ＩＩＩ族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入及び成長
【課題】半導体材料の構造的及び化学量論的特性を保ったまま、窒化物本体を横方向及び縦方向で空間的に規定された選択ドーピングを達成しうるインシチュドーパント注入及び成長を提供する。
【解決手段】窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法は、ドーパント注入装置及び成長室を有する複合窒化物室中に、窒化物半導体本体に対する成長環境を確立するステップと、成長室内で窒化物半導体本体を成長させる成長ステップと、ドーパント注入装置を用いて成長室内で窒化物半導体本体にインシチュ状態でドーパント注入を行う注入ステップとを具える。この方法を用いて形成する半導体デバイスは、サポート基板上に形成した第１導電型の窒化物半導体本体と、窒化物半導体本体の成長中にこの窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入により形成され、第２導電型を有する少なくとも１つのドープ領域とを具える。
【解決手段】窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法は、ドーパント注入装置及び成長室を有する複合窒化物室中に、窒化物半導体本体に対する成長環境を確立するステップと、成長室内で窒化物半導体本体を成長させる成長ステップと、ドーパント注入装置を用いて成長室内で窒化物半導体本体にインシチュ状態でドーパント注入を行う注入ステップとを具える。この方法を用いて形成する半導体デバイスは、サポート基板上に形成した第１導電型の窒化物半導体本体と、窒化物半導体本体の成長中にこの窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入により形成され、第２導電型を有する少なくとも１つのドープ領域とを具える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体分野に関するものである。本発明は特に、化合物半導体の製造分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体デバイスの製造で遭遇する課題の１つは、その化学量論的な完全性を損なうことなしに、III 族窒化物半導体本体をドーピングすることに関するものである。特に、高温度、例えば約８００℃よりも高い温度では、窒素がIII 族窒化物半導体本体から消失されることにより、このIII 族窒化物半導体本体が分解されるおそれがある。
［定義］
本明細書及び特許請求の範囲において、III 族窒化物とは、例えばGaＮ、AlGaＮ、InＮ、AlＮ、InAlGaＮ等（これらに限定されるものではない）のような、窒素及び少なくとも１種のIII 族元素を含む化合物半導体を意味するものである。
【０００３】
しかしながら、半導体デバイスの製造処理における重要な工程では、高温度での処理を必要とする。例えば、イオン注入損傷を修復したり、ドーパントイオンを活性化したりするのに行うアニーリング工程がこのような高温度を必要とする。その結果、III 族窒化物半導体材料の比較的低い熱分解温度が、半導体本体にＰＮ接合を形成するのに一般に用いられるドーパントの注入及びアニーリング処理を実行する上で技術的な障壁となる。
【０００４】
III 族窒化物のドーピング問題を解決する又は少なくとも回避するための従来の１つの手段は、ドーパントの注入を実行するのではなく、III 族窒化物本体を形成する際にこのIII 族窒化物本体内にドーパントを成長させる技術を利用するものである。しかし、このような手段には、このようにして実行するドーピングによりIII 族窒化物本体の層を比較的均一にドーピングしてしまうという重大な欠点がある。従って、ディファレンシャルドーピングが縦（垂直）方向でのみ実行され、横（水平）方向の空間選択ドーピングが成長の間中、直接達成しえないようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、半導体材料の構造的及び化学量論的特性を保ったまま、III 族窒化物本体を横方向及び縦方向で空間的に規定された選択ドーピングを達成しうる解決策を提供することにより、当該技術分野の欠点及び欠陥を解消する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも１つの図面に関しほぼ図示してある又は説明した或いは図示及び説明した、より完全には特許請求の範囲に記載した、III 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入及び成長を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室を示す断面のブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行いうるようにする方法を表すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施例により、III 族窒化物半導体本体に形成したＰＮ接合を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例によるIII 族窒化物Ｐチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例による横方向拡散のIII 族窒化物半導体デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、III 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入及び成長に関するものである。本発明を特定の実施例につき説明するが、特許請求の範囲で規定した本発明の原理は、ここで具体的に説明した本発明の実施例を越えて適用しうること明らかである。更に、本発明の説明では、本発明の概念を不明瞭としないようにするために、ある細部を省略した。省略したこれらの細部は、当業者の知識内のものである。
【０００９】
図面及びこれらに関連する詳細な説明は、本発明の例示的な実施例に関するものにすぎないものである。本明細書の簡潔さを保つために、本発明の原理を用いた本発明の他の実施例は本明細書に具体的に説明しておらずしかも具体的に図示していない。更に、他の説明を行わない限り、図面間での同様な又は対応する素子を同じ又は対応する符号で表すことができることを銘記すべきである。
【００１０】
本発明者は、ドーパント注入をIII 族窒化物半導体本体の成長環境に対しインシチュ状態で実行した場合に、ドーパントの注入によりIII 族窒化物半導体材料の構造又は化学量論を損なうことなしに、III 族窒化物半導体本体内に空間的に規定した領域を選択的にドーピングすることができることを実現した。その結果、本明細書には、III 族窒化物半導体本体における接合技術を実行しうるようにする手法を開示するものである。更に、本発明の概念はＮ型又はＰ型の何れのドーパント注入をも容易にするのに適用しうる為、従来の技術にとって特に問題となっているＰチャネルデバイスの製造を著しく簡単にするとともにより一層経済的に達成しうるようになる。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室１００を示す断面のブロック線図である。この図１に示すように、複合III 族窒化物室１００は、成長室１１０と、ドーパント注入装置１３０と、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有する遷移室１２０とを具えている。図１には、例えば、GaＮ本体のようなIII 族窒化物半導体本体１４０の成長をサポートするサポート基板１１２も示してある。このサポート基板１１２は、III 族窒化物半導体の成長に適した如何なる基板材料からも選択することができ、これには、例えば、シリコン、炭化シリコン、サファイアを、更には入手可能であれば天然のIII 族窒化物半導体基板をも含めることができる。
