(57)【要約】【課題】電極周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする信頼性の高い半導体装置を実現する。【解決手段】半導体装置は、第１の電極７と、第２の電極４，５と、第１の電極７及び前記第２の電極４，５の上方に形成された、多孔質絶縁材料からなる層間絶縁膜９と、第１の電極７及び第２の電極４，５とそれぞれ電気的に接続された各接続部１１ａ，１１ｂとを含み、層間絶縁膜９と、第１７の電極の表面、第２の電極４，５の表面、及び各接続部１１ａ，１１ｂの表面の一部との間に、空洞１３が形成されている。【選択図】図４
2014209522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記第２の電極とそれぞれ電気的に接続された各接続部と
を含み、
前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に、空洞が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記層間絶縁膜は、多孔質絶縁材料からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
化合物半導体層を更に含み、
前記化合物半導体層の上方に前記第１の電極及び前記第２の電極が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１の電極を形成する工程と、
第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極及び前記第２の電極を充填材料で覆う工程と、
前記充填材料を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記充填材料及び前記層間絶縁膜を貫通して前記第１の電極及び前記第２の電極と電気的に接続される各接続部を形成する工程と、
前記充填材料を除去して、前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に空洞を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、多孔質絶縁材料からなり、
前記層間絶縁膜の空孔を通じて前記充填材料を除去し、前記空洞を形成することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記充填材料は、光分解性の材料であり、
光分解により前記充填材料を除去することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記層間絶縁膜は、紫外線を透過する性質の材料からなり、
前記層間絶縁膜に紫外線を照射し、前記充填材料を光分解させることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記層間絶縁膜に、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記充填材料は、過熱水蒸気又は超臨界水に溶解する材料であり、
過熱水蒸気又は超臨界水により前記充填材料を溶解して除去することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
化合物半導体層の上方に前記第１の電極及び前記第２の電極が形成されることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体装置、特に窒化物半導体装置は、高い飽和電子速度及びワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧及び高出力の半導体デバイスとしての開発が活発に行われている。窒化物半導体デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）についての報告が数多くなされている。特に、ＧａＮを電子走行層として、ＡｌＧａＮを電子供給層として用いたＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが注目されている。ＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴでは、ＧａＮとＡｌＧａＮとの格子定数差に起因した歪みがＡｌＧａＮに生じる。これにより発生したピエゾ分極及びＡｌＧａＮの自発分極により、高濃度の２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が得られる。そのため、高耐圧及び高出力が実現できる。
【０００３】
近年、ＨＥＭＴは、優れた高速特性を有するため、光通信システムの信号処理回路、その他の高速デジタル回路等に応用されている。特に、優れた低雑音特性を有するため、マイクロ波やミリ波帯での増幅器への応用も期待されている。
一方、ＨＥＭＴの高周波特性を向上させるために、トランジスタの電流利得に関する増幅作用の周波数の上限である電流利得の遮断周波数（増幅限界周波数）ｆTの値をより大きくすることが必要である。このために、素子の増幅率に関連する素子パラメータである相互コンダクタンスｇｍの値をより大きくすること、及びゲート長を短縮してゲート電極とソース電極との間の容量を低減することが必要である。
【０００４】
特に、ＨＥＭＴを例えば集積化（例えばＭＭＩＣ化）した場合にも高周波特性が悪化しないように、ゲート電極の周囲にある層間絶縁膜（保護膜）による寄生容量を低減することが必要である。この寄生容量を低減するには、層間絶縁膜の低誘電率化やゲート電極の周囲にある層間絶縁膜を除去することが効果的である。
【０００５】
例えば、特許文献１〜４では、以下のようにゲート電極の周囲にある層間絶縁膜を除去している。
先ず、ゲート電極の周囲に充填材料層を形成した後、全面を覆うように層間絶縁膜を形成する。次に、充填材料層の端部が露出するように層間絶縁膜に接続孔を形成する。そして、充填材料層を溶解し、接続孔を介して除去する。このようにして、ゲート電極の周囲が空洞になるように層間絶縁膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９５６３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０４９９号公報
【特許文献３】特開平５−３３５３４３号公報
【特許文献４】特開２００９−２７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４の手法では、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜は空洞化できるが、ソース電極上及びドレイン電極上に層間絶縁膜が残存するため、寄生容量を完全に低減することはできない。なぜならば、充填材料をソース電極上及びドレイン電極上にも形成し、充填材料を溶解解除すれば、層間絶縁膜を支持する部分が消失し、残った層間絶縁膜が電極上に落下してしまうためである。
このように従来技術では、層間絶縁膜を最大限に空洞化して寄生容量の可及的な低減を図ることは困難であり、そのために最大動作周波数の向上が阻害されるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電極周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする信頼性の高い半導体装置及びそ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】
【０００９】
