(57)【要約】【課題】  化合物半導体層の上であって、電極間の領域内に複数の保護膜の層を形成することで電極間のリーク電流を低減する半導体装置を提供する。【解決手段】  実施形態の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられた化合物半導体層と、前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた保護層と、前記保護層の上に設けられ、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられた放熱層とを具備している。【選択図】図１
2016167522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられ、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた放熱層と
を具備した半導体装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内の部分に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた放熱層と、
前記保護層と前記放熱層とは開口部を有し、前記開口部の側面に形成され、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
を具備した半導体装置。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して前記第１の電極を間に挟むように前記第２の電極と反対側に設けられた第３の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内および前記第１の電極と前記第３の電極との間の領域内に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上に設けられ、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
前記絶縁層の上に設けられた放熱層と、
を具備した半導体装置。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して前記第１の電極を間に挟むように前記第２の電極と反対側に設けられた第３の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内の部分および前記第１の電極と前記第３の電極との間の領域内の部分に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内および前記第１の電極と前記第３の電極との間の領域内に設けられた放熱層と、
前記保護層と前記放熱層とは開口部を有し、前記開口部の側面に形成され、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
を具備した半導体装置。
【請求項５】
前記放熱層の上に前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層が更に設けられている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
前記絶縁層の上および前記第１の電極の周辺に設けられた放熱層と、
を具備した半導体装置。
【請求項７】
基板と
前記基板上に設けられた化合物半導体層と、
前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、
前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して前記第１の電極を間に挟むように前記第２の電極と反対側に設けられた第３の電極と、
前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内および前記第１の電極と前記第３の電極との間の領域内に設けられた水素を含む保護層と、
前記保護層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、
前記絶縁層の上および前記第１の電極の周辺に設けられた放熱層と、
を具備した半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁層は更に、前記放熱層の上に設けられた、
請求項２または請求項４に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記保護層は窒化珪素からなり、
前記放熱層はダイヤモンドからなり、
前記絶縁層は二酸化珪素または、電子サイクロトン共鳴を用いて作成された窒化珪素からなる、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記化合物半導体層は２以上の化合物半導体の層からなる、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記化合物半導体層は炭化珪素からなる、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記前記第１の電極または第２の電極はフィールドプレート構造である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大電力用の半導体装置の製造においては窒化ガリウム（以下、ＧａＮと称す）や炭化珪素（以下、ＳｉＣと称す）等の化合物半導体が用いられている。この化合物半導体の結晶表面のダングリングボンドを終端し、表面保護（パッシベーション）をするために窒化珪素（ＳｉＮ）を積層している。