專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由式InxALyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)表達(dá)的三族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置，尤其涉及具有由III族氮化物半導(dǎo)體氧化產(chǎn)生氧化膜的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
具有組分為InxALyG1-x-yN的III族氮化物半導(dǎo)體(即所謂的氮化鎵系(GaN)化合物半導(dǎo)體)電子的能帶間躍遷是直接躍遷，而且能帶間隙在1.95eV-6eV間很寬的范圍內(nèi)變化，適于用作LED、半導(dǎo)體激光器等發(fā)光器件的材料。
近年來，為實(shí)現(xiàn)信息處理的高密度化及高集成化，輸出波長為藍(lán)紫色的半導(dǎo)體激光器的研究開發(fā)盛行。同時(shí)，由于GaN具有高絕緣擊穿電場強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率及高電子飽和速變也很適宜用于高頻用功率器件的材料。其中，由氮鋁鎵(ALGaN)和氮化鎵(GaN)組成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)其電場強(qiáng)度達(dá)到1×105V/cm，電子速變?yōu)樯榛?GaAS)的兩倍多，隨元件加工微細(xì)化，可以獲得高頻工作。
III族氮化物半導(dǎo)體，摻雜IV族元素硅(si)或鍺(Ge)等n型摻雜劑后，呈現(xiàn)n型特性，可以制作場效應(yīng)晶體管(FET)。在III族氮化物半導(dǎo)體中摻雜II族元素鎂(Mg)、鋇(Ba)或鈣(Ca)等P型摻雜劑后，呈現(xiàn)P型特性，P型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體構(gòu)成的PN結(jié)可以應(yīng)用于LED、半導(dǎo)體激光器等器件。在電子器件中，具有優(yōu)越電子傳輸特性的III族氮化物半導(dǎo)體被廣泛研究，最典型的例子是ALGaN與GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管。(High Electron Mobility TransistorHEMT)。
下面，參照附圖，對已有的ALGaN/GaN HEMT進(jìn)行說明。
圖23(a)及圖23(b)是已有的ALGaN/GaN系HEMT，(a)是平面結(jié)構(gòu)，(b)是(a)中沿××IIIb-××IIIb線的剖面結(jié)構(gòu)圖。如圖23(a)和圖23(b)所示，在碳化硅(SiC)襯底101上，形成第1HEMT100A和第2HEMT100B，它們被劃片區(qū)110隔開，以將在101襯底上形成的晶體管芯片一個(gè)個(gè)分割開來。
第1HEMT100A及第2HEMT100B分別形成在GaN緩沖層102上，并具有有源區(qū)域103。緩沖層102生長在襯底101上，它由GaN組成，有源區(qū)由ALGaN/GaN異質(zhì)結(jié)層臺(tái)面腐蝕后形成。
在各有源區(qū)103上，分別形成與有源區(qū)103呈肖特基接觸的柵電極104和與有源區(qū)103呈歐姆接觸的歐姆電極105，歐姆電極在柵極104柵長方向兩側(cè)，并留有間隔。
在有源區(qū)103的上方及其四周(包含柵電極104及歐姆電極105)全面覆蓋絕緣膜106，在絕緣膜106上形成分別與柵電極104、歐姆電極105相連的延伸電極(Pad電極)107。絕緣膜106上覆蓋表面保護(hù)膜108，但要使各延伸電極107顯露出來。
覆蓋在有源區(qū)103上的絕緣膜106一般由氧化硅膜組成，除具有保護(hù)有源區(qū)103表面的作用外，還能保證用剝離法(liff-off)制備柵電極104時(shí)使柵電極易于制成。
但是，如圖23(a)所示，由于柵電極104必須設(shè)有與延伸電極107相連的引出部104a，柵電極104不僅僅在有源區(qū)103的上面，而且也在因臺(tái)面腐蝕露出的緩沖層102上，緩沖層由GaN構(gòu)成。
但是，上述已有的ALGaN/GaN系HEMT中引出部104a和緩沖層102是金屬與半導(dǎo)體接觸(即所謂的肖特基接觸)，因此，當(dāng)臺(tái)面腐蝕時(shí)由于半導(dǎo)體表面損傷等原因，很容易產(chǎn)生漏電流。漏電流對晶體管的夾斷特性影響很大，引起晶體管特性退化。
此外，由于GaN緩沖層102和氧化硅絕緣膜106的粘附性不很好，因此在絕緣膜106上形成延伸電極107的引線鍵合工藝時(shí)，常產(chǎn)生絕緣膜106剝離的問題。
進(jìn)一步，由于SiC襯底101和GaN系半導(dǎo)體硬度都很高，與Si、GaAs相比，用劃片處理進(jìn)行芯片分割時(shí)就十分困難。因此，在劃片時(shí)常發(fā)生像裂紋達(dá)到有源區(qū)103引起成品率下降、劃線區(qū)110近旁的表面保護(hù)膜108及絕緣膜106剝落等問題，引起可靠性下降。
還有，采用III族氮化物半導(dǎo)體迭層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器一般采用藍(lán)寶石襯底，在用藍(lán)寶石襯底時(shí)，由于藍(lán)寶石與在它上面形成的激光器結(jié)構(gòu)的結(jié)晶軸不同，很難用解理法形成激光器的諧振腔，大多采用干法刻蝕法形成諧振腔。但是在用干法刻蝕法形成諧振腔時(shí)，在諧振腔端面的固有缺陷形成非發(fā)光中心，因而產(chǎn)生工作電流(閾值電流)增大，可靠性降低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述存在的問題，本發(fā)明的目的是制作與III族氮化物半導(dǎo)體粘附性、電氣特性、光學(xué)特性都好的絕緣膜。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有由III族氮化物半導(dǎo)體自身直接氧化形成的氧化膜結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
具體的說，與本發(fā)明相關(guān)的第1種半導(dǎo)體裝置具備有源區(qū)和絕緣氧化膜，有源區(qū)由在襯底上形成的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，絕緣氧化膜由III族氧化物半導(dǎo)體氧化形成，位于襯底上有源區(qū)周圍區(qū)域。
在第1種半導(dǎo)體裝置中，如后所述，III族氮化物半導(dǎo)體與由它的氧化物構(gòu)成的氧化膜之間的結(jié)合強(qiáng)度比III族氮化物半導(dǎo)體和氧化硅膜之間結(jié)合強(qiáng)度大了3倍左右。因此，絕緣氧化膜與襯底之間以及絕緣氧化膜與有源區(qū)之間的粘附性得到改善，防止了絕緣氧化膜的剝落，提高了裝置的成品率和可靠性。