半導体装置の一態様は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の上方に形成された層間絶縁膜と、前記第１の電極及び前記第２の電極とそれぞれ電気的に接続された各接続部とを含み、前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に、空洞が形成されている。
【００１０】
半導体装置の製造方法の一態様は、第１の電極を形成する工程と、第２の電極を形成する工程と、前記第１の電極及び前記第２の電極を充填材料で覆う工程と、前記充填材料を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、前記充填材料及び前記層間絶縁膜を貫通して前記第１の電極及び前記第２の電極と電気的に接続される各接続部を形成する工程と、前記充填材料を除去して、前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に空洞を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
上記の諸態様によれば、電極周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする信頼性の高い半導体装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図３】図２に引き続き、第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】図３に引き続き、第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴ及びその諸比較例について、最大動作周波数（ＧＨｚ）のゲート長（μｍ）との関係を示す特性図である。
【図６】第１の実施形態の変形例によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。
【図７】図６に引き続き、第１の実施形態の変形例によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。
【図８】第２の実施形態によるＭＯＳトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図９】図８に引き続き、第２の実施形態によるＭＯＳトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図１０】図９に引き続き、第２の実施形態によるＭＯＳトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図１１】第２の実施形態の変形例によるＭＯＳトランジスタの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。
【図１２】図１１に引き続き、第２の実施形態の変形例によるＭＯＳトランジスタの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。
【図１３】第３の実施形態による電源装置の概略構成を示す結線図である。
【図１４】第４の実施形態による高周波増幅器の概略構成を示す結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態では、半導体装置として、化合物半導体である窒化物半導体のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを開示する。
図１〜図４は、第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００１４】
先ず、図１（ａ）に示すように、成長用基板として例えば半絶縁性のＳｉＣ基板１上に、複数の化合物半導体層の積層体として、化合物半導体積層構造２を形成する。成長用基板としては、ＳｉＣ基板の代わりに、Ｓｉ基板、サファイア基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板等を用いても良い。また、基板の導電性としては、半絶縁性、導電性を問わない。
化合物半導体積層構造２は、バッファ層２ａ、電子走行層２ｂ、スペーサ層２ｃ、電子供給層２ｄ、及びキャップ層２ｅを有して構成される。
【００１５】
完成したＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴでは、その動作時において、電子走行層２ｂの電子供給層２ｄとの界面近傍（正確には、電子走行層２ｂのスペーサ層２ｃとの界面近傍）に２次元電子ガス（２ＤＥＧ）が発生する。この２ＤＥＧは、電子走行層２ｂの化合物半導体（ここではＧａＮ）と電子供給層２ｄの化合物半導体（ここではＡｌＧａＮ）との格子定数の相違に基づいて生成される。
【００１６】
詳細には、ＳｉＣ基板１上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法により、以下の各化合物半導体を成長する。ＭＯＶＰＥ法の代わりに、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等を用いても良い。
ＳｉＣ基板１上に、ＡｌＮを２００ｎｍ程度の厚みに、ｉ（インテンショナリ・アンドープ）−ＧａＮを１μｍ程度の厚みに、ｉ−ＡｌＧａＮを５ｎｍ程度の厚みに、ｎ−ＡｌＧａＮを３０ｎｍ程度の厚みに、ｎ−ＧａＮを１０ｎｍ程度の厚みに、順次成長する。これにより、バッファ層２ａ、電子走行層２ｂ、スペーサ層２ｃ、電子供給層２ｄ、及びキャップ層２ｅが形成される。バッファ層２ａとしては、ＡｌＮの代わりにＡｌＧａＮを用いたり、低温成長でＧａＮを成長するようにしても良い。
【００１７】
ＡｌＮの成長条件としては、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）ガス及びアンモニア（ＮＨ3）ガスの混合ガスを用いる。ＧａＮの成長条件としては、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）ガス及びＮＨ3ガスの混合ガスを用いる。ＡｌＧａＮの成長条件としては、原料ガスとしてＴＭＡｌガス、ＴＭＧａガス、及びＮＨ3ガスの混合ガスを用いる。成長する化合物半導体層に応じて、Ａｌ源であるＴＭＡｌガス、Ｇａ源であるＴＭＧａガスの供給の有無及び流量を適宜設定する。共通原料であるアンモニアガスの流量は、１００ｃｃｍ〜１０ＬＭ程度とする。また、成長圧力は５０Torr〜３００Torr程度、成長温度は１０００℃〜１２００℃程度とする。
【００１８】
ＡｌＧａＮ、ＧａＮをｎ型として成長する際、即ち電子供給層２ｄ及びキャップ層２ｅを形成する際には、ｎ型不純物として例えばＳｉを含む例えばＳｉＨ4ガスを所定の流量で原料ガスに添加し、ＧａＮ及びＡｌＧａＮにＳｉをドーピングする。Ｓｉのドーピング濃度は、１×１０18／ｃｍ3程度〜１×１０20／ｃｍ3程度、例えば５×１０18／ｃｍ3程度とする。
【００１９】
続いて、図１（ｂ）に示すように、素子分離領域３を形成する。
詳細には、化合物半導体積層構造２の不活性領域とする部位に、例えばアルゴン（Ａｒ）をイオン注入する。これにより、化合物半導体積層構造２及びＳｉＣ基板１の表層部分に素子分離領域３が形成される。素子分離領域３により、化合物半導体積層構造２上でＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの素子領域（トランジスタ領域）が画定される。
なお、素子分離は、上記の注入法の代わりに、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法を用いて行っても良い。このとき、化合物半導体積層構造２のドライエッチングには、例えば塩素系のエッチングガスを用いる。