【００１２】
この実施例によれば、成長室１１０には回転式のプラットホームとしうるプラットホームが入れられており、このプラットホーム上には例えば、III 族窒化物半導体本体１４０の成長及びドーパント注入に際してサポート基板１１２を配置しうる。図１に示すように、成長室１１０には、反応ガスを流入させる流入ポート１０２と、反応ガスを流出させる流出ポート１０４とが設けられている。更に図１に示すように、ある実施例では、複合III 族窒化物室１００の成長室１１０にファラデーカップ１１４を入れることもできる。ファラデーカップ１１４が存在する場合には、このファラデーカップ１１４をワイヤ１０８ａ及び１０８ｂを介して電圧電流計（図１に図示せず）に接続して、ドーパント注入装置１３０から供給されるドーパントイオンのドーズ量を測定するようにしうる。
【００１３】
ドーパント注入装置１３０は、注入用のドーパントイオンをイオン経路１３２に沿ってIII 族窒化物半導体本体１４０内に導入させるものであり、例えば、直接書込式のイオンビーム処理を用いてIII 族窒化物半導体本体１４０の一部の選択注入を実行しうる。この実施例では、ドーパント注入装置１３０は高真空環境を必要とする場合がある。このような環境は、遷移室１２０により複合III 族窒化物室１００に与えられる。遷移室１２０は、ドーパント注入装置１３０を動作させるのに適した環境を与えることに加え、ドーパント注入装置１３０を、高真空状態で動作させることのできない成長室１１０と結合させる作用もする。
【００１４】
ドーパント注入装置１３０を成長室１１０と連通させている間にこのような高真空状態を得るために、差動排気手段を用いて遷移室１２０を排気することができる。図１に示すように、一実施例では、遷移室１２０が幾つかの差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有するようにしうる。差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々は開口１２６ａｂ及び１２６ｂｃをそれぞれ経て隣接の差圧セルと連通させる。イオン経路１３２は、遷移室１２０を通って進むためにこれらの開口１２６ａｂ及び１２６ｂｃを通過し、この遷移室１２０は、イオン経路１３２も通過する連結孔１２８を介してドーパント注入装置１３０と成長室１１０とを連結させていることに注意すべきである。高真空状態を生ぜしめるために、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々を、ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃをそれぞれ用いて排気させることができる。ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃの各々は、図１に線図的に示すように、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々により囲まれた空所と直接連通させることができる。
【００１５】
本例による複合III 族窒化物室には更に、成長室１１０の内部で連結孔１２８の両側に配置された偏向板１１６のような複数の偏向板を設けることができる。これらの偏向板１１６は、例えば、成長室１１０に入るドーパントイオンの進行方向を変えるのに用いることができる。偏向板１１６は、III 族窒化物半導体本体１４０に向けられるイオンドーズ量を測定し、次にこのIII 族窒化物半導体本体に注入されるドーパントの濃度を評価するために、ドーパントイオンをファラデーカップ１１４に周期的に、例えば、１％の時間の間指向させるのに用いることができることに注意すべきである。
【００１６】
複合III 族窒化物室１００の動作を更に、図２のフローチャート２００を参照して説明する。このフローチャート２００には、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法の本発明の一実施例によるステップが説明されている。しかし、当業者にとって明らかな、ある細部及び特徴は、フローチャート２００から省略されていることに注意すべきである。例えば、当業者にとって既知であるように、あるステップが１つ以上のサブステップを有するか、或いは特殊な装置又は材料を有するようにしうる。フローチャート２００に示すステップ２１０〜２５０は本発明の１つの実施例を説明するのに充分であるが、本発明の他の実施例には、フローチャート２００に示すステップとは異なるステップを用いることができる。
【００１７】
フローチャート２００のステップ２１０から開始して且つ図１を参照して説明するに、フローチャート２００のステップ２１０は、ドーパント注入装置１３０を有する複合III 族窒化物室１００内でGaＮ本体、例えば、III 族窒化物半導体本体１４０を成長させるための成長環境を確立するステップを有する。特定の例を提供する目的で、本発明の方法では、以後“III 族窒化物半導体本体１４０”の代わりに、“GaＮ本体１４０”を参照する。しかし、重要なことは、GaＮ本体１４０は、前述した定義で説明したような適切なIII 族窒化物半導体材料の如何なる組み合わせからも形成した本体に相当するようにしうることである。代表的に、GaＮ本体１４０の組成に課せられている唯一の制約は、この組成がIII 族窒化物半導体材料の少なくとも１つの層を有するということである。ある実施例では、GaＮ本体１４０が第１のIII 族窒化物半導体材料の層と、例えば、この第１のIII 族窒化物半導体材料の層上に形成した第２のIII 族窒化物半導体材料の層とを有し、この第２のIII 族窒化物半導体材料の層が、第１のIII 族窒化物半導体材料の層を形成するIII 族窒化物半導体よりも広いバンドギャップを有するIII 族窒化物半導体を具えるようにしうる。
【００１８】
ステップ２１０は、成長室１１０内でGaＮ本体を成長させるのに適した温度及び気圧を確立することにより、ドーパント注入装置１３０を有する複合III 族窒化物室１００内で実行することができる。例えば、反応ガスを、流入ポート１０２を介して供給することができ、熱平衡を８００℃よりも高い温度に確立することができる。更に、ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃによりポンピングを実行することにより、適切な高真空状態が遷移室１２０の環境内に得られるまで差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃをそれぞれ排気させることができる。成長室１１０内の圧力状態及び遷移室１２０の構造は、実行する成長の種類に依存させることができる。
【００１９】
例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）を用いて、GaＮ本体１４０を成長させる場合には、成長室１１０内の圧力を数百ミリトル（１トル＝１３３．３２２４Pa）の範囲とすることができる。或いはまた、GaＮ本体１４０を成長させるのに分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法を用いる場合には、成長室１１０内の圧力を、ドーパント注入装置１３０が必要とする高真空に匹敵しうる約１０-7〜１０-11 トルとすることができる。従って、図１に示す実施例は、ドーパント注入装置１３０及び成長室１１０に対しそれぞれ必要とする差圧環境を結合させるのに、３つの差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有する遷移室１２０を具えているが、異なる圧力差に対応する他の実施例は、より多い又はより少ない差圧セルを有するようにしうる。更に、成長環境とドーパント注入装置１３０が必要とする環境とが、例えば、成長をＭＢＥにより行う際に互いに匹敵する場合には、遷移室１２０を完全に省略し、ドーパント注入装置１３０を成長室１１０と直接結合させるか又は成長室１１０内に入れるようにすることもできる。
