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JP2019036586A - Semiconductor device, power supply device, amplifier, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device, power supply device, amplifier, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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JP2019036586A JP2017155642A JP2017155642A JP2019036586A JP 2019036586 A JP2019036586 A JP 2019036586A JP 2017155642 A JP2017155642 A JP 2017155642A JP 2017155642 A JP2017155642 A JP 2017155642A JP 2019036586 A JP2019036586 A JP 2019036586A
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Abstract

To provide a semiconductor device having high breakdown voltage and high reliability even when carrying out heat treatment for ohmic-contacting with an electrode.SOLUTION: The semiconductor device comprises: a first semiconductor layer formed of a compound semiconductor on a substrate; a second semiconductor layer formed of the compound semiconductor on the first semiconductor layer; a source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer; a Ta film covering the source electrode and the drain electrode; and a gate electrode formed on the second semiconductor layer, therein the Ta film is formed of α-Ta, or the Ta film contains more α-Ta than β-Ta.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置、電源装置、増幅器及び半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, a power supply device, an amplifier, and a method for manufacturing the semiconductor device.

窒化物半導体であるGaN、AlN、InN等または、これらの混晶である材料は、広いバンドギャップを有しており、高出力電子デバイスまたは短波長発光デバイス等として用いられている。このうち、高出力デバイスとしては、電界効果型トランジスタ(FET:Field-Effect Transistor)、特に、高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)に関する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。このような窒化物半導体を用いたHEMTは、高出力・高効率増幅器、大電力スイッチングデバイス等に用いられる。   A nitride semiconductor such as GaN, AlN, InN, or a mixed crystal material thereof has a wide band gap, and is used as a high-power electronic device, a short wavelength light-emitting device, or the like. Among these, as a high-power device, a technique related to a field-effect transistor (FET), in particular, a high electron mobility transistor (HEMT) has been developed (for example, Patent Document 1). ). HEMTs using such nitride semiconductors are used in high power / high efficiency amplifiers, high power switching devices, and the like.

窒化物半導体を用いた電界効果型トランジスタとしては、電子走行層にGaNを用い電子供給層にAlGaNを用いたHEMTがあり、GaNにおけるピエゾ分極や自発分極の作用により電子走行層において2DEG(Two-Dimensional Electron Gas)が生成される。このように、電子走行層にGaNを用いたHEMTは、GaN−HEMTと呼ばれる場合がある。   As a field effect transistor using a nitride semiconductor, there is a HEMT using GaN as an electron transit layer and AlGaN as an electron supply layer, and 2DEG (Two- Dimensional Electron Gas) is generated. Thus, the HEMT using GaN for the electron transit layer may be called GaN-HEMT.

特開2002−359256号公報JP 2002-359256 A 特開2014−232788号公報JP 2014-232788 A 特開2015−41651号公報JP2015-41651A

上記のようなGaN−HEMTでは、電子供給層等の上に形成されたソース電極及びドレイン電極をオーミックコンタクトさせてコンタクト抵抗を低くするため、ソース電極及びドレイン電極を成膜した後、熱処理(アニール)が行われる。このように熱処理を行うことにより、ソース電極及びドレイン電極におけるコンタクト抵抗を低くすることができ、ドレイン電流を増やすことができる。   In the GaN-HEMT as described above, a source electrode and a drain electrode formed on an electron supply layer or the like are brought into ohmic contact to reduce contact resistance. ) Is performed. By performing the heat treatment in this manner, the contact resistance at the source electrode and the drain electrode can be lowered, and the drain current can be increased.

一般的に、ソース電極及びドレイン電極は、Al(アルミニウム)を含んでいるが、Alは融点も低く、オーミックコンタクトさせるための熱処理を行った際に、ソース電極及びドレイン電極に含まれているAlが拡散する場合がある。このように、ソース電極及びドレイン電極に含まれているAlが拡散すると、ゲート−ソース間(Lgs)、及び、ゲート−ドレイン間(Lgd)における距離が実効的に短くなり、耐圧の低下や信頼性の低下を招いてしまう。このことは、特に、ゲート−ソース間(Lgs)や、ゲート−ドレイン間(Lgd)の距離が比較的短いミリ波帯のGaN−HEMTにおいては、より顕著となる。   In general, a source electrode and a drain electrode contain Al (aluminum), but Al has a low melting point, and Al is contained in the source electrode and the drain electrode when heat treatment for ohmic contact is performed. May spread. Thus, when Al contained in the source electrode and the drain electrode is diffused, the distance between the gate and the source (Lgs) and between the gate and the drain (Lgd) is effectively shortened, and the breakdown voltage is reduced and the reliability is increased. It will cause a decline in sex. This is particularly noticeable in a GaN-HEMT in the millimeter wave band where the distance between the gate and the source (Lgs) and the distance between the gate and the drain (Lgd) are relatively short.

このため、窒化物半導体を用いた半導体装置において、ソース電極及びドレイン電極をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、Alの拡散が少なく、耐圧が高く、信頼性の高い半導体装置が求められている。   Therefore, in a semiconductor device using a nitride semiconductor, there is a demand for a highly reliable semiconductor device with low Al diffusion, high withstand voltage, even when heat treatment is performed to make ohmic contact between the source electrode and the drain electrode. Yes.

本実施の形態の一観点によれば、基板の上に、化合物半導体により形成された第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により形成された第2の半導体層と、前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を覆うTa膜と、前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、を有し、前記Ta膜は、α−Taにより形成されている、または、前記Ta膜は、α−Taがβ−Taよりも多く含まれていることを特徴とする。   According to one aspect of the present embodiment, a first semiconductor layer formed of a compound semiconductor on a substrate and a second semiconductor layer formed of a compound semiconductor on the first semiconductor layer. A source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer, a Ta film covering the source electrode and the drain electrode, a gate electrode formed on the second semiconductor layer, The Ta film is made of α-Ta, or the Ta film contains more α-Ta than β-Ta.

開示の半導体装置によれば、電極をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、耐圧が高く、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。   According to the disclosed semiconductor device, a semiconductor device with high withstand voltage and high reliability can be obtained even when heat treatment for ohmic contact of electrodes is performed.

半導体装置の構造図Structure diagram of semiconductor device 第1の実施の形態における半導体装置の構造図Structure diagram of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process drawing (3) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の構造図Structure diagram of semiconductor device according to second embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (3) 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の構造図Structure diagram of semiconductor device according to third embodiment 第4の実施の形態におけるディスクリートパッケージされた半導体デバイスの説明図Explanatory diagram of a discretely packaged semiconductor device according to the fourth embodiment 第4の実施の形態における電源装置の回路図Circuit diagram of power supply device according to fourth embodiment 第4の実施の形態における高周波増幅器の構造図Structure diagram of high-frequency amplifier in fourth embodiment

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。   The form for implementing is demonstrated below. In addition, about the same member etc., the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

〔第1の実施の形態〕
上記のような熱処理を行った際のソース電極及びドレイン電極からのAlの拡散を抑制する方法としては、図1に示すように、Alが含まれているソース電極932及びドレイン電極933を覆うように、Ti等の材料により電極保護膜940を形成する方法がある。具体的には、図1に示される半導体装置は、基板910の上に、窒化物半導体のエピタキシャル成長により、バッファ層911、電子走行層921、電子供給層922、キャップ層923が積層して形成されている。電子供給層922の上には、ソース電極932及びドレイン電極933が形成されている。キャップ層923の上には、ゲート電極931が形成されており、ゲート電極931とソース電極932との間、ゲート電極931とドレイン電極933との間のキャップ層923の上には絶縁膜951が形成されている。
[First Embodiment]
As a method for suppressing the diffusion of Al from the source electrode and the drain electrode when the above heat treatment is performed, as shown in FIG. 1, the source electrode 932 and the drain electrode 933 containing Al are covered. In addition, there is a method of forming the electrode protective film 940 from a material such as Ti. Specifically, the semiconductor device shown in FIG. 1 is formed by stacking a buffer layer 911, an electron transit layer 921, an electron supply layer 922, and a cap layer 923 on a substrate 910 by epitaxial growth of a nitride semiconductor. ing. A source electrode 932 and a drain electrode 933 are formed on the electron supply layer 922. A gate electrode 931 is formed on the cap layer 923, and an insulating film 951 is formed on the cap layer 923 between the gate electrode 931 and the source electrode 932 and between the gate electrode 931 and the drain electrode 933. Is formed.

