(57)【要約】【課題】電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制する技術を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体層と、前記半導体層の上に形成され、開口部を有し、ケイ素を含む絶縁膜と、前記開口部の内部から前記絶縁膜の上にわたって形成された電極と、を備え、前記開口部の端部における前記絶縁膜の表面は、前記半導体層の表面に対して角度が２０°以下に傾斜しており、前記半導体層と前記絶縁膜との積層方向に沿った断面における前記絶縁膜と前記電極との間の境界線は、変曲点のない曲線形状となっている。【選択図】図１
2019057569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
前記半導体層の上に形成され、開口部を有し、ケイ素を含む絶縁膜と、
前記開口部の内部から前記絶縁膜の上にわたって形成された電極と、を備え、
前記開口部の端部における前記絶縁膜の表面は、前記半導体層の表面に対して角度が２０°以下に傾斜しており、
前記半導体層と前記絶縁膜との積層方向に沿った断面における前記絶縁膜と前記電極との間の境界線は、変曲点のない曲線形状となっている、半導体装置。
【請求項２】
半導体装置の製造方法であって、
半導体層の上に形成されており、ケイ素を含む絶縁膜に、開口部を設ける開口部形成工程と、
前記開口部形成工程の後、前記開口部から前記絶縁膜の上にわたって電極を形成する工程と、を備え、
前記開口部形成工程は、
前記絶縁膜の表面に疎水化処理を行う工程と、
前記疎水化処理の後、フォトリソグラフィにより、前記絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
前記絶縁膜にウェットエッチングを行う工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、を備え、
前記開口部形成工程により、前記開口部の端部における前記絶縁膜の表面を、前記半導体層の表面に対して角度が２０°以下の傾斜とし、前記半導体層と前記絶縁膜との積層方向に沿った断面における前記絶縁膜と前記電極との間の境界線を、変曲点のない曲線形状とする、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極を形成する工程は、リフトオフ法により行われる、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記疎水化処理は、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する工程と、ＨＭＤＳ蒸気により所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する工程と、を備え、
前記処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間は５秒以下である、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記疎水化処理は、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する工程と、ＨＭＤＳ蒸気により所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する工程と、を備え、
前記所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する時間は９０秒以下である、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、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界集中を緩和する方法として、フィールドプレート構造を採用する方法が知られている（例えば、特許文献１、２）。フィールドプレート構造とは、半導体層と、半導体層の上に形成され、開口部を有する絶縁膜と、開口部の内部から絶縁膜の上にわたって形成された電極と、を備える構造をいう。
【０００３】
特許文献１および２には、半導体層と電極との接触面の端部への電界集中のさらなる緩和のため、絶縁膜の開口部の端部における絶縁膜の表面を半導体層の表面に対して傾斜させるとともに、絶縁膜の傾斜角度を特定の位置で変更させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６２８３２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および２に記載された構造を採用した場合、絶縁膜の上に電極を形成する際に、絶縁膜の傾斜角度が変更される位置を基点として、電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることがあることを、発明者らは発見した。このため、電界集中を緩和させつつ、絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、半導体装置が提供される。