【００２０】
次に、図１を参照して図２のステップ２２０につき説明するに、フローチャート２００のこのステップ２２０は、複合III 族窒化物室１００内に配置されたサポート基板１１２上に、シリコン窒化物とアルミニウム窒化物（AlＮ）との双方又は何れか一方を有する核生成膜（図１に図示せず）を形成するステップを有する。このステップ２２０は代表的に、GaＮ本体１４０を成長させるためのサポート基板１１２を準備する予備のステップである。このステップ２２０に続いて、AlＮを有する遷移層（図１に図示せず）を核生成膜上に形成するステップ２３０を行う。このステップ２３０で形成する遷移層自体は、サポート基板１１２からGaＮ本体１４０への格子の遷移を仲介する複数の区別可能な層に相当しうる。この遷移層は、例えば、GaＮ本体１４０への適切な遷移が達成されるまで、アルミニウムを徐々に少なくするとともにガリウムを徐々に多くした一連のアルミニウムガリウム窒化物（AlGaＮ）層を有するようにしうる。
【００２１】
次に、フローチャート２００のステップ２４０につき説明するに、このステップ２４０は、ステップ２３０で形成される遷移層上にGaＮ本体１４０を成長させるステップを有する。前述したように、このステップ２４０は複合III 族窒化物室１００の成長室１１０内で実行することができる。GaＮ本体１４０の成長は、例えば、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより実行することができ、且つGaＮを成長させるのに適した雰囲気及び熱環境内で、例えば、アンモニアのような窒素前駆体ガスや、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）のような追加の反応ガスの存在中で、例えば、約８００℃よりも高い温度で実行しうる。GaＮ本体１４０は、例えば、Ｎ型又はＰ型のGaＮ本体のようなドーピングされたGaＮ本体として成長させることができる。或いはまた、GaＮ本体１４０は、ドーピングせずに成長させることができ、この場合、GaＮ本体１４０は、当業者にとって既知であるように、成長処理中に形成された格子欠陥の存在により公称上Ｎ型の導電型を有するようになる。
【００２２】
次に、ステップ２５０につき説明するに、フローチャート２００のこのステップ２５０は、複合III 族窒化物室１００内の成長環境を約８００℃よりも高い温度に保ってドーパントイオンをGaＮ本体１４０内に注入するステップを有する。このステップ２５０は、ドーパント注入装置１３０と成長室１１０との組み合わせにより実行することができ、これにより所望の如何なるイオン種をもGaＮ本体１４０内に注入しうるようになる。従って、例えば、シリコン（Si）のようなＮ型ドーパントと、マグネシウム（Mg）のようなＰ型ドーパントとを注入しうる。GaＮ本体１４０を非ドープ状態で成長した場合、例えば、Ｎ型ドーピングとＰ型ドーピングとの双方を実行して、このGaＮ本体１４０の横方向に隣接する領域が互いに反対の導電型を有するようにしうる。
【００２３】
本発明のある実施例では、約１００ｋｅＶよりも低い、例えば、１０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーを用いてGaＮ本体１４０の比較的低いエネルギー表面注入を行うのが好ましい。しかし、他の実施例では、GaＮ本体１４０へのより深い注入が望まれる場合があり、従って、１ＭｅＶよりも大きい注入エネルギーを用いることができる。従って、約１０ｋｅＶから１０００ｋｅＶよりも大きい値までの広い範囲の注入エネルギーを用いて注入を実行することができる。
【００２４】
一実施例では、ドーパント注入に対して用いるイオンビームは例えば、１／１０ミクロンの幅とすることができる。更に、ある実施例では、成長処理に際しての表面付近でのドーパントの注入をGaＮ本体１４０で約５０〜約２００オングストローム（５０〜２００Å）の深さまで行うために、比較的低い注入エネルギーを用いる。或いはまた、ある実施例では、比較的高い注入エネルギーを用いて、深い位置で空間的に規定されドーピングされた島をGaＮ本体１４０中に形成することができる。GaＮ本体１４０は如何なる濃度にもドーピングすることができ、例えば、約１０12／cm2 〜１０16／cm2 の範囲のイオンドーズ量でGaＮ本体１４０にドーピングを行うことができる。ある実施例では、GaＮ本体１４０のドーパント注入及び成長をほぼ同時に行ないうるようにすることが考えられる。しかし、他の実施例では、これらの注入及び成長の２つの処理を循環的に交互に行い、GaＮ本体１４０の成長及びドーパント注入が、インシチュ状態で実行される成長ステップ及びドーパント注入ステップの反復組を通じて進行されるようにしうる。
【００２５】
上述した本発明の概念から得られる利点の幾つかは、図３、４及び５を参照することにより明らかとなりうる。図３、４及び５は、ここで説明した原理に応じて形成したIII 族窒化物半導体構造をそれぞれ示す。これらの構造の各々は、III 族窒化物本体に空間的に規定された選択ドーピングを行うようにする可能性と、本発明の手法により容易にする接合技術の種類とに関連する利点を表している。
【００２６】
図３は、本発明の一実施例によりIII 族窒化物半導体本体内に形成したＰＮ接合を示す断面図である。この図３に示す構造体３００は、III 族窒化物半導体本体３４０内に形成したＰ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４を有する。このIII 族窒化物半導体本体３４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に相当し、例えば、GaＮ本体とすることができる。図３に示すように、Ｐ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４の双方は、III 族窒化物半導体本体３４０内に空間的に規定されており、互いに横方向で隣接するように選択的に形成されている。従って、Ｐ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４は、ＰＮ接合３４６がこれらの界面に生じるようにIII 族窒化物半導体本体３４０内に注入するのが有利である。構造体３００は、例えばダイオードを実現するのに用いるか、又はIII 族窒化物半導体本体３４０内に形成するバイポーラ接合トランジスタに対するベースとして用いることができる。
【００２７】
次に図４につき説明するに、この図４は、本発明の一実施例によるIII 族窒化物Ｐチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を示す断面図である。この図４の構造体４００は、ゲート構造体４４９と、Ｎ型のIII 族窒化物半導体本体４４０内に形成されたＰ型ドープソース領域４４７及びＰ型ドープドレイン領域４４８とを有する。III 族窒化物半導体本体４４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に対応しており、例えば、GaＮ本体とすることができる。図４に示すように、Ｐ型ドープソース領域４４７及びＰ型ドープドレイン領域４４８の双方は、深く注入した部分と、それよりも浅い延長領域とを有しており、本発明の概念を用いて達成しうる空間的選択性の程度のある目安を与えている。更に、構造体４００は、III 族窒化物半導体本体４４０の空間的に規定された選択注入によりＰ型ドープ領域を形成することを示しており、この状態は、当業者にとって周知のように従来の手法を用いることによっては全く達成不可能である。
【００２８】