在第1種半導(dǎo)體裝置中，最好在有源區(qū)域上形成柵電極及把柵極挾在中間的源電極和漏電極，這樣就可以得到由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的場效應(yīng)晶體管。
這種情況下，柵電極最好由有源區(qū)延伸到絕緣氧化膜上，這樣?xùn)烹姌O所處的絕緣氧化膜部分也可以用作柵極的引出部，這一引出部與由III族氮化物半導(dǎo)體氧化形成的絕緣氧化膜之間不構(gòu)成肖特基接觸，在引出部不產(chǎn)生漏電流，提高了裝置的可靠性。
與本發(fā)明有關(guān)的第2種半導(dǎo)體裝置是多個(gè)半導(dǎo)體裝置，它在晶片狀襯底上被劃線包圍的區(qū)域內(nèi)分別形成由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的多個(gè)器件形成區(qū)，而在劃線的周圍形成由III族氮化物半導(dǎo)體氧化形成的保護(hù)氧化膜。
按照第2種半導(dǎo)體裝置，對在同一個(gè)晶片上形成的多個(gè)半導(dǎo)體裝置芯片進(jìn)行分割時(shí)，覆蓋器件形成區(qū)的絕緣膜不發(fā)生剝落，在器件形成區(qū)也不發(fā)生裂紋，裝置的成品率和可靠性都得到提高。
與本發(fā)明有關(guān)的第3種半導(dǎo)體裝置具有在襯底上形成的延伸電極，在襯底與延伸電極間形成絕緣氧化膜，絕緣氧化膜由III族氮化物半導(dǎo)體氧化生成。
第3種半導(dǎo)體裝置中，III族氮化物半導(dǎo)體與它的絕緣氧化膜的結(jié)合強(qiáng)度比硅氧化膜大，很少發(fā)生延伸電極從襯底剝落的現(xiàn)象，提高了裝置的成品率和可靠性。
與本發(fā)明相關(guān)的第4種半導(dǎo)體裝置具有激光器結(jié)構(gòu)體和保護(hù)氧化膜。激光器結(jié)構(gòu)體制作在襯底上，擁有由多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體組成的諧振器，保護(hù)氧化膜制作在包含有激光器結(jié)構(gòu)體諧振器端面的側(cè)面，由III族氮化物半導(dǎo)體氧化形成。
第4種半導(dǎo)體裝置中，諧振器反射鏡的鏡面由腐蝕端面和保護(hù)氧化膜界面形成，并不是腐蝕的端面，所以不受腐蝕缺陷的影響。同時(shí)，由于保護(hù)氧化膜由III族氮化物半導(dǎo)體直接氧化形成，沒有因端面涂敷不當(dāng)產(chǎn)生的漏電流，可以獲得高可靠性。
與本發(fā)明相關(guān)的第1種半導(dǎo)體裝置制造方法具備以下制作工序在襯底上形成III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成工序；在III族氮化物半導(dǎo)體層上形成覆蓋III族氮化物半導(dǎo)體有源區(qū)域保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序；以已形成的保護(hù)膜作為掩蔽膜，用III族氮化物半導(dǎo)體層氧化的方法在襯底上除有源區(qū)以外的III族氮化物半導(dǎo)體層上形成絕緣氧化膜的氧化膜形成工序；除去保護(hù)膜使有源區(qū)露出的有源區(qū)露出工序。
按照第1種半導(dǎo)體裝置制造法，用保護(hù)膜作為掩蔽膜進(jìn)行III族氮化物半導(dǎo)體層氧化，在襯底上除有源區(qū)外的區(qū)域形成絕緣氧化膜，可以確保本發(fā)明第1種半導(dǎo)體裝置的實(shí)現(xiàn)。
第1種半導(dǎo)體裝置制造方法中，在有源區(qū)露出工序以后最好還應(yīng)具備以下工序在有源區(qū)上形成歐姆電極的歐姆電極形成工序；在有源區(qū)上形成一直延伸到絕緣膜上的柵電極的柵電極形成工序。
第1種半導(dǎo)體裝置制造方法中，在半導(dǎo)體形成工序與保護(hù)膜形成工序之間最好加一道將III族氮化物半導(dǎo)體層暴露于氨氣中的氨處理工序。這樣做，可以用氨氣去除掉元件形成區(qū)(它將成為有源區(qū))表面的氧化物等雜物實(shí)現(xiàn)表面潔凈化，使有源區(qū)的接觸電阻率降低，從而改善器件的電特性。
這種情況下，氨氣處理工序最好應(yīng)包含將氨氣等離子化的工序。
與本發(fā)明相關(guān)的第2種半導(dǎo)體裝置制造方法具備以下各工序在晶片狀襯底上形成III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成工序；在III族氮化物半導(dǎo)體層上分別設(shè)定元件形成區(qū)域和劃線區(qū)域的區(qū)域設(shè)定工序，元件形成區(qū)域形成在III族氮化物半導(dǎo)體層上，并呈多個(gè)元件形成區(qū)域，劃線區(qū)域在將各元件形成區(qū)域分割成芯片時(shí)用；在劃線區(qū)域形成覆蓋它的保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序；形成保護(hù)氧化膜的氧化膜形成工序，它以已形成的保護(hù)膜作為掩蔽膜對III族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行氧化，使得襯底上劃線區(qū)域的側(cè)方區(qū)域III族氮化物半導(dǎo)體氧化形成保護(hù)氧化膜。
第2種半導(dǎo)體裝置中，由于在襯底上劃線區(qū)的側(cè)方區(qū)域形成保護(hù)氧化膜，在劃片工序中，不會(huì)發(fā)生覆蓋元件形成區(qū)的絕緣膜剝落、在元件形成區(qū)產(chǎn)生裂紋等問題，可以確保本發(fā)明第2種半導(dǎo)體裝置的實(shí)現(xiàn)。
在第1及第2種半導(dǎo)體裝置制造方法中，保護(hù)膜最好是硅、氧化硅或氮化硅。
與本發(fā)明有關(guān)的第3種半導(dǎo)體裝置具備以下各工序在襯底上形成III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成工序；在III族氮化物半導(dǎo)體層上分別設(shè)定元件形成區(qū)域和延伸電極形成區(qū)域的區(qū)域設(shè)定工序，延伸電極將形成在元件形成區(qū)的元件與外部導(dǎo)通；保護(hù)膜形成工序，它形成覆蓋除延伸電極形成區(qū)域外整個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層的保護(hù)膜；形成絕緣氧化膜的氧化膜形成工序，它以已形成的保護(hù)膜作掩蔽膜將III族氮化物半導(dǎo)體層氧化；在絕緣氧化膜上形成延伸電極的延伸電極形成工序。
第3種半導(dǎo)體裝置制造法中，由于將保護(hù)膜作為掩蔽膜將III族氮化物半導(dǎo)體氧化，在襯底上延伸電極形成區(qū)域形成絕緣氧化膜，可以確保本發(fā)明第3種半導(dǎo)體裝置的實(shí)現(xiàn)。
在第1～第3種半導(dǎo)體裝置制造方法中，氧化膜形成工序最好包含將III族氮化物半導(dǎo)體層放在氧氣氛中進(jìn)行熱處理的工序。
此外，在第1～第3種半導(dǎo)體裝置制造方法中，氧化膜形成工序最好包含對III族氮化物半導(dǎo)體層一面進(jìn)行氧離子注入一面進(jìn)行熱處理的工序。
