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公開番号2025034629
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023141123
出願日2023-08-31
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/47 20250101AFI20250306BHJP()
要約【課題】電流コラプスを抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、窒化物半導体層の上に、二酸化珪素よりも比誘電率が高い誘電体酸化膜を形成する工程と、前記誘電体酸化膜を窒化して誘電体酸窒化膜を形成する工程と、前記誘電体酸窒化膜の上に第1窒化珪素膜を熱成膜法により形成する工程と、前記第1窒化珪素膜の上に第2窒化珪素膜を形成する工程と、前記第2窒化珪素膜および前記第1窒化珪素膜に前記誘電体酸窒化膜に達する開口を形成する工程と、前記第2窒化珪素膜の上に前記開口を通じて前記誘電体酸窒化膜に接するゲート電極を形成する工程と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒化物半導体層の上に、二酸化珪素よりも比誘電率が高い誘電体酸化膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化膜を窒化して誘電体酸窒化膜を形成する工程と、
前記誘電体酸窒化膜の上に第１窒化珪素膜を熱成膜法により形成する工程と、
前記第１窒化珪素膜の上に第２窒化珪素膜を形成する工程と、
前記第２窒化珪素膜および前記第１窒化珪素膜に前記誘電体酸窒化膜に達する開口を形成する工程と、
前記第２窒化珪素膜の上に前記開口を通じて前記誘電体酸窒化膜に接するゲート電極を形成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記誘電体酸化膜は、ハフニウム、ランタンおよびジルコニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記誘電体酸化膜は、シリコンおよびアルミニウムからなる群から選択された少なくとも１種を含む、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記窒化物半導体層の前記誘電体酸化膜に対向する面は、窒素極性を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１窒化珪素膜の厚さは、０．２ｎｍ以上５ｎｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体酸化膜の窒化と前記第１窒化珪素膜の形成とを、同一の成膜チャンバ内で行う、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
窒素プラズマを用いて前記第２窒化珪素膜を形成する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
窒化物半導体層と、
前記窒化物半導体層の上に設けられた誘電体酸窒化膜と、
前記誘電体酸窒化膜の上に設けられた第１窒化珪素膜と、
前記第１窒化珪素膜の上に設けられた第２窒化珪素膜と、
前記第２窒化珪素膜および前記第１窒化珪素膜に形成された前記誘電体酸窒化膜に達する開口と、
前記第２窒化珪素膜の上に形成され、前記開口を通じて前記誘電体酸窒化膜に接するゲート電極と、
を有する、半導体装置。
【請求項９】
前記第１窒化珪素膜中の水素原子の濃度は、前記第２窒化珪素膜中の水素原子の濃度よりも低い、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１窒化珪素膜の密度は、前記第２窒化珪素膜の密度よりも高い、請求項８または請求項９に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、窒化物半導体層の上面の極性がガリウム（Ｇａ）極性であり、ゲート絶縁膜として酸窒化ハフニウムシリコン（ＨｆＳｉＯＮ）膜を有する高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００９－５０６５３７号公報
特開平５－２２３８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電流コラプスの抑制の要請が高まっている。
【０００５】
本開示は、電流コラプスを抑制できる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の半導体装置の製造方法は、窒化物半導体層の上に、二酸化珪素よりも比誘電率が高い誘電体酸化膜を形成する工程と、前記誘電体酸化膜を窒化して誘電体酸窒化膜を形成する工程と、前記誘電体酸窒化膜の上に第１窒化珪素膜を熱成膜法により形成する工程と、前記第１窒化珪素膜の上に第２窒化珪素膜を形成する工程と、前記第２窒化珪素膜および前記第１窒化珪素膜に前記誘電体酸窒化膜に達する開口を形成する工程と、前記第２窒化珪素膜の上に前記開口を通じて前記誘電体酸窒化膜に接するゲート電極を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、電流コラプスを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図２は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
図３は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
図４は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
図５は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
図６は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
図７は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
図８は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
図９は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
〔１〕本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、窒化物半導体層の上に、二酸化珪素よりも比誘電率が高い誘電体酸化膜を形成する工程と、前記誘電体酸化膜を窒化して誘電体酸窒化膜を形成する工程と、前記誘電体酸窒化膜の上に第１窒化珪素膜を熱成膜法により形成する工程と、前記第１窒化珪素膜の上に第２窒化珪素膜を形成する工程と、前記第２窒化珪素膜および前記第１窒化珪素膜に前記誘電体酸窒化膜に達する開口を形成する工程と、前記第２窒化珪素膜の上に前記開口を通じて前記誘電体酸窒化膜に接するゲート電極を形成する工程と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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