さらに窒化珪素の層（以下、窒化珪素層と称す）の上にダイヤモンド等の熱伝導性の高い保護膜を積層して放熱性を高め、熱による電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称す）の特性の劣化を抑制している。しかし、化合物半導体の層（以下、化合物半導体層と称す）の上に窒化珪素層とダイヤモンドの層（以下、ダイヤモンド層と称す）を積層した場合、窒化珪素層とダイヤモンド層との境界面に電流が流れ、電極間のリーク電流が発生し、半導体装置の特性が劣化するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、化合物半導体層の上であって、電極間の領域内に複数の保護膜の層を形成することで電極間のリーク電流を低減する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、実施形態の半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられた化合物半導体層と、前記化合物半導体層の上に設けられた第１の電極と、前記化合物半導体層の上に前記第１の電極と離間して設けられた第２の電極と、前記化合物半導体層の上であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間の領域内に設けられた保護層と、前記保護層の上に設けられ、前記保護層よりも水素の含有量が少ない絶縁層と、前記絶縁層の上に設けられた放熱層とを具備している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態である半導体装置の断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態である半導体装置の断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態である半導体装置の断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態である半導体装置の断面図。
【図５】本発明の第５の実施形態である半導体装置の断面図。
【図６】本発明の第６の実施形態である半導体装置の断面図。
【図７】本発明の第７の実施形態である半導体装置の断面図。
【図８】本発明の第８の実施形態である半導体装置の断面図。
【図９】本発明の第９の実施形態である半導体装置に係るソース電極の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、半導体装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態である半導体装置の断面図である。基板１の上に化合物半導体層２が積層されており、化合物半導体層２の上にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８が設けられている。ソース電極６はゲート電極７と離間して設けられている。ドレイン電極８はゲート電極７と離間して設けられており、ゲート電極７を挟むようにソース電極６とは反対側に設けられている。更に、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内および、ゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に窒化珪素層３ａと二酸化珪素（ＳｉＯ２）の層（二酸化珪素層）４ａとダイヤモンド層５とを設けている。
【０００９】
以下、断面図において、化合物半導体層２と接触しているゲート電極７の長さ（ゲート長）の方向をＸ軸方向とする。断面図の奥行きの方向をＹ軸方向とする。基板１からソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８への方向をＺ軸方向とする。また、以下において、二酸化珪素の層を二酸化珪素層と称する。
【００１０】
基板１の部材には珪素（以下、Ｓｉと称す）、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ、ダイヤモンド等がある。Ｓｉは安価であり、基板１の材料として広く用いられている。また、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ等はＧａＮ等の六方晶の結晶格子を有する化合物半導体層２の積層において、Ｓｉよりも格子欠陥を少なくできる。ダイヤモンドは熱伝導性が高いことから、大電力用の半導体装置において、放熱性に優れている。ただし、本実施形態および以下の実施形態において、基板１の部材については特に限定をしない。
【００１１】
化合物半導体層２は例えば、ＧａＮやＳｉＣ等の化合物半導体等が用いられる。化合物半導体とは複数の元素から構成される半導体である。化合物半導体にはアルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）等のIII族の元素と、窒素（Ｎ）等のＶ族の元素とを組み合わせたIII‐Ｖ族半導体がある。ＧａＮ等の窒素（Ｎ）を含有する化合物半導体は窒化物半導体とよばれる。また、ＳｉＣはＩＶ族の元素のＳｉと炭素（Ｃ）とからなるＩＶ−ＩＶ族半導体である。このＩＶ−ＩＶ族半導体も化合物半導体である。
【００１２】
ＧａＮやＳｉＣはＳｉと比べてバンドギャップが大きく、電圧の耐圧性に優れているため、高電圧の印加が可能な大電力用のパワーデバイスとして用いられている。さらに、ＧａＮの飽和電子速度はＳｉよりも大きく、電子移動度はＳｉと同等であることから、ＧａＮはマイクロ波用の高周波半導体装置としても用いられている。