【００２０】
続いて、図１（ｃ）に示すように、ソース電極４及びドレイン電極５を形成する。
詳細には、先ず、化合物半導体積層構造２のキャップ層２ｅにおけるソース電極及びドレイン電極の各形成予定部位をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。これにより、化合物半導体積層構造２のキャップ層２ｅに電極用リセス２Ａ，２Ｂが形成される。
次に、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのレジストマスクを形成する。レジストを化合物半導体積層構造２上に塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工する。これにより、電極用リセス２Ａ，２Ｂを露出させる開口を形成する。以上により、当該開口を有するレジストマスクが形成される。
【００２１】
このレジストマスクを用いて、電極材料として、例えばＴｉ／Ａｌ（Ｔｉが下層でＡｌが上層）を、例えば蒸着法により、ソース電極及びドレイン電極の各形成予定部位を露出させる開口内を含むレジストマスク上に堆積する。Ｔｉの厚みは２０ｎｍ程度、Ａｌの厚みは２００ｎｍ程度とする。リフトオフ法により、レジストマスク及びその上に堆積したＴｉ／Ａｌを除去する。その後、ＳｉＣ基板１を、例えば窒素雰囲気中において４００℃〜１０００℃程度の温度、例えば６００℃程度で熱処理し、残存したＴｉ／Ａｌを電子供給層２ｃとオーミックコンタクトさせる。Ｔｉ／Ａｌの電子供給層２ｄとのオーミックコンタクトが得られるのであれば、熱処理が不要な場合もある。以上により、電極用リセス２Ａ，２Ｂを埋め込み電子供給層２ｄとオーミックコンタクトしたソース電極４及びドレイン電極５が形成される。
【００２２】
続いて、図２（ａ）に示すように、ソース電極４及びドレイン電極５の保護膜６を形成する。
詳細には、例えばＰＥＣＶＤ法により、ソース電極４及びドレイン電極５を覆うように、化合物半導体積層構造２上に絶縁膜、例えばシリコン窒化膜を膜厚４０ｎｍ程度に堆積する。堆積したシリコン窒化膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、シリコン窒化膜を素子領域に残す。これにより、保護膜６が形成される。
【００２３】
続いて、図２（ｂ）に示すように、ゲート電極７を形成する。
詳細には、先ず、保護膜６におけるゲート電極の形成予定部位をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。これにより、保護膜６に電極用リセス６ａが形成される。
次に、ゲート電極を形成するためレジストマスクを形成する。全面にレジストを塗布する。ここでは、蒸着法及びリフトオフ法に適した例えば庇構造２層レジストを用いる。塗布されたレジストをリソグラフィーにより加工する。以上により、ゲート電極の形成予定部位である電極用リセス６ａを露出する開口を有するレジストマスクが形成される。
【００２４】
次に、上記のレジストマスクを用いて、電極材料として、例えばＮｉ／Ａｕ（Ｎｉが下層、Ａｕが上層）を、例えば蒸着法により、各開口内を含むレジストマスク上に堆積する。Ｎｉの厚みは３０ｎｍ程度、Ａｕの厚みは４００ｎｍ程度とする。リフトオフ法により、レジストマスク及びその上に堆積したＮｉ／Ａｕを除去する。以上により、電極用リセス６ａを埋め込み保護膜６上にゲート電極７が形成される。ゲート電極７は、図示のように、ドレイン電極５よりもソース電極４に偏倚する位置に形成することが好ましい。
なお、ゲート電極７としては、下方部位が幅狭（ファインゲート）で保護膜６から上方に突出し、上方部位が幅広（オーバーゲート）であるゲート電極を形成するようにしても良い。
【００２５】
続いて、図２（ｃ）に示すように、有機膜８を形成する。
詳細には、ソース電極４及びドレイン電極５とゲート電極７を覆うように、化合物半導体積層構造２上の全面に充填材料を形成する。充填材料としては、光分解性の材料、例えば２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度の波長の紫外線により分解される、ＣxＨy骨格を有する有機材料であれば、特に限定されるものではない。有機材料は、例えばスピンコート法により塗布する。なお、充填材料としては、ポリプロピレン、ポリカーボネート等を用いることもできる。以上により、化合物半導体積層構造２上にゲート電極７を埋め込む有機膜８が形成される。
【００２６】
続いて、図３（ａ）に示すように、有機膜８を加工する。
詳細には、有機膜８をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、所定部位に有機膜８を残す。本実施形態では、後述する空洞の形成予定部位、即ちゲート電極７とソース電極４及びドレイン電極５とを包含するように、例えば保護膜６上を覆う部位に有機膜８を残存させる。
【００２７】
続いて、図３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜９を形成する。
詳細には、有機膜８を覆うように、化合物半導体積層構造２上の全面に、紫外線を透過する性質を有し、低誘電率材料である多孔質絶縁材料を形成する。この多孔質絶縁材料としては、例えば多孔質シリカを用いる。多孔質シリカ以外にも、Ｓｉを成分に含むオルガノシロキサン又は水酸化シロキサン、或いは両方を用いることもできる。また、多孔質絶縁材料としては、Ｓｉを成分に含む有機ポリマを用いることも可能である。以上により、化合物半導体積層構造２上に有機膜８を覆う層間絶縁膜９が形成される。
【００２８】
続いて、図３（ｃ）に示すように、保護膜６、有機膜８、及び層間絶縁膜９にコンタクト孔１０ａ，１０ｂを形成する。
詳細には、保護膜６、有機膜８、及び層間絶縁膜９をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工する。これにより、保護膜６、有機膜８、及び層間絶縁膜９には、ソース電極４の表面の一部、ドレイン電極５の表面の一部、及びゲート電極７の表面の一部をそれぞれ露出する各コンタクト孔が形成される。図３（ｃ）では、ソース電極４の表面の一部及びドレイン電極５の表面の一部を露出するコンタクト孔１０ａ，１０ｂのみを図示している。
【００２９】
続いて、図４（ａ）に示すように、配線１２ａ，１２ｂを形成する。
詳細には、先ず、コンタクト孔１０ａ，１０ｂを埋め込むように、層間絶縁膜９の全面に導電膜、ここでは２層の金属膜として例えばＴｉＷ／Ａｕをスパッタ法により堆積する。金属膜は、ＴｉＷが下層でコンタクト孔１０ａ，１０ｂの内壁面を覆うように層間絶縁膜９上に形成され、Ａｕが上層でＴｉＷを介してコンタクト孔１０ａ，１０ｂを埋め込むように層間絶縁膜９上に形成される。なお、金属膜は、ゲート電極７の表面の一部を露出するコンタクト孔も同様に埋め込むように形成される。
【００３０】
次に、金属膜上にレジストを塗布し、このレジストをリソグラフィーにより加工して、金属膜上に所望の配線に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。例えばＡｕメッキ法によりレジストマスクの開口内をＡｕで埋め込み、アッシング処理又はウェット処理によりレジストマスクを除去する。
