening, thereby forming the selection mask layer 32 having a desired pattern. As a method for etching, a wet etching method, a dry etching method or the like can be given.

このように、エッチング法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層32を形成する場合において、選択マスク層32を堆積する方法は、選択マスク層32に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層32の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層31の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層32を堆積する。一方、選択マスク層32の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層31の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層32を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 32 having a desired pattern is formed using the etching method, the method for depositing the selective mask layer 32 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 32. In the case where a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 32, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 31 by spin coating, and the selective mask layer 32 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, in the case where an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as the material of the selection mask layer 32, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 31 by a vacuum vapor deposition method or a plasma CVD method. A mask layer 32 is deposited.

次に、図3(c) に示すように、堆積層31における選択マスク層32で保護されていない部分の表面に、TiOx よりなる金属酸化膜33Aを形成する。その後、特定の雰囲気下で金属酸化膜33Aに対して熱処理を施すことによって、図3(c) に示すように、堆積層31の表面に形成された金属酸化膜33A中の金属と堆積層31中の窒化物とが反応して、堆積層31に改質領域33が形成される。ここでは、窒素雰囲気中、500℃の雰囲気下で熱処理を行っている。また、改質の程度を調整しながら改質領域33を形成すれば、所望の範囲及び所望の強さで改質領域33を形成できるので、次工程である図4(a) に示す工程で、所望の場所及び所望の形状を有する酸化領域34を形成することができる。尚、本工程では、金属酸化膜33Aの材料として、TiOx を用いた場合について説明したが、他のMOx を材料としても良い。Mは、金属元素を示しており、具体的には、Ta又はMo等が挙げられる。 Next, as shown in FIG. 3C, a metal oxide film 33A made of TiO x is formed on the surface of the portion of the deposited layer 31 that is not protected by the selective mask layer 32. Thereafter, heat treatment is performed on the metal oxide film 33A in a specific atmosphere, so that the metal in the metal oxide film 33A formed on the surface of the deposited layer 31 and the deposited layer 31 are formed as shown in FIG. The modified nitride region 33 is formed in the deposited layer 31 by reacting with the nitride therein. Here, heat treatment is performed in an atmosphere of 500 ° C. in a nitrogen atmosphere. Further, if the modified region 33 is formed while adjusting the degree of modification, the modified region 33 can be formed in a desired range and a desired strength. Therefore, in the next step shown in FIG. The oxidized region 34 having a desired location and a desired shape can be formed. In this step, the case where TiO x is used as the material of the metal oxide film 33A has been described, but other MO x may be used as the material. M represents a metal element, and specific examples include Ta or Mo.

次に、図4(a) に示すように、堆積層31における素子形成領域における部分を選択マスク層32で保護して、特定の雰囲気下で改質領域33に対して熱処理を施すことにより、改質領域33が酸化された酸化領域34を形成する。ここでは、酸素雰囲気中、1000℃の雰囲気下で熱処理を行なっている。これにより、堆積層31における改質領域33のみを酸化することができるので、堆積層31における素子形成領域以外の領域における部分に、酸化領域34を容易に形成することができる。尚、前工程である図3(b) に示す工程で形成された選択マスク層32が、本工程で施される熱処理に適さない場合、熱処理を行なう前に、選択マスク層32を除去し、前述した方法を用いて、熱処理に適した選択マスク層を再度形成する必要がある。   Next, as shown in FIG. 4 (a), the portion in the element formation region in the deposition layer 31 is protected by the selective mask layer 32, and the modified region 33 is subjected to heat treatment in a specific atmosphere. The modified region 33 forms an oxidized region 34 that is oxidized. Here, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. Thereby, since only the modified region 33 in the deposited layer 31 can be oxidized, the oxidized region 34 can be easily formed in a portion in the region other than the element formation region in the deposited layer 31. If the selective mask layer 32 formed in the previous step shown in FIG. 3B is not suitable for the heat treatment performed in this step, the selective mask layer 32 is removed before the heat treatment, A selective mask layer suitable for heat treatment needs to be formed again using the method described above.

次に、図4(b) に示すように、選択マスク層32を除去した後、堆積層31における酸化領域34によって区画された素子形成領域に、ソース電極35及びドレイン電極36を形成し、熱処理を加えることによりオーミックコンタクトを得る。   Next, as shown in FIG. 4B, after the selective mask layer 32 is removed, a source electrode 35 and a drain electrode 36 are formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 34 in the deposition layer 31, and heat treatment is performed. To obtain ohmic contact.

次に、図4(c) に示すように、堆積層31における酸化領域34によって区画された素子形成領域に、ゲート電極37を形成する。尚、本実施例において、ソース電極35、ドレイン電極36及びゲート電極37を形成する方法は、通常の半導体装置の製造方法と同様に行なう。   Next, as shown in FIG. 4C, a gate electrode 37 is formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 34 in the deposition layer 31. In this embodiment, the method for forming the source electrode 35, the drain electrode 36, and the gate electrode 37 is performed in the same manner as a method for manufacturing a normal semiconductor device.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、堆積層31に形成したIII族窒化物半導体層よりなる改質領域33に対して酸化処理を施すため、堆積層31の改質領域33における酸化反応を促進させることができるので、酸化領域34を容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての酸化領域34を形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, the modified region 33 made of the group III nitride semiconductor layer formed in the deposition layer 31 is subjected to the oxidation treatment. Since the oxidation reaction in the modified region 33 of the deposited layer 31 can be promoted, the oxidized region 34 can be easily formed. Thereby, the oxidation region 34 as a high resistance region capable of suppressing the leakage current can be formed. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed.

また、堆積層31における素子形成領域以外の領域における部分の表面に、金属酸化膜33A中の金属と堆積層31中の窒化物とが反応することにより、改質領域33を形成する。これにより、改質領域33に対する酸化反応を促進させることができるので、堆積層31の改質領域33に酸化領域34を容易に形成することができる。   Further, the modified region 33 is formed by the reaction of the metal in the metal oxide film 33 </ b> A and the nitride in the deposited layer 31 on the surface of the portion of the deposited layer 31 other than the element formation region. Thereby, since the oxidation reaction with respect to the modified region 33 can be promoted, the oxidized region 34 can be easily formed in the modified region 33 of the deposition layer 31.

