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公開番号2025145185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045239
出願日2024-03-21
発明の名称窒化物半導体装置の製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/60 20250101AFI20250926BHJP()
要約【課題】電子トラップを低減してMOSFETの移動度の向上をはかり、高移動度と高しきい値とを両立したGaN-MOSFETを実現する窒化物半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置の製造方法は、窒化ガリウム基板1の表面1a上にシリコンを主体とする膜2を成膜する工程と、前記シリコンを主体とする膜2に窒化処理を施して窒化膜3を形成する工程と、前記窒化膜3上にゲート絶縁膜4を成膜する工程と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒化ガリウム基板上にシリコンを主体とする膜を成膜する工程と、
前記シリコンを主体とする膜に窒化処理を施して窒化膜を形成する工程と、
前記窒化膜上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、を備える、窒化物半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記シリコンを主体とする膜に前記窒化処理を施す工程では、
前記シリコンを主体とする膜全体を窒化して、前記シリコンを主体とする膜から前記窒化膜を形成し、窒化ガリウム基板上に前記シリコンを主体とする膜が残らないようにする、請求項１に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記シリコンを主体とする膜を成膜する工程では、
前記シリコンを主体とする膜を１ｎｍ以下の厚さに成膜する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記シリコンを主体とする膜を成膜する工程では、
前記シリコンを主体とする膜を、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、又は、原子堆積法で成膜する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリコンを主体とする膜を成膜する工程では、
前記シリコンを主体とする膜を、シリコンを含み、かつ酸素と窒素とを含まない原料ガス雰囲気中でのプラズマＣＶＤ法で成膜する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記窒化処理は、前記シリコンを主体とする膜における窒素の組成比を増加させる、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記窒化処理は、窒素ガスを含む雰囲気のプラズマ照射によって行う、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ゲート絶縁膜を成膜する工程では、
前記ゲート絶縁膜として、シリコンの酸化物及びアルミニウムの酸化物の少なくとも一方で構成される膜を成膜する、請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ゲート絶縁膜を成膜する工程は、
前記ゲート絶縁膜の一部として、前記窒化膜上にシリコン酸窒化膜を成膜する工程と、
前記ゲート絶縁膜の他の一部として、前記シリコン酸窒化膜上にシリコンの酸化物またはアルミニウムの酸化物の少なくとも一方で構成される膜を成膜する工程と、を含む請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁膜を成膜した後で、前記ゲート絶縁膜、前記窒化膜及び前記窒化ガリウム基板を含む基板全体に４００℃以上の熱処理を施す工程、をさらに備える請求項１又は２に記載の窒化物半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化物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】
特許文献１には、窒化ガリウム系の半導体基板の上面にシリコン酸化膜を形成する際に、窒素を含む窒素原料ガスを成膜チャンバに導入して、高濃度窒素領域を形成することが開示されている。非特許文献１には、ＳｉＮ成膜前に薄いＳｉ膜を堆積することで、ＳｉＮ成膜時のＧａＮ表面へＮ
２
プラズマ照射が回避され、良好な界面特性が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－３５９３１号公報
【非特許文献】
【０００４】
Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＥＬＥＣＴＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳ，ＶＯＬ．６３，ＮＯ．４，ＡＰＲＩＬ２０１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＧａＮ表面上に形成されるＳｉ膜は電子トラップ源となる。非特許文献１で開示された方法では、ＳｉＮ成膜時のＮ
２
プラズマでＳｉ膜が窒化されるが、ＳｉＮの成膜が進むとＳｉ膜はＮ
２
プラズマに晒されなくなるため、Ｓｉ膜を十分に窒化できない可能性がある。本開示は、電子トラップを低減可能な窒化物半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る窒化物半導体装置の製造方法は、窒化ガリウム基板上にシリコンを主体とする膜を成膜する工程と、前記シリコンを主体とする膜に窒化処理を施して窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上にゲート絶縁膜を成膜する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、電子トラップを低減可能な窒化物半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態に係るＧａＮ半導体装置の製造方法例１を工程順に示す断面図である。
図２は、本開示の実施形態に係るＧａＮ半導体装置の製造方法例２を工程順に示す断面図である。
図３は、本開示の実施形態に係るＧａＮ半導体装置の製造方法例３を示す断面図である。
図４は、本開示の実施例に係るプロセスフローを示す図である。
図５は、本開示の比較例に係るプロセスフローを示す図である。
図６は、実施例及び比較例の電子トラップ密度比を示すグラフである。
図７は、Ｓｉ膜の成膜時間と電子トラップ密度比との関係を示すグラフである。
図８は、本開示の実施形態に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す平面図である。
図９は、本開示の実施形態に係るＧａＮ半導体装置の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本開示の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、後述のＧａＮ基板１の表面１ａに平行な方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向を水平方向ともいう。また、Ｚ軸方向は、ＧａＮ基板１の表面１ａと垂直に交わる方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。
（【００１１】以降は省略されています）

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