【００１３】
ソース電極６、ドレイン電極８は化合物半導体層２の上にオーミック接触により設けられている。ゲート電極７は化合物半導体層２の上にショットキー接触により設けられている。ソース電極６は接地されており（図示せず）、ゲート電極７およびドレイン電極８に電圧を印加すると、ドレイン電極８からソース電極６に向かって、化合物半導体層２内に電流が流れる。
【００１４】
窒化珪素層３ａは化合物半導体層２の上であって、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内およびゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に設けられている。二酸化珪素層４ａは窒化珪素層３ａの上であって、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内およびゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に設けられている。ダイヤモンド層５は二酸化珪素層４ａの上であって、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内およびゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に設けられている。窒化珪素層３ａ、二酸化珪素層４ａ、ダイヤモンド層５は例えばプラズマＣＶＤ（Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）法により積層される。プラズマＣＶＤ法とは、積層する原料のガスをプラズマの状態にし、対象物の表面上に化学反応により蒸着し、積層させる方法である。
【００１５】
窒化珪素層３ａは水素原子（Ｈ）を含有しており、この水素原子（Ｈ）が化合物半導体層２の表面のダングリングボンドを終端する。これにより、化合物半導体層２の表面にトラップ準位の形成を防止し、半導体装置の特性の劣化が防止される。本実施形態および以下の実施形態において、窒化珪素層３ａは水素を含有する条件で形成され、化合物半導体層２の表面のトラップ準位密度を下げる保護層としての機能を有する。
【００１６】
ダイヤモンド層５は窒化珪素層３ａと比較して熱伝導性が高く、ＦＥＴの放熱効果に優れている。ＦＥＴ内部における発熱の熱源となる箇所は化合物半導体層２の内、ゲート電極７の下の領域である。ＦＥＴ内部の発熱による温度増加は、格子振動や電子の散乱の増加による電子移動度の低下、電子速度の低下、熱による抵抗の増大を招来し、ＦＥＴの特性の低下を招くこととなる。熱伝導性の高いダイヤモンド層５を積層することで、ゲート電極７の領域で発熱した熱量が分散される。本実施形態および以下の実施形態において、ダイヤモンド層５は半導体装置で発生した熱量の放熱をする、放熱層としての機能を有する。
【００１７】
従来、窒化珪素層３ａの上にダイヤモンド層５を積層することで化合物半導体層２の表面の結晶を水素原子（Ｈ）で結合しつつ、放熱性に優れた半導体装置が開発されているが、窒化珪素層３ａに水素原子（Ｈ）が含有されているため、ダイヤモンド層５表面（窒化珪素層３ａとの境界面）に窒化珪素層３ａからの水素原子（Ｈ）が局在する。この水素原子（Ｈ）がダイヤモンド層５の表面に準位を形成し、電子の伝導（ホッピング伝導）が発生する。この窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との境界面にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８が接触すると、各電極間においてホッピング伝導によるリーク電流が発生する。
【００１８】
本実施形態は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に二酸化珪素層４ａが設けられている。二酸化珪素（ＳｉＯ２）は絶縁物であるため、二酸化珪素層４ａは絶縁層となる。二酸化珪素層４ａをプラズマＣＶＤ法で積層する際、酸素分子（Ｏ２）は水素原子（Ｈ）との化学反応によりＨ２ＯやＯＨ等になるため、二酸化珪素層４ａは窒化珪素層３ａと比較して不純物の水素原子（Ｈ）の含有量が少ない。このため、窒化珪素層３ａと二酸化珪素層４ａとの境界面および、二酸化珪素層４ａとダイヤモンド層５との境界面に存在する水素原子（Ｈ）の量は、従来の窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との境界面よりも少ない。これにより本実施形態は、絶縁層の二酸化珪素層４ａを設けることで、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流が抑制され、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００１９】
図１（ｂ）は第１の実施形態である半導体装置の第１の変形例の図である。図１（ａ）の半導体装置のダイヤモンド層５とゲート電極７の上に二酸化珪素層４ｂを積層し、二酸化珪素層４ｂの上に窒化珪素層３ｂを積層したものである。窒化珪素層３ｂはゲート電極７を水滴などから保護するための保護膜でもある。ダイヤモンド層５の上に窒化珪素層３ｂを積層するとダイヤモンド層５と窒化珪素層３ｂとの境界面にてリーク電流が発生するため、二酸化珪素層４ｂをダイヤモンド層５の上と窒化珪素層３ｂとの間に積層している。この変形例は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に二酸化珪素層４ａを積層し、ダイヤモンド層５と窒化珪素層３ｂとの間に二酸化珪素層４ｂを積層しため、各層の境界面における水素原子（Ｈ）の量が少ない。そのため、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００２０】