次に図５を参照するに、この図５は、本発明の一実施例による横方向拡散のIII 族窒化物半導体デバイスを示す断面図である。この図５の構造体５００は、ゲート構造体５４９と、Ｐ型ドープ領域５４２と、III 族窒化物半導体本体５４０内に形成したＮ型ドープ領域５４７及び５４８とを有している。III 族窒化物半導体本体５４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に対応しており、例えば、GaＮ本体とすることができる。図５に示すように、ソース領域として作用しうるＮ型ドープ領域５４７は、III 族窒化物半導体本体５４０内に形成されたＰ型ドープ領域５４２内に形成されている。図５には明瞭に図示していないが、ゲート構造体５４９は、例えば、シリコン窒化物層のようなゲート誘電体層を有するようにしうる。従って、構造体５００は、従来ではシリコン中に形成される横方向拡散金属酸化物半導体（ＬＤＭＯＳ）トランジスタに類似するように、横方向拡散ＭＩＳＦＥＴをIII 族窒化物内に形成したものに相当しうる。
【００２９】
従って、本明細書に開示した新規な概念によれば、半導体材料の構造上の及び化学量論的な特性を同時に維持しつつ、III 族窒化物半導体本体の、横方向に選択しうるドーピングを可能としうる。従って、本明細書には、III 族窒化物半導体本体で接合技術を有利に実行しうる手法が開示されているものである。更に、本発明の概念はＮ型及びＰ型の何れのドーパント注入にも適用しうる為、Ｐチャネルデバイスの製造を著しく容易に達成しうる。
【００３０】
本発明の上述した説明から明らかなように、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の概念を実行するのに種々の技術を用いうるものである。更に、本発明をある実施例につき説明したが、当業者にとって明らかなように、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び細部を変更させることができるものである。従って、上述した実施例は、あらゆる点において例示的なものであり、限定的なものではない。又、本発明は上述した特定な実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの再配列、変形及び置換を達成しうるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体分野に関するものである。本発明は特に、化合物半導体の製造分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体デバイスの製造で遭遇する課題の１つは、その化学量論的な完全性を損なうことなしに、III 族窒化物半導体本体をドーピングすることに関するものである。特に、高温度、例えば約８００℃よりも高い温度では、窒素がIII 族窒化物半導体本体から消失されることにより、このIII 族窒化物半導体本体が分解されるおそれがある。
［定義］
本明細書及び特許請求の範囲において、III 族窒化物とは、例えばGaＮ、AlGaＮ、InＮ、AlＮ、InAlGaＮ等（これらに限定されるものではない）のような、窒素及び少なくとも１種のIII 族元素を含む化合物半導体を意味するものである。
【０００３】
しかしながら、半導体デバイスの製造処理における重要な工程では、高温度での処理を必要とする。例えば、イオン注入損傷を修復したり、ドーパントイオンを活性化したりするのに行うアニーリング工程がこのような高温度を必要とする。その結果、III 族窒化物半導体材料の比較的低い熱分解温度が、半導体本体にＰＮ接合を形成するのに一般に用いられるドーパントの注入及びアニーリング処理を実行する上で技術的な障壁となる。
【０００４】
III 族窒化物のドーピング問題を解決する又は少なくとも回避するための従来の１つの手段は、ドーパントの注入を実行するのではなく、III 族窒化物本体を形成する際にこのIII 族窒化物本体内にドーパントを成長させる技術を利用するものである。しかし、このような手段には、このようにして実行するドーピングによりIII 族窒化物本体の層を比較的均一にドーピングしてしまうという重大な欠点がある。従って、ディファレンシャルドーピングが縦（垂直）方向でのみ実行され、横（水平）方向の空間選択ドーピングが成長の間中、直接達成しえないようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、半導体材料の構造的及び化学量論的特性を保ったまま、III 族窒化物本体を横方向及び縦方向で空間的に規定された選択ドーピングを達成しうる解決策を提供することにより、当該技術分野の欠点及び欠陥を解消する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも１つの図面に関しほぼ図示してある又は説明した或いは図示及び説明した、より完全には特許請求の範囲に記載した、III 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入及び成長を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室を示す断面のブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行いうるようにする方法を表すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一実施例により、III 族窒化物半導体本体に形成したＰＮ接合を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例によるIII 族窒化物Ｐチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例による横方向拡散のIII 族窒化物半導体デバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、III 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入及び成長に関するものである。本発明を特定の実施例につき説明するが、特許請求の範囲で規定した本発明の原理は、ここで具体的に説明した本発明の実施例を越えて適用しうること明らかである。更に、本発明の説明では、本発明の概念を不明瞭としないようにするために、ある細部を省略した。省略したこれらの細部は、当業者の知識内のものである。
【０００９】
図面及びこれらに関連する詳細な説明は、本発明の例示的な実施例に関するものにすぎないものである。本明細書の簡潔さを保つために、本発明の原理を用いた本発明の他の実施例は本明細書に具体的に説明しておらずしかも具体的に図示していない。更に、他の説明を行わない限り、図面間での同様な又は対応する素子を同じ又は対応する符号で表すことができることを銘記すべきである。
【００１０】
本発明者は、ドーパント注入をIII 族窒化物半導体本体の成長環境に対しインシチュ状態で実行した場合に、ドーパントの注入によりIII 族窒化物半導体材料の構造又は化学量論を損なうことなしに、III 族窒化物半導体本体内に空間的に規定した領域を選択的にドーピングすることができることを実現した。その結果、本明細書には、III 族窒化物半導体本体における接合技術を実行しうるようにする手法を開示するものである。更に、本発明の概念はＮ型又はＰ型の何れのドーパント注入をも容易にするのに適用しうる為、従来の技術にとって特に問題となっているＰチャネルデバイスの製造を著しく簡単にするとともにより一層経済的に達成しうるようになる。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例による、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室１００を示す断面のブロック線図である。この図１に示すように、複合III 族窒化物室１００は、成長室１１０と、ドーパント注入装置１３０と、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有する遷移室１２０とを具えている。図１には、例えば、GaＮ本体のようなIII 族窒化物半導体本体１４０の成長をサポートするサポート基板１１２も示してある。このサポート基板１１２は、III 族窒化物半導体の成長に適した如何なる基板材料からも選択することができ、これには、例えば、シリコン、炭化シリコン、サファイアを、更には入手可能であれば天然のIII 族窒化物半導体基板をも含めることができる。