ソース電極932の側面及び上面の一部、ドレイン電極933の側面及び上面の一部には、電極保護膜940が形成されている。電極保護膜940は、Ti(チタン)等の金属材料により形成されている。また、ゲート電極931、電極保護膜940、絶縁膜951の上には、層間絶縁膜952が形成されている。層間絶縁膜952には、ソース電極932及びドレイン電極933の上に開口部が形成されており、開口部を金属材料で埋め込むことにより、ソース電極932に接続されるソース配線962、ドレイン電極933に接続されるドレイン配線963が形成されている。   An electrode protective film 940 is formed on part of the side surface and upper surface of the source electrode 932 and part of the side surface and upper surface of the drain electrode 933. The electrode protective film 940 is made of a metal material such as Ti (titanium). Further, an interlayer insulating film 952 is formed over the gate electrode 931, the electrode protection film 940, and the insulating film 951. In the interlayer insulating film 952, openings are formed over the source electrode 932 and the drain electrode 933. By filling the openings with a metal material, the source wiring 962 and the drain electrode 933 connected to the source electrode 932 are formed. A drain wiring 963 to be connected is formed.

基板910は、SiC等の半導体材料により形成されている。バッファ層911は、AlNやGaN等により形成されており、電子走行層921はi−GaNにより形成されており、電子供給層922はn−AlGaNにより形成されており、キャップ層923は、n−GaNにより形成されている。これにより、電子走行層921において、電子走行層921と電子供給層922との界面近傍には、2DEG921aが生成される。   The substrate 910 is made of a semiconductor material such as SiC. The buffer layer 911 is made of AlN, GaN or the like, the electron transit layer 921 is made of i-GaN, the electron supply layer 922 is made of n-AlGaN, and the cap layer 923 is made of n- It is made of GaN. As a result, in the electron transit layer 921, 2DEG 921a is generated in the vicinity of the interface between the electron transit layer 921 and the electron supply layer 922.

図1に示す構造の半導体装置を製造する際には、電子供給層922の上に、Alを含むソース電極932及びドレイン電極933を形成し、ソース電極932及びドレイン電極933を覆うように、電極保護膜940をTi等の金属材料により形成する。この後、ソース電極932及びドレイン電極933をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行うが、電極保護膜940は、熱処理の際に、ソース電極932及びドレイン電極933に含まれるAlが、拡散することを防ぐために形成されている。   When the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 is manufactured, a source electrode 932 and a drain electrode 933 containing Al are formed on the electron supply layer 922, and the electrodes are formed so as to cover the source electrode 932 and the drain electrode 933. The protective film 940 is formed of a metal material such as Ti. Thereafter, heat treatment is performed to make ohmic contact between the source electrode 932 and the drain electrode 933. The electrode protection film 940 prevents Al contained in the source electrode 932 and the drain electrode 933 from diffusing during the heat treatment. It is formed for the purpose.

しかしながら、この熱処理の温度は約800℃であり、この熱処理により電極保護膜940の表面が酸化される。Ti等が酸化すると体積が膨張し、膜の密度が低下し、Alの拡散をバリアする機能が低下するため、熱処理の際に、ソース電極932及びドレイン電極933に含まれているAlが拡散してしまう。尚、Alの融点は660℃であり、この熱処理の温度よりも低い。   However, the temperature of this heat treatment is about 800 ° C., and the surface of the electrode protection film 940 is oxidized by this heat treatment. When Ti or the like is oxidized, the volume expands, the density of the film decreases, and the function of barriering Al diffusion decreases, so that the Al contained in the source electrode 932 and the drain electrode 933 diffuses during the heat treatment. End up. The melting point of Al is 660 ° C., which is lower than the temperature of this heat treatment.

(半導体装置)
次に、第1の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図2に示されるように、基板10の上に、窒化物半導体のエピタキシャル成長により、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22、キャップ層23が積層して形成されている。電子供給層22の上には、ソース電極32及びドレイン電極33が形成されている。ソース電極32とドレイン電極33との間のキャップ層23の上には、ゲート電極31が形成されている。尚、本実施の形態においては、電子走行層21を第1の半導体層と記載し、電子供給層22を第2の半導体層と記載する場合がある。
(Semiconductor device)
Next, the semiconductor device in the first embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, a buffer layer 11, an electron transit layer 21, an electron supply layer 22, and a cap layer 23 are stacked on a substrate 10 by epitaxial growth of a nitride semiconductor. Is formed. A source electrode 32 and a drain electrode 33 are formed on the electron supply layer 22. A gate electrode 31 is formed on the cap layer 23 between the source electrode 32 and the drain electrode 33. In the present embodiment, the electron transit layer 21 may be referred to as a first semiconductor layer, and the electron supply layer 22 may be referred to as a second semiconductor layer.

ソース電極32の側面及び上面の一部、ドレイン電極33の側面及び上面の一部には、ソース電極32及びドレイン電極33を覆うようにα−Ta膜41が形成されており、α−Ta膜41の上には、α−Ta膜41を覆うように金属窒化物膜42が形成されている。即ち、ソース電極32の側面及び上面の一部、ドレイン電極33の側面及び上面の一部には、α−Ta膜41及び金属窒化物膜42が順に積層して形成されている。金属窒化物膜42は、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、Al(アルミニウム)、W(タングステン)等の金属の窒化物、即ち、TaN、TiN、AlN、WN等により形成されている。   An α-Ta film 41 is formed on a part of the side surface and upper surface of the source electrode 32 and a part of the side surface and upper surface of the drain electrode 33 so as to cover the source electrode 32 and the drain electrode 33. A metal nitride film 42 is formed on 41 so as to cover the α-Ta film 41. That is, the α-Ta film 41 and the metal nitride film 42 are sequentially stacked on the side surface and part of the upper surface of the source electrode 32 and on the side surface and part of the upper surface of the drain electrode 33. The metal nitride film 42 is formed of a metal nitride such as Ta (tantalum), Ti (titanium), Al (aluminum), W (tungsten), that is, TaN, TiN, AlN, WN, or the like.

また、金属窒化物膜42及びキャップ層23の上には、SiN等により絶縁膜51が形成されており、ゲート電極31及び絶縁膜51の上には、層間絶縁膜52が形成されている。また、層間絶縁膜52、絶縁膜51、金属窒化物膜42、α−Ta膜41に開口部を形成し、この開口部を金属材料で埋め込むことにより、ソース電極32に接続されるソース配線62、ドレイン電極33に接続されるドレイン配線63が形成されている。   An insulating film 51 is formed of SiN or the like on the metal nitride film 42 and the cap layer 23, and an interlayer insulating film 52 is formed on the gate electrode 31 and the insulating film 51. In addition, an opening is formed in the interlayer insulating film 52, the insulating film 51, the metal nitride film 42, and the α-Ta film 41, and the opening is filled with a metal material, whereby the source wiring 62 connected to the source electrode 32. A drain wiring 63 connected to the drain electrode 33 is formed.

基板10は、SiC等の半導体材料により形成されている。バッファ層11は、AlNやGaN等により形成されており、電子走行層21はi−GaNにより形成されており、電子供給層22はn−AlGaNにより形成されており、キャップ層23は、n−GaNにより形成されている。これにより、電子走行層21において、電子走行層21と電子供給層22との界面近傍には、2DEG21aが生成される。尚、ソース電極32及びドレイン電極33は、Ti層の上にAl層が形成された金属積層膜により形成されている。   The substrate 10 is made of a semiconductor material such as SiC. The buffer layer 11 is made of AlN, GaN or the like, the electron transit layer 21 is made of i-GaN, the electron supply layer 22 is made of n-AlGaN, and the cap layer 23 is made of n- It is made of GaN. Thereby, in the electron transit layer 21, 2DEG 21 a is generated in the vicinity of the interface between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22. The source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by a metal laminated film in which an Al layer is formed on a Ti layer.