そして、層間絶縁膜９上の余分な金属膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。以上により、層間絶縁膜９上で延在し、コンタクト孔１０ａ，１０ｂをＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部１１ａ，１１ｂを介してソース電極４及びドレイン電極５と電気的に接続されてなる配線１２ａ，１２ｂが形成される。なお、配線１２ａ，１２ｂと同様に、コンタクト孔をＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部を介してゲート電極７と電気的に接続されてなる配線も形成されることになる。
【００３１】
続いて、図４（ｂ）に示すように、有機膜８を除去して、層間絶縁膜９に空洞１３を形成する。
詳細には、真空中において、層間絶縁膜９に２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度、例えば２５４ｎｍ程度の波長の紫外線を照射する。層間絶縁膜９は紫外線を透過する性質を有する多孔質絶縁材料であることから、照射した紫外線は層間絶縁膜９を透過して有機膜８に達する。有機膜８は、紫外線により分解する性質を有する材料であることから、当該紫外線照射により光分解し、層間絶縁膜９の空孔を介して除去される。以上により、有機膜８が除去され、層間絶縁膜９と保護膜６との間には空洞１３が形成される。
【００３２】
空洞１３は、有機膜８の存していた部位に形成されるものである。有機膜８は、ゲート電極７とソース電極４及びドレイン電極５とを包含するように保護膜６上を覆う部位に形成されていた。そのため、空洞１３は、層間絶縁膜９と、保護膜６を介した、ゲート電極７の表面、ソース電極４の表面、ドレイン電極５の表面、接続部１１ａ，１１ｂの各表面の一部（更にはゲート電極７の接続部の表面の一部）との間に形成されることになる。
【００３３】
しかる後、配線１２ａ，１２ｂ（更にはゲート電極７の配線）の電気的接続等の後工程を経て、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが形成される。
【００３４】
以下、上記のように作製されたＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの奏する作用効果について、その比較例との比較に基づいて説明する。
【００３５】
図５は、本実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴ及びその諸比較例について、最大動作周波数（ＧＨｚ）のゲート長（μｍ）との関係を示す特性図である。
図５において、比較例１は、ゲート電極の周囲に空洞を有しない構成（ゲート電極が層間絶縁膜に埋設された構成）のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴである。比較例２は、ゲート電極の周囲に空洞を有するがソース電極上及びドレイン電極上に層間絶縁膜が残存する構成のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴである。比較例２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴは、例えば特許文献１〜４によるものである。
【００３６】
比較例２のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴでは、ゲート電極の周囲を覆うＢＤＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂からなる層間絶縁膜に空洞が形成されており、ソース電極上及びドレイン電極上に層間絶縁膜が残存する。これに対して本実施形態のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴでは、ソース電極上及びドレイン電極上に層間絶縁膜が残存しない空洞（ゲート電極とソース電極及びドレイン電極とを包含する空洞）を有する層間絶縁膜が形成される。本実施形態の層間絶縁膜は、ＢＤＢ樹脂よりも誘電率の低い多孔質絶縁材料からなるものである。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態では、所定のゲート長範囲に亘って、比較例１及び比較例２よりも大きな最大動作周波数が得られることが判明した。具体的に、ゲート電極のゲート長が０．１μｍの場合に、最大動作周波数は、比較例１では約８１ＧＨｚ、比較例２では約９３ＧＨｚであるのに対して、本実施形態では約９７ＧＨｚの大きな最大動作周波数が実現する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが実現する。
【００３９】
（変形例）
以下、第１の実施形態によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの変形例について説明する。本例では、第１の実施形態と同様にＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを開示するが、層間絶縁膜に空洞を形成する態様が異なる点で第１の実施形態と相違する。
図６〜図７は、第１の実施形態の変形例によるＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。なお、第１の実施形態における構成部材等と同じものについては、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４０】
本例では、第１の実施形態と同様に、先ず図１（ａ）〜図２（ｂ）の諸工程を経る。このとき、化合物半導体積層構造２上にゲート電極７が形成される。
【００４１】
続いて、図６（ａ）に示すように、有機膜１４を形成する。
詳細には、ソース電極４及びドレイン電極５とゲート電極７を覆うように、化合物半導体積層構造２上の全面に充填材料を形成する。充填材料としては、過熱水蒸気又は超臨界水に溶解する材料、ここでは有機材料であるポリエチレンを用いる。ポリエチレンは、例えばスピンコート法により塗布する。充填材料としては、ポリエチレンの代わりにポリプロピレン、ポリカーボネート等を用いることもできる。以上により、化合物半導体積層構造２上にゲート電極７を埋め込む有機膜１４が形成される。
【００４２】
続いて、図６（ｂ）に示すように、有機膜１４を加工する。
詳細には、有機膜１４をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、所定部位に有機膜１４を残す。本実施形態では、後述する空洞の形成予定部位、即ちゲート電極７とソース電極４及びドレイン電極５とを包含するように、例えば保護膜６上を覆う部位に有機膜１４を残存させる。
【００４３】
続いて、図６（ｃ）に示すように、層間絶縁膜９を形成する。
詳細には、有機膜８を覆うように、化合物半導体積層構造２上の全面に、過熱水蒸気又は超臨界水を透過する性質を有し、低誘電率材料である多孔質絶縁材料を形成する。この多孔質絶縁材料としては、例えば多孔質シリカを用いる。多孔質シリカ以外にも、Ｓｉを成分に含むオルガノシロキサン又は水酸化シロキサン、或いは両方を用いることもできる。また、多孔質絶縁材料としては、Ｓｉを成分に含む有機ポリマを用いることも可能である。以上により、化合物半導体積層構造２上に有機膜１４を覆う層間絶縁膜９が形成される。
【００４４】
水は、臨界点（飽和水蒸気）を越えて温度及び圧力が増大すると超臨界水となる。一方、臨界圧力以下の領域では、気相の水、即ち加熱水蒸気或いは亜臨界水となる。
【００４５】
続いて、図７（ａ）に示すように、保護膜６、有機膜１４、及び層間絶縁膜９にコンタクト孔１０ａ，１０ｂを形成する。