また、図3(c) に示したように、複数の改質領域33を堆積層31に形成することにより、次工程である図4(a) に示す工程で、異なる膜厚を有する酸化領域34を同一の工程で形成することを可能にする。このため、工程の簡素化を図ることができる。例えば、SiO2 よりなる酸化膜を形成する場合であれば、異なる膜厚を有する酸化膜を複数の領域に形成するためには複数の工程が必要とされるが、本発明の場合であれば、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する酸化領域34を同一の工程で形成することができる。 Further, as shown in FIG. 3 (c), by forming a plurality of modified regions 33 in the deposited layer 31, in the next step shown in FIG. 4 (a), oxidized regions having different film thicknesses. 34 can be formed in the same process. For this reason, simplification of a process can be achieved. For example, in the case of forming an oxide film made of SiO 2 , a plurality of steps are required to form oxide films having different thicknesses in a plurality of regions. The oxidized regions 34 having different film thicknesses can be formed in the same process by oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification.

以上のようにして、高抵抗領域である酸化領域34によって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   As described above, it is possible to manufacture a semiconductor device having an excellent element isolation structure that can electrically isolate elements from each other by the oxide region 34 that is a high resistance region. It is possible to provide a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer that can realize high efficiency, high efficiency, and high integration.

(第3の実施形態)
以下に、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、図5(a) 〜(c) 及び図6(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 (a) to (c) and FIGS. 6 (a) to (c).

図5(a) 〜(c) 及び図6(a) 〜(c) は、高抵抗領域として酸化領域を有する本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。   5 (a) to 5 (c) and FIGS. 6 (a) to 6 (c) are cross-sectional views showing main steps of the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention having an oxide region as a high resistance region. FIG.

まず、図5(a) に示すように、半導体基板50の上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第1の領域51Aを形成した後に、該第1の領域51Aの上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第2の領域51Bを形成する。このように、第1の領域51A及び第2の領域51Bが積層された窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層51を形成する。尚、半導体基板50の材料として、例えばサファイア、SiC、Si又はGaNを用いることができる。また、第1の領域51AとしてGaNを用いると共に第2の領域51BとしてAlGaNを用いることにより、HFETを構成することができる。また、第1の領域51Aとしてi型のGaNを用いると共に第2の領域51Bとしてn型のGaNを用いることにより、MESFETを構成することができる。   First, as shown in FIG. 5A, after a first region 51A made of a gallium nitride compound semiconductor is formed on a semiconductor substrate 50, a gallium nitride compound is formed on the first region 51A. A second region 51B made of a semiconductor is formed. In this way, the deposition layer 51 made of a gallium nitride compound semiconductor in which the first region 51A and the second region 51B are stacked is formed. As a material of the semiconductor substrate 50, for example, sapphire, SiC, Si, or GaN can be used. Further, by using GaN as the first region 51A and using AlGaN as the second region 51B, an HFET can be configured. Further, by using i-type GaN as the first region 51A and using n-type GaN as the second region 51B, a MESFET can be configured.

次に、図5(b) に示すように、堆積層51の上に、所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する。尚、選択マスク層52の材料として、感光性レジスト、SiO2 若しくはSiN等の絶縁膜、Al若しくはTi等の金属膜、又はSi等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 5B, a selective mask layer 52 having a desired pattern is formed on the deposited layer 51. As a material for the selection mask layer 52, a photosensitive resist, an insulating film such as SiO 2 or SiN, a metal film such as Al or Ti, or Si can be used.

具体的に、所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する方法として、以下に説明するリフトオフ法又はエッチング法が挙げられる。   Specifically, as a method for forming the selective mask layer 52 having a desired pattern, a lift-off method or an etching method described below can be given.

第1に、リフトオフ法を用いる場合には、まず最初に、堆積層51の全面に感光性レジストを均一に塗布した後、該感光性レジストをパターニングすることによって所望のパターンを有する感光性レジストを形成する。次に、堆積層51及び所望のパターンを有する感光性レジストの全面に選択マスク層52を堆積する。その後、選択マスク層52の余分な部分を除去し、さらに、感光性レジストを除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する。   First, when the lift-off method is used, first, a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 51, and then the photosensitive resist is patterned to form a photosensitive resist having a desired pattern. Form. Next, a selective mask layer 52 is deposited on the entire surface of the deposited layer 51 and the photosensitive resist having a desired pattern. Thereafter, an excess portion of the selective mask layer 52 is removed, and further, the photosensitive resist is removed, thereby forming the selective mask layer 52 having a desired pattern.

このように、リフトオフ法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する場合において、選択マスク層52を堆積する方法は、選択マスク層52に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層52の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層51の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層52を堆積する。一方、選択マスク層52の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層51の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層52を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 52 having a desired pattern is formed using the lift-off method, the method for depositing the selective mask layer 52 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 52. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 52, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 51 by spin coating, and the selective mask layer 52 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as a material for the selection mask layer 52, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 51 by a vacuum vapor deposition method, a plasma CVD method, or the like. A mask layer 52 is deposited.

第2に、エッチング法を用いる場合には、まず最初に、堆積層51の全面に選択マスク層52を堆積した後、該選択マスク層52の全面に、感光性レジストを均一に塗布する。次に、選択マスク層52の全面に塗布された感光性レジストに所望のパターンを形成することにより、選択マスク層52を露出させる開口部を形成する。続いて、選択マスク層52を露出させる開口部に対してエッチングを施して、選択マスク層52における開口部に存在する部分を除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する。尚、エッチングする方法として、ウェットエッチング法又はドライエッチング法等が挙げられ、ドライエッチング法を用いる場合には、選択マスク層52を露出させる開口部に対してドライエッチングを施すことにより、選択マスク層52における開口部に存在する部分を除去した後に、堆積層51における選択マスク層52で保護されていない部分に対して、過剰にドライエッチングを施すことにより、改質領域53を形成することも可能である。   Secondly, when the etching method is used, first, a selective mask layer 52 is deposited on the entire surface of the deposition layer 51, and then a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the selective mask layer 52. Next, an opening for exposing the selective mask layer 52 is formed by forming a desired pattern on the photosensitive resist applied to the entire surface of the selective mask layer 52. Subsequently, the opening that exposes the selection mask layer 52 is etched to remove a portion of the selection mask layer 52 that exists in the opening, thereby forming the selection mask layer 52 having a desired pattern. The etching method includes a wet etching method or a dry etching method. When the dry etching method is used, the selective mask layer is formed by performing dry etching on the opening exposing the selective mask layer 52. It is also possible to form the modified region 53 by excessively dry-etching the portion of the deposition layer 51 that is not protected by the selective mask layer 52 after removing the portion existing in the opening in 52. It is.