【００１２】
この実施例によれば、成長室１１０には回転式のプラットホームとしうるプラットホームが入れられており、このプラットホーム上には例えば、III 族窒化物半導体本体１４０の成長及びドーパント注入に際してサポート基板１１２を配置しうる。図１に示すように、成長室１１０には、反応ガスを流入させる流入ポート１０２と、反応ガスを流出させる流出ポート１０４とが設けられている。更に図１に示すように、ある実施例では、複合III 族窒化物室１００の成長室１１０にファラデーカップ１１４を入れることもできる。ファラデーカップ１１４が存在する場合には、このファラデーカップ１１４をワイヤ１０８ａ及び１０８ｂを介して電圧電流計（図１に図示せず）に接続して、ドーパント注入装置１３０から供給されるドーパントイオンのドーズ量を測定するようにしうる。
【００１３】
ドーパント注入装置１３０は、注入用のドーパントイオンをイオン経路１３２に沿ってIII 族窒化物半導体本体１４０内に導入させるものであり、例えば、直接書込式のイオンビーム処理を用いてIII 族窒化物半導体本体１４０の一部の選択注入を実行しうる。この実施例では、ドーパント注入装置１３０は高真空環境を必要とする場合がある。このような環境は、遷移室１２０により複合III 族窒化物室１００に与えられる。遷移室１２０は、ドーパント注入装置１３０を動作させるのに適した環境を与えることに加え、ドーパント注入装置１３０を、高真空状態で動作させることのできない成長室１１０と結合させる作用もする。
【００１４】
ドーパント注入装置１３０を成長室１１０と連通させている間にこのような高真空状態を得るために、差動排気手段を用いて遷移室１２０を排気することができる。図１に示すように、一実施例では、遷移室１２０が幾つかの差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有するようにしうる。差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々は開口１２６ａｂ及び１２６ｂｃをそれぞれ経て隣接の差圧セルと連通させる。イオン経路１３２は、遷移室１２０を通って進むためにこれらの開口１２６ａｂ及び１２６ｂｃを通過し、この遷移室１２０は、イオン経路１３２も通過する連結孔１２８を介してドーパント注入装置１３０と成長室１１０とを連結させていることに注意すべきである。高真空状態を生ぜしめるために、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々を、ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃをそれぞれ用いて排気させることができる。ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃの各々は、図１に線図的に示すように、差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃの各々により囲まれた空所と直接連通させることができる。
【００１５】
本例による複合III 族窒化物室には更に、成長室１１０の内部で連結孔１２８の両側に配置された偏向板１１６のような複数の偏向板を設けることができる。これらの偏向板１１６は、例えば、成長室１１０に入るドーパントイオンの進行方向を変えるのに用いることができる。偏向板１１６は、III 族窒化物半導体本体１４０に向けられるイオンドーズ量を測定し、次にこのIII 族窒化物半導体本体に注入されるドーパントの濃度を評価するために、ドーパントイオンをファラデーカップ１１４に周期的に、例えば、１％の時間の間指向させるのに用いることができることに注意すべきである。
【００１６】
複合III 族窒化物室１００の動作を更に、図２のフローチャート２００を参照して説明する。このフローチャート２００には、III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法の本発明の一実施例によるステップが説明されている。しかし、当業者にとって明らかな、ある細部及び特徴は、フローチャート２００から省略されていることに注意すべきである。例えば、当業者にとって既知であるように、あるステップが１つ以上のサブステップを有するか、或いは特殊な装置又は材料を有するようにしうる。フローチャート２００に示すステップ２１０〜２５０は本発明の１つの実施例を説明するのに充分であるが、本発明の他の実施例には、フローチャート２００に示すステップとは異なるステップを用いることができる。
【００１７】
フローチャート２００のステップ２１０から開始して且つ図１を参照して説明するに、フローチャート２００のステップ２１０は、ドーパント注入装置１３０を有する複合III 族窒化物室１００内でGaＮ本体、例えば、III 族窒化物半導体本体１４０を成長させるための成長環境を確立するステップを有する。特定の例を提供する目的で、本発明の方法では、以後“III 族窒化物半導体本体１４０”の代わりに、“GaＮ本体１４０”を参照する。しかし、重要なことは、GaＮ本体１４０は、前述した定義で説明したような適切なIII 族窒化物半導体材料の如何なる組み合わせからも形成した本体に相当するようにしうることである。代表的に、GaＮ本体１４０の組成に課せられている唯一の制約は、この組成がIII 族窒化物半導体材料の少なくとも１つの層を有するということである。ある実施例では、GaＮ本体１４０が第１のIII 族窒化物半導体材料の層と、例えば、この第１のIII 族窒化物半導体材料の層上に形成した第２のIII 族窒化物半導体材料の層とを有し、この第２のIII 族窒化物半導体材料の層が、第１のIII 族窒化物半導体材料の層を形成するIII 族窒化物半導体よりも広いバンドギャップを有するIII 族窒化物半導体を具えるようにしうる。
【００１８】
ステップ２１０は、成長室１１０内でGaＮ本体を成長させるのに適した温度及び気圧を確立することにより、ドーパント注入装置１３０を有する複合III 族窒化物室１００内で実行することができる。例えば、反応ガスを、流入ポート１０２を介して供給することができ、熱平衡を８００℃よりも高い温度に確立することができる。更に、ポンプ１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃによりポンピングを実行することにより、適切な高真空状態が遷移室１２０の環境内に得られるまで差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃをそれぞれ排気させることができる。成長室１１０内の圧力状態及び遷移室１２０の構造は、実行する成長の種類に依存させることができる。
【００１９】
例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）を用いて、GaＮ本体１４０を成長させる場合には、成長室１１０内の圧力を数百ミリトル（１トル＝１３３．３２２４Pa）の範囲とすることができる。或いはまた、GaＮ本体１４０を成長させるのに分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法を用いる場合には、成長室１１０内の圧力を、ドーパント注入装置１３０が必要とする高真空に匹敵しうる約１０-7〜１０-11 トルとすることができる。従って、図１に示す実施例は、ドーパント注入装置１３０及び成長室１１０に対しそれぞれ必要とする差圧環境を結合させるのに、３つの差圧セル１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃを有する遷移室１２０を具えているが、異なる圧力差に対応する他の実施例は、より多い又はより少ない差圧セルを有するようにしうる。更に、成長環境とドーパント注入装置１３０が必要とする環境とが、例えば、成長をＭＢＥにより行う際に互いに匹敵する場合には、遷移室１２０を完全に省略し、ドーパント注入装置１３０を成長室１１０と直接結合させるか又は成長室１１０内に入れるようにすることもできる。