ところで、Taの結晶には、α相とβ相が存在している。α相タンタル(α−Ta)は、結晶構造が体心立方(body-centered cubic)構造のタンタルであって、抵抗率が12〜20μΩ・cmである。一方、β相タンタル(β−Ta)は、正方晶(tetragonal system)系のタンタルであって、抵抗率は約200μΩ・cmであり、α−Taに比べて1桁高い。また、α−Taは、β−Taよりも緻密であり、バリアとしての機能が高いとされている。   By the way, the Ta crystal has an α phase and a β phase. α-phase tantalum (α-Ta) is a tantalum having a body-centered cubic crystal structure and a resistivity of 12 to 20 μΩ · cm. On the other hand, β-phase tantalum (β-Ta) is a tetragonal system tantalum and has a resistivity of about 200 μΩ · cm, which is one digit higher than α-Ta. Further, α-Ta is denser than β-Ta and is considered to have a high function as a barrier.

α−Ta膜とβ−Ta膜は、成膜方法等により作り分けることができる。一般的には、Ta膜は、基板温度が常温でスパッタリングにより成膜した場合には、β−Taとなり、比較的高い基板温度でスパッタリングにより成膜した場合には、α−Taとなる。具体的には、基板温度が200℃以上、300℃以下の温度でスパッタリングにより成膜した場合には、α−Ta、または、β−Taよりもα−Taが多く含まれる膜になることが知見として得られている。また、真空蒸着によりTa膜を成膜した場合には、α−Taとβ−Taとが混在した膜となる。   The α-Ta film and the β-Ta film can be separately formed by a film forming method or the like. In general, the Ta film becomes β-Ta when the substrate temperature is formed by sputtering at room temperature, and becomes α-Ta when the film is formed by sputtering at a relatively high substrate temperature. Specifically, when a film is formed by sputtering at a substrate temperature of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, α-Ta or a film containing more α-Ta than β-Ta may be formed. Obtained as knowledge. In addition, when a Ta film is formed by vacuum deposition, a film in which α-Ta and β-Ta are mixed is obtained.

本実施の形態における半導体装置においては、ソース電極32及びドレイン電極33を覆うように、α−Ta膜41が形成されており、更に、α−Ta膜41の上には、α−Ta膜41を覆うように金属窒化物膜42が形成されている。このため、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、α−Ta膜41は緻密でバリアとしても機能が高いため、ソース電極32及びドレイン電極33に含まれるAlが拡散することを防ぐことができる。   In the semiconductor device in the present embodiment, an α-Ta film 41 is formed so as to cover the source electrode 32 and the drain electrode 33, and the α-Ta film 41 is further formed on the α-Ta film 41. A metal nitride film 42 is formed so as to cover the surface. For this reason, even if heat treatment for making ohmic contact between the source electrode 32 and the drain electrode 33 is performed, the α-Ta film 41 is dense and has a high function as a barrier. It can be prevented from spreading.

また、α−Taであっても酸化した場合には、体積が膨張し膜の密度が低下し、バリアとしての機能が低下する場合がある。このため、本実施の形態においては、α−Ta膜41の上に、TaN、TiN、AlN、WN等による金属窒化物膜42が形成されている。これらの金属窒化物は、酸素に対するバリアとしての機能が高いため、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、α−Ta膜41が酸化されることを防ぐことができる。   Moreover, even if it is (alpha) -Ta, when it oxidizes, the volume expands, the density of a film | membrane falls, and the function as a barrier may fall. Therefore, in the present embodiment, a metal nitride film 42 made of TaN, TiN, AlN, WN or the like is formed on the α-Ta film 41. Since these metal nitrides have a high function as a barrier against oxygen, it is possible to prevent the α-Ta film 41 from being oxidized even when heat treatment is performed to bring the source electrode 32 and the drain electrode 33 into ohmic contact. it can.

従って、ソース電極32及びドレイン電極33は、α−Ta膜41及び金属窒化物膜42により覆われているため、オーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、ソース電極32及びドレイン電極33からAlが拡散することを防ぐことができる。尚、α−Ta膜41は、α−Taがβ−Taよりも多く含まれている膜であってもよい。この場合においても、上記のような効果を得ることができるからである。しかしながら、α−Ta膜41は、緻密性の観点等よりα−Taのみにより形成されている膜の方がより好ましい。   Therefore, since the source electrode 32 and the drain electrode 33 are covered with the α-Ta film 41 and the metal nitride film 42, even if a heat treatment for ohmic contact is performed, Al is generated from the source electrode 32 and the drain electrode 33. It can be prevented from spreading. The α-Ta film 41 may be a film containing more α-Ta than β-Ta. This is because the above effect can be obtained also in this case. However, the α-Ta film 41 is more preferably a film formed of only α-Ta from the viewpoint of denseness.

(半導体装置の製造方法)
次に、第1の実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment will be described.

最初に、図3(a)に示すように、基板10の上に、窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22、キャップ層23を形成する。これにより、電子走行層21において、電子走行層21と電子供給層22との界面近傍には、2DEG21aが生成される。窒化物半導体層は、MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)によるエピタキシャル成長により形成する。尚、これらの窒化物半導体層は、MOVPEに代えて、MBE(Molecular Beam Epitaxy)により形成してもよい。   First, as shown in FIG. 3A, the buffer semiconductor layer 11, the electron transit layer 21, the electron supply layer 22, and the cap layer 23 are formed on the substrate 10 by epitaxially growing a nitride semiconductor layer. Thereby, in the electron transit layer 21, 2DEG 21 a is generated in the vicinity of the interface between the electron transit layer 21 and the electron supply layer 22. The nitride semiconductor layer is formed by epitaxial growth by MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy). These nitride semiconductor layers may be formed by MBE (Molecular Beam Epitaxy) instead of MOVPE.

基板10は、例えば、サファイア基板、Si基板、SiC基板、GaN基板を用いることができる。本実施の形態では、基板10にはSiC基板が用いられている。バッファ層11はAlGaN等より形成されており、電子走行層21はi−GaNにより形成されており、電子供給層22はn−AlGaNにより形成されており、キャップ層23はn−GaNにより形成されている。   As the substrate 10, for example, a sapphire substrate, a Si substrate, a SiC substrate, or a GaN substrate can be used. In the present embodiment, a SiC substrate is used as the substrate 10. The buffer layer 11 is made of AlGaN or the like, the electron transit layer 21 is made of i-GaN, the electron supply layer 22 is made of n-AlGaN, and the cap layer 23 is made of n-GaN. ing.

これら窒化物半導体層をMOVPEにより成膜する際には、Alの原料ガスにはTMA(トリメチルアルミニウム)が用いられ、Gaの原料ガスにはTMG(トリメチルガリウム)が用いられる。また、Nの原料ガスにはNH(アンモニア)が用いられる。また、n型の不純物元素となるSiをドープする際には、SiH(モノシラン)が用いられる。尚、これらの原料ガスは、水素(H)をキャリアガスとしてMOVPE装置の反応炉に供給される。 When these nitride semiconductor layers are formed by MOVPE, TMA (trimethylaluminum) is used as the Al source gas, and TMG (trimethylgallium) is used as the Ga source gas. Further, NH 3 (ammonia) is used as the N source gas. In addition, SiH 4 (monosilane) is used when doping Si as an n-type impurity element. These source gases are supplied to the reactor of the MOVPE apparatus using hydrogen (H 2 ) as a carrier gas.