詳細には、保護膜６、有機膜１４、及び層間絶縁膜９をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工する。これにより、保護膜６、有機膜１４、及び層間絶縁膜９には、ソース電極４の表面の一部、ドレイン電極５の表面の一部、及びゲート電極７の表面の一部をそれぞれ露出する各コンタクト孔が形成される。図７（ａ）では、ソース電極４の表面の一部及びドレイン電極５の表面の一部を露出するコンタクト孔１０ａ，１０ｂのみを図示している。
【００４６】
続いて、図７（ｂ）に示すように、配線１２ａ，１２ｂを形成する。
詳細には、先ず、コンタクト孔１０ａ，１０ｂを埋め込むように、層間絶縁膜９の全面に導電膜、ここでは２層の金属膜として例えばＴｉＷ／Ａｕをスパッタ法により堆積する。金属膜は、ＴｉＷが下層でコンタクト孔１０ａ，１０ｂの内壁面を覆うように層間絶縁膜９上に形成され、Ａｕが上層でＴｉＷを介してコンタクト孔１０ａ，１０ｂを埋め込むように層間絶縁膜９上に形成される。なお、金属膜は、ゲート電極７の表面の一部を露出するコンタクト孔も同様に埋め込むように形成される。
【００４７】
次に、金属膜上にレジストを塗布し、このレジストをリソグラフィーにより加工して、金属膜上に所望の配線に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。例えばＡｕメッキ法によりレジストマスクの開口内をＡｕで埋め込み、アッシング処理又はウェット処理によりレジストマスクを除去する。
そして、層間絶縁膜９上の余分な金属膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。以上により、層間絶縁膜９上で延在し、コンタクト孔１０ａ，１０ｂをＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部１１ａ，１１ｂを介してソース電極４及びドレイン電極５と電気的に接続されてなる配線１２ａ，１２ｂが形成される。なお、配線１２ａ，１２ｂと同様に、コンタクト孔をＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部を介してゲート電極７と電気的に接続されてなる配線も形成されることになる。
【００４８】
続いて、図７（ｃ）に示すように、有機膜１４を除去して、層間絶縁膜９に空洞１５を形成する。
詳細には、層間絶縁膜９に２００℃〜３００℃程度、例えば２５０℃程度の過熱水蒸気を供給する。層間絶縁膜９は過熱水蒸気を透過する性質を有する多孔質絶縁材料であることから、供給した過熱水蒸気は層間絶縁膜９を透過して有機膜１４に達する。有機膜１４は、過熱水蒸気に溶解する性質を有する材料であることから、当該過熱水蒸気の供給により溶解し、層間絶縁膜９の空孔を介して除去される。以上により、有機膜１４が除去され、層間絶縁膜９と保護膜６との間には空洞１５が形成される。
【００４９】
層間絶縁膜９には、過熱水蒸気を供給する代わりに、２００℃〜３００℃程度、例えば２５０℃程度の超臨界水を供給するようにしても良い。この場合、超臨界水の供給により有機膜１４が溶解し、層間絶縁膜９の空孔を介して除去される。以上により、有機膜１４が除去され、層間絶縁膜９と保護膜６との間には空洞１５が形成される。
【００５０】
空洞１５は、有機膜１４の存していた部位に形成されるものである。有機膜１４は、ゲート電極７とソース電極４及びドレイン電極５とを包含するように保護膜６上を覆う部位に形成されていた。そのため、空洞１５は、層間絶縁膜９と、保護膜６を介した、ゲート電極７の表面、ソース電極４の表面、ドレイン電極５の表面、接続部１１ａ，１１ｂの各表面の一部（更にはゲート電極７の接続部の表面の一部）との間に形成されることになる。
【００５１】
しかる後、配線１２ａ，１２ｂ（更にはゲート電極７の配線）の電気的接続等の後工程を経て、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが形成される。
【００５２】
以上説明したように、本例によれば、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが実現する。
【００５３】
（他の実施形態）
第１の実施形態及び変形例では、化合物半導体装置としてＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを例示した。化合物半導体装置としては、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴ以外にも、以下のようなＨＥＭＴに適用できる。
【００５４】
・その他のＨＥＭＴ例１
本例では、化合物半導体装置として、ＩｎＡｌＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを開示する。
ＩｎＡｌＮとＧａＮは、組成によって格子定数を近くすることが可能な化合物半導体である。この場合、上記した第１の実施形態及び変形例では、電子走行層がｉ−ＧａＮ、スペーサ層がｉ−ＡｌＮ、電子供給層がｎ−ＩｎＡｌＮ、キャップ層がｎ−ＧａＮで形成される。また、この場合のピエゾ分極がほとんど発生しないため、２次元電子ガスは主にＩｎＡｌＮの自発分極により発生する。
【００５５】
本例によれば、上述したＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴと同様に、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＩｎＡｌＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが実現する。
【００５６】
・その他のＨＥＭＴ例２
本例では、化合物半導体装置として、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを開示する。
ＧａＮとＩｎＡｌＧａＮは、後者の方が前者よりも組成によって格子定数を小さくすることができる化合物半導体である。この場合、上記した第１の実施形態及び変形例では、電子走行層がｉ−ＧａＮ、スペーサ層がｉ−ＡｌＮ、電子供給層がｎ−ＩｎＡｌＧａＮ、キャップ層がｎ−ＧａＮで形成される。
【００５７】
本例によれば、上述したＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴと同様に、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴが実現する。
【００５８】
（第２の実施形態）
本実施形態では、半導体装置として、ＭＯＳトランジスタを開示する。
図８〜図１０は、第２の実施形態によるＭＯＳトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００５９】
先ず、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１上に、ゲート絶縁膜２２を介してゲート電極２３を形成する。
詳細には、先ず、Ｓｉ基板２１に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により素子分離領域２０を形成する。素子分離領域２０により、Ｓｉ基板２１で素子領域が画定される。
【００６０】
次に、Ｓｉ基板２１上にＣＶＤ法等により例えばシリコン酸化膜を堆積する。これにより、ゲート絶縁膜２２が形成される。
次に、ゲート絶縁膜上にＣＶＤ法等により例えば多結晶シリコンを堆積し、ゲート絶縁膜２２及び多結晶シリコンをリソグラフィー及びドライエッチングにより電極形状に加工する。以上により、Ｓｉ基板２１上にゲート絶縁膜２２を介してゲート電極２３が形成される。
【００６１】
続いて、図８（ｂ）に示すように、ソース領域２４及びドレイン領域２５を形成する。
