半導体装置の製造方法
【課題】 半導体層に意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が半導体層に含まれることを抑制する技術を提供する。
【解決手段】 ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室３０内に設置された下地基板１６に第１半導体層１８を結晶成長させる第１半導体層成長工程と、成長室３０の内壁３２に付着したドーパント原子を除去するドーパント除去工程と、第２原料ガスを用いて、成長室３０内に設置された下地基板１６に第２半導体層２０を結晶成長させる第２半導体層成長工程を備えている。ドーパント除去工程は、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間に実施される。
【解決手段】 ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室３０内に設置された下地基板１６に第１半導体層１８を結晶成長させる第１半導体層成長工程と、成長室３０の内壁３２に付着したドーパント原子を除去するドーパント除去工程と、第２原料ガスを用いて、成長室３０内に設置された下地基板１６に第２半導体層２０を結晶成長させる第２半導体層成長工程を備えている。ドーパント除去工程は、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間に実施される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長法を利用して半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するために、成長室内に原料ガスを供給し、成長室内に設置された下地基板に半導体層を結晶成長させる気相成長法が用いられる。例えば、気相成長法では、成長室内に供給する原料ガスの種類、ドーパント原子の種類及び濃度を結晶成長中に調整することにより、異なる種類の半導体層を下地基板上に積層させることができる。例えば、ドーパント原子を含む原料ガスを成長室内に供給している状態から、ドーパント原子の供給を停止してドーパント原子を含まない原料ガスを成長室内に供給すれば、ドーパント原子を含む半導体層とドーパント原子を含まない半導体層を下地基板上に積層させることができる。このように、複数種類の半導体層を下地基板上に積層させることで、目的の半導体装置を製造することができる。
【０００３】
特許文献１には、気相成長法を利用して、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層とゲート層とを下地基板上に積層し、ＨＥＭＴ型の半導体装置を製造する技術が開示されている。一例では、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層がｐ型ドーパント原子を含んでおり、ゲート層がｉ型又はｎ型ドーパント原子を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２７４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ｐ型ドーパント原子を含む原料ガスを用いて接続層と第２の緩和層と第１の緩和層を結晶成長させた後に、ｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換えることでゲート層を結晶成長させる。一例では、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層とゲート層は、気相成長法を利用して連続して結晶成長される。
【０００６】
このように、気相成長法を利用して複数種類の半導体層を連続して結晶成長させる場合、後半の結晶成長で形成される半導体層に、意図しないドーパント原子が含まれることが知られている。本発明者らの検討の結果、その原因は以下の理由であることが分かってきた。
【０００７】
例えば、特許文献１のように、前半の結晶成長でｐ型ドーパント原子を供給し、後半の結晶成長でｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換える場合、ｐ型ドーパント原子を供給しているときにそのｐ型ドーパント原子が成長室の内壁に付着し、ｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換えた後に、成長室の内壁に付着したｐ型ドーパント原子がｐ型ドーパント原子を必要としない半導体層内に混入することが分かってきた。
【０００８】
上記のような現象は、ドーパント原子の濃度が異なる半導体層を積層する場合にも起こり得る。例えば、結晶成長の途中でドーパント原子の供給量を変更した場合、成長室の内壁に付着したドーパント原子がその後に結晶成長する半導体層内に混入すると、その半導体層内のドーパント原子の濃度が設計値からずれる。
【０００９】
本明細書に開示する技術は、気相成長法を利用する半導体装置の製造方法において、意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が半導体層に含まれることを抑制する技術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】
【００１０】
本明細書で開示される技術は、下地基板に複数種類の半導体層を結晶成長する半導体装置の製造方法に具現化される。本明細書で開示される製造方法では、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去するために、結晶成長を一旦停止することを特徴としている。本明細書で開示される製造方法では、結晶成長を一旦停止して成長室の内壁に付着したドーパントを除去することで、その後の結晶成長で形成される半導体層に意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が含まれることを抑制することができる。
【００１１】
本明細書で開示する半導体装置の製造方法は、第１半導体層成長工程と、ドーパント除去工程と、第２半導体層成長工程を備えている。第１半導体層成長工程では、ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第１半導体層を結晶成長させる。ドーパント除去工程では、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去する。第２半導体層成長工程では、第２原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第２半導体層を結晶成長させる。ドーパント除去工程は、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間に実施される。なお、「第１原料ガス」と「第２原料ガス」は、同一種類の原料ガスでもよく、異なる種類の原料ガスでもよい。また、「第２原料ガス」は、ドーパント原子を含まなくてもよいし、ドーパント原子を第１原料ガスとは異なる濃度で含んでいてもよい。あるいは、「第２原料ガス」は、第１原料ガスとは異なる種類のドーパント原子を含んでいてもよい。上記の製造方法では、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間にドーパント除去工程が実施されるので、第１原料ガスに含まれていたドーパント原子が第２半導体層に混入することが抑制される。