この半導体装置は、半導体層と、前記半導体層の上に形成され、開口部を有し、ケイ素を含む絶縁膜と、前記開口部の内部から前記絶縁膜の上にわたって形成された電極と、を備え、前記開口部の端部における前記絶縁膜の表面は、前記半導体層の表面に対して角度が２０°以下に傾斜しており、前記半導体層と前記絶縁膜との積層方向に沿った断面における前記絶縁膜と前記電極との間の境界線は、変曲点のない曲線形状となっている。この形態の半導体装置によれば、絶縁膜の開口部の端部における絶縁膜の表面の角度が２０°以下に傾斜していることによって電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜と電極との間の境界線が変曲点のない曲線形状となっていることによって絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。
【０００８】
（２）本発明の他の形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法は、半導体層の上に形成されており、ケイ素を含む絶縁膜に、開口部を設ける開口部形成工程と、前記開口部形成工程の後、前記開口部から前記絶縁膜の上にわたって電極を形成する工程と、を備え、前記開口部形成工程は、前記絶縁膜の表面に疎水化処理を行う工程と、前記疎水化処理の後、フォトリソグラフィにより、前記絶縁膜の上にレジストパターンを形成する工程と、前記絶縁膜にウェットエッチングを行う工程と、前記レジストパターンを除去する工程と、を備え、前記開口部形成工程により、前記開口部の端部における前記絶縁膜の表面を、前記半導体層の表面に対して角度が２０°以下の傾斜とし、前記半導体層と前記絶縁膜との積層方向に沿った断面における前記絶縁膜と前記電極との間の境界線を、変曲点のない曲線形状とする。この形態の半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜の開口部の端部における絶縁膜の表面を角度が２０°以下の傾斜とすることによって、半導体装置の電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜と電極との間の境界線を変曲点のない曲線形状とすることによって、絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。
【０００９】
（３）上述の半導体装置の製造方法であって、前記電極を形成する工程は、リフトオフ法により行われてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、リフトオフ法を用いて電極を形成する場合に、レジストパターンの除去とともに電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを効果的に抑制できる。
【００１０】
（４）上述の半導体装置の製造方法であって、前記疎水化処理は、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する工程と、ＨＭＤＳ蒸気により所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する工程と、を備え、前記処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間は５秒以下でもよい。
【００１１】
（５）上述の半導体装置の製造方法であって、前記疎水化処理は、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する工程と、ＨＭＤＳ蒸気により所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する工程と、を備え、前記所定の温度で前記絶縁膜を疎水化する時間は９０秒以下でもよい。
【００１２】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体装置の製造方法を用いて半導体装置を製造する装置などの形態で実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体装置によれば、絶縁膜の開口部の端部における絶縁膜の表面の角度が２０°以下に傾斜していることによって電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜と電極との間の境界線が変曲点のない曲線形状となっていることによって絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、絶縁膜の開口部の端部における絶縁膜の表面を角度が２０°以下の傾斜とすることによって、半導体装置の電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜と電極との間の境界線を変曲点のない曲線形状とすることによって、絶縁膜の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における半導体装置の構成を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態における半導体装置の製造方法を示す工程図。