與本發(fā)明相關(guān)的第4種半導(dǎo)體裝置制造方法具備以下各工序在襯底上形成含有諧振器的激光器結(jié)構(gòu)體的激光器結(jié)構(gòu)體形成工序，它在襯底上形成多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層，由這些III族氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成諧振器；使激光器結(jié)構(gòu)體諧振器兩端面露出的兩端面露出工序；以及形成保護(hù)氧化膜的保護(hù)氧化膜形成工序，由包含激光器結(jié)構(gòu)體諧振器兩端的兩側(cè)面氧化，使得兩側(cè)面的III族氮化物半導(dǎo)體層氧化，形成氧化保護(hù)膜。
按照第4種半導(dǎo)體裝置制造方法，由于在兩側(cè)面的III族氮化物半導(dǎo)體層上氧化形成了保護(hù)氧化膜(兩側(cè)面包含了激光器結(jié)構(gòu)體中的諧振器兩端面)，可以確保本發(fā)明第4種半導(dǎo)體裝置的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，由于可以省去端面涂敷工序，使制造工序更簡化。
在第4半導(dǎo)體裝置制造方法中，氧化膜最好包含有將III族氮化物半導(dǎo)體層在氧氣氛中進(jìn)行熱處理的工序。


圖1(a)和圖(b)示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的GaN氧化隔離型HEMT，圖1(a)是俯視圖，圖(b)是圖(a)中沿Ib-Ib線的構(gòu)成剖面圖。
圖2示出本發(fā)明第一實(shí)施方式的氧化隔離型HEMT中絕緣氧化膜上的肖特基電極與有源區(qū)上歐姆電極間的電壓——電流特性曲線。
圖3示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離HEMT和已有的臺(tái)面隔離型HEMT的漏電流與柵電壓的關(guān)系曲線。
圖4(a)～圖4(c)示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖5(a)～圖5(c)示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖6詳細(xì)示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT由GaN系半導(dǎo)體組成的疊層體構(gòu)成剖面圖。
圖7示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中絕緣氧化膜的膜厚與熱處理時(shí)間的關(guān)系曲線。
圖8示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中絕緣氧化膜的膜厚與元件間漏電電流的關(guān)系曲線。
圖9(a)～圖9(c)示出了與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中沿襯底深度方向的原子剖面圖，圖9(a)是沒有進(jìn)行熱處理而去除保護(hù)膜后絕緣氧化膜的曲線，圖9(b)示出由保護(hù)膜作為掩蔽膜狀態(tài)下的有源區(qū)域的曲線，圖9(c)示出沒有進(jìn)行熱處理狀態(tài)下的疊層體曲線，以作比較用。
圖10是與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中熱處理后保護(hù)膜與絕緣氧化膜用硝酸和氫氟酸進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)腐蝕量與時(shí)間的關(guān)系曲線。
圖11示出與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中有、無氨處理情況下歐姆接觸電阻與電極間隔的關(guān)系曲線。
圖12示出與本發(fā)明第2實(shí)施方式相關(guān)的晶片狀態(tài)的GaN半導(dǎo)體裝置中劃片區(qū)的構(gòu)成剖面圖。
圖13示出與本發(fā)明第2實(shí)施方式相關(guān)的晶片狀態(tài)半導(dǎo)體裝置與已有的晶片狀態(tài)半導(dǎo)體裝置劃片時(shí)的損壞率與劃線區(qū)寬度的關(guān)系曲線。
圖14示出與本發(fā)明第2實(shí)施方式一個(gè)變形例子相關(guān)的晶片狀態(tài)GaN半導(dǎo)體裝置中劃片區(qū)域構(gòu)成剖面圖。
圖15(a)～圖15(c)示出與本發(fā)明第2實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖16(a)和圖16(b)是與本發(fā)明第2實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖17示出與本發(fā)明第3實(shí)施方式相關(guān)的GaN半導(dǎo)體裝置中延伸電極的構(gòu)成剖面圖。
圖18(a)～圖18(c)示出與本發(fā)明第3實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖19(a)～圖19(b)示出與本發(fā)明第3實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖20(a)～圖20(b)示出與本發(fā)明第4實(shí)施方式相關(guān)的III族氮化物半導(dǎo)體激光器，圖20(a)是立體圖，圖20(b)是圖20(a)沿XXb-XXb線的構(gòu)成剖面圖。
圖21(a)～圖21(c)示出與本發(fā)明第4實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光裝置制造方法，(a)是外延生長后的構(gòu)成剖面圖，圖21(b)是圖21(c)沿XXIb-XXIb線的構(gòu)成剖面圖，圖21(c)是激光器結(jié)構(gòu)體的主視圖。
圖22(a)～圖22(d)示出與本發(fā)明第4實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光器制造方法工序順序的構(gòu)成剖面圖。
圖23(a)及圖23(b)示出已有的晶片狀態(tài)GaN半導(dǎo)體裝置，(a)是俯視圖，圖23(b)是沿圖23(a)XXIIIb-XXIIIb線的構(gòu)成剖面圖。
圖24是模擬已有臺(tái)面分離型HEMT的模擬元件的構(gòu)成剖面圖。
圖25是圖24所示模擬元件的肖特基電極與有源區(qū)上歐姆電極的電壓——電流特性曲線。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施方式參照附圖對本發(fā)明第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1(a)和圖1(b)是與本發(fā)明第1實(shí)施方式相關(guān)的由III族氮化物半導(dǎo)體組成的HEMT，它是元件由GaN氧化物隔離開來的氧化隔離型HEMT，(a)示出平面結(jié)構(gòu)，(b)示出(a)沿Ib-Ib線的剖面構(gòu)成。如圖(a)和圖(b)所示，與本實(shí)施方式相關(guān)的HEMT具有有源區(qū)12A和絕緣氧化膜12B，有源區(qū)12A由生長在碳化硅(SiC)襯底11上的GaN半導(dǎo)體構(gòu)成，絕緣氧化膜12B由有源區(qū)12A周圍的GaN半導(dǎo)體氧化生成。