【００２０】
次に、図１を参照して図２のステップ２２０につき説明するに、フローチャート２００のこのステップ２２０は、複合III 族窒化物室１００内に配置されたサポート基板１１２上に、シリコン窒化物とアルミニウム窒化物（AlＮ）との双方又は何れか一方を有する核生成膜（図１に図示せず）を形成するステップを有する。このステップ２２０は代表的に、GaＮ本体１４０を成長させるためのサポート基板１１２を準備する予備のステップである。このステップ２２０に続いて、AlＮを有する遷移層（図１に図示せず）を核生成膜上に形成するステップ２３０を行う。このステップ２３０で形成する遷移層自体は、サポート基板１１２からGaＮ本体１４０への格子の遷移を仲介する複数の区別可能な層に相当しうる。この遷移層は、例えば、GaＮ本体１４０への適切な遷移が達成されるまで、アルミニウムを徐々に少なくするとともにガリウムを徐々に多くした一連のアルミニウムガリウム窒化物（AlGaＮ）層を有するようにしうる。
【００２１】
次に、フローチャート２００のステップ２４０につき説明するに、このステップ２４０は、ステップ２３０で形成される遷移層上にGaＮ本体１４０を成長させるステップを有する。前述したように、このステップ２４０は複合III 族窒化物室１００の成長室１１０内で実行することができる。GaＮ本体１４０の成長は、例えば、ＭＯＣＶＤ又はＭＢＥにより実行することができ、且つGaＮを成長させるのに適した雰囲気及び熱環境内で、例えば、アンモニアのような窒素前駆体ガスや、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）のような追加の反応ガスの存在中で、例えば、約８００℃よりも高い温度で実行しうる。GaＮ本体１４０は、例えば、Ｎ型又はＰ型のGaＮ本体のようなドーピングされたGaＮ本体として成長させることができる。或いはまた、GaＮ本体１４０は、ドーピングせずに成長させることができ、この場合、GaＮ本体１４０は、当業者にとって既知であるように、成長処理中に形成された格子欠陥の存在により公称上Ｎ型の導電型を有するようになる。
【００２２】
次に、ステップ２５０につき説明するに、フローチャート２００のこのステップ２５０は、複合III 族窒化物室１００内の成長環境を約８００℃よりも高い温度に保ってドーパントイオンをGaＮ本体１４０内に注入するステップを有する。このステップ２５０は、ドーパント注入装置１３０と成長室１１０との組み合わせにより実行することができ、これにより所望の如何なるイオン種をもGaＮ本体１４０内に注入しうるようになる。従って、例えば、シリコン（Si）のようなＮ型ドーパントと、マグネシウム（Mg）のようなＰ型ドーパントとを注入しうる。GaＮ本体１４０を非ドープ状態で成長した場合、例えば、Ｎ型ドーピングとＰ型ドーピングとの双方を実行して、このGaＮ本体１４０の横方向に隣接する領域が互いに反対の導電型を有するようにしうる。
【００２３】
本発明のある実施例では、約１００ｋｅＶよりも低い、例えば、１０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーを用いてGaＮ本体１４０の比較的低いエネルギー表面注入を行うのが好ましい。しかし、他の実施例では、GaＮ本体１４０へのより深い注入が望まれる場合があり、従って、１ＭｅＶよりも大きい注入エネルギーを用いることができる。従って、約１０ｋｅＶから１０００ｋｅＶよりも大きい値までの広い範囲の注入エネルギーを用いて注入を実行することができる。
【００２４】
一実施例では、ドーパント注入に対して用いるイオンビームは例えば、１／１０ミクロンの幅とすることができる。更に、ある実施例では、成長処理に際しての表面付近でのドーパントの注入をGaＮ本体１４０で約５０〜約２００オングストローム（５０〜２００Å）の深さまで行うために、比較的低い注入エネルギーを用いる。或いはまた、ある実施例では、比較的高い注入エネルギーを用いて、深い位置で空間的に規定されドーピングされた島をGaＮ本体１４０中に形成することができる。GaＮ本体１４０は如何なる濃度にもドーピングすることができ、例えば、約１０12／cm2 〜１０16／cm2 の範囲のイオンドーズ量でGaＮ本体１４０にドーピングを行うことができる。ある実施例では、GaＮ本体１４０のドーパント注入及び成長をほぼ同時に行ないうるようにすることが考えられる。しかし、他の実施例では、これらの注入及び成長の２つの処理を循環的に交互に行い、GaＮ本体１４０の成長及びドーパント注入が、インシチュ状態で実行される成長ステップ及びドーパント注入ステップの反復組を通じて進行されるようにしうる。
【００２５】
上述した本発明の概念から得られる利点の幾つかは、図３、４及び５を参照することにより明らかとなりうる。図３、４及び５は、ここで説明した原理に応じて形成したIII 族窒化物半導体構造をそれぞれ示す。これらの構造の各々は、III 族窒化物本体に空間的に規定された選択ドーピングを行うようにする可能性と、本発明の手法により容易にする接合技術の種類とに関連する利点を表している。
【００２６】
図３は、本発明の一実施例によりIII 族窒化物半導体本体内に形成したＰＮ接合を示す断面図である。この図３に示す構造体３００は、III 族窒化物半導体本体３４０内に形成したＰ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４を有する。このIII 族窒化物半導体本体３４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に相当し、例えば、GaＮ本体とすることができる。図３に示すように、Ｐ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４の双方は、III 族窒化物半導体本体３４０内に空間的に規定されており、互いに横方向で隣接するように選択的に形成されている。従って、Ｐ型ドープ領域３４２及びＮ型ドープ領域３４４は、ＰＮ接合３４６がこれらの界面に生じるようにIII 族窒化物半導体本体３４０内に注入するのが有利である。構造体３００は、例えばダイオードを実現するのに用いるか、又はIII 族窒化物半導体本体３４０内に形成するバイポーラ接合トランジスタに対するベースとして用いることができる。
【００２７】
次に図４につき説明するに、この図４は、本発明の一実施例によるIII 族窒化物Ｐチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を示す断面図である。この図４の構造体４００は、ゲート構造体４４９と、Ｎ型のIII 族窒化物半導体本体４４０内に形成されたＰ型ドープソース領域４４７及びＰ型ドープドレイン領域４４８とを有する。III 族窒化物半導体本体４４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に対応しており、例えば、GaＮ本体とすることができる。図４に示すように、Ｐ型ドープソース領域４４７及びＰ型ドープドレイン領域４４８の双方は、深く注入した部分と、それよりも浅い延長領域とを有しており、本発明の概念を用いて達成しうる空間的選択性の程度のある目安を与えている。更に、構造体４００は、III 族窒化物半導体本体４４０の空間的に規定された選択注入によりＰ型ドープ領域を形成することを示しており、この状態は、当業者にとって周知のように従来の手法を用いることによっては全く達成不可能である。