図１（ｃ）は第１の実施形態である半導体装置の第２の変形例の図である。ダイヤモンド層５を二酸化珪素層４ａの上およびゲート電極７の周辺に積層させたものである。本実施形態および、以下の実施形態において、ゲート電極７の周辺とはゲート電極７の上および側面の領域である。
【００２１】
この場合、ダイヤモンド層５は半導体装置の放熱性を高める機能と、ゲート電極７を保護する保護膜としての機能がある。この変形例は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に二酸化珪素層４ａを積層しため、各層の境界面における水素原子（Ｈ）の量が少ない。そのため、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００２２】
本実施形態である、図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の半導体装置の製造方法は以下の通りである。図１（ａ）の半導体装置は、基板１にＧａＮやＳｉＣ等をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法等により結晶成長させ、化合物半導体層２を積層させる。ＭＯＣＶＤ法とは基板１にガス化した金属等を蒸着させることで積層する方法である。ただし、ＭＯＣＶＤ法による化合物半導体層２の積層方法は一例であり、ＭＯＣＶＤ法に限定せず、以下の実施形態においても同様とする。その後、化合物半導体層２の上にプラズマＣＶＤ法等で窒化珪素層３ａを積層する。窒化珪素層３ａを積層した後、その上にプラズマＣＶＤ法等で二酸化珪素層４ａを積層する。二酸化珪素層４ａを積層した後、その上にプラズマＣＶＤ法等でダイヤモンド層５を積層する。
【００２３】
ただし、窒化珪素層３ａは化合物半導体層２の表面の結晶の結合を終端するために水素原子（Ｈ）を含有しておれば良い。そのため、積層方法はプラズマＣＶＤ法に限定をせず、以下の実施形態においても同様とする。また、二酸化珪素層４ａおよびダイヤモンド層５の積層方法のプラズマＣＶＤ法は一例であり、これに限定せず、以下の実施形態においても同様とする。窒化珪素層３ａ、二酸化珪素層４ａ、ダイヤモンド層５の厚さはおよそ１００ｎｍから４００ｎｍ程度であるが、本実施形態および以下の実施形態においては各層の厚さについては限定をしない。
【００２４】
ダイヤモンド層５を積層した後、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を形成する開口部を作成するためにエッチングを行う。ダイヤモンド層５のエッチングには酸素分子（Ｏ２）を用いたプラズマエッチングを行う。プラズマエッチングとはプラズマによりガスをイオン化、ラジカル化し、これをエッチング対象に衝突させ、化学反応を起こすことでエッチングする方法である。エッチング対象物はプラズマが発生する領域に設置されている。エッチングを行う前にダイヤモンド層５の上にレジストを塗布し、開口部を作成する箇所以外の部分にパターン形成をする。パターン形成された箇所はレジストがダイヤモンド層５の表面を保護し、酸素のイオン粒子がダイヤモンド層５の表面に衝突しないため、エッチングされない。レジストが塗布されていない部分は、酸素のイオン粒子がダイヤモンド層５の表面と衝突し、エッチングが施される。
【００２５】
ダイヤモンド層５のエッチングの後、二酸化珪素層４ａのエッチングを行う。二酸化珪素層４ａのエッチングには例えば、四フッ化炭素（以下、ＣＦ４と称す）による反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching、以下ＲＩＥと称す）によるものがある。ＲＩＥとはプラズマによりガスをイオン化、ラジカル化し、エッチング対象物に衝突させ、イオンによる表面の原子を剥離するスパッタリングと、イオンとエッチング対象物との化学反応とによるエッチング方法である。本実施形態においてはＣＦ４をプラズマによりイオン化し、二酸化珪素層４ａの表面に衝突させ、スパッタリングと化学反応を起こし、エッチングをする。
【００２６】
二酸化珪素層４ａのエッチングの後、窒化珪素層３ａのエッチングを行う。窒化珪素層３ａのエッチングには例えば、ＣＦ４によるケミカルドライエッチング（Chemical Dry Etching、以下ＣＤＥと称す）によるものがある。ＣＤＥとはプラズマによりガスをイオン化、ラジカル化し、これをエッチング対象に衝突させ、化学反応を起こすことでエッチングする方法である。エッチング対象物とプラズマが発生する領域とが分離されている。本実施形態においてはＣＦ４をイオン化し、窒化珪素層３ａの表面に衝突させ、化学反応を起こし、エッチングをする。
【００２７】
ただし、本実施形態において、上記エッチング方法は一例である。エッチング方法については上記方法に限定をせず、以下の実施形態においても同様とする。
【００２８】
エッチングにより電極を形成する開口部が作成されたら、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を作成する。各電極は例えばＣＶＤ法等により積層され、熱処理（アロイ処理）により化合物半導体層２と接触される。
【００２９】
図１（ｂ）の半導体装置は、図１（ａ）の半導体装置の製造の工程から更に二酸化珪素層４ｂをソース電極６からゲート電極７を経てドレイン電極８までの領域に積層する。その後二酸化珪素層４ｂの上に窒化珪素層３ｂを積層する。これらの層の積層方法には例えばプラズマＣＶＤ法等がある。