在有源區(qū)12A上形成柵電極13和歐姆電極14，柵電極13與有源區(qū)12A呈肖特基接觸并具有引出部13a，引出部13a延伸到絕緣氧化膜12B上，歐姆電極14設(shè)置在柵電極13的柵長方向兩側(cè)并與柵極有一定間隔、分別成為源電極和漏電極。
這里，我們比較一下，已有的臺(tái)面隔離型HEMT和本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中肖特基電極與歐姆電極間的電壓——電流特性。圖24示出模擬已有臺(tái)面隔離型HEMT的模擬元件剖面構(gòu)成。在SiC襯底121上設(shè)置了由GaN半導(dǎo)體組成的島狀有源層122、在有源層122上形成的島狀歐姆電極123、與有源層122有一定間隔并與襯底成肖特基接觸的肖特基電極124。肖特基電極124與圖23(a)所示的引出部104a對應(yīng)。這一模擬元件顯示圖25所示的整流特性，反向耐壓大，漏電流在微安(μA)量級(jí)。如圖23(a)及23(b)所示，由于已有的臺(tái)面隔離HEMT柵電極104的引出部104a形成在GaN緩沖層102上，柵電極104的引出部104a與緩沖層102呈肖特基接觸，很容易發(fā)生漏電流。
與本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中，絕緣氧化膜12B上的肖特基電極13與有源區(qū)12A上歐姆電極14間的電壓—電流特性如圖2所示，即使加在電極間的電壓大于100V也僅有納安(nA)量級(jí)的電流。
圖3分別示出柵寬100μm情況下與本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT與已有臺(tái)面隔離型HEMT漏電流與柵電壓的關(guān)系曲線。在柵電壓高、漏電流大的區(qū)域特性差別不明顯，但在漏電流很少的夾斷區(qū)附近就呈現(xiàn)很大的差別?？梢院芮宄吹?，在已有的臺(tái)面隔離型HEMT中，由于柵電極(104)引出部104a產(chǎn)生的漏電流引起夾斷特性退化。
與本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT中，不像已有的臺(tái)面隔離型HEMT那樣在柵電極引出部13a處產(chǎn)生漏電流，可以得到夾斷特性優(yōu)秀的HEMT。
此外，與本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT的絕緣氧化膜12B是由成為有源區(qū)12A的III族氮化物半導(dǎo)體(GaN)自身的氧化形成的，有源區(qū)12A的側(cè)端部和絕緣氧化膜12B的交界部分并不形成一個(gè)高度明顯差異部分(這與臺(tái)面型HEMT不同)，比較平坦。在制作舊式HEMT的柵電極104時(shí)，在有源區(qū)103的側(cè)端部與緩沖層102的上面間的高差部分常發(fā)生柵電極104斷線情況，而在本實(shí)施方式中不會(huì)發(fā)生這種斷線情況，可以確保高可靠性。
以上，我們就本實(shí)施方式下的HEMT作了說明，但并不限于此，對于場效應(yīng)晶體管(MESFET)，異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)等需要元件隔離的器件都有同樣的效果。
另外，與本實(shí)施方式相關(guān)的HEMT所用的襯底是碳化硅(SiC)，也可以用藍(lán)寶石等能夠外延生長III族氮化物半導(dǎo)體有源區(qū)的材料替代SiC作襯底。
以下，參照

前面所述的氧化隔離型HEMT的制造方法。
圖4(a)～圖4(c)和圖5(a)～圖5(c)示出與本實(shí)施方式相關(guān)的氧化隔離型HEMT制造方法工序順序的剖面構(gòu)成。
首先，如圖4(a)所示，用分子束外延法(MBE)在SiC襯底11上形成GaN/ALGaN的疊層體12，疊層體12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將在后面講述。
其次，如圖4(b)所示，用化學(xué)氣相生長(CVD)或MBE法在疊層體12上全面的形成一層硅(Si)保護(hù)膜。然后，用光刻法對已形成的保護(hù)膜進(jìn)行圖形化，在疊層體12上的島狀有源區(qū)形成區(qū)域20上形成保護(hù)膜21。
再次，如圖4(c)所示，在疊層體12上形成保護(hù)膜21后，在900℃的氧氣氛下進(jìn)行約1小時(shí)左右的熱處理，使得除有源區(qū)12A以外的疊層體12氧化，形成絕緣氧化膜12B。
再次，如圖5(a)所示，用硝酸和氫氟酸除去保護(hù)膜21，使有源區(qū)12A顯露出來，然后，如圖5(b)所示，用蒸發(fā)及光刻法在有源區(qū)12A上選擇性形成由鈦(Ti)/鋁(Al)組成的歐姆電極14。
再次，如圖5(c)所示，用蒸發(fā)和光刻法在有源區(qū)12A上選擇性形成由鈀(Pd)/鈦(Ti)/金(Au)組成的柵電極13，柵電極13與各歐姆電極之間留有間隔并延伸到絕緣氧化膜12B上。然后，在有源區(qū)的上方及周圍部份(包括柵電極13及各歐姆電極14)全面的形成由氧化硅膜組成的保護(hù)絕緣膜，這一步在圖上沒有顯示。進(jìn)一步，在保護(hù)絕緣膜上形成鈦(Ti)/金(Au)延伸電極，延伸電極與各柵極13和歐姆電極14電氣連接。
這樣，與本實(shí)施方式相關(guān)的HMET是由構(gòu)成有源區(qū)12A的III族氮化物半導(dǎo)體氧化進(jìn)行元件隔離，由于有源區(qū)12A和絕緣氧化膜12B之間的元件隔離特性及有源區(qū)12A的襯底特性對HEMT的工作特性極端重要，下面我們對這些特性進(jìn)行檢證。
圖6示出檢證用疊層體12的剖面構(gòu)成。疊層體12由依次生長在襯底11上的厚約100nm的氮化鋁(AlN)緩沖層31、厚約3μm的本證氮化鎵(GaN)有源層32，厚約2nm的本證氮鋁鎵(AlGaN)第1勢壘層33，厚約25nm的n型氮鋁鎵(AlGaN)第2勢壘層34及厚約3nm的本證氮鋁鎵(AlGaN)第3勢壘層35構(gòu)成。
圖7示出疊層體12在900℃的氧氣氛中進(jìn)行熱處理時(shí)絕緣氧化膜12B的膜厚與熱處理時(shí)間的關(guān)系曲線。如圖7所示，1小時(shí)熱處理形成100nm厚的絕緣氧化膜，4小時(shí)熱處理時(shí)膜厚達(dá)200nm.如圖6所示，由于HEMT的勢壘層33～35的總膜厚約為30nm，絕緣氧化膜12B的厚度達(dá)100nm時(shí)就已足夠了。
圖8示出絕緣氧化膜12B的厚度與元件間漏電流之間的關(guān)系，由圖可知，當(dāng)絕緣氧化膜12B的厚度達(dá)80nm以上時(shí)，就可獲得良好的隔離特性。因此從圖7圖8的關(guān)系可以知道在900℃熱處理溫度下進(jìn)行1小時(shí)的熱處理，就能獲得足夠的元件隔離。