この後、図示はしないが、素子を分離するための素子分離領域を形成する。具体的には、キャップ層23の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、素子分離領域が形成される領域に開口を有するレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域の窒化物半導体層にアルゴン(Ar)イオンを注入することにより素子分離領域を形成する。素子分離領域は、レジストパターンの形成されていない領域の窒化物半導体層の一部をRIE(Reactive Ion Etching)等によるドライエッチングにより除去することにより形成してもよい。素子分離領域を形成した後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。   Thereafter, although not shown, an element isolation region for isolating elements is formed. Specifically, a photoresist is applied on the cap layer 23, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming a resist pattern having an opening in a region where an element isolation region is formed. Thereafter, an element isolation region is formed by implanting argon (Ar) ions into the nitride semiconductor layer in the region where the resist pattern is not formed. The element isolation region may be formed by removing a part of the nitride semiconductor layer in a region where the resist pattern is not formed by dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching). After forming the element isolation region, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like.

次に、図3(b)に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33を形成する。具体的には、キャップ層23の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に開口を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域のキャップ層23をエッチングガスとして塩素系ガスを用いたドライエッチングにより除去し、電子供給層22を露出させる。この際、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域における電子供給層22の一部は、ドライエッチングにより除去されていてもよい
この後、レジストパターンを有機溶剤等により除去し、露出した電子供給層22の上に、ソース電極32及びドレイン電極33を形成する。具体的には、キャップ層23の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ti/Alにより形成される金属積層膜(Ti層、Al層の順に形成された金属積層膜)を真空蒸着により成膜した後、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともに、リフトオフにより除去する。これにより、電子供給層22の上に残存する金属積層膜により、ソース電極32及びドレイン電極33が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Specifically, by applying a photoresist on the cap layer 23 and performing exposure and development by an exposure apparatus, a resist pattern (not shown) having openings in regions where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed is formed. Form. Thereafter, the cap layer 23 in the region where the resist pattern is not formed is removed by dry etching using a chlorine-based gas as an etching gas to expose the electron supply layer 22. At this time, part of the electron supply layer 22 in the region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed may be removed by dry etching. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like to expose exposed electrons. A source electrode 32 and a drain electrode 33 are formed on the supply layer 22. Specifically, a photoresist (not shown) having openings in regions where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by applying a photoresist on the cap layer 23 and performing exposure and development with an exposure apparatus. Form a pattern. Thereafter, a metal laminated film formed of Ti / Al (a metal laminated film formed in the order of Ti layer and Al layer) is formed by vacuum vapor deposition, and then immersed in an organic solvent, so that the top of the resist pattern The metal laminated film is removed together with the resist pattern by lift-off. Thereby, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed by the metal laminated film remaining on the electron supply layer 22.

次に、図4(a)に示されるように、ソース電極32及びドレイン電極33の側面及び上面を覆うα−Ta膜41及び金属窒化物膜42を積層して形成する。具体的には、250℃の基板温度で、スパッタリングによりTa膜を成膜することにより、α−Ta膜41を形成する。このように、250℃の基板温度でスパッタリングによりTa膜を成膜することにより、α−Ta膜41を成膜することができる。この際成膜されるα−Ta膜41の膜厚は、約5nmである。この後、α−Ta膜41の表面を窒化することにより、金属窒化物膜42を形成する。具体的には、α−Ta膜41の表面をアンモニアまたは窒素を用いて生成させた窒素プラズマにより窒化することで、金属窒化物膜42を形成する。金属窒化物膜42は、この方法以外にも、α−Ta膜41の上に、TaN膜やTiN膜等をスパッタリングにより成膜することにより形成してもよい。尚、スパッタリングにより成膜されるα−Ta膜41の膜厚は、5nm以上、10nm以下であることが好ましい。α−Ta膜41がバリアとして機能させるためには、数原子層の厚さが必要であり、あまり厚すぎると、後述するエッチングの際に、時間等を要しスループットの低下を招くからである。   Next, as shown in FIG. 4A, an α-Ta film 41 and a metal nitride film 42 that cover the side surfaces and the upper surface of the source electrode 32 and the drain electrode 33 are stacked. Specifically, the α-Ta film 41 is formed by forming a Ta film by sputtering at a substrate temperature of 250 ° C. Thus, the α-Ta film 41 can be formed by forming the Ta film by sputtering at a substrate temperature of 250 ° C. The film thickness of the α-Ta film 41 formed at this time is about 5 nm. Thereafter, the metal nitride film 42 is formed by nitriding the surface of the α-Ta film 41. Specifically, the metal nitride film 42 is formed by nitriding the surface of the α-Ta film 41 with nitrogen plasma generated using ammonia or nitrogen. In addition to this method, the metal nitride film 42 may be formed by forming a TaN film, a TiN film, or the like on the α-Ta film 41 by sputtering. Note that the film thickness of the α-Ta film 41 formed by sputtering is preferably 5 nm or more and 10 nm or less. This is because, in order for the α-Ta film 41 to function as a barrier, a thickness of several atomic layers is necessary. If it is too thick, it will take time and the like in the etching described later, leading to a decrease in throughput. .

この後、ソース電極32とドレイン電極33との間におけるα−Ta膜41及び金属窒化物膜42を除去する。具体的には、金属窒化物膜42の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光及び現像を行うことにより、ソース電極32及びドレイン電極33が形成されている領域に、不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、ソース電極32とドレイン電極33との間に開口部を有している。この後、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンが形成されていない領域のα−Ta膜41及び金属窒化物膜42を除去し、キャップ層23を露出させる。この後、レジストパターンを有機溶剤等により除去し、窒素雰囲気中で400℃以上、1000℃以下の温度、例えば、約800℃の温度で熱処理することにより、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせる。   Thereafter, the α-Ta film 41 and the metal nitride film 42 between the source electrode 32 and the drain electrode 33 are removed. Specifically, a photoresist is applied on the metal nitride film 42, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a resist pattern (not shown) is formed in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Form. This resist pattern has an opening between the source electrode 32 and the drain electrode 33. Thereafter, the α-Ta film 41 and the metal nitride film 42 in a region where the resist pattern is not formed are removed by dry etching using a fluorine-based gas, and the cap layer 23 is exposed. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like, and heat treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, for example, about 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. Let

次に、図4(b)に示すように、キャップ層23及び金属窒化物膜42の上に、絶縁膜51を形成する。絶縁膜51は、キャップ層23及び金属窒化物膜42の上に、プラズマCVD(chemical vapor deposition)により、厚さが、10〜100nm、例えば、40nmの窒化シリコン(SiN)膜を成膜することにより形成する。絶縁膜51は、窒化シリコン以外には、酸化シリコン(SiO)、酸窒化シリコン(SiON)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(AlO)等により形成してもよく、これらのうちの2つの材料の積層膜により形成してもよい。窒化シリコンや窒化アルミニウム等の窒化物により絶縁膜51を形成した場合には、キャップ層23や金属窒化物膜42が同じ窒化物であり、付着力が強いため好ましい。   Next, as illustrated in FIG. 4B, the insulating film 51 is formed on the cap layer 23 and the metal nitride film 42. The insulating film 51 is formed by forming a silicon nitride (SiN) film having a thickness of 10 to 100 nm, for example, 40 nm on the cap layer 23 and the metal nitride film 42 by plasma CVD (chemical vapor deposition). To form. The insulating film 51 may be formed of silicon oxide (SiO), silicon oxynitride (SiON), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (AlO), or the like other than silicon nitride, and two of these materials You may form by the laminated film of. When the insulating film 51 is formed of a nitride such as silicon nitride or aluminum nitride, the cap layer 23 and the metal nitride film 42 are preferably the same nitride and have strong adhesion, which is preferable.

次に、図5(a)に示すように、キャップ層23の上にゲート電極31を形成する。具体的には、絶縁膜51の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像を行うことにより、ゲート電極31が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンの開口部における絶縁膜51を除去し、キャップ層23の表面を露出させる。この後、有機溶剤等により、レジストパターンを除去し、再び、絶縁膜51及びキャップ層23の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ゲート電極31が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ni/Auにより形成される金属積層膜(Ni層、Au層の順に形成された金属積層膜)を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともに、リフトオフにより除去する。これにより、キャップ層23の上に残存する金属積層膜により、ゲート電極31が形成される。   Next, as shown in FIG. 5A, the gate electrode 31 is formed on the cap layer 23. Specifically, a photoresist is applied on the insulating film 51, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the gate electrode 31 is formed. Thereafter, the insulating film 51 in the opening of the resist pattern is removed by dry etching using a fluorine-based gas, and the surface of the cap layer 23 is exposed. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like, a photoresist is applied again on the insulating film 51 and the cap layer 23, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby the gate electrode 31 is formed. A resist pattern (not shown) having an opening in a region to be formed is formed. Thereafter, a metal laminated film formed of Ni / Au (a metal laminated film formed in the order of Ni layer and Au layer) is formed by vacuum vapor deposition, and immersed in an organic solvent, whereby the metal on the resist pattern is formed. The laminated film is removed together with the resist pattern by lift-off. Thereby, the gate electrode 31 is formed by the metal laminated film remaining on the cap layer 23.