詳細には、ゲート電極２３をマスクとして、ゲート電極２３の両側におけるＳｉ基板２１の素子領域にｐ型不純物（ホウ素等）又はｎ型不純物（リン、砒素等）をイオン注入し、熱処理する。以上により、ゲート電極２３の両側におけるＳｉ基板２１にソース領域２４及びドレイン領域２５が形成される。
【００６２】
続いて、図８（ｃ）に示すように、有機膜２６を形成する。
詳細には、ゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５を覆うように、Ｓｉ基板２１上の全面に充填材料を形成する。充填材料としては、光分解性の材料、例えば２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度の波長の紫外線により分解される、ＣxＨy骨格を有する有機材料であれば、特に限定されるものではない。有機材料は、例えばスピンコート法により塗布する。なお、充填材料としては、ポリプロピレン、ポリカーボネート等を用いることもできる。以上により、Ｓｉ基板２１上にゲート電極２３を埋め込む有機膜２６が形成される。
【００６３】
続いて、図９（ａ）に示すように、有機膜２６を加工する。
詳細には、有機膜２６をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、所定部位に有機膜２６を残す。本実施形態では、後述する空洞の形成予定部位、即ちゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５とを包含するように有機膜２６を残存させる。
【００６４】
続いて、図９（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２７を形成する。
詳細には、有機膜２６を覆うように、Ｓｉ基板２１上の全面に、紫外線を透過する性質を有し、低誘電率材料である多孔質絶縁材料を形成する。この多孔質絶縁材料としては、例えば多孔質シリカを用いる。多孔質シリカ以外にも、Ｓｉを成分に含むオルガノシロキサン又は水酸化シロキサン、或いは両方を用いることもできる。また、多孔質絶縁材料としては、Ｓｉを成分に含む有機ポリマを用いることも可能である。以上により、Ｓｉ基板２１上に有機膜２６を覆う層間絶縁膜２７が形成される。
【００６５】
続いて、図９（ｃ）に示すように、有機膜２６及び層間絶縁膜２７にコンタクト孔２８ａ，２８ｂを形成する。
詳細には、有機膜２６及び層間絶縁膜２７をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工する。これにより、有機膜２６及び層間絶縁膜２７には、ソース領域２４の表面の一部、ドレイン領域２５の表面の一部、及びゲート電極２３の表面の一部をそれぞれ露出する各コンタクト孔が形成される。図９（ｃ）では、ソース領域２４の表面の一部及びドレイン領域２５の表面の一部を露出するコンタクト孔２８ａ，２８ｂのみを図示している。
【００６６】
続いて、図１０（ａ）に示すように、配線３０ａ，３０ｂを形成する。
詳細には、先ず、コンタクト孔２８ａ，２８ｂを埋め込むように、層間絶縁膜２７の全面に導電膜、ここでは２層の金属膜として例えばＴｉＷ／Ａｕをスパッタ法により堆積する。金属膜は、ＴｉＷが下層でコンタクト孔２８ａ，２８ｂの内壁面を覆うように層間絶縁膜２７上に形成され、Ａｕが上層でＴｉＷを介してコンタクト孔２８ａ，２８ｂを埋め込むように層間絶縁膜２７上に形成される。なお、金属膜は、ゲート電極２３の表面の一部を露出するコンタクト孔も同様に埋め込むように形成される。
【００６７】
次に、金属膜上にレジストを塗布し、このレジストをリソグラフィーにより加工して、金属膜上に所望の配線に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。例えばＡｕメッキ法によりレジストマスクの開口内をＡｕで埋め込み、アッシング処理又はウェット処理によりレジストマスクを除去する。
そして、層間絶縁膜２７上の余分な金属膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。以上により、層間絶縁膜２７上で延在し、コンタクト孔２８ａ，２８ｂをＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部２９ａ，２９ｂを介してソース電極４及びドレイン電極５と電気的に接続されてなる配線３０ａ，３０ｂが形成される。なお、配線３０ａ，３０ｂと同様に、コンタクト孔をＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部を介してゲート電極２３と電気的に接続されてなる配線も形成されることになる。
【００６８】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、有機膜２６を除去して、層間絶縁膜２７に空洞３１を形成する。
詳細には、真空中において、層間絶縁膜２７に２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下程度、例えば２５４ｎｍ程度の波長の紫外線を照射する。層間絶縁膜２７は紫外線を透過する性質を有する多孔質絶縁材料であることから、照射した紫外線は層間絶縁膜２７を透過して有機膜２６に達する。有機膜２６は、紫外線により分解する性質を有する材料であることから、当該紫外線照射により光分解し、層間絶縁膜２７の空孔を介して除去される。以上により、有機膜２６が除去され、層間絶縁膜２７と、ゲート電極２３、ソース領域２４及びドレイン領域２５との間には、空洞３１が形成される。
【００６９】
空洞３１は、層間絶縁膜２７の有機膜２６の存していた部位に形成されるものである。有機膜２６は、ゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５とを包含する部位に形成されていた。そのため、空洞３１は、層間絶縁膜２７と、ゲート電極２３の表面、ソース領域２４の表面、ドレイン領域２５の表面、及び接続部２９ａ，２９ｂの各表面の一部（更にはゲート電極２３の接続部の表面の一部）との間に形成されることになる。
【００７０】
しかる後、配線３０ａ，３０ｂ（更にはゲート電極２３の配線）の電気的接続等の後工程を経て、ＭＯＳトランジスタが形成される。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする信号伝播遅延の防止に優れた信頼性の高いＭＯＳトランジスタが実現する。
【００７２】
（変形例）
以下、第２の実施形態によるＭＯＳトランジスタの変形例について説明する。本例では、第２の実施形態と同様にＭＯＳトランジスタを開示するが、層間絶縁膜に空洞を形成する態様が異なる点で第１の実施形態と相違する。
図１１〜図１２は、第２の実施形態の変形例によるＭＯＳトランジスタの製造方法の主要工程を順に示す概略断面図である。なお、第２の実施形態における構成部材等と同じものについては、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００７３】
本例では、第２の実施形態と同様に、先ず図８（ａ）〜図８（ｂ）の諸工程を経る。このとき、Ｓｉ基板２１にソース領域２４及びドレイン領域２５が形成される。
【００７４】
続いて、図１１（ａ）に示すように、有機膜３２を形成する。
詳細には、ゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５を覆うように、Ｓｉ基板２１上の全面に充填材料を形成する。充填材料としては、過熱水蒸気又は超臨界水に溶解する材料、ここでは有機材料であるポリエチレンを用いる。ポリエチレンは、例えばスピンコート法により塗布する。充填材料としては、ポリエチレンの代わりにポリプロピレン、ポリカーボネート等を用いることもできる。以上により、Ｓｉ基板２１上にゲート電極２３を埋め込む有機膜３２が形成される。