此外，在氧化膜形成工序中，也可以用氧離子注入疊層體的方法代替氧氣氛下的熱處理形成絕緣氧化膜12B。
下面，驗(yàn)證襯底的特性。
HEMT的有源區(qū)12A其襯底特性不能因熱處理而退化，為此，在本實(shí)施方式中，為防止因熱處理引起有源區(qū)12A的氧化，保護(hù)膜21采用硅(Si)。
圖9(a)～圖9(c)是用俄歇電子能譜法(AES)得到的本實(shí)施方式HEMT在襯底深度方向上原子剖面圖，圖9(a)示出在900℃下進(jìn)行1小時(shí)熱處理并去除保護(hù)膜21后的元件隔離部(絕緣氧化膜12B)，圖9(b)示出在膜厚100nm的保護(hù)膜21掩蔽狀態(tài)下的有源區(qū)12A，圖9(c)示出未熱處理狀態(tài)下的疊層體12以作比較用。各曲線中，Ga表示鎵原子的剖面圖，N表示氮原子的剖面圖，O表示氧原子的剖面圖。由于注意力集中在疊層體12中氧原子的剖面圖，省略了在疊層體中存在的微量Al原子。這里，橫軸表示從樣品表面算起的深度(nm)，縱軸表示相對值(峰值摻雜)。
如圖9(a)所示，在元件隔離部熱處理的疊層體12的結(jié)構(gòu)被破壞，氧原子從上面開始一直擴(kuò)散到有源層32上，形成了絕緣氧化膜12B，這時(shí)絕緣氧化膜12B的厚度約為100nm。
如圖9(b)所示，盡管在保護(hù)膜21上部觀察到氧化，但是，在Si保護(hù)膜21掩蔽下的有源區(qū)12A與保護(hù)膜界面上并未發(fā)生反應(yīng)，與圖9(c)所示未處理的剖面圖相比，有源區(qū)12的構(gòu)造未變，維持了熱處理前的結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步[表1]示出了用霍爾法在室溫下測量的熱處理前后疊層體12的薄層載流子濃度和載流子遷移率。
熱處理前后薄層載流子濃度及載流子遷移率都沒有大的變化，與ASE分析結(jié)果一樣，這些測量結(jié)果也表明保護(hù)膜21確實(shí)保護(hù)了有源區(qū)12。
在本發(fā)明中，熱處理后保護(hù)膜21的去除也很重要，如果不能完全去除保護(hù)膜21或去除時(shí)給有源區(qū)12A帶來損傷就會(huì)引起晶體管特性的退化。而且，去除保護(hù)膜21時(shí)，不能腐蝕到絕緣氧化膜12B。
因此，在本實(shí)施方式中采用硝酸和氫氟酸濕法腐蝕去除Si保護(hù)膜21。
圖10示出用硝酸和氫氟酸濕法腐蝕去除熱處理后的保護(hù)膜21及絕緣氧化膜12B腐蝕量與時(shí)間的關(guān)系。從圖10中可以看出，保護(hù)膜21很容易被腐蝕，而絕緣氧化膜幾乎不被腐蝕。
在本實(shí)施方式中是用硝酸和氫氟酸濕法腐蝕去除保護(hù)膜21的，用其它腐蝕液也可以。此外，也可以用干法腐蝕。
我們用硅作保護(hù)膜21，也可以用氧化硅、氮化硅等能夠防止因熱處理引起有源區(qū)12A退化的材料作保護(hù)膜。這時(shí)所用的腐蝕液對氧化硅用含氟酸的溶液，例如緩沖的氟酸(BHF)就可以，對于氮化硅用熱磷酸那樣的含磷酸溶液就可以。
第1實(shí)施方式的一個(gè)變形例以下參照

與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造方法的一個(gè)變形例。本變形例的特征是在圖4(a)所示的疊層形成工序與圖4(b)所示的保護(hù)膜形成工序之間設(shè)有氨處理工序，氨處理工序?qū)B層體12的上面暴露在等離子化的氨氣中。
圖11示出用TLM法(Transmission Line Method)測定在有源區(qū)12A上形成的歐姆電極14的接觸阻抗的測試結(jié)果。這時(shí)，歐姆電極14的寬變?yōu)?00μm，各歐姆電極14的間隔分別為2μm、4μm、6μm以及8μm。實(shí)線表示本變形例的用氨處理的結(jié)果，虛線表示未經(jīng)氨處理的情況以作比較。如圖11所示，用氨處理與不用氨處理直線的傾斜是一樣的，由此可知，兩種情況下有源區(qū)12A的薄層電阻沒有差別，另一方面，實(shí)施氨處理的接觸阻抗比未經(jīng)氨處理時(shí)降低30％，由該曲線求出的接觸電阻率未經(jīng)氨處理時(shí)為6×10-6Ωcm2，已是比較好的結(jié)果，經(jīng)氨處理后減少到3×10-6Ωcm2，這是因?yàn)榻?jīng)氨處理后去除了有源區(qū)12表面的氧化物等變質(zhì)物使表面潔凈的結(jié)果。
此外，在本變形例中是用等離子化氨氣進(jìn)行氨處理的，也可用氨溶液進(jìn)行煮沸處理。
第2實(shí)施方式以下，參照附圖對本發(fā)明第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖12出示與本發(fā)明第2實(shí)施方式相關(guān)的GaN系半導(dǎo)體裝置中劃片區(qū)的剖面構(gòu)成圖。與本實(shí)施方式相關(guān)的GaN系半導(dǎo)體裝置的特征是在晶片上形成多個(gè)半導(dǎo)體裝置，當(dāng)將各個(gè)半導(dǎo)體裝置分割為芯片時(shí)，在劃片區(qū)的周圍區(qū)域由GaN系半導(dǎo)體自身氧化形成保護(hù)氧化膜。如圖12所示，將SiC晶片狀襯底42的主面劃分為芯片形成區(qū)域40和設(shè)立在芯片形成區(qū)域40之間的劃片區(qū)域41。
在襯底42主面的劃片區(qū)域41上預(yù)先形成GaN系半導(dǎo)體疊層體43A，GaN系半導(dǎo)體疊層體位于芯片形成區(qū)40中央的元件形成區(qū)(圖中未出示)，構(gòu)成晶體管等的有源區(qū)。在芯片形成區(qū)域40周圍部分的劃片區(qū)41上由疊層體43A氧化形成保護(hù)氧化膜43B，并在43B上形成表面保護(hù)膜44，表面保護(hù)膜由硅氧化膜組成，它是一層絕緣膜。
已有的GaN半導(dǎo)體裝置中，劃片區(qū)41的周圍部分被硅氧化膜組成的絕緣膜44所覆蓋，這種硅氧化膜與GaN半導(dǎo)體的結(jié)合強(qiáng)度較小，劃片時(shí)(芯片分割時(shí))絕緣膜44容易剝落。但是，本實(shí)施方式的絕緣膜44形成在與它結(jié)合強(qiáng)度較大的保護(hù)絕緣膜43B(它由GaN半導(dǎo)體氧化形成)上，因此，在將襯底42按芯片進(jìn)行分割時(shí)，可以防止在疊層體43A及襯底42產(chǎn)生裂紋和發(fā)生絕緣膜44剝落等問題。
圖13示出與本實(shí)施方式相關(guān)的晶片狀態(tài)半導(dǎo)體裝置和已有的晶片狀態(tài)半導(dǎo)體裝置在劃片時(shí)的不合格率與劃片區(qū)寬變關(guān)系的比較結(jié)果。觀察劃片區(qū)寬度為100μm情況下各芯片的表面狀態(tài)，已有半導(dǎo)體裝置的芯片約有20％不合格，在劃片區(qū)疊層體上生成的裂紋會(huì)延伸到芯片的周邊部分，甚至?xí)由斓叫酒瑑?nèi)部，也會(huì)發(fā)生元件形成區(qū)的絕緣膜剝落。
另一方面，觀察了與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置，即使在劃片區(qū)41處的疊層體43A上產(chǎn)生裂紋，這些裂紋都停止在與保護(hù)氧化膜43B的交界區(qū)，沒有看到侵入芯片形成區(qū)40的情況。