【００１２】
第１半導体層成長工程とドーパント除去工程の間に、第３原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に犠牲層を結晶成長させる犠牲層成長工程をさらに備えていてもよい。この場合、ドーパント除去工程は、成長室内の温度を低下させる室内温度低下工程と、室内温度低下工程を実施した後に犠牲層の少なくとも表面の一部を除去する犠牲層除去工程を有していることが好ましい。なお、「第３原料ガス」には、特に説明が無い限り、気相成長法で利用可能な様々な原料ガスが用いられる。上記の製造方法では、第１半導体層成長工程を実施しているときに成長室の内壁に付着したドーパント原子が、室内温度低下工程を実施しているときに成長室の内壁から離脱し、犠牲層の表面に取り込まれる。このため、その犠牲層の少なくとも表面の一部を除去することにより、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去することができる。なお、犠牲層除去工程では、犠牲層の全てを除去する必要はない。半導体装置の特性に影響を与える程度のドーパント原子が取り込まれた範囲の犠牲層を除去すれば良い。
【００１３】
犠牲層除去工程では、犠牲層の少なくとも一部を残すように犠牲層の表面から所定深さまで除去してもよい。この場合、第２半導体層成長工程では、第２半導体層を犠牲層の表面から結晶成長させることが好ましい。さらに、犠牲層の第３原料ガスが、第２半導体層の第２原料ガスと同じであることが好ましい。犠牲層除去工程では、犠牲層をその表面から所定深さまで除去することにより、犠牲層に取り込まれたドーパント原子が除去される。さらに、犠牲層の一部が残存することにより、第２半導体層成長工程において、第１半導体層の表面が犠牲層で覆われた状態で第２半導体層を結晶成長させることができる。第１半導体層からドーパント原子が脱離し、成長室の内壁に付着することを防止することができる。さらに、第３原料ガスが第２原料ガスと同じであれば、犠牲層は第２半導体層の一部と評価することができるので、実質的に、第１半導体層の表面に第２半導体層が積層した構造を実現することができる。
【００１４】
ドーパント除去工程は、下地基板を成長室から搬出する搬出工程と、成長室の内壁に付着したドーパント原子が成長室の内壁から離脱可能な温度まで成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、下地基板を成長室に搬入する搬入工程を有していてもよい。この場合、室内温度上昇工程は、搬出工程と搬入工程の間に実施される。この製造方法によると、成長室に下地基板が存在しない状態で室内温度上昇工程を実施することができる。下地基板又は下地基板上に結晶成長させた半導体層に熱負荷を与えることなく、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本明細書で開示する半導体装置の製造方法によると、結晶成長を一旦停止して成長室の内壁に付着したドーパントを除去することで、その後の結晶成長で形成される半導体層に意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が含まれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の半導体装置の断面図を示す。
【図２】実施例の半導体装置の製造工程を示す（１）。
【図３】実施例の半導体装置の製造工程を示す（２）。
【図４】実施例の半導体装置の製造工程を示す（３）。
【図５】実施例の半導体装置の製造工程を示す（４）。
【図６】実施例の半導体装置の製造工程を示す（５）。
【図７】実施例の半導体装置の製造工程のフローチャートを示す（１）。
【図８】実施例の半導体装置の製造工程のフローチャートを示す（２）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施例で開示される技術的特徴の幾つかを以下に整理して記す。
（特徴１）本実施例で開示される技術は、下地基板上に複数種類の半導体層が積層され、その複数の半導体層の少なくとも一部を利用してチャネルが構成される半導体装置の製造方法に具現化される。この半導体装置の製造方法は、第１半導体層成長工程とドーパント除去工程と第２半導体層成長工程とを備える。第１半導体層成長工程では、ドーパント原子を含む原料ガスを用いて下地基板に半導体層が形成される。第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間で原料ガスの供給が一旦停止され、その間に成長室の内壁に付着したドーパント原子が除去される。
（特徴２）第１半導体層成長工程で用いられる第１原料ガスは、ドーパント原子としてマグネシウム原子を含む窒化物半導体用の原料ガスである。
（特徴３）第２半導体層成長工程で用いられる原料ガスは、ドーパント原子を含まない窒化物半導体用の原料ガスである。
（特徴４）第２半導体層の少なくとも一部を利用してチャネルが構成されている。
（特徴５）第２半導体層成長工程の後に、第２半導体層よりもバンドギャップが広い第３半導体層を結晶成長させるための第３半導体層成長工程をさらに備えている。この場合、第２半導体層と第３半導体層がヘテロ接合し、２次元電子ガスを利用したチャネルが構成される。
【００１８】
（実施例）
図１に、横型の半導体装置１０の断面図を示す。半導体装置１０は、下地基板１６上に設けられた半導体層２４と、ドレイン電極２と、絶縁ゲート部５と、ソース電極１２と、導電層１４とを備えている。一例では、下地基板１６の材料にはサファイアが用いられている。半導体層２４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を材料とするｐ型の第１半導体層１８と、窒化ガリウムを材料とするｉ型の第２半導体層２０と、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ）を材料とするｉ型の第３半導体層２２を備えている。第２半導体層２０と第３半導体層２２によりヘテロ接合が構成されている。第１半導体層１８の厚みＴ１８はおよそ１μｍであり、第２半導体層２０の厚みＴ２０はおよそ２μｍであり、第３半導体層２２の厚みＴ２２はおよそ２５ｎｍである。第１半導体層１８には、ドーパント原子としてマグネシウム（Ｍｇ）が含まれており、その濃度はおよそ１×１０１９ｃｍ−３である。第３半導体層２２の表面の一部にリセス部８が形成されている。リセス部８は、ドレイン電極２とソース電極１２の間に形成されている。なお、リセス部８は、第３半導体層２２を貫通して第２半導体層２０に達していてもよい。
【００１９】
ドレイン電極２は、半導体層２４の表面に設けられており、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。ドレイン電極２は、図示しない電源の高電圧側に接続して用いられる。一例では、ドレイン電極２の材料にはチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【００２０】
絶縁ゲート部５は、リセス部８に形成されており、ゲート電極６とゲート絶縁膜４を備えている。ゲート電極６は、ゲート絶縁膜４を介して第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。より詳しくは、ゲート電極６及びゲート絶縁膜４の一部は、リセス部８からドレイン電極２側及びソース電極１２側に向けて延在して設けられている。