【００２８】
次に図５を参照するに、この図５は、本発明の一実施例による横方向拡散のIII 族窒化物半導体デバイスを示す断面図である。この図５の構造体５００は、ゲート構造体５４９と、Ｐ型ドープ領域５４２と、III 族窒化物半導体本体５４０内に形成したＮ型ドープ領域５４７及び５４８とを有している。III 族窒化物半導体本体５４０は、図１に示すIII 族窒化物半導体本体１４０に対応しており、例えば、GaＮ本体とすることができる。図５に示すように、ソース領域として作用しうるＮ型ドープ領域５４７は、III 族窒化物半導体本体５４０内に形成されたＰ型ドープ領域５４２内に形成されている。図５には明瞭に図示していないが、ゲート構造体５４９は、例えば、シリコン窒化物層のようなゲート誘電体層を有するようにしうる。従って、構造体５００は、従来ではシリコン中に形成される横方向拡散金属酸化物半導体（ＬＤＭＯＳ）トランジスタに類似するように、横方向拡散ＭＩＳＦＥＴをIII 族窒化物内に形成したものに相当しうる。
【００２９】
従って、本明細書に開示した新規な概念によれば、半導体材料の構造上の及び化学量論的な特性を同時に維持しつつ、III 族窒化物半導体本体の、横方向に選択しうるドーピングを可能としうる。従って、本明細書には、III 族窒化物半導体本体で接合技術を有利に実行しうる手法が開示されているものである。更に、本発明の概念はＮ型及びＰ型の何れのドーパント注入にも適用しうる為、Ｐチャネルデバイスの製造を著しく容易に達成しうる。
【００３０】
本発明の上述した説明から明らかなように、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の概念を実行するのに種々の技術を用いうるものである。更に、本発明をある実施例につき説明したが、当業者にとって明らかなように、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び細部を変更させることができるものである。従って、上述した実施例は、あらゆる点において例示的なものであり、限定的なものではない。又、本発明は上述した特定な実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの再配列、変形及び置換を達成しうるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法を用いて形成した半導体デバイスであって、この半導体デバイスが、
サポート基板上に形成した第１導電型の前記III 族窒化物半導体本体と、
前記III 族窒化物半導体本体の成長中に、このIII 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入により形成され、第２導電型を有する少なくとも１つのドープ領域と
を具える半導体デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記少なくとも１つのドープ領域の一部分が、前記第１導電型を有する前記III 族窒化物半導体本体の少なくとも１つの領域に横方向で隣接して位置している半導体デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記III 族窒化物半導体本体の前記インシチュドーパント注入は、約８００℃よりも高い温度で実行されている半導体デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記第１導電型がＮ型であり、前記第２導電型がＰ型である半導体デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスがＰＮ接合を有している半導体デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスがＰチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を有している半導体デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記III 族窒化物半導体本体がガリウム窒化物（GaＮ）を有している半導体デバイス。
【請求項８】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法であって、この方法が、
ドーパント注入装置及び成長室を有する複合III 族窒化物室中に、前記III 族窒化物半導体本体に対する成長環境を確立するステップと、
前記成長室内で前記III 族窒化物半導体本体を成長させる成長ステップと、
前記ドーパント注入装置を用いて前記成長室内で前記III 族窒化物半導体本体にインシチュ状態でドーパント注入を行う注入ステップと
を具える方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記成長環境を、前記注入ステップ中に前記成長室内に維持させるようにする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記注入ステップを、約８００℃よりも高い温度で実行する方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記注入ステップを、Ｐ型ドーパントを用いて実行する方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法において、前記前記III 族窒化物半導体本体を成長させる前記ステップを、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）処理を用いて実行する方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法において、前記前記III 族窒化物半導体本体を成長させる前記ステップを、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）処理を用いて実行する方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法において、前記III 族窒化物半導体本体がガリウム窒化物（GaＮ）を有するようにする方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の方法において、前記成長ステップ及び前記注入ステップをほぼ同時に実行する方法。
【請求項１６】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室であって、この複合III 族窒化物室が、
前記III 族窒化物半導体本体を成長させるための成長室と、
この成長室と結合されたドーパント注入装置と
を具えており、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体のドーパント注入が前記ドーパント注入装置により前記成長室においてインシチュ状態で実行されるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１７】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体に対する成長環境が、前記インシチュドーパント注入中前記成長室内に維持されるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１８】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体の前記インシチュドーパント注入を約８００℃よりも高い温度で実行するように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１９】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、前記成長室は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）処理と分子線エピタキシ（ＭＢＥ）処理との一方により、前記III 族窒化物半導体本体を成長させるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項２０】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は更に、前記ドーパント注入装置と前記成長室とを結合させるように構成された遷移室を具え、この遷移室は少なくとも１つの差圧セルを有している複合III 族窒化物室。