【図３】開口部形成工程について示す工程図。
【図４】ウェットエッチングの様子を示す断面図。
【図５】絶縁膜の開口部の傾斜が特定の位置で変更する構成を示す図。
【図６】開口部の角度θと電界集中の緩和との関係を示す図。
【図７】ＨＭＤＳの処理条件と開口部の形状との関係を示す図。
【図８】試料の断面を示す図。
【図９】試料の断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．第１実施形態
Ａ−１．半導体装置の構成
図１は、第１実施形態における半導体装置１００の構成を模式的に示す断面図である。半導体装置１００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いて形成されたＧａＮ系の半導体装置である。
【００１６】
図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸のうち、Ｘ軸は、図１の紙面左から紙面右に向かう軸である。＋Ｘ軸方向は、紙面右に向かう方向であり、−Ｘ軸方向は、紙面左に向かう方向である。図１のＸＹＺ軸のうち、Ｙ軸は、図１の紙面手前から紙面奥に向かう軸である。＋Ｙ軸方向は、紙面奥に向かう方向であり、−Ｙ軸方向は、紙面手前に向かう方向である。図１のＸＹＺ軸のうち、Ｚ軸は、図１の紙面下から紙面上に向かう軸である。＋Ｚ軸方向は、紙面上に向かう方向であり、−Ｚ軸方向は、紙面下に向かう方向である。ここで、Ｚ軸方向が積層方向である。
【００１７】
半導体装置１００は、基板１１０と、半導体層１２０と、絶縁膜１３０と、電極１４０と、カソード電極１５０とを備える。本実施形態では、電極１４０は、ショットキー電極であり、半導体装置１００は、縦型ショットキーバリアダイオードである。本実施形態では、半導体装置１００は、電力制御に用いられ、パワーデバイスとも呼ばれる。
【００１８】
半導体装置１００の基板１１０及び半導体層１２０は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って広がる板状の半導体である。基板１１０及び半導体層１２０は、ｎ型半導体層であり、半導体層１２０は、基板１１０の上に形成されている。本実施形態では、基板１１０及び半導体層１２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体から形成されている。ＩＩＩ族窒化物半導体としては、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）などが例示できる。なお、電力制御用の半導体装置に用いる観点から、ＩＩＩ族窒化物半導体としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）が好ましい。本実施形態では、ＩＩＩ族窒化物半導体として、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いる。なお、本実施形態の効果を奏する範囲において、窒化ガリウム（ＧａＮ）の一部をアルミニウム（Ａｌ）やインジウム（Ｉｎ）などの他のＩＩＩ族元素に置換してもよく、他の不純物を含んでいてもよい。
【００１９】
半導体装置１００の絶縁膜１３０は、ケイ素（Ｓｉ）を含む絶縁特性を有する膜である。絶縁膜１３０は、半導体層１２０の上に形成されており、半導体層１２０と電極１４０とを電気的に接触させるための開口部１３５を有する。本実施形態では、半導体層１２０と接する側から順に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成される層（膜厚：１００ｎｍ）と、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成される層（膜厚：５００ｎｍ）とを備える。本実施形態において、絶縁膜１３０の表面Ｄには、ケイ素（Ｓｉ）が含まれている。絶縁膜１３０の絶縁破壊を抑制する観点から、絶縁膜１３０の厚さは、５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましく、２００ｎｍ以上がさらに好ましい。また、半導体装置１００を小型化する観点から、絶縁膜１３０の厚さは、１０００ｎｍ以下が好ましい。
【００２０】
半導体層１２０と絶縁膜１３０との積層方向に沿った断面における絶縁膜１３０と電極１４０との境界線は、変曲点のない曲線形状となっている。ここで、変曲点とは、曲線上の点であって、曲がる方向が変わる点をいう。図１では、開口部１３５の中心線を通る断面が示されている。また、開口部１３５の端部における絶縁膜１３０の表面Ｄは、半導体層１２０の表面Ｓに対して角度θが２０°以下に傾斜している。角度θは、半導体層１２０から離れるほど徐々に小さくなっている。角度θは、半導体層１２０と電極１４０との接合面の端部における電界集中を緩和する観点から、２０°以下であり、１５°以下が好ましい。また、角度θは、絶縁膜１３０の絶縁特性を確保する観点から、５°以上が好ましく、１０°以上がより好ましい。