【００２１】
ソース電極１２は、半導体層２４の表面に設けられており、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。ソース電極１２は、図示しない電源の低電圧側に接続して用いられる。典型的には、ソース電極１２は、接地して用いられる。一例では、ソース電極１２の材料にはチタンとアルミニウムが用いられる。ソース電極１２，ドレイン電極２及びゲート電極６は各々電気的に絶縁されている。
【００２２】
導電層１４は、第３半導体層２２と第２半導体層２０を貫通して第１半導体層１８に達している。導電層１４は、第１半導体層１８とソース電極１２に電気的に接続されており、第１半導体層１８とソース電極１２を短絡させている。
【００２３】
次に半導体装置１０の動作を説明する。第３半導体層２２の表面の一部に、リセス部８が形成されている。リセス部８の深さは、ゲート電極６にオン電圧が印加されていないときに、リセス部８の下方に存在する第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に２次元電子ガス層が形成されないように調整されている。このため、リセス部８の下方のヘテロ接合面には、ゲート電極６にオン電圧が印加されていないときにチャネルが形成されない。半導体装置１０は、ノーマリオフで動作する。一方、ゲート電極６に正のオン電圧が印加されると、リセス部８の下方に電子が蓄積され、蓄積層（チャネル）が形成され、ドレイン電極２とソース電極１２の間が導通する。
【００２４】
上記したように、ゲート電極６に正のオン電圧を印加すると、リセス部８が形成されている半導体層２４にチャネルが形成され、ソース電極１２とドレイン電極２の間に電流が流れる。半導体装置１０では、ゲート電極６に印加している電圧をオフすると、チャネルが消失し、ソース電極１２とドレイン電極２の間に電流が流れなくなる。ゲート電極６に印加している電圧をオフした状態でドレイン電極２に高い電圧が印加されると、半導体装置１０がブレークダウンし、大量の電子・正孔対が発生することがある。このときに発生する正孔は、第１半導体層１８，導電層１４及びソース電極１２を介して半導体装置１０の外部に引き抜くことができる。第１半導体層１８は、第２半導体層２０の裏面の全面に形成されている。そのため、第２半導体層２０内のどの位置に存在する正孔も、容易に半導体装置１０の外部に引き抜くことができる。
【００２５】
半導体装置１０の製造方法について説明する。図２〜図６は、成長室３０内で、下地基板１６上に半導体層２４を結晶成長させる工程を示す。成長室３０を構成している部品の詳細については図示を省略する。まず、図２に示すように、成長室３０に下地基板１６を設置する（図７のＳ２）。下地基板１６を所定温度まで加熱した後、マグネシウムを含む第１原料ガスを成長室３０に導入し、下地基板１６上にｐ型の第１半導体層１８を結晶成長させる（図７のＳ４：第１半導体層成長工程）。第１原料ガスは、窒化ガリウムを結晶成長させるガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア（ＮＨ３）を含んでいる。この第１半導体層１８を結晶成長させる過程において、成長室３０の内壁３２には、第１原料ガスに含まれていたマグネシウム、あるいは、第１半導体層１８から脱離したマグネシウムが付着する。第１半導体層１８が所望する厚みに達したときに、成長室３０へのマグネシウムの導入を停止して結晶成長を継続する。第１半導体層１８上に犠牲層２０ａが結晶成長する（図７のＳ６：犠牲層成長工程）。犠牲層２０ａを結晶成長させる原料ガス（第３原料ガス）は、マグネシウムを含んでいないことを除くと、第１原料ガスと同じである。
【００２６】
その後、ドーパント除去工程（図７のＳ８）を実施する。図８に、ドーパント除去工程の詳細を示す。ドーパント除去工程では、まず、成長室３０内の温度を室温まで低下させる（図８のＳ２０：室内温度低下工程）。室内温度低下工程を実施することにより、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが、成長室３０の内壁３２から脱離し、犠牲層２０ａの表面に取り込まれる（図３を参照）。その後、下地基板１６を成長室３０の外部に搬出する（図８のＳ２２：搬出工程）。成長室３０から搬出された下地基板１６は、エッチング装置内に搬入される。エッチング装置の一例として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）装置が挙げられる。その後、成長室３０内をおよそ１２００℃に加熱し、室内温度低下工程で脱離しきれなかったマグネシウムを内壁３２から脱離させる（図８のＳ２４：室内温度上昇工程）。脱離したマグネシウムは、排出口（図示省略）から成長室３０の外部に排出される。成長室３０から下地基板１６を搬出した状態で成長室３０を加熱するので、下地基板１６，第１半導体層１８及び犠牲層２０ａに熱負荷が加わることを防止することができる。
【００２７】
その後、図４に示すように、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃを、上記したエッチング装置を用いてエッチング除去する（図８のＳ２６：犠牲層除去工程）。犠牲層除去工程により、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃに付着したマグネシウムを除去することができる。ここで、犠牲層２０ａの厚みは、マグネシウムが犠牲層２０ａの表面から深さ方向に拡散するのを考慮し、十分に厚くしておくのが望ましい。これにより、犠牲層２０ａに取り込まれたマグネシウムが、第１半導体層１８まで拡散することを抑制できる。また、犠牲層２０ａの厚みを十分に厚くしておくと、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂを残した状態で、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃを除去することができる。これにより、犠牲層２０ａに取り込まれたマグネシウムを十分に除去することができる。なお、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程は、どちらを先に実施してもよいし、同時に実施してもよい。その後、下地基板１６を再度成長室３０に搬入する（図８のＳ２８：搬入工程）。
【００２８】
その後、図５に示すように、第２原料ガスを用いて、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂ上に第２半導体層２０ｄを結晶成長させる（図７のＳ１０：第２半導体層成長工程）。第２原料ガスは、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂの結晶成長に用いた第３原料ガスと同じである。第２原料ガスはマグネシウムを含んでいない。室内温度上昇工程により、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが除去されている。また、犠牲層除去工程により、犠牲層２０ａに付着したマグネシウムは除去されている。さらに、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂが第１半導体層１８の表面を覆っているので、第２半導体層２０ｄの結晶成長の過程において、第１半導体層１８に含まれているマグネシウムが脱離して成長室３０の気相中に移動することが抑制される。そのため、第２半導体層成長工程は、成長室３０内にマグネシウムが存在しない状態で実施される。その結果、第２半導体層２０ｄにマグネシウムが混入することが抑制される。なお、上記したように、犠牲層２０ａを結晶成長させる第３原料ガスは、第２半導体層２０ｄを結晶成長させる第２原料ガスと同じである。よって、半導体装置１０では、第２半導体層２０ｄと犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂとを併せて、第２半導体層２０と評価することができる。