次に、図5(b)に示すように、絶縁膜51及びゲート電極31の上に、層間絶縁膜52を形成し、更に、ソース電極32及びドレイン電極33の上に開口部52a及び52bを形成する。具体的には、絶縁膜51及びゲート電極31の上に、メチルシルセスキオキサンをスピンコートにより塗布することにより層間絶縁膜52を形成する。この後、層間絶縁膜52の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像を行うことにより、ソース配線62及びドレイン配線63が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの開口部における層間絶縁膜52、絶縁膜51、金属窒化物膜42、α−Ta膜41をドライエッチングにより除去し、ソース電極32及びドレイン電極33の表面を露出させることにより、開口部52a及び52bを形成する。尚、図示はしないが、ゲート電極31が形成されている領域についても、同じ工程で、ゲート電極31の表面が露出する開口部を形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, an interlayer insulating film 52 is formed on the insulating film 51 and the gate electrode 31, and openings 52 a and 52 b are formed on the source electrode 32 and the drain electrode 33. Form. Specifically, the interlayer insulating film 52 is formed on the insulating film 51 and the gate electrode 31 by applying methylsilsesquioxane by spin coating. Thereafter, a photoresist is applied on the interlayer insulating film 52, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a resist pattern (not shown) having openings in regions where the source wiring 62 and the drain wiring 63 are formed. Form. Thereafter, the interlayer insulating film 52, the insulating film 51, the metal nitride film 42, and the α-Ta film 41 in the resist pattern opening are removed by dry etching to expose the surfaces of the source electrode 32 and the drain electrode 33. Openings 52a and 52b are formed. Although not shown, an opening where the surface of the gate electrode 31 is exposed is formed in the same step in the region where the gate electrode 31 is formed.

次に、図6に示すように、開口部52a及び52bに、ソース電極32に接続されるソース配線62、ドレイン電極33に接続されるドレイン配線63を形成する。具体的には、層間絶縁膜52の表面、開口部52a及び52bの表面に、スパッタリングにより、バリアメタル及びシードメタルとなるTi/Pt/Au等の金属積層膜を成膜する。この後、この金属積層膜の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ソース配線62及びドレイン配線63が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、メッキによりAu等の膜を形成する。具体的には、金属積層膜が露出している領域に、メッキによりAu等の膜を形成することにより、ソース電極32に接続されるソース配線62、ドレイン電極33に接続されるドレイン配線63が形成される。この後、有機溶剤等により、レジストパターンを除去し、更に、Ti/Pt/Au等の金属積層膜をドライエッチング等により除去する。尚、図示はしないが、ゲート電極31に接続されるゲート配線についても、同じ工程で形成する。   Next, as shown in FIG. 6, the source wiring 62 connected to the source electrode 32 and the drain wiring 63 connected to the drain electrode 33 are formed in the openings 52 a and 52 b. Specifically, a metal laminated film such as Ti / Pt / Au serving as a barrier metal and a seed metal is formed on the surface of the interlayer insulating film 52 and the surfaces of the openings 52a and 52b by sputtering. Thereafter, a photoresist is applied onto the metal laminated film, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a resist pattern (not shown) having openings in regions where the source wiring 62 and the drain wiring 63 are formed. Form. Thereafter, a film of Au or the like is formed by plating. Specifically, a source wiring 62 connected to the source electrode 32 and a drain wiring 63 connected to the drain electrode 33 are formed by forming a film of Au or the like by plating in a region where the metal laminated film is exposed. It is formed. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like, and the metal laminated film such as Ti / Pt / Au is further removed by dry etching or the like. Although not shown, the gate wiring connected to the gate electrode 31 is also formed in the same process.

以上により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。本実施の形態は、ソース電極32及びドレイン電極33を覆うα−Ta膜41、金属窒化物膜42が形成されているため、オーミックコンタクトのための熱処理を行っても、ソース電極32及びドレイン電極33に含まれるAlが拡散することを防ぐことができる。   As described above, the semiconductor device in this embodiment can be manufactured. In this embodiment, since the α-Ta film 41 and the metal nitride film 42 that cover the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed, the source electrode 32 and the drain electrode can be obtained even if heat treatment for ohmic contact is performed. Al contained in 33 can be prevented from diffusing.

上記の説明では、電子供給層22がAlGaNの場合について説明したが、電子供給層22はInAlNまたはInAlGaNにより形成してもよい。また、本実施の形態は、電子走行層21、電子供給層22、キャップ層23が、窒化物半導体以外の化合物半導体、例えば、GaAs等の場合についても適用可能である。しかしながら、窒化物半導体は、高耐圧等の用途に対応可能であるため、本実施の形態は、窒化物半導体に用いることが、より好ましい。   In the above description, the case where the electron supply layer 22 is AlGaN has been described. However, the electron supply layer 22 may be formed of InAlN or InAlGaN. The present embodiment can also be applied to the case where the electron transit layer 21, the electron supply layer 22, and the cap layer 23 are a compound semiconductor other than a nitride semiconductor, such as GaAs. However, since nitride semiconductors can be used for applications such as high breakdown voltage, it is more preferable to use this embodiment for nitride semiconductors.

〔第2の実施の形態〕
(半導体装置)
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、金属窒化物膜42をAlN等の絶縁性の高い材料により形成し、図7に示されるように、ソース電極32とドレイン電極33との間には、金属窒化物膜42は形成されているが、α−Ta膜41は形成されていないものである。本実施の形態は、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせるための熱処理において、金属窒化物膜42によりキャップ層23の表面が酸化等されることを防ぐことができる。尚、金属窒化物膜42は絶縁性の高い材料により形成されているため、ソース電極32とドレイン電極33との間のキャップ層23の上に金属窒化物膜42が形成されていても、問題とはならない。
[Second Embodiment]
(Semiconductor device)
Next, a second embodiment will be described. In the semiconductor device according to the present embodiment, the metal nitride film 42 is formed of a highly insulating material such as AlN, and metal nitridation is provided between the source electrode 32 and the drain electrode 33 as shown in FIG. The physical film 42 is formed, but the α-Ta film 41 is not formed. In the present embodiment, the surface of the cap layer 23 can be prevented from being oxidized by the metal nitride film 42 in the heat treatment for making ohmic contact between the source electrode 32 and the drain electrode 33. Since the metal nitride film 42 is formed of a highly insulating material, there is a problem even if the metal nitride film 42 is formed on the cap layer 23 between the source electrode 32 and the drain electrode 33. It will not be.

(半導体装置の製造方法)
次に、第2の実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。
(Method for manufacturing semiconductor device)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the second embodiment will be described.

最初に、図8(a)に示すように、基板10の上に、窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることにより、バッファ層11、電子走行層21、電子供給層22、キャップ層23を形成する。   First, as shown in FIG. 8A, the nitride semiconductor layer is epitaxially grown on the substrate 10 to form the buffer layer 11, the electron transit layer 21, the electron supply layer 22, and the cap layer 23.

次に、図8(b)に示すように、ソース電極32及びドレイン電極33を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed.