【００２１】
半導体装置１００の電極１４０は、半導体層１２０の表面Ｓにショットキー接合されたアノード電極である。電極１４０は、絶縁膜１３０の開口部１３５の内部から絶縁膜１３０の上にわたって形成されている。本実施形態では、電極１４０は、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）からなる群より選ばれる少なくとも一つから形成されている。本実施形態では、電極１４０は、半導体層１２０側から順に、ニッケル（Ｎｉ）から形成される層（膜厚：１００ｎｍ）と、モリブデン（Ｍｏ）から形成される層（膜厚：２０ｎｍ）とにより形成されている。
【００２２】
半導体装置１００のカソード電極１５０は、基板１１０において半導体層１２０が形成されている側とは反対側の面に形成された裏面電極である。本実施形態では、カソード電極１５０は、基板１１０の−Ｚ軸方向側の面に形成されている。カソード電極１５０は、基板１１０に対してオーミック接触する。
【００２３】
Ａ−２．半導体装置の製造方法
図２は、第１実施形態における半導体装置１００の製造方法を示す工程図である。まず、製造者は、基板１１０の上に半導体層１２０を形成する（工程Ｐ１１０）。本実施形態では、製造者は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によって、基板１１０における＋Ｚ軸方向側の表面に半導体層１２０を形成する。
【００２４】
半導体層１２０を形成した後（工程Ｐ１１０）、製造者は、半導体層１２０の上に絶縁膜１３０を形成する（工程Ｐ１２０）。本実施形態では、製造者は、原子層堆積（Atomic Layer deposition）により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を堆積させた後、プラズマＣＶＤ（Plasma-enhanced chemical vapor deposition）により酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を堆積させる。
【００２５】
絶縁膜１３０を形成した後（工程Ｐ１２０）、製造者は、絶縁膜１３０に開口部１３５を形成する（工程Ｐ１３０）。なお、工程Ｐ１３０を、開口部形成工程とも呼ぶ。
【００２６】
図３は、開口部形成工程について示す工程図である。まず、製造者は、絶縁膜１３０の表面Ｄに疎水化処理を行う（工程Ｐ１３２）。本実施形態では、製造者は、絶縁膜１３０の表面ＤにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理を行う。本実施形態では、疎水化処理に用いるヘキサメチルジシラザンは、東京応化工業株式会社製の「ＯＡＰ」を用いる。
【００２７】
ここで、本実施形態では、ＨＭＤＳ処理は、後述のフォトレジストと絶縁膜１３０との密着性を向上させるために行う処理である。本実施形態では、一般的なＨＭＤＳ処理と比較して、フォトレジストと絶縁膜１３０との密着性を低く調整することにより、絶縁膜１３０の表面Ｄおよび開口部１３５を所望の形状とする。本実施形態では、ＨＭＤＳ処理は、半導体装置１００の中間製品が格納された処理室にＨＤＭＳ蒸気を供給する工程と、処理室でＨＭＤＳ蒸気により絶縁膜１３０を所定の温度で疎水化する工程とを備える。なお、ＨＭＤＳ蒸気は、ＨＭＤＳ液が入った容器に窒素ガスを流入させてバブリングすることによって生成され、生成されたＨＭＤＳ蒸気が絶縁膜１３０の表面Ｄにおいて反応する。
【００２８】
フォトレジストと絶縁膜１３０との密着性は、処理室にＨＤＭＳ蒸気を供給する時間や、絶縁膜１３０を所定の温度で疎水化する時間などの条件により大きく影響を受ける。所定の温度としては、１１０℃以上１３０℃以下の温度が例示できる。本実施形態では、所定の温度を１２０℃とする。絶縁膜１３０の表面Ｄおよび開口部１３５を所望の形状とする観点から、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間は５秒以下が好ましく、絶縁膜１３０を疎水化する時間は９０秒以下が好ましい。一方、フォトレジストが絶縁膜１３０から剥離しない程度にフォトレジストと絶縁膜１３０との密着性を高める観点から、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間は１秒以上が好ましく、絶縁膜１３０を疎水化する時間は３０秒以上が好ましい。なお、フォトレジストと絶縁膜１３０との密着性を抑制する方法として、予め絶縁膜１３０に対してプラズマ処理を行う方法があるが、プラズマ処理を行う費用がかかるため、本実施形態の疎水化処理を行うことが好ましい。
【００２９】
疎水化処理を行った後（工程Ｐ１３２）、製造者は、フォトリソグラフィにより、絶縁膜１３０の上にレジストパターンを形成する（工程Ｐ１３４）。疎水化処理としてＨＭＤＳ処理を採用することにより、レジストパターンの形成工程（工程Ｐ１３４）の中のフォトレジストを絶縁膜１３０に塗布する工程と、疎水化処理（工程Ｐ１３２）とを同一装置内で実施可能である。本実施形態では、フォトレジストとして、メルクパフォーマンスマテリアルズ株式会社製のＡＺ  ３１００（４２ｃＰ）を用いる。そして、製造者は、工程Ｐ１３６において、絶縁膜１３０にＨＦ系のウェットエッチングを行った後、工程Ｐ１３８においてレジストパターンを除去することにより、開口部形成工程（工程Ｐ１３０）が完了する。