このように、エッチング法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する場合において、選択マスク層52を堆積する方法は、選択マスク層52に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層52の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層51の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層52を堆積する。一方、選択マスク層52の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層51の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層52を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 52 having a desired pattern is formed using an etching method, the method for depositing the selective mask layer 52 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 52. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 52, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 51 by spin coating, and the selective mask layer 52 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as a material for the selection mask layer 52, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 51 by a vacuum vapor deposition method, a plasma CVD method, or the like. A mask layer 52 is deposited.

次に、図5(c) に示すように、堆積層51における選択マスク層52で保護されていない部分をドライエッチングによって除去しながら、ダメージを与えて結晶欠陥を形成することにより、改質領域53を形成する。尚、本工程で行なわれるドライエッチングは、具体的には、プラズマエッチング、スパッタエッチング又はイオンミリング等が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 5 (c), a portion of the deposited layer 51 that is not protected by the selective mask layer 52 is removed by dry etching while forming a crystal defect by damaging the modified region. 53 is formed. Specific examples of dry etching performed in this step include plasma etching, sputter etching, ion milling, and the like.

ここで、ドライエッチングにより改質領域53を形成する場合、ドライエッチングの条件について、具体的に説明する。   Here, when the modified region 53 is formed by dry etching, conditions for dry etching will be specifically described.

例えば、GaNよりなる堆積層51に対して、パワーを0Wとしたドライエッチングを行なうことによって改質領域53を形成した場合に、後工程である図6(b) に示す工程で、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域53に対して熱処理を施すことにより、膜厚が100nmである素子分離酸化領域54Aを形成することができる。また、GaNよりなる堆積層51に対して、パワーを0Wから100Wに変えて、ドライエッチングを行なうことにより、改質領域53を形成した場合に、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域53に対して熱処理を施すことにより、膜厚が105nmである素子分離酸化領域54Aを形成することができる。また、GaNよりなる堆積層51に対して、パワーを100Wから300Wに変えて、ドライエッチングを行なうことにより、改質領域53を形成した場合に、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域53に対して熱処理を施すことにより、膜厚が120nmである素子分離酸化領域54Aを形成することができる。   For example, when the modified region 53 is formed by performing dry etching with a power of 0 W on the deposited layer 51 made of GaN, a specific atmosphere is used in the process shown in FIG. By subjecting the modified region 53 to heat treatment under the oxygen atmosphere (1000 ° C.), an element isolation oxide region 54A having a thickness of 100 nm can be formed. Further, when the modified region 53 is formed by changing the power from 0 W to 100 W and performing dry etching on the deposited layer 51 made of GaN, in a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.). Thus, by subjecting the modified region 53 to heat treatment, an element isolation oxide region 54A having a film thickness of 105 nm can be formed. Further, when the modified region 53 is formed by changing the power from 100 W to 300 W and performing dry etching on the deposited layer 51 made of GaN, it is in a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.). Thus, by subjecting the modified region 53 to heat treatment, an element isolation oxide region 54A having a film thickness of 120 nm can be formed.

このように、ドライエッチングにおけるパワーを調整することにより、改質の程度を調整しながら改質領域53を形成する。これにより、所望の範囲及び所望の強さで改質領域53を形成するので、所望の場所及び所望の形状を有する素子分離酸化領域54Aを形成することができる。例えば、改質領域53として結晶欠陥を形成する場合、結晶欠陥が形成される密度を調整することにより、所望の領域及び所望の膜厚を有する素子分離酸化領域54Aを容易に形成することができる。   In this way, the modified region 53 is formed while adjusting the degree of modification by adjusting the power in dry etching. Thereby, the modified region 53 is formed in a desired range and a desired strength, so that the element isolation oxide region 54A having a desired location and a desired shape can be formed. For example, when a crystal defect is formed as the modified region 53, an element isolation oxide region 54A having a desired region and a desired film thickness can be easily formed by adjusting the density at which the crystal defect is formed. .

次に、図6(a) に示すように、堆積層51における素子形成領域における部分のうち、ソース電極及びドレイン電極の形成領域以外の領域における部分を露出させるように、選択マスク層52をパターニングすることによって所望のパターンを有する選択マスク層52を形成する。尚、所望のパターンを有する選択マスク層52の形成は、上述した方法を用いて形成することができる。   Next, as shown in FIG. 6A, the selective mask layer 52 is patterned so as to expose a portion in a region other than the source electrode and drain electrode formation regions in the element formation region in the deposition layer 51. Thus, the selective mask layer 52 having a desired pattern is formed. The selective mask layer 52 having a desired pattern can be formed using the method described above.

次に、堆積層51における素子形成領域における部分のうち、ソース電極及びドレイン電極の形成領域における部分を選択マスク層52で保護して、特定の雰囲気下で改質領域53及び開口部における堆積層51に対して熱処理を施すことにより、改質領域53が酸化された素子分離酸化領域54Aを形成すると同時に、堆積層51における開口部に存在する部分が酸化されたMOS酸化領域54Bを形成する。ここでは、酸素雰囲気中、1000℃の雰囲気下で熱処理を行っている。これにより、堆積層51における改質領域53のみを酸化することができるので、堆積層51における素子形成領域以外の領域における部分に、素子分離酸化領域54Aを容易に形成することができる。尚、前工程である図5(b) に示す工程で形成された選択マスク層52が、本工程で施される熱処理に適さない場合、熱処理を行なう前に、選択マスク層52を除去し、前述した方法を用いて、熱処理に適した選択マスク層を再度形成する必要がある。   Next, of the portion in the element formation region in the deposition layer 51, the portion in the source electrode and drain electrode formation region is protected by the selective mask layer 52, and the modified layer 53 and the deposition layer in the opening are formed in a specific atmosphere. By performing heat treatment on 51, an element isolation oxide region 54A in which the modified region 53 is oxidized is formed, and at the same time, a MOS oxide region 54B in which a portion existing in the opening in the deposited layer 51 is oxidized is formed. Here, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. Thereby, since only the modified region 53 in the deposited layer 51 can be oxidized, the element isolation oxidized region 54A can be easily formed in a portion of the deposited layer 51 in a region other than the element forming region. If the selective mask layer 52 formed in the previous step shown in FIG. 5B is not suitable for the heat treatment performed in this step, the selective mask layer 52 is removed before the heat treatment, A selective mask layer suitable for heat treatment needs to be formed again using the method described above.