【００３０】
図１（ｃ）の半導体装置は、図１（ａ）の半導体装置の二酸化珪素層４ａを積層した後に、二酸化珪素層４ａおよび窒化珪素層３ａのエッチングをする。その後、エッチングにより作成された開口部にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を作成する。その後、ダイヤモンド層５をソース電極６からゲート電極７を経てドレイン電極８までの領域に積層する。
【００３１】
以上の本実施形態の効果は、窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５の間に二酸化珪素層４ａを設けることで、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ａで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、さらにソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２（ａ）は第２の実施形態である半導体装置の断面図である。本実施形態は、化合物半導体層２が第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの異なる２層の化合物半導体層からなる半導体装置である。第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとは格子定数の近いものを組合せて積層させる。この第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの接合面をヘテロ界面と呼ぶ。第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとはそれぞれのバンドギャップが異なる。第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとが接合した際、ヘテロ界面の近傍にてエネルギー準位の量子井戸が形成され、量子井戸に電子が高密度で蓄積される。蓄積された電子は図２のＺ軸方向への移動が抑制され、Ｘ軸方向とＹ軸方向との２次元方向にのみ移動することとなる。これを２次元電子ガス（2 Dimensional Electron Gas、以下、２ＤＥＧと称す）という。これにより高密度の電子が２次元方向にのみ移動する、高電子移動度のトランジスタ（High Electron Mobility Transistor、以下ＨＥＭＴと称す）を作成することができる。
【００３３】
第１の化合物半導体層２ａには例えばＧａＮ等がある。また、第２の化合物半導体層２ｂには例えばＡｌＧａＮ等がある。本実施形態は第１の実施形態のＭＥＳＦＥＴ（Metal-Semiconductor Field Effect Transistor）構造をＨＥＭＴ構造にしたものである。第２の化合物半導体層２ｂの上に窒化珪素層３ａを積層し、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８が設けられている。
【００３４】
図２（ｂ）および図２（ｃ）は第２の実施形態である半導体装置の変形例である。図２（ｂ）は図２（ａ）の半導体装置のダイヤモンド層５とゲート電極７の上に二酸化珪素層４ｂを積層し、二酸化珪素層４ｂの上に窒化珪素層３ｂを積層したものである。窒化珪素層３ｂはゲート電極７を水滴などから保護するための保護膜でもある。
【００３５】
図２（ｃ）はダイヤモンド層５を二酸化珪素層４ａおよびゲート電極７の上に積層させたものである。この場合、ダイヤモンド層５は半導体装置の放熱性を高める機能と、ゲート電極７を保護する保護膜としての機能がある。
【００３６】
本実施形態である、図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の半導体装置の製造方法について、第１の実施形態の半導体装置の製造方法との差異は第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの積層としている点である。なお、窒化珪素層３ａ、二酸化珪素層４ａ、ダイヤモンド層５の積層およびソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を形成については、第１の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。また、図２（ｂ）の半導体装置の二酸化珪素層４ｂと窒化珪素層３ｂの積層は第１の実施形態の図１（ｂ）と同様であることから、詳細な説明を省略する。さらに、図２（ｃ）の半導体装置のダイヤモンド層５の積層は第１の実施形態の図１（ｃ）と同様であることから、詳細な説明を省略する。
【００３７】
以上の本実施形態の効果は、第１の実施形態と同様に、窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５の間に二酸化珪素層４ａを設けることで、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ａで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、さらにソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。さらに、本実施形態の効果はＨＥＭＴ構造を用いることで、第１の実施形態よりも電子の移動度が高く、高速、高周波での動作が可能である。
【００３８】
（第３の実施形態）