【００３０】
図４は、ウェットエッチングの様子を示す断面図である。本実施形態では、疎水化処理工程（Ｐ１３２）において、レジストパターン１７０と絶縁膜１３０との密着性が一般的な場合よりも低く調整されている。このため、ウェットエッチングに用いるエッチャントが、レジストパターン１７０と絶縁膜１３０との界面に染み込みやすくすることができる。この結果として、絶縁膜１３０の表面Ｄおよび開口部１３５の形状を所望の形状とすることができる。つまり、開口部形成工程により、開口部１３５の端部における絶縁膜１３０の表面Ｄを、半導体層１２０の表面Ｓに対して角度θが２０°以下の傾斜とし、半導体層１２０と絶縁膜１３０との積層方向に沿った断面における絶縁膜１３０と電極１４０との間の境界線を、変曲点のない曲線形状とする。
【００３１】
開口部形成工程（工程Ｐ１３０（図２参照））の後、製造者は、絶縁膜１３０および開口部１３５により露出した半導体層１２０の上に、電極１４０を形成する（工程Ｐ１４０）。本実施形態では、製造者は、リフトオフ法を用いた電子ビーム蒸着法によって、半導体層１２０側から順に、ニッケル（Ｎｉ）から形成される層と、モリブデン（Ｍｏ）から形成される層とを形成する。つまり、製造者は、フォトリソグラフィによりレジストパターンを絶縁膜１３０の上に形成後、電子ビーム蒸着法により金属層を形成し、その後、レジストパターンを除去することにより、電極１４０を形成する。なお、電子ビーム蒸着法に代えて、例えば、抵抗加熱蒸着法やスパッタ法を用いてもよい。また、リフトオフ法に代えて、半導体層１２０の＋Ｚ軸方向側の面全体に金属層を形成後、フォトリソグラフィによるレジストパターンを形成し、その後、エッチングやイオンミリングなどを行う方法を用いてもよい。
【００３２】
電極１４０を形成した後（工程Ｐ１４０）、製造者は、カソード電極１５０を形成する（工程Ｐ１５０）。製造者は、基板１１０の裏面（−Ｚ軸方向の面）全体にカソード電極１５０を形成する。これらの工程を経て、半導体装置１００が完成する。
【００３３】
Ａ−３．効果
以上説明した第１実施形態の半導体装置１００では、図１に示すように、半導体層１２０と絶縁膜１３０との積層方向に沿った断面における絶縁膜１３０と電極１４０との境界線は、変曲点のない曲線形状となっている。このため、絶縁膜１３０の上に形成された電極１４０が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。また、第１実施形態の半導体装置１００では、開口部１３５の端部における絶縁膜１３０の表面Ｄは、半導体層１２０の表面Ｓに対して角度θが２０°以下に傾斜しているため、電界集中を緩和できる。以下、これらの効果について説明する。
【００３４】
図５は、絶縁膜１３０の表面の傾斜が特定の位置Ｑで変更する構成を示す図である。このような場合、絶縁膜１３０の上に電極１６０を形成する際に、傾斜が変更する位置Ｑを基点として、電極１６０が切れてしまったり、剥離してしまったりする虞があった。
【００３５】
しかし、第１実施形態の半導体装置１００では、絶縁膜１３０と電極１４０との境界線は変曲点のない曲線形状となっている。このため、開口部１３５の傾斜が変更する位置Ｑを有さないため、絶縁膜１３０の上に形成される電極１４０が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制できる。特に、リフトオフ法を用いて電極１４０を形成する場合に、レジストパターンの除去とともに電極１４０が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを効果的に抑制できる。
【００３６】
また、第１実施形態の半導体装置１００では、開口部１３５の端部における絶縁膜１３０の表面Ｄは、半導体層１２０の表面Ｓに対して角度θが２０°以下に傾斜している。このため、半導体装置１００に逆方向電圧が印加された時に、半導体層１２０と電極１４０との接合面の端部における電界集中を緩和することができる。以下、この電界集中の緩和効果を裏付ける評価試験の結果を示す。
【００３７】
図６は、開口部１３５の角度θと電界集中の緩和との関係を示す図である。図６は、角度θを１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４５°の６条件とした場合における、逆方向電流密度と逆方向電圧の関係をシミュレーションした結果である。図６において、縦軸が電流密度（Ａ／ｃｍ２）を示し、横軸が逆方向電圧（Ｖ）を示す。図６において、角度θは、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、４５°の６条件が示され、温度は、逆方向電圧印加時における電流密度が大きくなりやすい５００Ｋ（約２２７℃）に設定した。