次に、図6(b) に示すように、選択マスク層52を除去した後、堆積層51における素子分離酸化領域54Aによって区画された素子形成領域に、ソース電極55及びドレイン電極56を形成し、熱処理を加えることによりオーミックコンタクトを得る。   Next, as shown in FIG. 6B, after the selective mask layer 52 is removed, the source electrode 55 and the drain electrode 56 are formed in the element formation region partitioned by the element isolation oxide region 54A in the deposition layer 51. The ohmic contact is obtained by applying heat treatment.

次に、図6(c) に示すように、堆積層51における素子分離酸化領域54Aによって区画された素子形成領域に、ゲート電極57を形成する。尚、本実施例において、ソース電極55、ドレイン電極56及びゲート電極57を形成する方法は、通常の半導体装置の製造方法と同様に行なう。   Next, as shown in FIG. 6C, the gate electrode 57 is formed in the element formation region partitioned by the element isolation oxide region 54A in the deposition layer 51. In this embodiment, the method for forming the source electrode 55, the drain electrode 56, and the gate electrode 57 is performed in the same manner as in a normal method for manufacturing a semiconductor device.

以上のように、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よると、堆積層51に形成したIII族窒化物半導体層よりなる改質領域53に対して酸化処理を施すため、堆積層51の改質領域53における酸化反応を促進させることができるので、素子分離酸化領域54Aを容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての素子分離酸化領域54Aを形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the modified region 53 made of the group III nitride semiconductor layer formed in the deposition layer 51 is subjected to the oxidation treatment. Since the oxidation reaction in the modified region 53 of the deposited layer 51 can be promoted, the element isolation oxidized region 54A can be easily formed. Thereby, the element isolation oxide region 54A as a high resistance region capable of suppressing the leakage current can be formed. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed.

また、堆積層51における素子形成領域以外の領域における部分を予めドライエッチングによって除去しながら、例えば結晶欠陥等を有する改質領域53を形成する。これにより、改質領域53に対する酸化反応を促進させることができるので、堆積層51の改質領域53に素子分離酸化領域54Aを容易に形成することができる。すなわち、素子分離酸化領域54Aの形成は、堆積層51の改質領域53に存在する結晶欠陥を中心に始まるので、改質領域53に対する酸化反応を促進させることができる。   Further, a modified region 53 having, for example, a crystal defect is formed while a portion of the deposited layer 51 in a region other than the element formation region is previously removed by dry etching. Thereby, since the oxidation reaction with respect to the modified region 53 can be promoted, the element isolation oxidized region 54 </ b> A can be easily formed in the modified region 53 of the deposition layer 51. That is, since the formation of the element isolation oxide region 54A starts mainly with crystal defects existing in the modified region 53 of the deposited layer 51, the oxidation reaction on the modified region 53 can be promoted.

また、図5(c) に示したように、堆積層51における素子形成領域以外の領域における部分に、ドライエッチングによって堆積層51の膜厚を減少させながら改質領域53を形成する。これにより、改質領域53を酸化した後に、この改質領域53が酸化された領域の表面が、酸化されていない領域の表面と比較して、凸状態となることを防止することができる。このように、堆積層51における素子形成領域に存在する部分の表面高さと素子分離酸化領域54Aの表面高さとの差を軽減して平坦にすることができる。このため、後工程であるフォトリソグラフィー工程での高解像度化及び多層配線工程の容易化が可能となる。   Further, as shown in FIG. 5C, the modified region 53 is formed in the portion of the deposited layer 51 in the region other than the element formation region while reducing the film thickness of the deposited layer 51 by dry etching. Thus, after the modified region 53 is oxidized, the surface of the region where the modified region 53 is oxidized can be prevented from becoming a convex state as compared with the surface of the non-oxidized region. In this manner, the difference between the surface height of the portion of the deposited layer 51 existing in the element formation region and the surface height of the element isolation oxide region 54A can be reduced and flattened. For this reason, it becomes possible to increase the resolution in the photolithography process, which is a subsequent process, and to facilitate the multilayer wiring process.

また、図6(a) に示したように、複数の改質領域53を堆積層51に形成することにより、次工程である図6(b) に示す工程で、異なる膜厚を有する素子分離酸化領域54Aを同一の工程で形成することを可能にする。このため、工程の簡素化を図ることができる。例えば、SiO2 よりなる酸化膜を形成する場合であれば、異なる膜厚を有する酸化膜を複数の領域に形成するためには複数の工程が必要とされるが、本発明の場合であれば、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する素子分離酸化領域54Aを同一の工程で形成することができる。 Further, as shown in FIG. 6A, by forming a plurality of modified regions 53 in the deposited layer 51, element isolation having different film thicknesses is performed in the next step shown in FIG. 6B. It is possible to form the oxidized region 54A in the same process. For this reason, simplification of a process can be achieved. For example, in the case of forming an oxide film made of SiO 2 , a plurality of steps are required to form oxide films having different thicknesses in a plurality of regions. By oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification, element isolation oxide regions 54A having different film thicknesses can be formed in the same process.

また、図6(a) に示したように、堆積層51には、後工程で施される熱処理によって酸化される2つの領域ある。2つの領域のうち、一方はドライエッチングにより予め堆積層51を改質させた領域である。また、酸化されるもう1つの領域は、堆積層51における素子形成領域における部分のうち、選択マスク層52で保護されていない領域である。   Further, as shown in FIG. 6A, the deposited layer 51 has two regions that are oxidized by a heat treatment performed in a later step. One of the two regions is a region in which the deposited layer 51 is modified in advance by dry etching. Another region to be oxidized is a region that is not protected by the selective mask layer 52 in the portion of the deposited layer 51 in the element formation region.

