[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

提供在使用氮化半导体的场效应型晶体管中，得到充分的大小的漏极电流的技术。在半导体基板(1)的上表面，形成作为Alsubgt;x1/subgt;Insubgt;y1/subgt;Gasubgt;1‑x1‑y1/subgt;N的沟道层(3)，在沟道层(3)的上表面，形成具有比沟道层(3)的带隙大的带隙的作为Alsubgt;x2/subgt;Insubgt;y2/subgt;Gasubgt;1‑x2‑y2/subgt;N的势垒层(4)。然后，在势垒层(4)的上表面，至少部分性地形成具有比势垒层(4)大的带隙的、作为绝缘体或者半导体的栅极绝缘膜(9)，在栅极绝缘膜(9)的上表面，形成栅电极(10)。然后，一边对栅电极(10)施加正的电压，一边进行热处理。

技术领域

本申请说明书公开的技术例如涉及使用包含氮化物的半导体的场效应型晶体管。

背景技术

在使用包含氮化物的半导体的场效应型晶体管中，在半导体基板的上表面，依次形成GaN沟道层以及AlGaN势垒层。而且，进而在AlGaN势垒层的上表面，分别形成源电极、漏电极以及栅电极。

另外，在一起位于源电极以及漏电极的下方的沟道层以及AlGaN势垒层中，分别形成高浓度且n型的杂质区域。在介于这些杂质区域之间的、未形成高浓度且n型的杂质区域的AlGaN势垒层的上表面，以覆盖该区域的方式，形成由AlGa_xO_y构成的栅极绝缘膜。进而，在该栅极绝缘膜的上表面，形成栅电极。

例如，专利文献1(日本特开2008-305816号公报)记载的由氮化物半导体构成的异质结场效应型晶体管是如上述的构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-305816号公报

发明内容

在开关元件等中使用利用氮化物半导体的场效应型晶体管的情况下，最好为在未施加栅极电压的状态下不形成沟道的常断(normally-off)型。

即使是如专利文献1例示的构造，只要设计成在位于栅电极的下方的AlGaN势垒层与GaN沟道层之间的异质界面不发生二维电子气、即成为栅电极的下方的沟道层与AlGaN势垒层之间的异质界面中的导带下端的能量比费米能高的状态，而且能够在由AlGa_xO_y等构成的栅极绝缘膜与AlGaN势垒层之间的界面形成不存在界面陷阱的理想的界面，则在常断动作中能够得到充分的漏极电流。

然而，在通过如专利文献1例示的只是在AlGaN势垒层的上表面堆积栅极绝缘膜的单纯的工艺制造晶体管的情况下，在栅极绝缘膜与作为其下方的半导体层的AlGaN势垒层之间的界面形成高浓度的界面陷阱能级。由此，利用栅极电压的漏极电流的控制性降低，所以得不到充分的漏极电流。

本申请说明书公开的技术是为了解决如以上记载的问题而完成的，其目的在于提供一种在使用氮化半导体的场效应型晶体管中得到充分的大小的漏极电流的技术。

在本申请说明书公开的技术的第1方案中，在半导体基板的上表面，形成作为Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N(其中0≤x1≤1、0≤y1≤1)的沟道层，在所述沟道层的上表面，形成具有比所述沟道层的带隙大的带隙的作为Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N(其中0≤x2≤1、0≤y2≤1)的势垒层，在所述势垒层的上表面，至少部分性地形成具有比所述势垒层大的带隙的作为绝缘体或者半导体的栅极绝缘膜，在所述栅极绝缘膜的上表面，形成栅电极，一边对所述栅电极施加正的电压，一边进行热处理。