【００２９】
その後、図６に示すように、第２半導体層２０上に第３半導体層２２を結晶成長させる（図７のＳ１２：第３半導体層成長工程）。第３半導体層成長工程でも、第１半導体層１８に含まれているマグネシウムが脱離して成長室３０の気相中に移動することが抑制される。第３半導体層成長工程も、成長室３０内にマグネシウムが存在しない状態で実施される。そのため、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面にマグネシウムが混入することが抑制される。上記した製造方法によると、第２半導体層２０と第３半導体層２２に含まれるマグネシウムの濃度を、１．０×１０１７ｃｍ−３未満に抑制することができる。第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に含まれるマグネシウムの濃度を抑制することができるので、キャリアの移動度が低下することを抑制することができる。すなわち、半導体装置１０は、チャネルに含まれるマグネシウムの濃度を抑制することにより、オン抵抗が増加することを抑制することができる。なお、導電層１４、ソース電極１２、ゲート電極６及びドレイン電極２の形成は、公知の方法で実施することができるので説明を省略する。
【００３０】
なお、ドーパント除去工程では、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程の双方を実施することが好ましいが、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程のいずれか一方を省略してもよい。室内温度低下工程において、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが犠牲層２０ａに十分付着する場合、室内温度上昇工程を省略することができる。また、室内温度低下工程において、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが内壁３２からほとんど脱離しない場合、犠牲層除去工程を省略することができる。
【００３１】
なお、犠牲層成長工程（Ｓ６）を省略することもできる。この場合、ドーパント除去工程（Ｓ８）では、犠牲層除去工程（Ｓ２６）が実施されない。この場合でも、室内温度上昇工程を実施することにより、成長室３０の内壁３２にマグネシウムが付着していない状態で第２半導体層成長工程を実施することができ、第２半導体層２０に含まれるマグネシウムの濃度を抑制することができる。また、犠牲層除去工程において、犠牲層を全て除去してもよい。この場合でも、成長室３０の内壁３２にマグネシウムが付着していない状態で第２半導体層成長工程を実施することができる。
【００３２】
犠牲層２０ａの材料は、第２半導体層２０の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。犠牲層２０ａの材料が第２半導体層２０の材料と同じであれば、第２半導体層２０の結晶構造を良好にすることができる。犠牲層２０ａの材料が第２半導体層２０の材料と異なる例として、犠牲層２０ａの材料を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁材料とすることが挙げられる。この場合、第２半導体層２０を形成した後に、マグネシウムが第１半導体層１８から第２半導体層２０に拡散すること（内部拡散）を抑制することができる。
【００３３】
上記実施例では、ヘテロ接合面に形成される２次元電子ガス層をチャネルとする半導体装置について説明したが、本明細書に開示する技術は、ｎ型半導体層をチャネルとする半導体装置にも好適に利用することができる。また、本明細書に開示する技術は、窒化物半導体装置に限らず、シリコン半導体装置、炭化珪素半導体装置等にも好適に利用することができる。また、本明細書に開示する技術は、ｐ型半導体層の表面にｉ型半導体層を結晶成長させる技術以外に、例えば、ｐ型半導体層の表面にｎ型半導体層を結晶成長させる場合、不純物濃度が濃いｐ型半導体層の表面に不純物濃度が薄いｐ型半導体層を結晶成長させる場合等にも適用することができる。すなわち、本明細書に開示する技術は、下地基板上に複数種類の半導体層が積層された半導体装置のいずれにも好適に利用することができる。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
１８：第１半導体層
２０：第２半導体層
２０ａ：犠牲層
３０：成長室
３２：成長室の内壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長法を利用して半導体装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造するために、成長室内に原料ガスを供給し、成長室内に設置された下地基板に半導体層を結晶成長させる気相成長法が用いられる。例えば、気相成長法では、成長室内に供給する原料ガスの種類、ドーパント原子の種類及び濃度を結晶成長中に調整することにより、異なる種類の半導体層を下地基板上に積層させることができる。例えば、ドーパント原子を含む原料ガスを成長室内に供給している状態から、ドーパント原子の供給を停止してドーパント原子を含まない原料ガスを成長室内に供給すれば、ドーパント原子を含む半導体層とドーパント原子を含まない半導体層を下地基板上に積層させることができる。このように、複数種類の半導体層を下地基板上に積層させることで、目的の半導体装置を製造することができる。
【０００３】
特許文献１には、気相成長法を利用して、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層とゲート層とを下地基板上に積層し、ＨＥＭＴ型の半導体装置を製造する技術が開示されている。一例では、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層がｐ型ドーパント原子を含んでおり、ゲート層がｉ型又はｎ型ドーパント原子を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２７４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、ｐ型ドーパント原子を含む原料ガスを用いて接続層と第２の緩和層と第１の緩和層を結晶成長させた後に、ｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換えることでゲート層を結晶成長させる。一例では、接続層と第２の緩和層と第１の緩和層とゲート層は、気相成長法を利用して連続して結晶成長される。