【００７５】
続いて、図１１（ｂ）に示すように、有機膜３２を加工する。
詳細には、有機膜３２をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、所定部位に有機膜３２を残す。本実施形態では、後述する空洞の形成予定部位、即ちゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５とを包含するように有機膜３２を残存させる。
【００７６】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２７を形成する。
詳細には、有機膜３２を覆うように、Ｓｉ基板２１上の全面に、過熱水蒸気又は超臨界水を透過する性質を有し、低誘電率材料である多孔質絶縁材料を形成する。この多孔質絶縁材料としては、例えば多孔質シリカを用いる。多孔質シリカ以外にも、Ｓｉを成分に含むオルガノシロキサン又は水酸化シロキサン、或いは両方を用いることもできる。また、多孔質絶縁材料としては、Ｓｉを成分に含む有機ポリマを用いることも可能である。以上により、Ｓｉ基板２１上に有機膜３２を覆う層間絶縁膜２７が形成される。
【００７７】
続いて、図１２（ａ）に示すように、有機膜３２及び層間絶縁膜２７にコンタクト孔２８ａ，２８ｂを形成する。
詳細には、有機膜３２及び層間絶縁膜２７をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工する。これにより、有機膜３２及び層間絶縁膜２７には、ソース領域２４の表面の一部、ドレイン領域２５の表面の一部、及びゲート電極２３の表面の一部をそれぞれ露出する各コンタクト孔が形成される。図１１（ａ）では、ソース領域２４の表面の一部及びドレイン領域２５の表面の一部を露出するコンタクト孔２８ａ，２８ｂのみを図示している。
【００７８】
続いて、図１２（ｂ）に示すように、配線３０ａ，３０ｂを形成する。
詳細には、先ず、コンタクト孔２８ａ，２８ｂを埋め込むように、層間絶縁膜２７の全面に導電膜、ここでは２層の金属膜として例えばＴｉＷ／Ａｕをスパッタ法により堆積する。金属膜は、ＴｉＷが下層でコンタクト孔２８ａ，２８ｂの内壁面を覆うように層間絶縁膜２７上に形成され、Ａｕが上層でＴｉＷを介してコンタクト孔２８ａ，２８ｂを埋め込むように層間絶縁膜２７上に形成される。なお、金属膜は、ゲート電極２３の表面の一部を露出するコンタクト孔も同様に埋め込むように形成される。
【００７９】
次に、金属膜上にレジストを塗布し、このレジストをリソグラフィーにより加工して、金属膜上に所望の配線に対応する開口を有するレジストマスクを形成する。例えばＡｕメッキ法によりレジストマスクの開口内をＡｕで埋め込み、アッシング処理又はウェット処理によりレジストマスクを除去する。
そして、層間絶縁膜２７上の余分な金属膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより除去する。以上により、層間絶縁膜２７上で延在し、コンタクト孔２８ａ，２８ｂをＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部２９ａ，２９ｂを介してソース電極４及びドレイン電極５と電気的に接続されてなる配線３０ａ，３０ｂが形成される。なお、配線３０ａ，３０ｂと同様に、コンタクト孔をＴｉＷ／Ａｕで充填する接続部を介してゲート電極２３と電気的に接続されてなる配線も形成されることになる。
【００８０】
続いて、図１２（ｃ）に示すように、有機膜３２を除去して、層間絶縁膜２７に空洞３３を形成する。
詳細には、層間絶縁膜２７に２００℃〜３００℃程度、例えば２５０℃程度の過熱水蒸気を供給する。層間絶縁膜２７は過熱水蒸気を透過する性質を有する多孔質絶縁材料であることから、供給した過熱水蒸気は層間絶縁膜２７を透過して有機膜３２に達する。有機膜３２は、過熱水蒸気に溶解する性質を有する材料であることから、当該過熱水蒸気の供給により溶解し、層間絶縁膜２７の空孔を介して除去される。以上により、有機膜３２が除去され、層間絶縁膜２７と、ゲート電極２３、ソース領域２４及びドレイン領域２５との間には、空洞３３が形成される。
【００８１】
層間絶縁膜２７には、過熱水蒸気を供給する代わりに、２００℃〜３００℃程度、例えば２５０℃程度の超臨界水を供給するようにしても良い。この場合、超臨界水の供給により有機膜３２が溶解し、層間絶縁膜２７の空孔を介して除去される。以上により、有機膜３２が除去され、層間絶縁膜２７と、ゲート電極２３、ソース領域２４及びドレイン領域２５との間には、空洞３３が形成される。
【００８２】
空洞３３は、層間絶縁膜２７の有機膜３２の存していた部位に形成されるものである。有機膜３２は、ゲート電極２３とソース領域２４及びドレイン領域２５とを包含する部位に形成されていた。そのため、空洞３３は、層間絶縁膜２７と、ゲート電極２３の表面、ソース領域２４の表面、ドレイン領域２５の表面、及び接続部２９ａ，２９ｂの各表面の一部（更にはゲート電極２３の接続部の表面の一部）との間に形成されることになる。
【００８３】
しかる後、配線３０ａ，３０ｂ（更にはゲート電極２３の配線）の電気的接続等の後工程を経て、ＭＯＳトランジスタが形成される。
【００８４】
以上説明したように、本例によれば、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする信号伝播遅延の防止に優れた信頼性の高いＭＯＳトランジスタが実現する。
【００８５】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態又は変形例のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを適用した電源装置を開示する。
図１３は、第３の実施形態による電源装置の概略構成を示す結線図である。
【００８６】
本実施形態による電源装置は、高圧の一次側回路４１及び低圧の二次側回路４２と、一次側回路４１と二次側回路４２との間に配設されるトランス４３とを備えて構成される。
一次側回路４１は、交流電源４４と、いわゆるブリッジ整流回路４５と、複数（ここでは４つ）のスイッチング素子４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄとを備えて構成される。また、ブリッジ整流回路４５は、スイッチング素子４６ｅを有している。
二次側回路４２は、複数（ここでは３つ）のスイッチング素子４７ａ，４７ｂ，４７ｃを備えて構成される。
【００８７】
本実施形態では、一次側回路４１のスイッチング素子４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅが、第１の実施形態又は変形例のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴとされている。一方、二次側回路４２のスイッチング素子４７ａ，４７ｂ，４７ｃは、シリコンを用いた通常のＭＩＳ・ＦＥＴとされている。
【００８８】
本実施形態では、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを、高圧回路に適用する。これにより、信頼性の高い大電力の電源回路が実現する。
【００８９】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態又は変形例のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを適用した高周波増幅器を開示する。
図１４は、第４の実施形態による高周波増幅器の概略構成を示す結線図である。