【請求項１】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法を用いて形成した半導体デバイスであって、この半導体デバイスが、
サポート基板上に形成した第１導電型の前記III 族窒化物半導体本体と、
前記III 族窒化物半導体本体の成長中に、このIII 族窒化物半導体本体のインシチュドーパント注入により形成され、第２導電型を有する少なくとも１つのドープ領域と
を具える半導体デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記少なくとも１つのドープ領域の一部分が、前記第１導電型を有する前記III 族窒化物半導体本体の少なくとも１つの領域に横方向で隣接して位置している半導体デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記III 族窒化物半導体本体の前記インシチュドーパント注入は、約８００℃よりも高い温度で実行されている半導体デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記第１導電型がＮ型であり、前記第２導電型がＰ型である半導体デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスがＰＮ接合を有している半導体デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記半導体デバイスがＰチャネル電界効果トランジスタ（ＰＦＥＴ）を有している半導体デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体デバイスにおいて、前記III 族窒化物半導体本体がガリウム窒化物（GaＮ）を有している半導体デバイス。
【請求項８】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を可能にする方法であって、この方法が、
ドーパント注入装置及び成長室を有する複合III 族窒化物室中に、前記III 族窒化物半導体本体に対する成長環境を確立するステップと、
前記成長室内で前記III 族窒化物半導体本体を成長させる成長ステップと、
前記ドーパント注入装置を用いて前記成長室内で前記III 族窒化物半導体本体にインシチュ状態でドーパント注入を行う注入ステップと
を具える方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記成長環境を、前記注入ステップ中に前記成長室内に維持させるようにする方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記注入ステップを、約８００℃よりも高い温度で実行する方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記注入ステップを、Ｐ型ドーパントを用いて実行する方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法において、前記前記III 族窒化物半導体本体を成長させる前記ステップを、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）処理を用いて実行する方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法において、前記前記III 族窒化物半導体本体を成長させる前記ステップを、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）処理を用いて実行する方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法において、前記III 族窒化物半導体本体がガリウム窒化物（GaＮ）を有するようにする方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の方法において、前記成長ステップ及び前記注入ステップをほぼ同時に実行する方法。
【請求項１６】
III 族窒化物半導体本体の成長中にインシチュドーパント注入を行うための複合III 族窒化物室であって、この複合III 族窒化物室が、
前記III 族窒化物半導体本体を成長させるための成長室と、
この成長室と結合されたドーパント注入装置と
を具えており、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体のドーパント注入が前記ドーパント注入装置により前記成長室においてインシチュ状態で実行されるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１７】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体に対する成長環境が、前記インシチュドーパント注入中前記成長室内に維持されるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１８】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は、前記III 族窒化物半導体本体の前記インシチュドーパント注入を約８００℃よりも高い温度で実行するように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項１９】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、前記成長室は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）処理と分子線エピタキシ（ＭＢＥ）処理との一方により、前記III 族窒化物半導体本体を成長させるように構成されている複合III 族窒化物室。
【請求項２０】
請求項１６に記載の複合III 族窒化物室において、この複合III 族窒化物室は更に、前記ドーパント注入装置と前記成長室とを結合させるように構成された遷移室を具え、この遷移室は少なくとも１つの差圧セルを有している複合III 族窒化物室。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９２９９３（Ｐ２０１１−１９２９９３Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−５０３６６（Ｐ２０１１−５０３６６）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（５９７１６１１１５）インターナショナル レクティフィアー コーポレイション (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０３６６（Ｐ２０１１−５０３６６）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（５９７１６１１１５）インターナショナル レクティフィアー コーポレイション (71)
【Ｆターム（参考）】
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