図３（ａ）は第３の実施形態である半導体装置の断面図である。本実施形態は保護層の窒化珪素層３ａと放熱層のダイヤモンド層５との間に、水素原子（Ｈ）の含有量が窒化珪素層３ａと比較して少ない窒化珪素の層が設けられている。以下、化合物半導体層２表面のダングリングボンドを終端させる水素を供給する窒化珪素層３ａよりも、水素の含有量が少ない窒化珪素の層を低水素窒化珪素層と称す。本実施形態では、窒化珪素層３ａの上に低水素窒化珪素層９ａが設けられている。即ち本実施形態は、第１の実施形態の二酸化珪素層４ａを低水素窒化珪素層９ａにしたものである（図１（ａ）参照）。この低水素窒化珪素層９ａは二酸化珪素層４ａと同様に絶縁層である。
【００３９】
化合物半導体層２の表面の結晶の終端には水素原子（Ｈ）を用いるため、化合物半導体層２の上には低水素窒化珪素層９ａよりも窒化珪素層３ａを積層する。また、半導体装置の放熱性を高めるために、熱伝導性の良いダイヤモンド層５を積層させる。本実施形態は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に低水素窒化珪素層９ａを設けることで、低水素窒化珪素層９ａとダイヤモンド層５との境界面において存在する水素原子（Ｈ）を従来の窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との境界面に存在する水素原子（Ｈ）の量よりも少なくする。これにより本実施形態は、第１の実施形態と同様にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００４０】
図３（ｂ）は第３の実施形態である半導体装置の第１の変形例の図である。図３（ａ）の半導体装置のダイヤモンド層５とゲート電極７の上に低水素窒化珪素層９ｂを積層したものである。低水素窒化珪素層９ｂはゲート電極７を水滴などから保護するための保護膜でもある。この変形例は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に低水素窒化珪素層９ａを積層しため、各層の境界面における水素原子（Ｈ）の量が少ない。そのため、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００４１】
図３（ｃ）は第３の実施形態である半導体装置の第２の変形例の図である。ダイヤモンド層５を低水素窒化珪素層９ａおよびゲート電極７の上に積層させたものである。この場合、ダイヤモンド層５は半導体装置の放熱性を高める機能と、ゲート電極７を保護する保護膜としての機能がある。この変形例は窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５との間に低水素窒化珪素層９ａを積層しため、各層の境界面における水素原子（Ｈ）の量が少ない。そのため、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制される。
【００４２】
本実施形態である、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の半導体装置の製造方法について、第１の実施形態の半導体装置の製造方法との差異は二酸化珪素層４ａの積層を低水素窒化珪素層９ａの積層としている点である。本実施形態では窒化珪素層３ａの上に低水素窒化珪素層９ａを電子サイクロトン共鳴（以下、ＥＣＲと称す）法等により積層している。
【００４３】
ＥＣＲ法による積層方法は以下のようになる。気体分子にエネルギーを与えてプラズマを発生させた後、このプラズマを加速させ積層する原子を含んだ部材に衝突させる。部材はプラズマとの衝突により積層する原子の粒子を発生させる。この粒子が窒化珪素層３ａを積層した基板１等の対象物に蒸着し低水素窒化珪素層９ａが積層される。このＥＣＲ法はプラズマを発生させる領域と基板１等の対象物を配置する領域とを分離していることから、高い真空状態で積層が可能となる。これによりＥＣＲ法はプラズマＣＶＤ法に比べて、水素の混入が少ないという特徴がある。ただし、低水素窒化珪素層９ａの積層方法において、ＥＣＲ法は一例であり、これに限定しない。また、以下の実施形態においても同様とする。
【００４４】
ダイヤモンド層５を積層した後、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を形成する開口部を作成するためにエッチングについて、ダイヤモンド層５のエッチングには酸素分子（Ｏ２）を用いたプラズマエッチングを行う。ダイヤモンド層５のエッチングの後、低水素窒化珪素層９ａ、窒化珪素層３ａのエッチングにはＣＦ４によるＣＤＥを行う。ただし、本実施形態において、上記エッチング方法は一例である。エッチング方法については上記方法に限定をしない。なお、窒化珪素層３ａ、ダイヤモンド層５の積層およびソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を形成については、第１の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。
【００４５】
図３（ｂ）の半導体装置は、図３（ａ）の半導体装置の製造の工程から更に低水素窒化珪素層９ｂをソース電極６からゲート電極７を経てドレイン電極８までの領域に積層したものである。
【００４６】
図３（ｃ）の半導体装置は、図３（ａ）の半導体装置の製造の工程のＥＣＲ法で低水素窒化珪素層９ａを積層した後に、低水素窒化珪素層９ａおよび窒化珪素層３ａのエッチング処理をする。エッチングにより作成された開口部にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を作成する。その後、ダイヤモンド層５をソース電極６からゲート電極７を経てドレイン電極８までの領域に積層したものである。