【０００６】
このように、気相成長法を利用して複数種類の半導体層を連続して結晶成長させる場合、後半の結晶成長で形成される半導体層に、意図しないドーパント原子が含まれることが知られている。本発明者らの検討の結果、その原因は以下の理由であることが分かってきた。
【０００７】
例えば、特許文献１のように、前半の結晶成長でｐ型ドーパント原子を供給し、後半の結晶成長でｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換える場合、ｐ型ドーパント原子を供給しているときにそのｐ型ドーパント原子が成長室の内壁に付着し、ｐ型ドーパント原子の供給を停止又はｎ型ドーパント原子の供給に切り換えた後に、成長室の内壁に付着したｐ型ドーパント原子がｐ型ドーパント原子を必要としない半導体層内に混入することが分かってきた。
【０００８】
上記のような現象は、ドーパント原子の濃度が異なる半導体層を積層する場合にも起こり得る。例えば、結晶成長の途中でドーパント原子の供給量を変更した場合、成長室の内壁に付着したドーパント原子がその後に結晶成長する半導体層内に混入すると、その半導体層内のドーパント原子の濃度が設計値からずれる。
【０００９】
本明細書に開示する技術は、気相成長法を利用する半導体装置の製造方法において、意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が半導体層に含まれることを抑制する技術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】
【００１０】
本明細書で開示される技術は、下地基板に複数種類の半導体層を結晶成長する半導体装置の製造方法に具現化される。本明細書で開示される製造方法では、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去するために、結晶成長を一旦停止することを特徴としている。本明細書で開示される製造方法では、結晶成長を一旦停止して成長室の内壁に付着したドーパントを除去することで、その後の結晶成長で形成される半導体層に意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が含まれることを抑制することができる。
【００１１】
本明細書で開示する半導体装置の製造方法は、第１半導体層成長工程と、ドーパント除去工程と、第２半導体層成長工程を備えている。第１半導体層成長工程では、ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第１半導体層を結晶成長させる。ドーパント除去工程では、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去する。第２半導体層成長工程では、第２原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第２半導体層を結晶成長させる。ドーパント除去工程は、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間に実施される。なお、「第１原料ガス」と「第２原料ガス」は、同一種類の原料ガスでもよく、異なる種類の原料ガスでもよい。また、「第２原料ガス」は、ドーパント原子を含まなくてもよいし、ドーパント原子を第１原料ガスとは異なる濃度で含んでいてもよい。あるいは、「第２原料ガス」は、第１原料ガスとは異なる種類のドーパント原子を含んでいてもよい。上記の製造方法では、第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間にドーパント除去工程が実施されるので、第１原料ガスに含まれていたドーパント原子が第２半導体層に混入することが抑制される。
【００１２】
第１半導体層成長工程とドーパント除去工程の間に、第３原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に犠牲層を結晶成長させる犠牲層成長工程をさらに備えていてもよい。この場合、ドーパント除去工程は、成長室内の温度を低下させる室内温度低下工程と、室内温度低下工程を実施した後に犠牲層の少なくとも表面の一部を除去する犠牲層除去工程を有していることが好ましい。なお、「第３原料ガス」には、特に説明が無い限り、気相成長法で利用可能な様々な原料ガスが用いられる。上記の製造方法では、第１半導体層成長工程を実施しているときに成長室の内壁に付着したドーパント原子が、室内温度低下工程を実施しているときに成長室の内壁から離脱し、犠牲層の表面に取り込まれる。このため、その犠牲層の少なくとも表面の一部を除去することにより、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去することができる。なお、犠牲層除去工程では、犠牲層の全てを除去する必要はない。半導体装置の特性に影響を与える程度のドーパント原子が取り込まれた範囲の犠牲層を除去すれば良い。
【００１３】
犠牲層除去工程では、犠牲層の少なくとも一部を残すように犠牲層の表面から所定深さまで除去してもよい。この場合、第２半導体層成長工程では、第２半導体層を犠牲層の表面から結晶成長させることが好ましい。さらに、犠牲層の第３原料ガスが、第２半導体層の第２原料ガスと同じであることが好ましい。犠牲層除去工程では、犠牲層をその表面から所定深さまで除去することにより、犠牲層に取り込まれたドーパント原子が除去される。さらに、犠牲層の一部が残存することにより、第２半導体層成長工程において、第１半導体層の表面が犠牲層で覆われた状態で第２半導体層を結晶成長させることができる。第１半導体層からドーパント原子が脱離し、成長室の内壁に付着することを防止することができる。さらに、第３原料ガスが第２原料ガスと同じであれば、犠牲層は第２半導体層の一部と評価することができるので、実質的に、第１半導体層の表面に第２半導体層が積層した構造を実現することができる。
【００１４】
ドーパント除去工程は、下地基板を成長室から搬出する搬出工程と、成長室の内壁に付着したドーパント原子が成長室の内壁から離脱可能な温度まで成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、下地基板を成長室に搬入する搬入工程を有していてもよい。この場合、室内温度上昇工程は、搬出工程と搬入工程の間に実施される。この製造方法によると、成長室に下地基板が存在しない状態で室内温度上昇工程を実施することができる。下地基板又は下地基板上に結晶成長させた半導体層に熱負荷を与えることなく、成長室の内壁に付着したドーパント原子を除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本明細書で開示する半導体装置の製造方法によると、結晶成長を一旦停止して成長室の内壁に付着したドーパントを除去することで、その後の結晶成長で形成される半導体層に意図しない種類のドーパント原子又は意図しない濃度のドーパント原子が含まれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の半導体装置の断面図を示す。
【図２】実施例の半導体装置の製造工程を示す（１）。
【図３】実施例の半導体装置の製造工程を示す（２）。
【図４】実施例の半導体装置の製造工程を示す（３）。
【図５】実施例の半導体装置の製造工程を示す（４）。