由圖13可以明白，由于在劃片區(qū)41的周邊部分設(shè)有由GaN半導(dǎo)體氧化形成的保護(hù)氧化膜43A，既使將劃片區(qū)41的寬度縮小到100μm芯片的不合格率比劃線區(qū)寬度為150μm的已有半導(dǎo)體裝置的不合格率還低。其結(jié)果，由于與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置即使劃片區(qū)41寬度縮小，劃片時(shí)的不合格率仍然少，就可以增大同樣襯底42(晶片)上制作的半導(dǎo)體裝置的數(shù)目，同時(shí)，由于可以防止絕緣膜44的剝落，可以大大提高裝置的可靠性。
在本實(shí)施方式中，形成的保護(hù)氧化膜43B一直延伸到芯片形成區(qū)域40，圖14所示為一變形例子，保護(hù)氧化膜43C呈環(huán)狀設(shè)置在劃片區(qū)41的側(cè)部，保護(hù)氧化膜43C的寬度僅有5μm左右就可以。
此外，在本實(shí)施方式中，襯底42用的是SiC，也可使用藍(lán)寶石等可以用外延法生長GaN半導(dǎo)體疊層體43A的材料作襯底。
下面，參照

上述結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體裝置的制造方法。
圖15(a)～圖15(c)、圖16(a)及圖16(b)示出與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置制造法工序順序的剖面構(gòu)成。
首先，如圖15(a)所示，用分子束外延(MBE)法在SiC晶片襯底42上形成GaN/AlGaN疊層體43A。
其次，如圖15(b)所示，在多個(gè)芯片形成區(qū)40與該多個(gè)芯片形成區(qū)40之間設(shè)置劃片區(qū)41，在劃片區(qū)41區(qū)域用CVD法在疊層體43A上形成硅保護(hù)膜形成膜，然后，用光刻法對已形成的保護(hù)膜形成膜圖形化，形成覆蓋劃片區(qū)41的保護(hù)膜21。
再次，如圖15(c)所示，將在疊層體43A上形成保護(hù)膜21后的樣品放在900℃的氧氣氛中進(jìn)行1小時(shí)的熱處理，這樣由于疊層體43A的氧化形成了保護(hù)氧化膜43B，保護(hù)氧化膜位在劃片區(qū)41兩側(cè)的芯片形成區(qū)40上。
保護(hù)氧化膜43B形成工序在晶體管等半導(dǎo)體元件形成以前、形成以后進(jìn)行都可以，半導(dǎo)體元件制作在芯片形成區(qū)中央的元件形成區(qū)內(nèi)(圖中未顯示)。但是，由于進(jìn)行較高溫度的氧化處理，為保持良好的元件特性，這一工序最好在元件形成前進(jìn)行。這時(shí)，也可以與圖4(c)所示第1實(shí)施方式保護(hù)膜21形成工序一塊進(jìn)行。
再次，如圖16(a)所示，用硝酸和氫氟酸去除保護(hù)膜21，然后，如圖16(b)所示，用CVD等方法，在整個(gè)芯片形成區(qū)域40上形成氧化硅表面保護(hù)用絕緣膜44，然后，用光刻法對絕緣膜44進(jìn)行選擇性腐蝕使疊層體43A上的劃片區(qū)41顯露出來。
這樣，按照本實(shí)施方式，由于保護(hù)氧化膜43B是GaN半導(dǎo)體疊層體的氧化物，與襯底42和絕緣膜44的粘附性就高。還有，因?yàn)樵趧澠瑓^(qū)41疊層體43A與保護(hù)氧化膜43B是連續(xù)的，這樣，在襯底42劃片時(shí)，即使產(chǎn)生裂紋，也因保護(hù)氧化膜43B的作用可以阻止產(chǎn)生的裂紋使之不能達(dá)到芯片形成區(qū)域40的周緣區(qū)域及其內(nèi)側(cè)。
還有，在本實(shí)施方式中，保護(hù)氧化膜43B形成時(shí)，用硅作保護(hù)膜21以掩蔽疊層體43A的劃線區(qū)41，但并不僅限于硅，也可以用氧化硅膜、氮化硅膜等可以防止因熱處理使疊層體43A退化的材料。
此外，我們用硝酸和氫氟酸去除保護(hù)膜21，也可用其它腐蝕液，或者用干法腐蝕。
在形成保護(hù)氧化膜43B的熱氧化工序中，也可用對GaN半導(dǎo)體疊層體43A的氧離子注入，代替氧氣氛。
第3實(shí)施方式以下，參照

本發(fā)明的第3實(shí)施方式。
圖17示出與本發(fā)明第3實(shí)施方式相關(guān)的GaN半導(dǎo)體裝置中延伸電極部的剖面構(gòu)成，延伸電極成為與外部連接的輸入輸出端子。如圖17所示，在SiC晶片狀襯底52的主面上，區(qū)劃出元件形成區(qū)域50和延伸電極形成區(qū)51，延伸電極形成區(qū)51與元件形成區(qū)鄰接。
在襯底52主面的元件形成區(qū)50上形成晶體管等的有源層疊層體53A，疊層體53A由GaN半導(dǎo)體組成，在延伸電極形成區(qū)51內(nèi)形成絕緣氧化膜53B，在絕緣氧化膜53B上形成鈦(Ti)/金(Au)延伸電極54，絕緣氧化膜53B由疊層體53A氧化形成。此外，在圖中沒有顯示出來，延伸電極54通過布線與在元件形成區(qū)50內(nèi)形成的元件電氣連接。
這樣，由于與本實(shí)施方式相關(guān)的延伸電極54設(shè)置在GaN半導(dǎo)體疊層體53A上，并使絕緣氧化膜53B(絕緣氧化膜53B由疊層體53A氧化生成)介于兩者之間，延伸電極54與襯底52的粘附性提高，這樣，在延伸電極54的引線焊接工序中可以防止延伸電極54從襯底52的剝落現(xiàn)象。
示出SiC襯底上外延生長的GaN層與各種薄膜材料的粘附性以及GaN層上部氧化形成的氧化層與各種薄膜材料粘附性的定量測定結(jié)果。測定方法是a Sebastian method法。


從[表2]可以看出，與GaN層粘附性好的絕緣膜只有將GaN層氧化生成的GaN氧化層，進(jìn)一步我們可以看到GaN氧化層不僅與金屬材料的粘附性好，與硅組成的絕緣膜的粘附性也好。因此，對要求粘附性的延伸電極制作在由GaN半導(dǎo)體疊層體53A氧化生成的絕緣氧化膜53B上是十分有效的。
在本實(shí)施方式中，襯底52用的是SiC，也可以使用藍(lán)寶石等可以外延生長GaN半導(dǎo)體疊層體53A的材料作襯底。
以下，參照

前面所述結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體裝置延伸電極部的制作方法。
圖18(a)～圖18(c)、圖19(a)及圖19(b)示出與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體裝置延伸電極部制造方法工序順序的剖面構(gòu)成。
首先，如圖18(a)所示，用分子束外延(MBE)法，在SiC襯底52上形成GaN/AlGaN疊層體53A。
其次，如圖如圖18(b)所示，將疊層體53A區(qū)域區(qū)分為元件形成區(qū)50和延伸電極形成區(qū)域51，在元件形成區(qū)50上，用CVD等方法在疊層體53A上形成Si保護(hù)膜形成膜，然后用光刻法對已形成的保護(hù)膜形成膜上進(jìn)行圖形制作，在襯底52上形成覆蓋元件形成區(qū)域50的保護(hù)膜21。