これらの領域に対して、図6(b) に示したように、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で熱処理を施すと、素子分離酸化領域54Aが形成されると共に、MOS酸化領域54Bが形成される。このように、素子分離酸化領域54Aは、改質領域53を酸化することによって形成されており、一方、MOS酸化領域54Bは、堆積層51を酸化することによって形成されている。このため、素子分離酸化領域54Aは、MOS酸化領域54Bと比較すると、堆積層51の酸化が促されるので、大きい膜厚を有する酸化領域を形成することができる。このように、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する酸化領域を同一の工程で形成することができる。   When these regions are heat-treated in a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.) as shown in FIG. 6B, an element isolation oxide region 54A is formed, and a MOS oxide region is formed. 54B is formed. Thus, the element isolation oxide region 54A is formed by oxidizing the modified region 53, while the MOS oxide region 54B is formed by oxidizing the deposited layer 51. For this reason, since the element isolation oxide region 54A promotes the oxidation of the deposited layer 51 as compared with the MOS oxide region 54B, an oxide region having a large film thickness can be formed. In this way, by oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification, oxidized regions having different film thicknesses can be formed in the same process.

以上のようにして、高抵抗領域である素子分離酸化領域54Aによって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   As described above, a semiconductor device having an excellent element isolation structure capable of electrically isolating elements can be manufactured by the element isolation oxide region 54A which is a high resistance region. In addition, a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer capable of realizing high speed, high efficiency, and high integration can be provided.

(第4の実施形態)
以下に、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図7(a) 〜(c) 及び図8(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
A semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 7 (a) to (c) and FIGS. 8 (a) to (c).

図7(a) 〜(c) 及び図8(a) 〜(c) は、高抵抗領域として酸化領域を有する本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。   FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing main steps of a manufacturing process of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention having an oxide region as a high resistance region. FIG.

まず、図7(a) に示すように、半導体基板70の上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第1の領域71Aを形成した後に、該第1の領域71Aの上に、窒化ガリウム系化合物半導体よりなる第2の領域71Bを形成する。このように、第1の領域71A及び第2の領域71Bが積層された窒化ガリウム系化合物半導体よりなる堆積層71を形成する。尚、半導体基板70の材料として、例えばサファイア、SiC、Si又はGaNを用いることができる。また、第1の領域71AとしてGaNを用いると共に第2の領域71BとしてAlGaNを用いることにより、HFETを構成することができる。また、第1の領域71Aとしてi型のGaNを用いると共に第2の領域71Bとしてn型のGaNを用いることにより、MESFETを構成することができる。   First, as shown in FIG. 7A, after a first region 71A made of a gallium nitride compound semiconductor is formed on a semiconductor substrate 70, a gallium nitride compound is formed on the first region 71A. A second region 71B made of a semiconductor is formed. In this manner, the deposited layer 71 made of a gallium nitride compound semiconductor in which the first region 71A and the second region 71B are stacked is formed. As a material of the semiconductor substrate 70, for example, sapphire, SiC, Si, or GaN can be used. Further, by using GaN as the first region 71A and using AlGaN as the second region 71B, an HFET can be configured. Further, by using i-type GaN as the first region 71A and using n-type GaN as the second region 71B, a MESFET can be configured.

次に、図7(b) に示すように、堆積層71の上に、所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する。尚、選択マスク層72の材料として、感光性レジスト、SiO2 若しくはSiN等の絶縁膜、Al若しくはTi等の金属膜、又はSi等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 7B, a selective mask layer 72 having a desired pattern is formed on the deposited layer 71. As a material for the selection mask layer 72, a photosensitive resist, an insulating film such as SiO 2 or SiN, a metal film such as Al or Ti, or Si can be used.

具体的に、所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する方法として、以下に説明するリフトオフ法又はエッチング法が挙げられる。   Specifically, as a method for forming the selective mask layer 72 having a desired pattern, a lift-off method or an etching method described below can be given.

第1に、リフトオフ法を用いる場合には、まず最初に、堆積層71の全面に感光性レジストを均一に塗布した後、該感光性レジストをパターニングすることによって所望のパターンを有する感光性レジストを形成する。次に、堆積層71及び所望のパターンを有する感光性レジストの全面に選択マスク層72を堆積する。その後、選択マスク層72の余分な部分を除去し、さらに、感光性レジストを除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する。   First, when the lift-off method is used, first, a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 71, and then the photosensitive resist is patterned to form a photosensitive resist having a desired pattern. Form. Next, a selective mask layer 72 is deposited on the entire surface of the deposited layer 71 and a photosensitive resist having a desired pattern. Thereafter, an excess portion of the selective mask layer 72 is removed, and further, the photosensitive resist is removed, thereby forming the selective mask layer 72 having a desired pattern.

このように、リフトオフ法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する場合において、選択マスク層72を堆積する方法は、選択マスク層72に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層72の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層71の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層72を堆積する。一方、選択マスク層72の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層71の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層72を堆積する。   Thus, when forming the selective mask layer 72 having a desired pattern using the lift-off method, the method for depositing the selective mask layer 72 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 72. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 72, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 71 by spin coating, and the selective mask layer 72 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as a material for the selection mask layer 72, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 71 by a vacuum deposition method, a plasma CVD method, or the like. A mask layer 72 is deposited.

第2に、エッチング法を用いる場合には、まず最初に、堆積層71の全面に選択マスク層72を堆積した後、該選択マスク層72の全面に、感光性レジストを均一に塗布する。次に、選択マスク層72の全面に塗布された感光性レジストに所望のパターンを形成することにより、選択マスク層72を露出させる開口部を形成する。続いて、選択マスク層72を露出させる開口部に対してエッチングを施して、選択マスク層72における開口部に存在する部分を除去することにより、所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する。尚、エッチングする方法として、ウェットエッチング法又はドライエッチング法等が挙げられ、ドライエッチング法を用いる場合には、選択マスク層72を露出させる開口部に対してドライエッチングを施すことにより、選択マスク層72における開口部に存在する部分を除去した後に、堆積層71における選択マスク層72で保護されていない部分に対して、過剰にドライエッチングを施すことにより、改質領域73を形成することも可能である。   Secondly, when the etching method is used, first, a selective mask layer 72 is deposited on the entire surface of the deposition layer 71, and then a photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the selective mask layer 72. Next, an opening for exposing the selective mask layer 72 is formed by forming a desired pattern on the photosensitive resist applied on the entire surface of the selective mask layer 72. Subsequently, the opening that exposes the selection mask layer 72 is etched to remove the portion of the selection mask layer 72 that exists in the opening, thereby forming the selection mask layer 72 having a desired pattern. The etching method includes a wet etching method, a dry etching method, and the like. When the dry etching method is used, the selective mask layer 72 is subjected to dry etching to the opening from which the selective mask layer 72 is exposed. It is also possible to form the modified region 73 by removing excessively dry etching on the portion of the deposited layer 71 that is not protected by the selective mask layer 72 after removing the portion existing in the opening in 72. It is.

