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公開番号2025034631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023141125
出願日2023-08-31
発明の名称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】ゲートリークを低減できる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ゲート電極を形成する工程と、を有し、前記誘電体酸窒化膜を形成する工程は、内部に触媒金属を備えた反応炉内に、前記窒化物半導体層および前記誘電体酸化膜を含む基板を配置する工程と、前記反応炉内でアンモニアガスを熱分解させ、前記アンモニアガスに含まれていた窒素原子と前記誘電体酸化膜から拡散した酸素原子とから一酸化二窒素ガスを生成する工程と、前記一酸化二窒素ガスを熱分解させて一酸化窒素ガスを生成する工程と、を有する。
【選択図】図9
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ゲート電極を形成する工程と、
を有し、
前記誘電体酸窒化膜を形成する工程は、
内部に触媒金属を備えた反応炉内に、前記窒化物半導体層および前記誘電体酸化膜を含む基板を配置する工程と、
前記反応炉内でアンモニアガスを熱分解させ、前記アンモニアガスに含まれていた窒素原子と前記誘電体酸化膜から拡散した酸素原子とから一酸化二窒素ガスを生成する工程と、
前記一酸化二窒素ガスを熱分解させて一酸化窒素ガスを生成する工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 980 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】
前記誘電体酸窒化膜を形成する工程において、前記反応炉内の温度を６００℃以上８００℃以下とする、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６】
前記誘電体酸窒化膜を形成する工程において、前記反応炉内に１００ｓｃｃｍ以上の流量で前記アンモニアガスを供給する、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７】
前記反応炉は、前記アンモニアガスが供給されるノズルを有し、
前記触媒金属は、少なくとも前記ノズルの表面にある、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８】
前記反応炉は、前記基板が載置される基板ホルダを有し、
前記触媒金属は、少なくとも前記基板ホルダの表面にある、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９】
前記反応炉は、
前記基板が載置される基板ホルダと、
前記基板ホルダを支持する治具と、
を有し、
前記触媒金属は、少なくとも前記治具の表面にある、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１０】
前記反応炉は、
前記基板が載置される基板ホルダと、
前記基板ホルダを支持する治具と、
前記治具に支持されるダミー部材と、
を有し、
前記触媒金属は、少なくとも前記ダミー部材の表面にある、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１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ドレイン電流の向上のために、ゲート絶縁膜に比誘電率が高いハフニウムシリケート膜が用いられた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、ゲートリークの低減の要請が高まっている。
【０００５】
本開示は、ゲートリークを低減できる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ゲート電極を形成する工程と、を有し、前記誘電体酸窒化膜を形成する工程は、内部に触媒金属を備えた反応炉内に、前記窒化物半導体層および前記誘電体酸化膜を含む基板を配置する工程と、前記反応炉内でアンモニアガスを熱分解させ、前記アンモニアガスに含まれていた窒素原子と前記誘電体酸化膜から拡散した酸素原子とから一酸化二窒素ガスを生成する工程と、前記一酸化二窒素ガスを熱分解させて一酸化窒素ガスを生成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ゲートリークを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）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２）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３）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４）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５）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６）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７）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８）である。
図９は、誘電体酸化膜の窒化に用いる反応炉を示す断面図（その１）である。
図１０は、誘電体酸化膜の窒化に用いる反応炉を示す断面図（その２）である。
図１１は、アンモニアガスの流量と誘電体酸化膜の窒化度との関係を示す図である。
【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ゲート電極を形成する工程と、を有し、前記誘電体酸窒化膜を形成する工程は、内部に触媒金属を備えた反応炉内に、前記窒化物半導体層および前記誘電体酸化膜を含む基板を配置する工程と、前記反応炉内でアンモニアガスを熱分解させ、前記アンモニアガスに含まれていた窒素原子と前記誘電体酸化膜から拡散した酸素原子とから一酸化二窒素ガスを生成する工程と、前記一酸化二窒素ガスを熱分解させて一酸化窒素ガスを生成する工程と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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