(57)【要約】      （修正有）【課題】ソースフィールドプレートによる電界緩和効果を向上させる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板１１の表面上に設けられたドレイン電極１２ｄ、ソース電極１２ｓと、これらの電極間に設けられた第１の絶縁膜１３と、この第１の絶縁膜１３の表面との間に、互いに離間した第１空間１５および第２の空間１６が設けられるように、第１の絶縁膜１３の表面上に設けられた第２の絶縁膜１４と、第１の絶縁膜１３および第２の絶縁膜１４を貫通する開口部内に配置される脚部１８ａ、および第２の絶縁膜１４の表面上に設けられた庇部１８ｂ、からなるゲート電極１８と、第１、第２の空間内１５、１６において、ゲート電極１８の庇部１８ｂの下方に、ゲート電極１８と絶縁され、かつソース電極１２ｓと電気的に接続されるように設けられた第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面上に、互いに離間するように設けられたドレイン電極およびソース電極と、
これらのドレイン電極とソース電極との間に設けられた第１の絶縁膜と、
一部を前記第１の絶縁膜の表面から上方に離間させることによって前記第１の絶縁膜の表面との間に、互いに離間した第１空間および第２の空間が設けられるように、前記第１の絶縁膜の表面上に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜を貫通するとともに、前記第１空間と前記第２の空間との間を通るように設けられた開口部内に配置される脚部、および前記第２の絶縁膜の表面上に設けられた、前記脚部より幅が広い庇部、からなるゲート電極と、
前記第１の空間内において、前記ゲート電極の前記庇部の下方に、前記ゲート電極と絶縁され、かつ前記ソース電極と電気的に接続されるように設けられた第１のソースフィールドプレートと、
前記第２の空間内において、前記ゲート電極の庇部の下方に、前記ゲート電極と絶縁され、かつ前記ソース電極と電気的に接続されるように設けられた第２のソースフィールドプレートと、
を具備する半導体装置。
【請求項２】
前記開口部の側壁には、前記第１、第２のソースフィールドプレートを除く前記第１、第２の空間内を埋めるように第３の絶縁膜が設けられており、
前記第１、第２のソースフィールドプレートは、前記ゲート電極の前記脚部と、前記第３の絶縁膜によって絶縁されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板の表面上にドレイン電極およびソース電極を形成するとともに、これらの電極間の前記半導体基板の表面上に第１の絶縁膜を形成し、
前記第１の絶縁膜の表面上の一部に金属板を、前記ソース電極に電気的に接続されるように形成し、
前記金属板を覆うように、前記第１の絶縁膜の表面上に第２の絶縁膜を形成し、
前記第２の絶縁膜、前記金属板、および前記第１の絶縁膜のそれぞれの一部領域を除去することにより、前記第１、第２の絶縁膜にこれらの絶縁膜を貫通する開口部を形成するとともに、前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に、前記金属板が分割された第１のソースフィールドプレートおよび第２のソースフィールドプレートを形成し、
前記第１、第２の絶縁膜に形成された開口部内に、前記第１、第２のソースフィールドプレートから絶縁されるようにゲート電極の脚部を形成するとともに、前記第２の絶縁膜の表面から上方に突出し、前記１、第２のソースフィールドプレートを前記第２の絶縁膜を介して覆うように前記ゲート電極の庇部を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート電極の前記脚部を形成する前に、前記第１、第２の絶縁膜の前記開口部の前記側壁に、第３の絶縁膜を形成し、
前記ゲート電極の前記脚部は、前記第３の絶縁膜が設けられた前記第１、第２の絶縁膜の前記開口部内に形成される請求項３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】
本発明の実施形態は、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】
半導体装置の一例である電界効果トランジスタにおける電界緩和技術として、ソースフィールドプレートが知られている。ソースフィールドプレートをゲート・ドレイン間に配置することにより、ゲート電極付近の電界集中を緩和することができるため、電界効果トランジスタの耐圧を向上することができる。
【０００３】
ソースフィールドプレートによる電界緩和効果をより向上させるためには、ソースフィールドプレートを、ゲート電極の根元になるべく近い位置に設けることが求められる。しかしながら、Ｙ字形状のゲート電極を有する電界効果トランジスタにおいては、ソースフィールドプレートをゲート電極の根元に近い位置、特にゲート電極の庇部の下方に設けることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、ソースフィールドプレートによる電界緩和効果を向上させることができる半導体装置および半導体装置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】
【０００６】