次に、図9(a)に示されるように、ソース電極32及びドレイン電極33の側面及び上面を覆うα−Ta膜41を形成し、更に、α−Ta膜41及びキャップ層23を覆う金属窒化物膜42を積層して形成する。具体的には、基板温度が250℃で、スパッタリングによりTa膜を成膜することにより、α−Ta膜41を形成する。この際成膜されるα−Ta膜41の膜厚は、約5nmである。   Next, as shown in FIG. 9A, an α-Ta film 41 that covers the side surfaces and the upper surface of the source electrode 32 and the drain electrode 33 is formed, and further, a metal that covers the α-Ta film 41 and the cap layer 23. A nitride film 42 is stacked. Specifically, the α-Ta film 41 is formed by forming a Ta film by sputtering at a substrate temperature of 250 ° C. The film thickness of the α-Ta film 41 formed at this time is about 5 nm.

この後、ソース電極32とドレイン電極33との間におけるα−Ta膜41を除去する。具体的には、金属窒化物膜42の上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光及び現像を行うことにより、ソース電極32及びドレイン電極33が形成されている領域に、不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、ソース電極32とドレイン電極33との間に開口部を有している。この後、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンの開口部におけるα−Ta膜41を除去し、キャップ層23を露出させる。この後、レジストパターンは、有機溶剤等により除去する。   Thereafter, the α-Ta film 41 between the source electrode 32 and the drain electrode 33 is removed. Specifically, a photoresist is applied on the metal nitride film 42, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a resist pattern (not shown) is formed in a region where the source electrode 32 and the drain electrode 33 are formed. Form. This resist pattern has an opening between the source electrode 32 and the drain electrode 33. Thereafter, the α-Ta film 41 in the opening of the resist pattern is removed by dry etching using a fluorine-based gas, and the cap layer 23 is exposed. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like.

この後、スパッタリング等によりAlN膜等を成膜することにより、α−Ta膜41及びキャップ層23の上に金属窒化物膜42を形成する。この後、窒素雰囲気中で400℃以上、1000℃以下の温度、例えば、約800℃の温度で熱処理することにより、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせる。   Thereafter, an AlN film or the like is formed by sputtering or the like, thereby forming a metal nitride film 42 on the α-Ta film 41 and the cap layer 23. Thereafter, the source electrode 32 and the drain electrode 33 are brought into ohmic contact by heat treatment in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, for example, about 800 ° C.

次に、図9(b)に示すように、金属窒化物膜42の上に、絶縁膜51を形成する。絶縁膜51は、金属窒化物膜42の上に、プラズマCVDにより、厚さが、10〜100nm、例えば、40nmの窒化シリコン膜を成膜することにより形成する。   Next, as shown in FIG. 9B, an insulating film 51 is formed on the metal nitride film 42. The insulating film 51 is formed by forming a silicon nitride film having a thickness of 10 to 100 nm, for example, 40 nm on the metal nitride film 42 by plasma CVD.

次に、図10(a)に示すように、キャップ層23の上にゲート電極31を形成する。具体的には、絶縁膜51の上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光、現像を行うことにより、ゲート電極31が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、レジストパターンの開口部における絶縁膜51及び金属窒化物膜42を除去し、キャップ層23の表面を露出させる。この後、有機溶剤等により、レジストパターンを除去し、再び、絶縁膜51及びキャップ層23の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、ゲート電極31が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ni/Auにより形成される金属積層膜を真空蒸着により成膜し、有機溶剤に浸漬させることにより、レジストパターンの上の金属積層膜をレジストパターンとともに、リフトオフにより除去する。これにより、キャップ層23の上に残存する金属積層膜により、ゲート電極31が形成される。   Next, as shown in FIG. 10A, the gate electrode 31 is formed on the cap layer 23. Specifically, a photoresist is applied on the insulating film 51, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming a resist pattern (not shown) having an opening in a region where the gate electrode 31 is formed. Thereafter, the insulating film 51 and the metal nitride film 42 in the opening of the resist pattern are removed by dry etching using a fluorine-based gas, and the surface of the cap layer 23 is exposed. Thereafter, the resist pattern is removed with an organic solvent or the like, a photoresist is applied again on the insulating film 51 and the cap layer 23, and exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby the gate electrode 31 is formed. A resist pattern (not shown) having an opening in a region to be formed is formed. Thereafter, a metal laminated film formed of Ni / Au is formed by vacuum deposition and immersed in an organic solvent, whereby the metal laminated film on the resist pattern is removed together with the resist pattern by lift-off. Thereby, the gate electrode 31 is formed by the metal laminated film remaining on the cap layer 23.

次に、図10(b)に示すように、絶縁膜51及びゲート電極31の上に、層間絶縁膜52を形成し、更に、ソース電極32及びドレイン電極33の上に開口部52a及び52bを形成する。尚、図示はしないが、ゲート電極31についても同様に、ゲート電極31の表面が露出する開口部を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, an interlayer insulating film 52 is formed on the insulating film 51 and the gate electrode 31, and openings 52 a and 52 b are formed on the source electrode 32 and the drain electrode 33. Form. Although not shown, the gate electrode 31 is similarly formed with an opening through which the surface of the gate electrode 31 is exposed.

次に、図11に示すように、開口部52a及び52bに、ソース電極32に接続されるソース配線62、ドレイン電極33に接続されるドレイン配線63を形成する。尚、図示はしないが、ゲート電極31に接続されるゲート配線についても、同様に形成する。   Next, as shown in FIG. 11, the source wiring 62 connected to the source electrode 32 and the drain wiring 63 connected to the drain electrode 33 are formed in the openings 52a and 52b. Although not shown, the gate wiring connected to the gate electrode 31 is formed in the same manner.

以上の工程により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。本実施の形態は、キャップ層23が金属窒化物膜42により覆われているため、ソース電極32及びドレイン電極33におけるオーミックコンタクトのための熱処理を行っても、キャップ層23の表面が酸化等することはない。よって、半導体装置における信頼性や歩留まりを向上させることができる。   Through the above steps, the semiconductor device in this embodiment can be manufactured. In this embodiment, since the cap layer 23 is covered with the metal nitride film 42, the surface of the cap layer 23 is oxidized even if heat treatment for ohmic contact is performed on the source electrode 32 and the drain electrode 33. There is nothing. Thus, reliability and yield in the semiconductor device can be improved.

尚、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。   The contents other than the above are the same as in the first embodiment.

〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図12に示されるように、金属窒化物膜42が形成されていない構造のものである。例えば、ソース電極32及びドレイン電極33をオーミックコンタクトさせるための熱処理を行っても、α−Ta膜41が酸化等されなければ、金属窒化物膜42を形成する必要はない。具体的には、酸素等が含まれない高真空中において熱処理を行う場合等が想定される。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The semiconductor device in the present embodiment has a structure in which the metal nitride film 42 is not formed, as shown in FIG. For example, even if a heat treatment for making ohmic contact between the source electrode 32 and the drain electrode 33 is performed, it is not necessary to form the metal nitride film 42 unless the α-Ta film 41 is oxidized. Specifically, a case where heat treatment is performed in a high vacuum not containing oxygen or the like is assumed.

本実施の形態における半導体装置の製造方法は、金属窒化物膜42を形成しないことを除き、第1の実施の形態と同様である。また、上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。   The manufacturing method of the semiconductor device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment except that the metal nitride film 42 is not formed. The contents other than those described above are the same as those in the first embodiment.

〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、半導体デバイス、電源装置及び高周波増幅器である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The present embodiment is a semiconductor device, a power supply device, and a high-frequency amplifier.

本実施の形態における半導体デバイスは、第1から第3の実施の形態における半導体装置をディスクリートパッケージしたものであり、このようにディスクリートパッケージされた半導体デバイスについて、図13に基づき説明する。尚、図13は、ディスクリートパッケージされた半導体装置の内部を模式的に示すものであり、電極の配置等については、第1から第3の実施の形態に示されているものとは異なっている。   The semiconductor device according to the present embodiment is a discrete package of the semiconductor device according to the first to third embodiments. The discretely packaged semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 13 schematically shows the inside of a discretely packaged semiconductor device. The arrangement of electrodes and the like are different from those shown in the first to third embodiments. .