再次，如圖18(c)所示，將已在疊層體53A上形成保護(hù)膜21后的樣品在900℃的氧氣氛中進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的熱處理，在延伸電極形成區(qū)域51上因疊層體53A氧化形成絕緣氧化膜53B。
絕緣氧化膜53B形成工序在晶體管等半導(dǎo)體元件形成前、形成后進(jìn)行都可以，但是，因?yàn)檫M(jìn)行較高溫度熱氧化處理，為保持元件特性良好，最好在元件形成前進(jìn)行絕緣氧化膜53B形成工序。這種情況下，可以與第一實(shí)施方式圖4(c)所示保護(hù)膜21形成工序，以及第2實(shí)施方式圖15(c)所示的保護(hù)膜21形成工序在同一工序中進(jìn)行。
再次，如圖19(a)所示，用硝酸和氫氟酸去除保護(hù)膜21之后，如圖19(b)所示，用蒸發(fā)及光刻法在延伸電極形成區(qū)51的絕緣氧化膜53B上選擇性形成Ti/Au延伸電極54。
這樣，按照本實(shí)施方式，由于延伸電極54形成在絕緣氧化膜53B上，而絕緣氧化膜53B又由GaN半導(dǎo)體疊層體53A氧化形成，所以可以獲得高的粘附性。
此外，在本實(shí)施方式中，延伸電極54直接形成在絕緣氧化膜53B上，如[表2]所示，由于含硅的絕緣膜與GaN半導(dǎo)體氧化物的粘附性高，也可以將氧化硅膜、氮化硅膜等絕緣膜插入在GaN半導(dǎo)體氧化物組成的絕緣氧化膜52B和延伸電極54之間。
還有，保護(hù)疊層體53A元件形成區(qū)域50的保護(hù)膜21用的是硅，但也不僅限于硅，也可使用能防止因氧化硅膜及氮化硅膜等的熱處理引起疊層體53A退化的材料。
還有，我們采用硝酸和氫氟酸濕法腐蝕去除保護(hù)膜21，也可以使用其他腐蝕液和干法刻蝕。
也可以采用對疊層體53A的氧離子注入代替氧氣氛來形成絕緣氧化膜53B。
第4實(shí)施方式以下，參照

本發(fā)明的第4種的實(shí)施方式圖20(a)及圖20(b)是與本發(fā)明第4實(shí)施方式相關(guān)的III族氮化物半導(dǎo)體激光器裝置，(a)是立體圖，(b)是圖(a)沿XXb-XXb線的剖面構(gòu)成圖，如圖20(a)所示，與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光器裝置依次形成在主面面方位為(0001)面的藍(lán)寶石襯底61上，依次是由n型氮化鎵(GaN)組成的n接觸層62、由n型氮鋁鎵(AlGaN)組成的n型包層63、由氮鎵銦(GaInN)組成的有源層64、由P型氮鋁鎵(AlGaN)組成的P型包層65、P型接觸層66。這樣含In的有源層64被含Al的n型包層63和P型包層65上下夾住形成包含雙異質(zhì)結(jié)諧振器的激光器結(jié)構(gòu)體60A。
如圖20(a)及圖20(b)所示，激光器結(jié)構(gòu)體60A中的出射端面60a和反射端面60b相對的方向就成為諧振器中激光的諧振方向。
此外，如圖20(a)所示，在P型接觸層66的上面形成由鎳(Ni)/金(Au)組成的P測電極67。另一方面，使n型接觸層62的一部分顯露出來，在露出部分上面形成由鈦(Ti)/鋁(Al)組成的n側(cè)電極68。
如圖20(b)的激光器出射光方向剖面圖所示，成為激光器結(jié)構(gòu)體60A諧振器反射鏡的出射端面60a及反射端面60b，由n型包層63、有源層64及P型包層65沿與襯底61主面垂直方向腐蝕而成，該腐蝕端面被氧化形成的保護(hù)氧化膜覆蓋。因此，實(shí)質(zhì)上的諧振器端面是有源層64的端面和保護(hù)氧化膜70的界面，這是本實(shí)施方式的一大特征。
與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光器裝置，諧振器反射鏡并不是被腐蝕后的端面，而被保護(hù)氧化膜70所覆蓋，這樣就不易受腐蝕產(chǎn)生的缺陷影響。進(jìn)一步，因?yàn)楸Ｗo(hù)氧化膜70是由形成激光器結(jié)構(gòu)體60A的半導(dǎo)體層進(jìn)行直接氧化生成，不發(fā)生漏電流，可以得到高的可靠性。
同時(shí)，由于與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激器裝置不需要諧振器端面涂敷，也可以減少制造工序。此外，可調(diào)節(jié)保護(hù)氧化膜70的膜厚等，使出射端面和反射端面的激光器反射率最佳化。
以下，參照

前面所述的半導(dǎo)體激光器裝置制造方法圖21(a)～圖21(c)和圖22(a)～圖22(d)示出與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光器裝置制造方法工序順序的剖面結(jié)構(gòu)。這里示出圖20(a)沿XXb-XXb線的剖面，圖21(c)是主視圖。
首先，如圖21(a)所示，用金屬有機(jī)化合物氣相生長法(MOVPE)在藍(lán)寶石襯底61上依次生長n型接觸層62、n型包層63、有源層64、P型包層65及P型接觸層66。
其次，如圖21(b)的剖面圖和圖21(c)的主視圖所示，將激光器結(jié)構(gòu)區(qū)域60掩蔽起來，采用電子回旋共振(ECR)腐蝕法對P型接觸層66、P型包層65、有源層64及n型包層63進(jìn)行腐蝕直到n型接觸層顯露出來，與形成由n型接觸層62、n型包層63、有源層64、P型包層65以及P型接觸層66構(gòu)成激光器結(jié)構(gòu)體60A同時(shí)，在n型接觸層62上，形成n側(cè)電極形成區(qū)域68A。
再次，如圖22(a)的剖面圖所示，選擇形成硅(Si)保護(hù)膜21以覆蓋P側(cè)電極形成區(qū)67A和n側(cè)電極形成區(qū)域(圖中未顯示)。
再次，如圖22(b)所示，在激光器結(jié)構(gòu)體60A上形成保護(hù)膜21后，在900℃氧氣氛下進(jìn)行一小時(shí)的熱處理，在除激光器結(jié)構(gòu)體60A的P側(cè)電極形成區(qū)域67A及n側(cè)電極形成區(qū)域以外的其他上面及側(cè)面區(qū)域由激光器結(jié)構(gòu)體60A氧化形成保護(hù)氧化膜70。
再次，如圖22(c)所示，用硝酸和氫氟酸除去保護(hù)膜21，使P型接觸層上的p側(cè)電極形成區(qū)域67A和n側(cè)電極形成區(qū)域顯露出來。
再次，如圖22(d)所示，在p側(cè)電極形成區(qū)域67A上形成p側(cè)電極67，在n側(cè)電極形成區(qū)域形成n側(cè)電極，得到如圖20(a)所示的半導(dǎo)體激光器裝置。
這樣，按照與本實(shí)施方式相關(guān)的制造方法，由于構(gòu)成激光器結(jié)構(gòu)體60A的GaN半導(dǎo)體及其腐蝕的端面被氧化，因而不需要對出射端面60a和反射端面60b進(jìn)行端面涂敷，同時(shí)，諧振器反射鏡可以形成在保護(hù)氧化膜70和激光器結(jié)構(gòu)體60A的界面上。
此外，與本實(shí)施方式相關(guān)的半導(dǎo)體激光器裝置中為提高激光器的光橫?？刂菩?，也可以將有源層64加工成條形，在P型包層65上設(shè)置電流狹窄層。
還有，在本實(shí)施方式中，在形成保護(hù)氧化膜70時(shí)，掩蔽P側(cè)電極形成區(qū)域67A及n側(cè)電極形成區(qū)域68A的保護(hù)膜21用的是硅，但不僅限于硅，也可使用氧化硅膜、氮化硅膜等因熱處理能夠防止P型接觸層66及n型接觸層62退化的材料。