実施形態に係る半導体装置は、半導体基板の表面上に、互いに離間するように設けられたドレイン電極およびソース電極と、これらのドレイン電極とソース電極との間に設けられた第１の絶縁膜と、一部を前記第１の絶縁膜の表面から上方に離間させることによって前記第１の絶縁膜の表面との間に、互いに離間した第１空間および第２の空間が設けられるように、前記第１の絶縁膜の表面上に設けられた第２の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜を貫通するとともに、前記第１空間と前記第２の空間との間を通るように設けられた開口部内に配置される脚部、および前記第２の絶縁膜の表面上に設けられた、前記脚部より幅が広い庇部、からなるゲート電極と、前記第１の空間内において、前記ゲート電極の前記庇部の下方に、前記ゲート電極と絶縁され、かつ前記ソース電極と電気的に接続されるように設けられた第１のソースフィールドプレートと、前記第２の空間内において、前記ゲート電極の庇部の下方に、前記ゲート電極と絶縁され、かつ前記ソース電極と電気的に接続されるように設けられた第２のソースフィールドプレートと、を具備するものである。
【０００７】
また、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面上にドレイン電極およびソース電極を形成するとともに、これらの電極間の前記半導体基板の表面上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜の表面上の一部に金属板を、前記ソース電極に電気的に接続されるように形成し、前記金属板を覆うように、前記第１の絶縁膜の表面上に第２の絶縁膜を形成し、前記第２の絶縁膜、前記金属板、および前記第１の絶縁膜のそれぞれの一部領域を除去することにより、前記第１、第２の絶縁膜にこれらの絶縁膜を貫通する開口部を形成するとともに、前記第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に、前記金属板が分割された第１のソースフィールドプレートおよび第２のソースフィールドプレートを形成し、前記第１、第２の絶縁膜に形成された開口部内に、前記第１、第２のソースフィールドプレートから絶縁されるようにゲート電極の脚部を形成するとともに、前記第２の絶縁膜の表面から上方に突出し、前記１、第２のソースフィールドプレートを前記第２の絶縁膜を介して覆うように前記ゲート電極の庇部を形成する方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。
【図２】ソース電極とソースフィールドプレートとの電気的な接続関係を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った半導体装置の断面の一部を拡大して示す図である。
【図３】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図５】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図６】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図７】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図８】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図９】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図１０】実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本実施形態に係る半導体装置および半導体装置の製造方法について説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。図１に示す半導体装置１０は、半導体基板の一例である窒化ガリウム（ＧａＮ）基板１１に形成された電界効果トランジスタである。以下に、この電界効果トランジスタについて説明する。
【００１１】
ＧａＮ基板１１の表面上には、ドレイン電極１２ｄおよびソース電極１２ｓが、互いに離間するように形成されている。これらの電極１２ｄ、１２ｓは、ＧａＮ基板１１の表面に対してオーミック接触するように設けられている。
【００１２】
また、ドレイン電極１２ｄおよびソース電極１２ｓから露出するＧａＮ基板１１の表面上には、第１の絶縁膜１３が設けられている。第１の絶縁膜１３は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜からなり、例えばドレイン電極１２ｄおよびソース電極１２ｓと同程度の膜厚を有している。
【００１３】
ドレイン電極１２ｄの表面上およびソース電極１２ｓの表面上を含む第１の絶縁膜１３の表面上には、第２の絶縁膜１４が設けられている。第２の絶縁膜１４は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜からなり、その一部分が第１の絶縁膜１３の表面上のうちドレイン電極１２ｄとソース電極１２ｓとの間の一部領域から上方に離間し、他の部分が第１の絶縁膜１３の表面に接するように設けられている。このように第２の絶縁膜１４が設けられることにより、第１の絶縁膜１３と第２の絶縁膜１４との間に、互いに離間した第１の空間１５および第２の空間１６が形成される。