最初に、第1から第3の実施の形態において製造された半導体装置をダイシング等により切断することにより、GaN系の半導体材料のHEMT等の半導体チップ410を形成する。この半導体チップ410をリードフレーム420上に、ハンダ等のダイアタッチ剤430により固定する。尚、この半導体チップ410は、第1から第3の実施の形態のいずれかの半導体装置に相当するものである。   First, the semiconductor device manufactured in the first to third embodiments is cut by dicing or the like, thereby forming a semiconductor chip 410 such as a HEMT made of a GaN-based semiconductor material. The semiconductor chip 410 is fixed on the lead frame 420 with a die attach agent 430 such as solder. The semiconductor chip 410 corresponds to any one of the semiconductor devices according to the first to third embodiments.

次に、ゲート電極411をゲートリード421にボンディングワイヤ431により接続し、ソース電極412をソースリード422にボンディングワイヤ432により接続し、ドレイン電極413をドレインリード423にボンディングワイヤ433により接続する。尚、ボンディングワイヤ431、432、433はAl等の金属材料により形成されている。また、本実施の形態においては、ゲート電極411はゲート電極パッドであり、第1から第3の実施の形態における半導体装置のゲート電極31と接続されている。また、ソース電極412はソース電極パッドであり、第1から第3の実施の形態における半導体装置のソース電極32と接続されている。また、ドレイン電極413はドレイン電極パッドであり、第1から第3の実施の形態における半導体装置のドレイン電極33と接続されている。   Next, the gate electrode 411 is connected to the gate lead 421 by a bonding wire 431, the source electrode 412 is connected to the source lead 422 by a bonding wire 432, and the drain electrode 413 is connected to the drain lead 423 by a bonding wire 433. The bonding wires 431, 432, and 433 are made of a metal material such as Al. In the present embodiment, the gate electrode 411 is a gate electrode pad and is connected to the gate electrode 31 of the semiconductor device in the first to third embodiments. The source electrode 412 is a source electrode pad, and is connected to the source electrode 32 of the semiconductor device according to the first to third embodiments. The drain electrode 413 is a drain electrode pad, and is connected to the drain electrode 33 of the semiconductor device according to the first to third embodiments.

次に、トランスファーモールド法によりモールド樹脂440による樹脂封止を行なう。このようにして、GaN系の半導体材料を用いたHEMT等のディスクリートパッケージされている半導体デバイスを作製することができる。   Next, resin sealing with a mold resin 440 is performed by a transfer molding method. In this manner, a discrete device such as HEMT using a GaN-based semiconductor material can be manufactured.

次に、本実施の形態における電源装置及び高周波増幅器について説明する。本実施の形態における電源装置及び高周波増幅器は、第1から第3の実施の形態におけるいずれかの半導体装置を用いた電源装置及び高周波増幅器である。   Next, a power supply device and a high frequency amplifier in the present embodiment will be described. The power supply device and the high-frequency amplifier in the present embodiment are a power supply device and a high-frequency amplifier using any one of the semiconductor devices in the first to third embodiments.

最初に、図14に基づき、本実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置460は、高圧の一次側回路461、低圧の二次側回路462及び一次側回路461と二次側回路462との間に配設されるトランス463を備えている。一次側回路461は、交流電源464、いわゆるブリッジ整流回路465、複数のスイッチング素子(図14に示す例では4つ)466及び一つのスイッチング素子467等を備えている。二次側回路462は、複数のスイッチング素子(図14に示す例では3つ)468を備えている。図14に示す例では、第1から第3の実施の形態における半導体装置を一次側回路461のスイッチング素子466及び467として用いている。尚、一次側回路461のスイッチング素子466及び467は、ノーマリーオフの半導体装置であることが好ましい。また、二次側回路462において用いられているスイッチング素子468はシリコンにより形成される通常のMISFET(metal insulator semiconductor field effect transistor)を用いている。   First, the power supply apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The power supply device 460 in this embodiment includes a high-voltage primary circuit 461, a low-voltage secondary circuit 462, and a transformer 463 disposed between the primary circuit 461 and the secondary circuit 462. The primary circuit 461 includes an AC power supply 464, a so-called bridge rectifier circuit 465, a plurality of switching elements (four in the example shown in FIG. 14) 466, a switching element 467, and the like. The secondary side circuit 462 includes a plurality of switching elements (three in the example shown in FIG. 14) 468. In the example shown in FIG. 14, the semiconductor device according to the first to third embodiments is used as the switching elements 466 and 467 of the primary circuit 461. Note that the switching elements 466 and 467 of the primary circuit 461 are preferably normally-off semiconductor devices. The switching element 468 used in the secondary circuit 462 uses a normal MISFET (metal insulator semiconductor field effect transistor) formed of silicon.

次に、図15に基づき、本実施の形態における高周波増幅器について説明する。本実施の形態における高周波増幅器470は、例えば、携帯電話の基地局用パワーアンプに適用してもよい。この高周波増幅器470は、ディジタル・プレディストーション回路471、ミキサー472、パワーアンプ473及び方向性結合器474を備えている。ディジタル・プレディストーション回路471は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー472は、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号とをミキシングする。パワーアンプ473は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅する。図15に示す例では、パワーアンプ473は、第1から第3の実施の形態における半導体装置を有している。方向性結合器474は、入力信号や出力信号のモニタリング等を行なう。図15に示す回路では、例えば、スイッチの切り替えにより、ミキサー472により出力信号を交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路471に送出することが可能である。   Next, the high frequency amplifier in the present embodiment will be described with reference to FIG. The high frequency amplifier 470 in the present embodiment may be applied to, for example, a power amplifier for a base station of a mobile phone. The high frequency amplifier 470 includes a digital predistortion circuit 471, a mixer 472, a power amplifier 473, and a directional coupler 474. The digital predistortion circuit 471 compensates for nonlinear distortion of the input signal. The mixer 472 mixes the input signal compensated for nonlinear distortion and the AC signal. The power amplifier 473 amplifies the input signal mixed with the AC signal. In the example illustrated in FIG. 15, the power amplifier 473 includes the semiconductor device according to the first to third embodiments. The directional coupler 474 performs monitoring of input signals and output signals. In the circuit shown in FIG. 15, for example, the output signal can be mixed with the AC signal by the mixer 472 and sent to the digital predistortion circuit 471 by switching the switch.