このように、エッチング法を用いて所望のパターンを有する選択マスク層72を形成する場合において、選択マスク層72を堆積する方法は、選択マスク層72に用いられる材料に応じて適宜選択される。選択マスク層72の材料として、感光性レジストを用いる場合では、スピンコート法により、堆積層71の全面に感光性レジストを均一に塗布して、感光性レジストよりなる選択マスク層72を堆積する。一方、選択マスク層72の材料として、絶縁膜、金属膜又はSi等を用いる場合では、真空蒸着法又はプラズマCVD法等により、堆積層71の全面に絶縁膜、金属膜又はSi等よりなる選択マスク層72を堆積する。   As described above, when the selective mask layer 72 having a desired pattern is formed using an etching method, a method for depositing the selective mask layer 72 is appropriately selected according to the material used for the selective mask layer 72. When a photosensitive resist is used as the material of the selective mask layer 72, the photosensitive resist is uniformly applied to the entire surface of the deposition layer 71 by spin coating, and the selective mask layer 72 made of the photosensitive resist is deposited. On the other hand, when an insulating film, a metal film, Si, or the like is used as a material for the selection mask layer 72, a selection made of an insulating film, a metal film, Si, or the like on the entire surface of the deposition layer 71 by a vacuum deposition method, a plasma CVD method, or the like. A mask layer 72 is deposited.

次に、図7(c) に示すように、堆積層71における選択マスク層72で保護されていない部分をドライエッチングによって除去しながら、ダメージを与えて結晶欠陥を形成することにより、改質領域73を形成する。尚、本工程で行なわれるドライエッチングは、具体的には、プラズマエッチング、スパッタエッチング又はイオンミリング等が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 7 (c), a portion of the deposited layer 71 that is not protected by the selective mask layer 72 is removed by dry etching while forming a crystal defect by damaging the modified region. 73 is formed. Specific examples of dry etching performed in this step include plasma etching, sputter etching, ion milling, and the like.

ここで、ドライエッチングにより改質領域73を形成する場合、ドライエッチングの条件について、具体的に説明する。   Here, when the modified region 73 is formed by dry etching, conditions for dry etching will be specifically described.

例えば、GaNよりなる堆積層71に対して、パワーを0Wとしたドライエッチングを行なうことによって改質領域73を形成した場合に、次工程である図8(a) に示す工程で、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域73に対して熱処理を施すことにより、膜厚が100nmである酸化領域74を形成することができる。また、GaNよりなる堆積層71に対して、パワーを0Wから100Wに変えて、ドライエッチングを行なうことにより、改質領域73を形成した場合に、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域73に対して熱処理を施すことにより、膜厚が105nmである酸化領域74を形成することができる。また、GaNよりなる堆積層71に対して、パワーを100Wから300Wに変えて、ドライエッチングを行なうことにより、改質領域73を形成した場合に、特定の雰囲気下(酸素雰囲気中、1000℃)で改質領域73に対して熱処理を施すことにより、膜厚が120nmである酸化領域74を形成することができる。   For example, when the modified region 73 is formed by performing dry etching with a power of 0 W on the deposited layer 71 made of GaN, a specific atmosphere is used in the next step shown in FIG. By performing heat treatment on the modified region 73 under the oxygen atmosphere (1000 ° C.), the oxidized region 74 having a thickness of 100 nm can be formed. Further, when the modified region 73 is formed by changing the power from 0 W to 100 W and performing dry etching on the deposited layer 71 made of GaN, it is in a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.). By performing heat treatment on the modified region 73, an oxidized region 74 having a thickness of 105 nm can be formed. Further, when the modified region 73 is formed by changing the power from 100 W to 300 W and performing dry etching on the deposited layer 71 made of GaN, it is under a specific atmosphere (in an oxygen atmosphere, 1000 ° C.). By performing heat treatment on the modified region 73, an oxidized region 74 having a thickness of 120 nm can be formed.

このように、ドライエッチングにおけるパワーを調整することにより、改質の程度を調整しながら改質領域73を形成する。これにより、所望の範囲及び所望の強さで改質領域73を形成するので、所望の場所及び所望の形状を有する酸化領域74を形成することができる。例えば、改質領域73として結晶欠陥を形成する場合、結晶欠陥が形成される密度を調整することにより、所望の領域及び所望の膜厚を有する酸化領域74を容易に形成することができる。   Thus, the modified region 73 is formed while adjusting the degree of modification by adjusting the power in dry etching. As a result, the modified region 73 is formed in a desired range and a desired strength, so that the oxidized region 74 having a desired location and a desired shape can be formed. For example, when a crystal defect is formed as the modified region 73, an oxide region 74 having a desired region and a desired film thickness can be easily formed by adjusting the density at which the crystal defect is formed.

次に、図8(a) に示すように、堆積層71における素子形成領域における部分を選択マスク層72で保護して、特定の雰囲気下で改質領域73に対して熱処理を施すことにより、改質領域73が酸化された酸化領域74を形成する。ここでは、酸素雰囲気中、1000℃の雰囲気下で熱処理を行なっている。これにより、堆積層71における改質領域73のみを酸化することができるので、堆積層71における素子形成領域以外の領域における部分に、酸化領域74を容易に形成することができる。尚、前工程である図7(b) に示す工程で形成された選択マスク層72が、本工程で施される熱処理に適さない場合、熱処理を行なう前に、選択マスク層72を除去し、前述した方法を用いて、熱処理に適した選択マスク層を再度形成する必要がある。   Next, as shown in FIG. 8 (a), the portion of the deposited layer 71 in the element formation region is protected by the selective mask layer 72, and the modified region 73 is subjected to heat treatment in a specific atmosphere. An oxidized region 74 in which the modified region 73 is oxidized is formed. Here, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. Thereby, since only the modified region 73 in the deposited layer 71 can be oxidized, the oxidized region 74 can be easily formed in a portion of the deposited layer 71 other than the element formation region. If the selective mask layer 72 formed in the previous step shown in FIG. 7B is not suitable for the heat treatment performed in this step, the selective mask layer 72 is removed before the heat treatment. A selective mask layer suitable for heat treatment needs to be formed again using the method described above.