【００１４】
このように設けられた第１、第２の絶縁膜１３、１４には、これらの絶縁膜１３、１４を貫通してＧａＮ基板１１の表面に到達する開口部１７が設けられている。開口部１７は、ドレイン電極１２ｄとソース電極１２ｓとの間の領域において、第１、第２の絶縁膜１３、１４を貫通するとともに、第１の空間１５と第２の空間１６との間を通るように設けられている。
【００１５】
なお、上述の第１の空間１５は、開口部１７に連通した、開口部１７よりドレイン電極１２ｄ側の空間であり、上述の第２の空間１６は、開口部１７に連通した、開口部１７よりソース電極１２ｓ側の空間である。
【００１６】
第１、第２の絶縁膜１３、１４に設けられた開口部１７内を含む第２の絶縁膜１４の表面上には、Ｙ字形状のゲート電極１８が設けられている。Ｙ字形状のゲート電極１８は、幅Ｌａが細い脚部１８ａ、およびこの脚部１８ａの上端に設けられ、脚部１８ａより幅Ｌｂが広い庇部１８ｂ、によって構成されるゲート電極１８である。このゲート電極１８の脚部１８ａは、開口部１７内に、この開口部１７の側壁に接することなく、かつ開口部１７から露出するＧａＮ基板１１とショットキ接合するように設けられている。そして、ゲート電極１８の庇部１８ｂは、脚部１８ａ上端に接するとともに、脚部１８ａ上端から上方に突出するように、第２の絶縁膜１４の表面上に設けられている。
【００１７】
また、第１の空間１５内には、第１のソースフィールドプレート１９が設けられており、第２の空間１６内には、第２のソースフィールドプレート２０が設けられている。これらのソースフィールドプレート１９、２０は、それぞれの空間１５、１６内において、ゲート電極１８の庇部１８ｂの下方となる位置に設けられている。すなわち、それぞれのフィールドプレート１９、２０は、第２の絶縁膜１４を介してゲート電極１８の庇部１８ｂに覆われるように設けられている。
【００１８】
図２は、ソース電極１２ｓと第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０との電気的な接続関係を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った半導体装置１０の断面の一部を拡大して示す図である。図２に示すように、ソース電極１２ｓと第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０とは、第１の絶縁膜１３の表面上に、ゲート電極１８の脚部１８ａを迂回するように設けられた配線２１によって、電気的に接続されている。これにより、第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０は、ソース電極１２ｓと同電位となる。
【００１９】
図１を参照する。第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０が配置された領域を除く第１、第２の空間１５、１６内、および第１、第２の絶縁膜１３、１４に設けられた開口部１７とゲート電極１８の脚部１８ａとの間には、これらを埋めるように第３の絶縁膜２２が設けられている。第３の絶縁膜２２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜からなる。この第３の絶縁膜２２によって、ゲート電極１８と第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０とは、電気的に絶縁される。
【００２０】
図３〜図１０はそれぞれ、以上に説明した半導体装置１０の製造方法を説明するための、図１に対応した模式的な断面図である。以下に、図３〜図１０を参照して、本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法を説明する。
【００２１】
まず図３に示すように、半導体基板として例えばＧａＮ基板１１の表面上に所定金属を蒸着し、この蒸着された金属がＧａＮ基板１１に対してオーミック接触するようにして、ドレイン電極１２ｄおよびソース電極１２ｓを形成する。これとともに、ドレイン電極１２ｄおよびソース電極１２ｓから露出するＧａＮ基板１１の表面上に、例えばＳｉＮからなる第１の絶縁膜１３を、蒸着により形成する。
【００２２】
さらに、第１の絶縁膜１３の表面上のうち、ドレイン電極１２ｄとソース電極１２ｓとの間の所定領域に、後に第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０となる金属板２３を形成する。この金属板２３は、例えば第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０とソース電極１２ｓとを接続する、第１の絶縁膜１３の表面上の配線２１（図２）と同時に、蒸着により形成される。
【００２３】
次に、図４に示すように、ドレイン電極１２ｄの表面上およびソース電極１２ｓの表面上を含む第１の絶縁膜１３の表面上に、金属板２３を覆うように、第２の絶縁膜１４を形成する。第２の絶縁膜１４は、例えばＳｉＮを蒸着することにより形成される。
【００２４】
このように第２の絶縁膜１４を形成することにより、一部分が第１の絶縁膜１３の表面上のうちドレイン電極１２ｄとソース電極１２ｓとの間の一部領域から上方に離間し、他の部分が第１の絶縁膜１３の表面に接する第２の絶縁膜１４が形成される。
【００２５】