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。   Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
基板の上に、化合物半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を覆うTa膜と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、
を有し、
前記Ta膜は、α−Taにより形成されている、または、前記Ta膜は、α−Taがβ−Taよりも多く含まれていることを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記Ta膜の上には、金属窒化物により金属窒化物膜が形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記金属窒化物膜は、タンタル、チタン、アルミニウム、タングステンのいずれかを含むものの窒化物であることを特徴とする付記2に記載の半導体装置。
(付記4)
前記化合物半導体は、窒化物半導体であることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
前記第1の半導体層は、GaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、AlGaN、InAlN、InAlGaNのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
前記第2の半導体層の上には、GaNを含む材料によりキャップ層が形成されており、
前記ゲート電極は、前記キャップ層の上に形成されていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウムを含むものにより形成されていることを特徴とする付記1から6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
付記1から7のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
(付記9)
付記1から7のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
(付記10)
基板の上に、化合物半導体により第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極を覆う前記Ta膜を形成する工程と、
前記Ta膜を形成した後、熱処理を行う工程と、
前記熱処理の後、前記第2の半導体層の上にゲート電極を形成する工程と、
を有し、
前記Ta膜は、α−Taにより形成されている、または、α−Taがβ−Taよりも多く含まれていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記11)
前記Ta膜を形成した後、前記Ta膜の上に金属窒化物膜を形成する工程を有し、
前記熱処理は、前記金属窒化物膜を形成した後に行うものであることを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記12)
前記金属窒化物膜は、タンタル、チタン、アルミニウム、タングステンのいずれかを含むものの窒化物であることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
(付記13)
前記金属窒化物膜は、前記Ta膜の表面を窒化することにより形成したものであることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。
(付記14)
前記Ta膜の窒化は、窒素プラズマを用いて行うものであることを特徴とする付記13に記載の半導体装置の製造方法。
(付記15)
前記Ta膜は、スパッタリングにより成膜された膜であることを特徴とする付記10から14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記16)
前記Ta膜をスパッタリングにより成膜する際の基板温度は、200℃以上、300℃以下であることを特徴とする付記15に記載の半導体装置の製造方法。
(付記17)
前記Ta膜の厚さは、5nm以上、10nm以下であることを特徴とする付記10から16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記18)
前記熱処理は、前記ソース電極及びドレイン電極をオーミックコンタクトさせるためのものであることを特徴とする付記10から17のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記19)
前記熱処理の温度は、400℃以上、1000℃以下であることを特徴とする付記10から18のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記20)
前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、アルミニウムを含むものにより形成されていることを特徴とする付記10から19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記21)
前記熱処理の温度は、アルミニウムの融点以上であることを特徴とする付記20に記載の半導体装置の製造方法。
(付記22)
前記化合物半導体は、窒化物半導体であることを特徴とする付記10から21のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記23)
前記第1の半導体層は、GaNを含む材料により形成されており、
前記第2の半導体層は、AlGaN、InAlN、InAlGaNのいずれかを含む材料により形成されていることを特徴とする付記10から22のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A first semiconductor layer formed of a compound semiconductor on a substrate;
A second semiconductor layer formed of a compound semiconductor on the first semiconductor layer;
A source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer;
A Ta film covering the source electrode and the drain electrode;
A gate electrode formed on the second semiconductor layer;
Have
The Ta film is formed of α-Ta, or the Ta film contains more α-Ta than β-Ta.
(Appendix 2)
The semiconductor device according to appendix 1, wherein a metal nitride film is formed of metal nitride on the Ta film.
(Appendix 3)
The semiconductor device according to appendix 2, wherein the metal nitride film is a nitride containing any one of tantalum, titanium, aluminum, and tungsten.
(Appendix 4)
4. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the compound semiconductor is a nitride semiconductor.
(Appendix 5)
The first semiconductor layer is made of a material containing GaN,
The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4, wherein the second semiconductor layer is made of a material containing any one of AlGaN, InAlN, and InAlGaN.
(Appendix 6)
A cap layer is formed of a material containing GaN on the second semiconductor layer,
6. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the gate electrode is formed on the cap layer.
(Appendix 7)
7. The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the source electrode and the drain electrode are made of aluminum.
(Appendix 8)
A power supply device comprising the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7.
(Appendix 9)
An amplifier comprising the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7.
(Appendix 10)
Forming a first semiconductor layer from a compound semiconductor on a substrate;
Forming a second semiconductor layer from a compound semiconductor on the first semiconductor layer;
Forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor layer;
Forming the Ta film covering the source and drain electrodes;
A step of performing a heat treatment after forming the Ta film;
After the heat treatment, forming a gate electrode on the second semiconductor layer;
Have
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the Ta film is formed of α-Ta or contains more α-Ta than β-Ta.
(Appendix 11)
Forming a metal nitride film on the Ta film after forming the Ta film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 10, wherein the heat treatment is performed after the metal nitride film is formed.
(Appendix 12)
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 11, wherein the metal nitride film is a nitride containing any one of tantalum, titanium, aluminum, and tungsten.
(Appendix 13)
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 11, wherein the metal nitride film is formed by nitriding the surface of the Ta film.
(Appendix 14)
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 13, wherein the nitriding of the Ta film is performed using nitrogen plasma.
(Appendix 15)
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 14, wherein the Ta film is a film formed by sputtering.
(Appendix 16)
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 15, wherein a substrate temperature when the Ta film is formed by sputtering is 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
(Appendix 17)
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 16, wherein the thickness of the Ta film is 5 nm or more and 10 nm or less.
(Appendix 18)
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 17, wherein the heat treatment is for making ohmic contact between the source electrode and the drain electrode.
(Appendix 19)
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 18, wherein the temperature of the heat treatment is 400 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.
(Appendix 20)
20. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 19, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of an aluminum-containing material.
(Appendix 21)
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 20, wherein the temperature of the heat treatment is equal to or higher than a melting point of aluminum.
(Appendix 22)
22. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 21, wherein the compound semiconductor is a nitride semiconductor.
(Appendix 23)
The first semiconductor layer is made of a material containing GaN,
23. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 10 to 22, wherein the second semiconductor layer is formed of a material containing any one of AlGaN, InAlN, and InAlGaN.

10 基板
11 バッファ層
21 電子走行層(第1の半導体層)
21a 2DEG
22 電子供給層(第2の半導体層)
23 キャップ層
31 ゲート電極
32 ソース電極
33 ドレイン電極
41 α−Ta膜
42 金属窒化物膜
51 絶縁膜
52 層間絶縁膜
62 ソース配線
63 ドレイン配線



10 substrate 11 buffer layer 21 electron transit layer (first semiconductor layer)
21a 2DEG
22 Electron supply layer (second semiconductor layer)
23 Cap layer 31 Gate electrode 32 Source electrode 33 Drain electrode 41 α-Ta film 42 Metal nitride film 51 Insulating film 52 Interlayer insulating film 62 Source wiring 63 Drain wiring



Claims (11)

基板の上に、化合物半導体により形成された第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により形成された第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を覆うTa膜と、
前記第2の半導体層の上に形成されたゲート電極と、
を有し、
前記Ta膜は、α−Taにより形成されている、または、前記Ta膜は、α−Taがβ−Taよりも多く含まれていることを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor layer formed of a compound semiconductor on a substrate;
A second semiconductor layer formed of a compound semiconductor on the first semiconductor layer;
A source electrode and a drain electrode formed on the second semiconductor layer;
A Ta film covering the source electrode and the drain electrode;
A gate electrode formed on the second semiconductor layer;
Have
The Ta film is formed of α-Ta, or the Ta film contains more α-Ta than β-Ta.
前記Ta膜の上には、金属窒化物により金属窒化物膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a metal nitride film is formed of metal nitride on the Ta film. 前記金属窒化物膜は、タンタル、チタン、アルミニウム、タングステンのいずれかを含むものの窒化物であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the metal nitride film is a nitride containing any one of tantalum, titanium, aluminum, and tungsten. 請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。   A power supply device comprising the semiconductor device according to claim 1. 請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。   An amplifier comprising the semiconductor device according to claim 1. 基板の上に、化合物半導体により第1の半導体層を形成する工程と、
前記第1の半導体層の上に、化合物半導体により第2の半導体層を形成する工程と、
前記第2の半導体層の上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極を覆う前記Ta膜を形成する工程と、
前記Ta膜を形成した後、熱処理を行う工程と、
前記熱処理の後、前記第2の半導体層の上にゲート電極を形成する工程と、
を有し、
前記Ta膜は、α−Taにより形成されている、または、α−Taがβ−Taよりも多く含まれていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first semiconductor layer from a compound semiconductor on a substrate;
Forming a second semiconductor layer from a compound semiconductor on the first semiconductor layer;
Forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor layer;
Forming the Ta film covering the source and drain electrodes;
A step of performing a heat treatment after forming the Ta film;
After the heat treatment, forming a gate electrode on the second semiconductor layer;
Have
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the Ta film is formed of α-Ta or contains more α-Ta than β-Ta.
前記Ta膜を形成した後、前記Ta膜の上に金属窒化物膜を形成する工程を有し、
前記熱処理は、前記金属窒化物膜を形成した後に行うものであることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
Forming a metal nitride film on the Ta film after forming the Ta film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the heat treatment is performed after the metal nitride film is formed.
前記金属窒化物膜は、前記Ta膜の表面を窒化することにより形成したものであることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the metal nitride film is formed by nitriding the surface of the Ta film. 前記Ta膜の窒化は、窒素プラズマを用いて行うものであることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the nitriding of the Ta film is performed using nitrogen plasma. 前記Ta膜は、スパッタリングにより成膜された膜であることを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the Ta film is a film formed by sputtering. 前記Ta膜をスパッタリングにより成膜する際の基板温度は、200℃以上、300℃以下であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。

The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein a substrate temperature when the Ta film is formed by sputtering is 200 ° C. or more and 300 ° C. or less.

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