【図６】実施例の半導体装置の製造工程を示す（５）。
【図７】実施例の半導体装置の製造工程のフローチャートを示す（１）。
【図８】実施例の半導体装置の製造工程のフローチャートを示す（２）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施例で開示される技術的特徴の幾つかを以下に整理して記す。
（特徴１）本実施例で開示される技術は、下地基板上に複数種類の半導体層が積層され、その複数の半導体層の少なくとも一部を利用してチャネルが構成される半導体装置の製造方法に具現化される。この半導体装置の製造方法は、第１半導体層成長工程とドーパント除去工程と第２半導体層成長工程とを備える。第１半導体層成長工程では、ドーパント原子を含む原料ガスを用いて下地基板に半導体層が形成される。第１半導体層成長工程と第２半導体層成長工程の間で原料ガスの供給が一旦停止され、その間に成長室の内壁に付着したドーパント原子が除去される。
（特徴２）第１半導体層成長工程で用いられる第１原料ガスは、ドーパント原子としてマグネシウム原子を含む窒化物半導体用の原料ガスである。
（特徴３）第２半導体層成長工程で用いられる原料ガスは、ドーパント原子を含まない窒化物半導体用の原料ガスである。
（特徴４）第２半導体層の少なくとも一部を利用してチャネルが構成されている。
（特徴５）第２半導体層成長工程の後に、第２半導体層よりもバンドギャップが広い第３半導体層を結晶成長させるための第３半導体層成長工程をさらに備えている。この場合、第２半導体層と第３半導体層がヘテロ接合し、２次元電子ガスを利用したチャネルが構成される。
【００１８】
（実施例）
図１に、横型の半導体装置１０の断面図を示す。半導体装置１０は、下地基板１６上に設けられた半導体層２４と、ドレイン電極２と、絶縁ゲート部５と、ソース電極１２と、導電層１４とを備えている。一例では、下地基板１６の材料にはサファイアが用いられている。半導体層２４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を材料とするｐ型の第１半導体層１８と、窒化ガリウムを材料とするｉ型の第２半導体層２０と、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌｘＧａ１−ｘＮ）を材料とするｉ型の第３半導体層２２を備えている。第２半導体層２０と第３半導体層２２によりヘテロ接合が構成されている。第１半導体層１８の厚みＴ１８はおよそ１μｍであり、第２半導体層２０の厚みＴ２０はおよそ２μｍであり、第３半導体層２２の厚みＴ２２はおよそ２５ｎｍである。第１半導体層１８には、ドーパント原子としてマグネシウム（Ｍｇ）が含まれており、その濃度はおよそ１×１０１９ｃｍ−３である。第３半導体層２２の表面の一部にリセス部８が形成されている。リセス部８は、ドレイン電極２とソース電極１２の間に形成されている。なお、リセス部８は、第３半導体層２２を貫通して第２半導体層２０に達していてもよい。
【００１９】
ドレイン電極２は、半導体層２４の表面に設けられており、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。ドレイン電極２は、図示しない電源の高電圧側に接続して用いられる。一例では、ドレイン電極２の材料にはチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【００２０】
絶縁ゲート部５は、リセス部８に形成されており、ゲート電極６とゲート絶縁膜４を備えている。ゲート電極６は、ゲート絶縁膜４を介して第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。より詳しくは、ゲート電極６及びゲート絶縁膜４の一部は、リセス部８からドレイン電極２側及びソース電極１２側に向けて延在して設けられている。
【００２１】
ソース電極１２は、半導体層２４の表面に設けられており、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に対向している。ソース電極１２は、図示しない電源の低電圧側に接続して用いられる。典型的には、ソース電極１２は、接地して用いられる。一例では、ソース電極１２の材料にはチタンとアルミニウムが用いられる。ソース電極１２，ドレイン電極２及びゲート電極６は各々電気的に絶縁されている。
【００２２】
導電層１４は、第３半導体層２２と第２半導体層２０を貫通して第１半導体層１８に達している。導電層１４は、第１半導体層１８とソース電極１２に電気的に接続されており、第１半導体層１８とソース電極１２を短絡させている。
【００２３】
次に半導体装置１０の動作を説明する。第３半導体層２２の表面の一部に、リセス部８が形成されている。リセス部８の深さは、ゲート電極６にオン電圧が印加されていないときに、リセス部８の下方に存在する第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に２次元電子ガス層が形成されないように調整されている。このため、リセス部８の下方のヘテロ接合面には、ゲート電極６にオン電圧が印加されていないときにチャネルが形成されない。半導体装置１０は、ノーマリオフで動作する。一方、ゲート電極６に正のオン電圧が印加されると、リセス部８の下方に電子が蓄積され、蓄積層（チャネル）が形成され、ドレイン電極２とソース電極１２の間が導通する。
【００２４】
上記したように、ゲート電極６に正のオン電圧を印加すると、リセス部８が形成されている半導体層２４にチャネルが形成され、ソース電極１２とドレイン電極２の間に電流が流れる。半導体装置１０では、ゲート電極６に印加している電圧をオフすると、チャネルが消失し、ソース電極１２とドレイン電極２の間に電流が流れなくなる。ゲート電極６に印加している電圧をオフした状態でドレイン電極２に高い電圧が印加されると、半導体装置１０がブレークダウンし、大量の電子・正孔対が発生することがある。このときに発生する正孔は、第１半導体層１８，導電層１４及びソース電極１２を介して半導体装置１０の外部に引き抜くことができる。第１半導体層１８は、第２半導体層２０の裏面の全面に形成されている。そのため、第２半導体層２０内のどの位置に存在する正孔も、容易に半導体装置１０の外部に引き抜くことができる。
【００２５】
半導体装置１０の製造方法について説明する。図２〜図６は、成長室３０内で、下地基板１６上に半導体層２４を結晶成長させる工程を示す。成長室３０を構成している部品の詳細については図示を省略する。まず、図２に示すように、成長室３０に下地基板１６を設置する（図７のＳ２）。下地基板１６を所定温度まで加熱した後、マグネシウムを含む第１原料ガスを成長室３０に導入し、下地基板１６上にｐ型の第１半導体層１８を結晶成長させる（図７のＳ４：第１半導体層成長工程）。第１原料ガスは、窒化ガリウムを結晶成長させるガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア（ＮＨ３）を含んでいる。この第１半導体層１８を結晶成長させる過程において、成長室３０の内壁３２には、第１原料ガスに含まれていたマグネシウム、あるいは、第１半導体層１８から脱離したマグネシウムが付着する。第１半導体層１８が所望する厚みに達したときに、成長室３０へのマグネシウムの導入を停止して結晶成長を継続する。第１半導体層１８上に犠牲層２０ａが結晶成長する（図７のＳ６：犠牲層成長工程）。犠牲層２０ａを結晶成長させる原料ガス（第３原料ガス）は、マグネシウムを含んでいないことを除くと、第１原料ガスと同じである。