次に、図8(b) に示すように、選択マスク層72を除去した後、堆積層71における酸化領域74によって区画された素子形成領域に、ソース電極75及びドレイン電極76を形成し、熱処理を加えることによりオーミックコンタクトを得る。   Next, as shown in FIG. 8B, after the selective mask layer 72 is removed, a source electrode 75 and a drain electrode 76 are formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 74 in the deposition layer 71, and heat treatment is performed. To obtain ohmic contact.

次に、図8(c) に示すように、堆積層71における酸化領域74によって区画された素子形成領域に、ゲート電極77を形成する。尚、本実施例において、ソース電極75、ドレイン電極76及びゲート電極77を形成する方法は、通常の半導体装置の製造方法と同様に行なう。   Next, as shown in FIG. 8C, a gate electrode 77 is formed in the element formation region partitioned by the oxidation region 74 in the deposition layer 71. In this embodiment, the method of forming the source electrode 75, the drain electrode 76, and the gate electrode 77 is performed in the same manner as a normal method for manufacturing a semiconductor device.

以上のように、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、堆積層71に形成したIII族窒化物半導体層よりなる改質領域73に対して酸化処理を施すため、堆積層71の改質領域73における酸化反応を促進させることができるので、酸化領域74を容易に形成することができる。これにより、リーク電流を抑制できる高抵抗領域としての酸化領域74を形成することができる。このため、優れた熱的安定性を有する高抵抗領域を形成することができる。   As described above, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, the modified region 73 made of the group III nitride semiconductor layer formed in the deposition layer 71 is subjected to the oxidation treatment. Since the oxidation reaction in the modified region 73 of the deposited layer 71 can be promoted, the oxidized region 74 can be easily formed. Thereby, the oxidation region 74 as a high resistance region capable of suppressing the leakage current can be formed. For this reason, a high-resistance region having excellent thermal stability can be formed.

また、堆積層71における素子形成領域以外の領域における部分を予めドライエッチングによって除去しながら、例えば結晶欠陥等を有する改質領域73を形成する。これにより、改質領域73に対する酸化反応を促進させることができるので、堆積層71の改質領域73に酸化領域74を容易に形成することができる。すなわち、酸化領域74の形成は、堆積層71の改質領域73に存在する結晶欠陥を中心に始まるので、改質領域73に対する酸化反応を促進させることができる。   Further, a modified region 73 having, for example, a crystal defect is formed while removing a portion of the deposited layer 71 in a region other than the element formation region by dry etching in advance. Thereby, since the oxidation reaction with respect to the modified region 73 can be promoted, the oxidized region 74 can be easily formed in the modified region 73 of the deposited layer 71. That is, the formation of the oxidized region 74 starts mainly with crystal defects existing in the modified region 73 of the deposited layer 71, so that the oxidation reaction on the modified region 73 can be promoted.

また、図7(c) に示したように、堆積層71における素子形成領域以外の領域における部分に、ドライエッチングによって堆積層71の膜厚を減少させながら改質領域73を形成する。これにより、改質領域73を酸化した後に、この改質領域73が酸化された領域の表面が、酸化されていない領域の表面と比較して、凸状態となることを防止することができる。このように、堆積層71における素子形成領域に存在する部分の表面高さと酸化領域74の表面高さとの差を軽減して平坦にすることができる。このため、後工程であるフォトリソグラフィー工程での高解像度化及び多層配線工程の容易化が可能となる。   Further, as shown in FIG. 7C, a modified region 73 is formed in the portion of the deposited layer 71 in a region other than the element formation region while reducing the thickness of the deposited layer 71 by dry etching. Thereby, after oxidizing the modified region 73, the surface of the region where the modified region 73 is oxidized can be prevented from becoming a convex state as compared with the surface of the region not oxidized. In this way, the difference between the surface height of the portion of the deposited layer 71 existing in the element formation region and the surface height of the oxidized region 74 can be reduced and flattened. For this reason, it becomes possible to increase the resolution in the photolithography process, which is a subsequent process, and to facilitate the multilayer wiring process.

また、図7(c) に示したように、複数の改質領域73を堆積層71に形成することにより、次工程である図8(a) に示す工程で、異なる膜厚を有する酸化領域74を同一の工程で形成することを可能にする。このため、工程の簡素化を図ることができる。例えば、SiO2 よりなる酸化膜を形成する場合であれば、異なる膜厚を有する酸化膜を複数の領域に形成するためには複数の工程が必要とされるが、本発明の場合であれば、改質の程度が異なる複数の領域を酸化することにより、異なる膜厚を有する酸化領域74を同一の工程で形成することがができる。 Further, as shown in FIG. 7 (c), by forming a plurality of modified regions 73 in the deposited layer 71, oxidized regions having different film thicknesses in the next step shown in FIG. 8 (a). 74 can be formed in the same process. For this reason, simplification of a process can be achieved. For example, in the case of forming an oxide film made of SiO 2 , a plurality of steps are required to form oxide films having different thicknesses in a plurality of regions. By oxidizing a plurality of regions having different degrees of modification, oxidized regions 74 having different film thicknesses can be formed in the same process.

以上のようにして、高抵抗領域である酸化領域74によって、素子間を電気的に分離することができる優れた素子分離構造を有する半導体装置を製造することができるので、素子の微細化、高速化、高効率化及び高集積化の実現が可能なIII族窒化物半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。   As described above, a semiconductor device having an excellent element isolation structure capable of electrically isolating elements can be manufactured by the oxidized region 74 which is a high resistance region. It is possible to provide a semiconductor device using a group III nitride semiconductor layer that can realize high efficiency, high efficiency, and high integration.

本発明は、III族窒化物半導体層における素子形成領域を分離させる絶縁酸化膜を備えた半導体装置の製造方法に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a method for manufacturing a semiconductor device including an insulating oxide film that separates element formation regions in a group III nitride semiconductor layer.

