[发明专利]半导体器件的制造方法和半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法和半导体器件。

背景技术

近来，将作为III－V族化合物的GaN（氮化镓）类的材料用作活性层的半导体器件的开发不断进行。对于这样的GaN类的氮化物，作为半导体器件的材料与同样作为III－V族化合物的GaAs（砷化镓）类的氮化物的情况相比较，能带隙（band gap）大的材料较多。由此，特别是在短波长侧的发光材料等的用途中，上述开发盛行。另外，作为GaN类的半导体器件，还有AlGaN（氮化铝镓）/GaN类的半导体器件等使用异种材料的异质结的GaN类的半导体器件。

这样的GaN类的半导体器件能够得到电场效应的电子迁移率较高的装置。由此，在要求低电力、低消耗电力下的动作的半导体器件的开发中，非常被关注。

进而，作为对GaN类的功率半导体器件要求的特性，有常闭动作、低导通电阻、低界面态密度、高绝缘破坏电压等。由此，对于形成在GaN类的半导体器件的栅极绝缘膜，也要求满足与上述要求对应的特性。

在形成GaN类的半导体器件中的栅极绝缘膜时，对作为半导体层的GaN层的最外的表面进行氧化处理，形成Ga₂O₃（氧化镓）等的氧化膜，将该氧化膜用作栅极绝缘膜。但是，Ga₂O₃的本来的能带隙为4.8ev左右。此外，GaN的传导带侧的能量的不连续的能带偏移（以下有时称为“ΔEc”）为0.5ev左右，GaN的价电子带侧的能量的不连续的能带偏移（以下有时称为“ΔEv”）为1.1eV左右。这样的话，即使形成例如膜质良好的Ga₂O₃，将这样的能带隙、ΔEc和ΔEv较小的Ga₂O₃膜用作栅极绝缘膜，从漏电流的观点出发并不优选。由此，为了形成作为良好的半导体元件的GaN类的半导体器件，不是在GaN层的最外的表面的通过氧化形成作为栅极绝缘膜的Ga₂O₃膜，而需要在成为半导体层的GaN的上层侧，作为栅极绝缘膜，形成能带隙等较大的绝缘膜。

此处，关于氮化物化合物半导体晶体管，具体而言，关于使用AlGaN/GaN类的异质结的晶体管的技术，公开在日本特开2008－103408号公报（专利文献1）中。此外，关于氮化物半导体元件的技术，公开在日本特开2008－277640号公报（专利文献2）中。

专利文献1公开的氮化物化合物半导体晶体管在氮化物化合物半导体层上形成二层构造的栅极绝缘膜。具体而言，二层构造的栅极绝缘膜包括：形成在氮化物化合物半导体层上，由硅氮化膜形成的第一栅极绝缘膜；和形成在硅氮化膜上，由绝缘破坏强度比硅氮化膜的绝缘破坏强度大的材料构成的第二栅极绝缘膜。通过采用这样的结构，使形成在下层侧的硅氮化物与氮化物化合物半导体层之间的界面态密度较小，在上层侧形成由绝缘破坏强度较大的材料形成的栅极绝缘膜，形成沟道区域的迁移率较大且导通电阻较小的晶体管。

此外，在专利文献2公开的氮化物半导体元件的特征在于，场绝缘膜包含硅，栅极绝缘膜不包含硅。例如由AlN（氮化硅）等构成不包含硅的栅极绝缘膜。通过这样，使栅极绝缘膜的正下方区域的2DEG（Two Dimensional Electron Gas：二维电子气）浓度相对较低，使偏移区域的2DEG浓度相对较高，使常闭动作和低导通电阻这两者同时成立。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－103408号公报

专利文献2：日本特开2008－277640号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1中，需要高精度地形成构成二层构造的栅极绝缘膜的一层的SiN（氮化硅）等的硅氮化膜。确保上述特性并适当地形成这样的含有氮的硅氮化膜是非常困难的。

此外，在为专利文献2所示的栅极绝缘膜的情况下，作为不包含硅的膜，具体而言，使用AlN等。但是，对于这样的AlN等的膜而言，从被要求的高绝缘破坏等观点出发，并非一定适合作为GaN类的氮化物半导体元件的栅极绝缘膜。