【００２６】
その後、ドーパント除去工程（図７のＳ８）を実施する。図８に、ドーパント除去工程の詳細を示す。ドーパント除去工程では、まず、成長室３０内の温度を室温まで低下させる（図８のＳ２０：室内温度低下工程）。室内温度低下工程を実施することにより、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが、成長室３０の内壁３２から脱離し、犠牲層２０ａの表面に取り込まれる（図３を参照）。その後、下地基板１６を成長室３０の外部に搬出する（図８のＳ２２：搬出工程）。成長室３０から搬出された下地基板１６は、エッチング装置内に搬入される。エッチング装置の一例として、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）装置が挙げられる。その後、成長室３０内をおよそ１２００℃に加熱し、室内温度低下工程で脱離しきれなかったマグネシウムを内壁３２から脱離させる（図８のＳ２４：室内温度上昇工程）。脱離したマグネシウムは、排出口（図示省略）から成長室３０の外部に排出される。成長室３０から下地基板１６を搬出した状態で成長室３０を加熱するので、下地基板１６，第１半導体層１８及び犠牲層２０ａに熱負荷が加わることを防止することができる。
【００２７】
その後、図４に示すように、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃを、上記したエッチング装置を用いてエッチング除去する（図８のＳ２６：犠牲層除去工程）。犠牲層除去工程により、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃに付着したマグネシウムを除去することができる。ここで、犠牲層２０ａの厚みは、マグネシウムが犠牲層２０ａの表面から深さ方向に拡散するのを考慮し、十分に厚くしておくのが望ましい。これにより、犠牲層２０ａに取り込まれたマグネシウムが、第１半導体層１８まで拡散することを抑制できる。また、犠牲層２０ａの厚みを十分に厚くしておくと、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂを残した状態で、犠牲層２０ａの表面側層２０ｃを除去することができる。これにより、犠牲層２０ａに取り込まれたマグネシウムを十分に除去することができる。なお、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程は、どちらを先に実施してもよいし、同時に実施してもよい。その後、下地基板１６を再度成長室３０に搬入する（図８のＳ２８：搬入工程）。
【００２８】
その後、図５に示すように、第２原料ガスを用いて、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂ上に第２半導体層２０ｄを結晶成長させる（図７のＳ１０：第２半導体層成長工程）。第２原料ガスは、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂの結晶成長に用いた第３原料ガスと同じである。第２原料ガスはマグネシウムを含んでいない。室内温度上昇工程により、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが除去されている。また、犠牲層除去工程により、犠牲層２０ａに付着したマグネシウムは除去されている。さらに、犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂが第１半導体層１８の表面を覆っているので、第２半導体層２０ｄの結晶成長の過程において、第１半導体層１８に含まれているマグネシウムが脱離して成長室３０の気相中に移動することが抑制される。そのため、第２半導体層成長工程は、成長室３０内にマグネシウムが存在しない状態で実施される。その結果、第２半導体層２０ｄにマグネシウムが混入することが抑制される。なお、上記したように、犠牲層２０ａを結晶成長させる第３原料ガスは、第２半導体層２０ｄを結晶成長させる第２原料ガスと同じである。よって、半導体装置１０では、第２半導体層２０ｄと犠牲層２０ａの裏面側層２０ｂとを併せて、第２半導体層２０と評価することができる。
【００２９】
その後、図６に示すように、第２半導体層２０上に第３半導体層２２を結晶成長させる（図７のＳ１２：第３半導体層成長工程）。第３半導体層成長工程でも、第１半導体層１８に含まれているマグネシウムが脱離して成長室３０の気相中に移動することが抑制される。第３半導体層成長工程も、成長室３０内にマグネシウムが存在しない状態で実施される。そのため、第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面にマグネシウムが混入することが抑制される。上記した製造方法によると、第２半導体層２０と第３半導体層２２に含まれるマグネシウムの濃度を、１．０×１０１７ｃｍ−３未満に抑制することができる。第２半導体層２０と第３半導体層２２のヘテロ接合面に含まれるマグネシウムの濃度を抑制することができるので、キャリアの移動度が低下することを抑制することができる。すなわち、半導体装置１０は、チャネルに含まれるマグネシウムの濃度を抑制することにより、オン抵抗が増加することを抑制することができる。なお、導電層１４、ソース電極１２、ゲート電極６及びドレイン電極２の形成は、公知の方法で実施することができるので説明を省略する。
【００３０】
なお、ドーパント除去工程では、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程の双方を実施することが好ましいが、室内温度上昇工程と犠牲層除去工程のいずれか一方を省略してもよい。室内温度低下工程において、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが犠牲層２０ａに十分付着する場合、室内温度上昇工程を省略することができる。また、室内温度低下工程において、成長室３０の内壁３２に付着していたマグネシウムが内壁３２からほとんど脱離しない場合、犠牲層除去工程を省略することができる。
【００３１】
なお、犠牲層成長工程（Ｓ６）を省略することもできる。この場合、ドーパント除去工程（Ｓ８）では、犠牲層除去工程（Ｓ２６）が実施されない。この場合でも、室内温度上昇工程を実施することにより、成長室３０の内壁３２にマグネシウムが付着していない状態で第２半導体層成長工程を実施することができ、第２半導体層２０に含まれるマグネシウムの濃度を抑制することができる。また、犠牲層除去工程において、犠牲層を全て除去してもよい。この場合でも、成長室３０の内壁３２にマグネシウムが付着していない状態で第２半導体層成長工程を実施することができる。
【００３２】
犠牲層２０ａの材料は、第２半導体層２０の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。犠牲層２０ａの材料が第２半導体層２０の材料と同じであれば、第２半導体層２０の結晶構造を良好にすることができる。犠牲層２０ａの材料が第２半導体層２０の材料と異なる例として、犠牲層２０ａの材料を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁材料とすることが挙げられる。この場合、第２半導体層２０を形成した後に、マグネシウムが第１半導体層１８から第２半導体層２０に拡散すること（内部拡散）を抑制することができる。