次に、図５に示すように、第２の絶縁膜１４の表面上に、第１の開口部２４ａを有する第１のレジスト膜２４を形成する。第１の開口部２４ａは、金属板２３の両端部を除く表面の一部の上方、例えば金属板２３の表面のうち、略中央領域の上方に配置されるように設けられる。この第１のレジスト膜２４は、例えば第２の絶縁膜１４の表面上に一様にレジスト材料を塗布した後、このレジスト材料をパターニングして第１の開口部２４ａを形成することにより設けられる。
【００２６】
このように第１のレジスト膜２４を形成した後、第１の開口部２４ａから露出する第２の絶縁膜１４をエッチングして除去する。これにより、第１の開口部２４ａから、金属板２３の両端部を除く表面の一部の上方、例えば金属板２３の表面のうち略中央領域が露出する。
【００２７】
次に、図６に示すように、第１のレジスト膜２４をマスクとして用いて、第１の開口部２４ａから露出する金属板２３を例えばウェットエッチングして除去する。これにより、金属板２３は分割され、第１のソースフィールドプレート１９および第２のソースフィールドプレート２０が形成されるとともに、第１の絶縁膜１３と第２の絶縁膜１４との間に、第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０を含む第１、第２の空間１５、１６が形成される。そして、第１の開口部２４ａから、第１の絶縁膜１３の表面の一部領域が露出する。
【００２８】
この工程においてウェットエッチングは等方性エッチングとなるため、形成される第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０は、その断面において下辺が上辺より長い台形となる形状になる。
【００２９】
次に、図７に示すように、第１のレジスト膜２４をマスクとして用いて、第１の開口部２４ａから露出する第１の絶縁膜１３をエッチングして除去する。これにより、第１の開口部２４ａから、ＧａＮ基板１１の表面の一部領域が露出する。
【００３０】
以上の図５、図６、および図７に示す工程を経て、第１、第２の絶縁膜１３、１４には、これらの絶縁膜１３、１４を貫通し、第１、第２の空間１５、１６に連通する開口部１７が形成される。
【００３１】
次に、第１のレジスト膜２４を例えばアッシングにより除去した後、図８に示すように、第１、第２の空間１５、１６内を含む開口部１７の側壁、および開口部１７から露出するＧａＮ基板１１の表面、を含む第２の絶縁膜１４の表面上に、第３の絶縁膜２２を形成する。第３の絶縁膜２２は、例えばＳｉＮを蒸着することにより形成される。
【００３２】
次に、図９に示すように、第３の絶縁膜２２を全面エッチングし、第２の絶縁膜１４の表面上の第３の絶縁膜２２のほぼ全てを除去するとともに、第１、第２の絶縁膜１３、１４の開口部１７から露出するＧａＮ基板１１の表面上に形成された第３の絶縁膜２２を除去する。この工程により、第３の絶縁膜２２は、第１、第２の空間１５、１６内を含む、第１、第２の絶縁膜１３、１４の開口部１７の側壁のみに残る。
【００３３】
次に、図１０に示すように、第１、第２の絶縁膜１３、１４の開口部１７が露出するとともに、第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０上の第２の絶縁膜１４が露出する第２の開口部２５ａを有する第２のレジスト膜２５を、第２の絶縁膜１４の表面上に形成し、このレジスト膜２５をマスクとして用いて所定金属２６を蒸着することにより、Ｙ字形状のゲート電極１８を形成する。ゲート電極１８は、その脚部１８ａが第１、第２の絶縁膜１３、１４の開口部１７から露出するＧａＮ基板１１に対してショットキ接合するように形成され、庇部１８ｂが第２の絶縁膜１４を介して第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０を覆うように形成される。
【００３４】
最後に、第２のレジスト膜２５を例えばアッシングにより除去し、図１、図２に示す半導体装置１０が製造される。
【００３５】
以上に説明した実施形態に係る半導体装置１０および半導体装置１０の製造方法によれば、第１、第２のソースフィールドプレート１９、２０を、ゲート電極１８の根元に近い位置、すなわち、ゲート電極１８の庇部１８ｂの下方に設けることができる。従って、ソースフィールドプレート１９、２０による電界緩和効果を向上させることができ、高耐圧の半導体装置１０が提供される。
【００３６】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・・半導体装置
１１・・・窒化ガリウム（ＧａＮ）基板
１２ｄ・・・ドレイン電極
１２ｓ・・・ソース電極
１３・・・第１の絶縁膜
１４・・・第２の絶縁膜
１５・・・第１の空間
１６・・・第２の空間
１７・・・開口部
１８・・・ゲート電極
１８ａ・・・脚部
１８ｂ・・・庇部
１９・・・第１のソースフィールドプレート
２０・・・第２のソースフィールドプレート
２１・・・配線
２２・・・第３の絶縁膜
２３・・・金属板
２４・・・第１のレジスト膜
２４ａ・・・第１の開口部
２５・・・第２のレジスト膜
２５ａ・・・第２の開口部
２６・・・金属
【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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