【００４７】
以上の本実施形態の効果は、窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５の間に低水素窒化珪素層９ａを設けることで、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ａで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、さらにソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。
【００４８】
（第４の実施形態）
図４（ａ）は第４の実施形態である半導体装置の断面図である。本実施形態は、化合物半導体層２が第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの異なる２層の化合物半導体層からなるＨＥＭＴ構造の半導体装置である。本実施形態は第３の実施形態のＭＥＳＦＥＴ構造をＨＥＭＴ構造にしたものである。第２の化合物半導体層２ｂの上に窒化珪素層３ａを積層し、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を設けられている。第１の化合物半導体層２ａには例えばＧａＮ等がある。また、第２の化合物半導体層２ｂには例えばＡｌＧａＮ等がある。
【００４９】
図４（ｂ）および図４（ｃ）は第４の実施形態である半導体装置の変形例である。図４（ｂ）は図４（ａ）の半導体装置のダイヤモンド層５とゲート電極７の上に低水素窒化珪素層９ｂを積層したものである。低水素窒化珪素層９ｂはゲート電極７を水滴などから保護するための保護膜でもある。
【００５０】
図４（ｃ）はダイヤモンド層５を低水素窒化珪素層９ａおよびゲート電極７の上に積層させたものである。この場合、ダイヤモンド層５は半導体装置の放熱性を高める機能と、ゲート電極７を保護する保護膜としての機能がある。
【００５１】
本実施形態である、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の半導体装置の製造方法について、第３の実施形態の半導体装置の製造方法との差異は第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの積層としている点である。即ち、第３の実施形態では基板１の上にＭＯＣＶＤ法等により化合物半導体層２を積層したが、本実施形態では基板１の上に第１の化合物半導体層２ａをＭＯＣＶＤ法等により積層し、第１の化合物半導体層２ａの上に第２の化合物半導体層２ｂを積層している。なお、窒化珪素層３ａ、ダイヤモンド層５の積層およびソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８を形成については、第１の実施形態および第３の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。低水素窒化珪素層９ａの積層は第３の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。また、図４（ｂ）の半導体装置の低水素窒化珪素層９ｂの積層は第３の実施形態の図３（ｂ）と同様であることから、詳細な説明を省略する。さらに、図４（ｃ）の半導体装置のダイヤモンド層５の積層は第３の実施形態の図３（ｃ）と同様であることから、詳細な説明を省略する。
【００５２】
以上の本実施形態の効果は、第３の実施形態と同様に、窒化珪素層３ａとダイヤモンド層５の間に低水素窒化珪素層９ａを設けることで、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ａで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、さらにソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の各電極の間におけるリーク電流を抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。さらに、本実施形態の効果はＨＥＭＴ構造を用いることで、第３の実施形態よりも電子の移動度が高く、高速、高周波での動作が可能である。
【００５３】
（第５の実施形態）
図５（ａ）は第５の実施形態である半導体装置の断面図である。基板１の上に化合物半導体層２が積層されており、化合物半導体層２の上にソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８が設けられている。ソース電極６はゲート電極７と離間して設けられている。ドレイン電極８はゲート電極７と離間して設けられており、ゲート電極７を挟むようにソース電極６とは反対側に設けられている。更に、保護層の窒化珪素層３ｃが化合物半導体層２の上であって、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内および、ゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に形成されている。そして、放熱層のダイヤモンド層５が窒化珪素層３ｃの上であって、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内および、ゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に形成されている。窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５はゲート電極７が形成される開口部をもつ。開口部の側面には絶縁層の二酸化珪素層４ｃが形成される。即ち二酸化珪素層４ｃの一端は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に接しており、他端はゲート電極７に接し、窒化珪素層３ｃおよびダイヤモンド層５はゲート電極７と非接触である。窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流は二酸化珪素層４ｃにより抑制される。