【００３３】
上記実施例では、ヘテロ接合面に形成される２次元電子ガス層をチャネルとする半導体装置について説明したが、本明細書に開示する技術は、ｎ型半導体層をチャネルとする半導体装置にも好適に利用することができる。また、本明細書に開示する技術は、窒化物半導体装置に限らず、シリコン半導体装置、炭化珪素半導体装置等にも好適に利用することができる。また、本明細書に開示する技術は、ｐ型半導体層の表面にｉ型半導体層を結晶成長させる技術以外に、例えば、ｐ型半導体層の表面にｎ型半導体層を結晶成長させる場合、不純物濃度が濃いｐ型半導体層の表面に不純物濃度が薄いｐ型半導体層を結晶成長させる場合等にも適用することができる。すなわち、本明細書に開示する技術は、下地基板上に複数種類の半導体層が積層された半導体装置のいずれにも好適に利用することができる。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
１８：第１半導体層
２０：第２半導体層
２０ａ：犠牲層
３０：成長室
３２：成長室の内壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第１半導体層を結晶成長させる第１半導体層成長工程と、
前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子を除去するドーパント除去工程と、
第２原料ガスを用いて、前記成長室内に設置された前記下地基板に第２半導体層を結晶成長させる第２半導体層成長工程と、を備えており、
前記ドーパント除去工程は、前記第１半導体層成長工程と前記第２半導体層成長工程の間に実施される半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１半導体層成長工程と前記ドーパント除去工程の間に、第３原料ガスを用いて、前記成長室内に設置された前記下地基板に犠牲層を結晶成長させる犠牲層成長工程をさらに備えており、
前記ドーパント除去工程は、
前記成長室内の温度を低下させる室内温度低下工程と、
前記室内温度低下工程を実施した後に前記犠牲層の少なくとも表面の一部を除去する犠牲層除去工程と、を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層除去工程では、前記犠牲層の少なくとも一部を残すように前記犠牲層の表面から所定深さまで除去しており、
前記第２半導体層成長工程では、前記第２半導体層を前記犠牲層の表面から結晶成長させており、
前記犠牲層の前記第３原料ガスが、前記第２半導体層の前記第２原料ガスと同じである請求項２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４】
前記ドーパント除去工程は、
前記室内温度低下工程と前記犠牲層除去工程の間に前記下地基板を前記成長室から搬出する搬出工程と、
前記犠牲層除去工程と前記第２半導体層成長工程の間に、前記下地基板を前記成長室に搬入する搬入工程と、
前記搬出工程と前記搬入工程の間に、前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子が前記成長室の内壁から離脱可能な温度まで前記成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、をさらに有する請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ドーパント除去工程は、
前記下地基板を前記成長室から搬出する搬出工程と、
前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子が前記成長室の内壁から離脱可能な温度まで前記成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、
前記下地基板を前記成長室に搬入する搬入工程と、を有しており、
前記室内温度上昇工程は、前記搬出工程と前記搬入工程の間に実施する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
ドーパント原子を含む第１原料ガスを用いて、成長室内に設置された下地基板に第１半導体層を結晶成長させる第１半導体層成長工程と、
前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子を除去するドーパント除去工程と、
第２原料ガスを用いて、前記成長室内に設置された前記下地基板に第２半導体層を結晶成長させる第２半導体層成長工程と、を備えており、
前記ドーパント除去工程は、前記第１半導体層成長工程と前記第２半導体層成長工程の間に実施される半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１半導体層成長工程と前記ドーパント除去工程の間に、第３原料ガスを用いて、前記成長室内に設置された前記下地基板に犠牲層を結晶成長させる犠牲層成長工程をさらに備えており、
前記ドーパント除去工程は、
前記成長室内の温度を低下させる室内温度低下工程と、
前記室内温度低下工程を実施した後に前記犠牲層の少なくとも表面の一部を除去する犠牲層除去工程と、を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記犠牲層除去工程では、前記犠牲層の少なくとも一部を残すように前記犠牲層の表面から所定深さまで除去しており、
前記第２半導体層成長工程では、前記第２半導体層を前記犠牲層の表面から結晶成長させており、
前記犠牲層の前記第３原料ガスが、前記第２半導体層の前記第２原料ガスと同じである請求項２に記載の半導体装置の製造方法
【請求項４】
前記ドーパント除去工程は、
前記室内温度低下工程と前記犠牲層除去工程の間に前記下地基板を前記成長室から搬出する搬出工程と、
前記犠牲層除去工程と前記第２半導体層成長工程の間に、前記下地基板を前記成長室に搬入する搬入工程と、
前記搬出工程と前記搬入工程の間に、前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子が前記成長室の内壁から離脱可能な温度まで前記成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、をさらに有する請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ドーパント除去工程は、
前記下地基板を前記成長室から搬出する搬出工程と、
前記成長室の内壁に付着した前記ドーパント原子が前記成長室の内壁から離脱可能な温度まで前記成長室内の温度を上昇させる室内温度上昇工程と、
前記下地基板を前記成長室に搬入する搬入工程と、を有しており、
前記室内温度上昇工程は、前記搬出工程と前記搬入工程の間に実施する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７４９９３（Ｐ２０１２−１７４９９３Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７４５１（Ｐ２０１１−３７４５１）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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