【００９０】
本実施形態による高周波増幅器は、ディジタル・プレディストーション回路５１と、ミキサー５２ａ，５２ｂと、パワーアンプ５３とを備えて構成される。
ディジタル・プレディストーション回路５１は、入力信号の非線形歪みを補償するものである。ミキサー５２ａは、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号をミキシングするものである。パワーアンプ５３は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅するものであり、第１の実施形態又は変形例のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを有している。なお図１４では、例えばスイッチの切り替えにより、出力側の信号をミキサー５２ｂで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路５１に送出できる構成とされている。
【００９１】
本実施形態では、ゲート電極の周囲の層間絶縁膜による寄生容量を可及的に低減して、最大動作周波数の十分な向上を図ることを可能とする高周波特性の優れた信頼性の高い高耐圧のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを、高周波増幅器に適用する。これにより、信頼性の高い高耐圧の高周波増幅器が実現する。
【００９２】
以下、化合物半導体装置及びその製造方法、並びに電源装置及び高周波増幅器の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００９３】
（付記１）第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記第２の電極とそれぞれ電気的に接続された各接続部と
を含み、
前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に、空洞が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【００９４】
（付記２）前記層間絶縁膜は、多孔質絶縁材料からなることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【００９５】
（付記３）化合物半導体層を更に含み、
前記化合物半導体層の上方に前記第１の電極及び前記第２の電極が形成されていることを特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【００９６】
（付記４）前記第１の電極の表面の一部、前記第２の電極の表面、及び前記接続部の表面の一部を直接的に覆う保護膜が形成されており、
前記空洞は、前記層間絶縁膜と前記保護膜との間に形成されていることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【００９７】
（付記５）第１の電極を形成する工程と、
第２の電極を形成する工程と、
前記第１の電極及び前記第２の電極を充填材料で覆う工程と、
前記充填材料を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記充填材料及び前記層間絶縁膜を貫通して前記第１の電極及び前記第２の電極と電気的に接続される各接続部を形成する工程と、
前記充填材料を除去して、前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記各接続部の表面の一部との間に空洞を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００９８】
（付記６）前記層間絶縁膜は、多孔質絶縁材料からなり、
前記層間絶縁膜の空孔を通じて前記充填材料を除去し、前記空洞を形成することを特徴とする付記５に記載の半導体装置の製造方法。
【００９９】
（付記７）前記充填材料は、光分解性の材料であり、
光分解により前記充填材料を除去することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
【０１００】
（付記８）前記層間絶縁膜は、紫外線を透過する性質の材料からなり、
前記層間絶縁膜に紫外線を照射し、前記充填材料を光分解させることを特徴とする付記７に記載の半導体装置の製造方法。
【０１０１】
（付記９）前記層間絶縁膜に、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長の紫外線を照射することを特徴とする付記８に記載の半導体装置の製造方法。
【０１０２】
（付記１０）前記充填材料は、過熱水蒸気又は超臨界水に溶解する材料であり、
過熱水蒸気又は超臨界水により前記充填材料を溶解して除去することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
【０１０３】
（付記１１）化合物半導体層の上方に前記第１の電極及び前記第２の電極が形成されることを特徴とする付記５〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【０１０４】
（付記１２）変圧器と、前記変圧器を挟んで高圧回路及び低圧回路とを備えた電源回路であって、
前記高圧回路はトランジスタを有しており、
前記トランジスタは、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記第２の電極とそれぞれ電気的に接続された各接続部と
を含み、
前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記接続部の表面の一部との間に、空洞が形成されていることを特徴とする電源回路。
【０１０５】
（付記１３）入力した高周波電圧を増幅して出力する高周波増幅器であって、
トランジスタを有しており、
前記トランジスタは、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方に形成された層間絶縁膜と、
前記第１の電極及び前記第２の電極とそれぞれ電気的に接続された各接続部と
を含み、
前記層間絶縁膜と、前記第１の電極の表面、前記第２の電極の表面、及び前記接続部の表面の一部との間に、空洞が形成されていることを特徴とする高周波増幅器。
【符号の説明】
【０１０６】
１  ＳｉＣ基板
２，１０２  化合物半導体積層構造
２ａ  バッファ層
２ｂ  電子走行層
２ｃ  スペーサ層
２ｄ  電子供給層
２ｅ  キャップ層
３，２０  素子分離領域
４  ソース電極
２Ａ，２Ｂ，６ａ  電極用リセス
５  ドレイン電極
６  保護膜
７，２３  ゲート電極
８，１４，２６，３２  有機膜
９，２７  層間絶縁膜
１０ａ，１０ｂ，２８ａ，２８ｂ  コンタクト孔
１１ａ，１１ｂ，２９ａ，２９ｂ  接続部
１２ａ，１２ｂ，３０ａ，３０ｂ  配線
１３，１５，３１，３３  空洞
２１  Ｓｉ基板
２２  ゲート絶縁膜
２３  ゲート電極
２４  ソース領域
２５  ドレイン領域
４１  一次側回路
４２  二次側回路
４３  トランス
４４  交流電源
４５  ブリッジ整流回路
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４７ａ，４７ｂ，４７ｃ  スイッチング素子
５１  ディジタル・プレディストーション回路
５２ａ，５２ｂ  ミキサー
５３  パワーアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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