(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. (a) 〜(c) は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す要部工程断面図である。(a)-(c) is principal part process sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

10、30、50、70 半導体基板
11A、31A、51A、71A 第1の領域
11B、31B、51B、71B 第2の領域
11、31、51、71 堆積層
12、32、52、72 選択マスク層
13、33、53、73 改質領域
33A 金属酸化膜
14、34、74 酸化領域
54A 素子分離酸化領域
54B MOS酸化領域
15、35、55、75 ソース電極
16、36、56、76 ドレイン電極
17、37、57、77 ゲート電極
100、200、300 半導体基板
101A、201A、301A 第1の領域(窒化ガリウム系化合物半導体層)
101B、201B、301B 第2の領域(窒化ガリウム系化合物半導体層)
102 イオン注入領域
202 エッチング領域
302 酸化領域
103、203、303 ソース電極
104、204、304 ドレイン電極
105、205、305 ゲート電極



10, 30, 50, 70 Semiconductor substrate 11A, 31A, 51A, 71A First region 11B, 31B, 51B, 71B Second region 11, 31, 51, 71 Deposition layer 12, 32, 52, 72 Select mask layer 13, 33, 53, 73 Modified region 33A Metal oxide film 14, 34, 74 Oxidized region 54A Element isolation oxidized region 54B MOS oxidized region 15, 35, 55, 75 Source electrode 16, 36, 56, 76 Drain electrode 17, 37, 57, 77 Gate electrodes 100, 200, 300 Semiconductor substrates 101A, 201A, 301A First region (gallium nitride compound semiconductor layer)
101B, 201B, 301B Second region (gallium nitride compound semiconductor layer)
102 Ion implantation region 202 Etching region 302 Oxidation region 103, 203, 303 Source electrode 104, 204, 304 Drain electrode 105, 205, 305 Gate electrode



Claims (8)

III族窒化物半導体層における素子形成領域を分離させる絶縁酸化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記III族窒化物半導体層における前記素子形成領域を区画するように、前記III族窒化物半導体層に該III族窒化物半導体層の改質領域を形成する工程と、
前記改質領域を酸化することにより、前記絶縁酸化膜を形成する工程とを備え
前記改質領域を形成する工程は、前記III族窒化物半導体層に対してドライエッチングを過剰に行なうことによって前記改質領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device for forming an insulating oxide film for separating an element formation region in a group III nitride semiconductor layer,
Forming a modified region of the group III nitride semiconductor layer in the group III nitride semiconductor layer so as to partition the element formation region in the group III nitride semiconductor layer;
Forming the insulating oxide film by oxidizing the modified region ,
The step of forming the modified region includes a step of forming the modified region by excessively dry-etching the group III nitride semiconductor layer .
前記改質領域を形成する工程は、前記III族窒化物半導体層に対してダメージを与えて結晶欠陥を形成することによって前記改質領域を形成する工程を含む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。   The step of forming the modified region includes a step of forming the modified region by damaging the group III nitride semiconductor layer to form crystal defects. The manufacturing method of the semiconductor device of description. III族窒化物半導体層における素子形成領域を分離させる絶縁酸化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記III族窒化物半導体層における前記素子形成領域を区画するように、前記III族窒化物半導体層に該III族窒化物半導体層の改質領域を形成する工程と、
前記改質領域を酸化することにより、前記絶縁酸化膜を形成する工程とを備え、
前記改質領域を形成する工程は、前記III族窒化物半導体層に対してイオン注入を行なうことによって前記改質領域を形成する工程を含み、
前記イオン注入は、アルミニウム、ガリウム又はチタンよりなるイオンを用いて行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device for forming an insulating oxide film for separating an element formation region in a group III nitride semiconductor layer,
Forming a modified region of the group III nitride semiconductor layer in the group III nitride semiconductor layer so as to partition the element formation region in the group III nitride semiconductor layer;
Forming the insulating oxide film by oxidizing the modified region,
Wherein the step of forming the modified region, seen including a step of forming the modified region by ion implantation to said group III nitride semiconductor layer,
The ion implantation method of manufacturing a semi-conductor device characterized in that is carried out using aluminum, an ion composed of gallium or titanium.
III族窒化物半導体層における素子形成領域を分離させる絶縁酸化膜を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記III族窒化物半導体層における前記素子形成領域を区画するように、前記III族窒化物半導体層に該III族窒化物半導体層の改質領域を形成する工程と、
前記改質領域を酸化することにより、前記絶縁酸化膜を形成する工程とを備え、
前記改質領域を形成する工程は、前記III族窒化物半導体層の表面に金属酸化膜を形成した後に、窒素雰囲気中で熱処理を行なうことによって前記改質領域を形成する工程を含み、
前記金属酸化膜はTi、Ta又はMoの酸化膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device for forming an insulating oxide film for separating an element formation region in a group III nitride semiconductor layer,
Forming a modified region of the group III nitride semiconductor layer in the group III nitride semiconductor layer so as to partition the element formation region in the group III nitride semiconductor layer;
Forming the insulating oxide film by oxidizing the modified region,
The step of forming the modified region, after forming a metal oxide film on the surface of the group III nitride semiconductor layer, viewed including the step of forming the modified region by performing heat treatment in a nitrogen atmosphere,
Method of manufacturing a semi-conductor device you wherein the metal oxide film is an oxide film of Ti, Ta or Mo.
前記改質領域を形成する工程は、改質の程度を調整しながら前記改質領域を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the modified region, the semiconductor device according to any one of claims 1-4, characterized in that it comprises a step of forming the modified region while adjusting the degree of modification Production method. 前記改質領域を形成する工程は、前記III族窒化物半導体層に複数の前記改質領域を形成する工程を含み、
前記絶縁酸化膜を形成する工程は、前記複数の前記改質領域を酸化することにより、複数の前記絶縁酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the modified region includes a step of forming a plurality of the modified regions in the group III nitride semiconductor layer,
The step of forming the insulating oxide film by oxidizing said plurality of said modified regions, any one of the claims 1-5, characterized in that it comprises a step of forming a plurality of said insulating oxide film A method for manufacturing the semiconductor device according to the item.
前記絶縁酸化膜を形成する工程は、前記素子形成領域をマスクして前記改質領域を酸化することにより、前記絶縁酸化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1〜のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the insulating oxide film by oxidizing the modified region while masking the device formation region, one of claims 1-6, characterized in that it comprises a step of forming the insulating oxide film A manufacturing method of a semiconductor device given in any 1 paragraph. ドライエッチングは、前記III族窒化物半導体層における前記素子形成領域に存在する部分の表面高さと前記絶縁酸化膜の表面高さとが同じになるように、前記III族窒化物半導体層の除去を行な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。 Before Symbol dry etching, as the surface height of the surface height of the portion present in the element forming region in the group III nitride semiconductor layer and the insulating oxide film is the same, removal of the group III nitride semiconductor layer The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
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