【００３８】
図６の結果から、以下のことが分かった。つまり、角度θが２０°以下である場合、つまり、角度θが１０°、１５°、２０°の場合、逆方向電圧と電流密度との関係に大きな差が見られなかった。これに対して、角度θが２５°以上の場合、角度θが２０°以下の場合と比較して、逆方向電圧が大きくなるほど電流密度が大きくなった。この結果から、角度θを２０°以下とすることにより、電界緩和効果があることが分かる。
【００３９】
図７は、ＨＭＤＳの処理条件と開口部１３５の形状との関係を示す図である。この実験では、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間（供給時間）と、所定の温度（１２０℃）で絶縁膜を疎水化する時間（疎水化時間）とが異なる５個の試料１〜５を準備し、各試料における絶縁膜の表面Ｄの形状と角度θとを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）の画像を用いて観察した。ここで、本明細書において、角度θは、正確に計測する観点から、開口部１３５の端部から０．６５μｍ離れた位置における角度を示す。また、図７において、開口部１３５付近の絶縁膜１３０の表面Ｄが変曲点がない曲線形状である場合を「○」と示し、そうでないものを「×」と示す。図７の結果から、処理室にＨＭＤＳ蒸気を供給する時間（供給時間）が短いほど、また、所定の温度（１２０℃）で絶縁膜を疎水化する時間（疎水化時間）が短いほど、開口部１３５の角度θが小さくなることが分かった。
【００４０】
図８は、試料１の断面を示す図であり、図９は、試料５の断面を示す図である。図８および図９は、ＳＥＭにより取得した画像である。図８および図９において、紙面下側の黒く見える領域が半導体層１２０の領域であり、半導体層１２０の領域の紙面上側にある領域が、絶縁膜１３０の領域であり、絶縁膜１３０の領域の紙面上側にある白い領域が絶縁膜１３０の表面の領域である。
【００４１】
図９に示されるように、試料５（比較例）は、開口部１３５の角度θは、２１．２°である。また、開口部１３５付近の絶縁膜１３０の表面は変曲点がない曲線形状とはなっておらず、開口部１３５は、変曲点Ｔ１において曲線の曲がる方向が変わっているとともに、変曲点Ｔ２においても曲線の曲がる方向が変わっている。このように変曲点がある場合、その部分を基点として、絶縁膜１３０の上に形成される電極が切れたり、剥がれたりする虞があるため、好ましくない。
【００４２】
一方、図８に示されるように、試料１は、開口部１３５の角度θは、１４．７°であるとともに、開口部１３５付近の絶縁膜１３０の表面は変曲点がない曲線形状となっている。この結果として、角度θが２０°以下であることにより半導体装置１００の電界集中を緩和できるとともに、絶縁膜１３０と電極１４０との間の境界線が変曲点のない曲線形状となるため、絶縁膜１３０の上に形成された電極が切れてしまったり、剥離してしまったりすることを抑制することができる。
【００４３】
Ｂ．他の実施形態
上述の実施形態において、基板及び半導体層の材料は、窒化ガリウム（ＧａＮ）に限らず、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｃ）などの他の半導体であってもよい。
【００４４】
上述の実施形態において、各電極の材質は、上述の実施形態の材質に限らず、他の材質であってもよい。例えば、上述の実施形態では、電極１４０として、ニッケル（Ｎｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを用いたが、これに限られず、例えば、白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）などの他の材料を組み合わせた積層構造としてもよく、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）の単層構造としてもよい。
【００４５】
上述の実施形態では、ケイ素（Ｓｉ）を含む絶縁膜１３０として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用いたが、これに限られない。ケイ素（Ｓｉ）を含む絶縁膜１３０として、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を用いてもよい。
【００４６】
上述の実施形態では、疎水化処理としてＨＭＤＳ処理を行ったが、これに限られない。疎水化処理として、例えば、アッシング処理を行ってもよい。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…半導体装置
１１０…基板
１２０…半導体層
１３０…絶縁膜
１３５…開口部
１４０…電極
１５０…カソード電極
１６０…電極
１７０…レジストパターン
Ｄ…表面
Ｑ…位置
Ｓ…表面
Ｔ１…変曲点
Ｔ２…変曲点
【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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