還有，我們采用硝酸和氫氟酸濕法腐蝕去除保護(hù)膜21，也可以用其他腐蝕液或用干法刻蝕。
還有，襯底61我們用的是藍(lán)寶石，也可以用SiC等可以外延生長GaN半導(dǎo)體層的襯底取代藍(lán)寶石。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于是具備有保護(hù)氧化膜的多個(gè)半導(dǎo)體裝置；半導(dǎo)體裝置由分別形成在晶片狀襯底上被劃片區(qū)域包圍的多個(gè)元件形成區(qū)域上的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成；保護(hù)氧化膜形成在所述襯底上劃片區(qū)的外圍部分，由所述III族氮化物半導(dǎo)體氧化形成。
2.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于是具備有延伸電極的半導(dǎo)體裝置；延伸電極形成在襯底上，在襯底與延伸電極之間形成絕緣氧化膜，絕緣氧化膜由III族氮化物半導(dǎo)體氧化生成。
3.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于是具備有激光器結(jié)構(gòu)體和保護(hù)氧化膜的半導(dǎo)體裝置；激光器結(jié)構(gòu)體形成在襯底上，具有由多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體組成的諧振器；保護(hù)氧化膜形成在激光器結(jié)構(gòu)體的側(cè)面區(qū)域(包含諧振器的端面)，它由III族氮化物半導(dǎo)體氧化生成。
4.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于具備有以下各工序在晶片狀襯底上形成III族氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層形成工序；在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上設(shè)定多個(gè)元件形成區(qū)域和劃片區(qū)域的區(qū)域設(shè)定工序，元件形成區(qū)域形成在III族氮化物半導(dǎo)體層上，劃片區(qū)域在將各元件形成區(qū)域分別分割成一個(gè)一個(gè)芯片時(shí)用作分割區(qū)域；在所述劃片區(qū)域上形成覆蓋該劃片區(qū)保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序；形成氧化保護(hù)膜的氧化膜形成工序，該工序中用已形成的保護(hù)膜作為掩蔽膜，在劃片區(qū)域的側(cè)方區(qū)域內(nèi)由III族氮化物半導(dǎo)體層氧化生成保護(hù)氧化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于所述保護(hù)膜由硅、氧化硅或氮化硅組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于所述氧化膜形成工序包含所述III族氮化物半導(dǎo)體層在氧氣氛中進(jìn)行熱處理的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于所述氧化膜形成工序包含一面對所述III族氮化物半導(dǎo)體進(jìn)行氧離子注入，一面進(jìn)行熱處理的工序。
8.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于具備有以下各工序在襯底上形成III族氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體層形成工序；在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上設(shè)定元件形成區(qū)域和延伸電極形成區(qū)域的區(qū)域設(shè)定工序，元件形成區(qū)域形成在所述III族氮化物半導(dǎo)體層上，延伸電極形成區(qū)域用來將在元件形成區(qū)域形成的元件與外部導(dǎo)通；在所述III族氮化物半導(dǎo)體導(dǎo)層上形成覆蓋除延伸電極形成區(qū)域外全部區(qū)域保護(hù)膜的保護(hù)膜形成工序；用已形成的保護(hù)膜作為掩蔽膜，用所述III族氮化物半導(dǎo)體層氧化的方法，在所述襯底的延伸電極形成區(qū)域上使III族氮化物半導(dǎo)體層氧化形成絕緣氧化膜的氧化膜形成工序；在所述絕緣氧化膜上形成延伸電極的延伸電極形成工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于，所述氧化膜形成工序包含將所述III族氮化物半導(dǎo)體層在氧氣氛中進(jìn)行熱處理的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于，所述氧化膜形成工序包含一面對所述III族氮化物半導(dǎo)體層進(jìn)行氧離子注入，一面進(jìn)行熱處理的工序。
11.一種半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于具備有以下各工序在襯底上形成多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層形成含有由所述多個(gè)III族氮化物半導(dǎo)體層組成的諧振器的激光器結(jié)構(gòu)體的激光器結(jié)構(gòu)體形成工序；使所述激光器結(jié)構(gòu)體諧振器兩端面顯露出來的工序；用使包括激光器結(jié)構(gòu)體兩端面兩側(cè)氧化的辦法，在所述兩側(cè)面由所述III族氮化物半導(dǎo)體層氧化形成保護(hù)氧化膜的氧化膜形成工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置制造方法，其特征在于，所述氧化膜形成工序包含將所述III族氮化物半導(dǎo)體層在氧氣氛中進(jìn)行熱處理的工序。
全文摘要
半導(dǎo)體裝置具有有源區(qū)域和絕緣氧化膜，有源區(qū)域由生長在襯底上的III族氮化物半導(dǎo)體組成，絕緣氧化膜由在有源區(qū)域周圍的III族氮化物半導(dǎo)體氧化而成。在有源區(qū)域上形成柵電極、源電極和漏電極，柵電極與有源區(qū)域呈肖特基接觸、延伸到絕緣氧化膜上，并在氧化絕緣膜上具有柵電極的引出部，源電極和漏電極是歐姆電極，設(shè)置在柵電極柵長方向的兩側(cè)并與柵電極有一定間隔。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1767224SQ20051010994
公開日2006年5月3日 申請日期2001年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月22日
發(fā)明者西井勝則, 井上薰, 松野年伸, 池田義人, 正戶宏幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社