【００５４】
図５（ｂ）および図５（ｃ）は第５の実施形態である半導体装置の変形例である。図５（ｂ）および図５（ｃ）の半導体装置と図５（ａ）の半導体装置との差異点は、二酸化珪素層４ｃが設けられた位置である。図５（ａ）の半導体装置の二酸化珪素層４ｃはゲート電極７に接して設けられている。これに対して、図５（ｂ）の半導体装置の二酸化珪素層４ｃは、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内においてソース電極６に接触し、ゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内においてドレイン電極８に接している。即ち二酸化珪素層４ｃの一端は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に接しており、他端はソース電極６またはドレイン電極８に接している。窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面はゲート電極７に接している。
【００５５】
また、図５（ｃ）の半導体装置の二酸化珪素層４ｃは、各電極とは接触せずに両端を窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５とが積層された層に挟まれている。即ち二酸化珪素層４ｃの両端は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に接している。窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面はソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８に接している。
【００５６】
図５（ｂ）および図５（ｃ）の半導体装置は図５（ａ）の半導体装置と同様に、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｃにより抑制することができる。
【００５７】
さらに、図５（ｄ）、図５（ｅ）、および図５（ｆ）は第５の実施形態である半導体装置の変形例であり、それぞれ、図５（ａ）、図５（ｂ）、および図５（ｃ）における絶縁層の二酸化珪素層４ｃを絶縁層の低水素窒化珪素層９ｃに置換したものである。これらの実施形態の変形例は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流を低水素窒化珪素層９ｃにより抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、図５（ａ）から（ｆ）において、水滴などからゲート電極７を保護するため、二酸化珪素層４ｄを半導体装置の最上層に設けても良い。
【００５９】
本実施形態である、図５（ａ）から（ｆ）の半導体装置の製造方法は、基板１に化合物半導体層２を積層した後、化合物半導体層２の上に窒化珪素層３ｃを積層し、その上にダイヤモンド層５を積層する。ダイヤモンド層５および窒化珪素層３ｃにエッチングを施し、二酸化珪素層４ｃまたは低水素窒化珪素層９ｃを形成する箇所と、ソース電極６、ゲート電極７およびドレイン電極８を形成する箇所とに開口部を作成する。作成された開口部およびダイヤモンド層５の上に二酸化珪素または低水素窒化珪素を積層する。二酸化珪素または低水素の窒化珪素が積層されたら、開口部側壁の上の部分にレジストをパターン形成し、エッチングをする。これにより、開口部の側面にのみ絶縁層が残る。続いて開口部に各電極を作成し、熱処理（アロイ処理）により化合物半導体層２と接触する。ゲート電極７を保護するための二酸化珪素層４ｄを積層する場合は各電極を作成した後に積層する。
【００６０】
化合物半導体層２の積層にはＭＯＣＶＤ法、窒化珪素層３ｃ、二酸化珪素層４ｃ、ダイヤモンド層５、の積層にはプラズマＣＶＤ法、低水素窒化珪素層９ｃの積層にはＥＣＲ法がある。また、ダイヤモンド層５のエッチングには酸素分子（Ｏ２）を用いたプラズマエッチング、窒化珪素層３ａおよび低水素窒化珪素層９ｃのエッチングにはＣＦ４によるＣＤＥ、二酸化珪素層４ａのエッチングにはＣＦ４によるＲＩＥ等がある。ただし、本実施形態において上記製造方法、積層方法、エッチングの方法は一例である。本実施形態は上記方法に限定をしない。
【００６１】
以上の本実施形態の効果は、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ｃで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｃまたは低水素窒化珪素層９ｃで抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。
【００６２】
（第６の実施形態）
図６（ａ）は第６の実施形態である半導体装置の断面図である。本実施形態は、第５の実施形態である図５（ａ）の化合物半導体層２が第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの異なる２層としたものである。即ち、本実施形態は第５の実施形態のＭＥＳＦＥＴ構造をＨＥＭＴ構造にしたものである。第１の化合物半導体層２ａには例えばＧａＮ等がある。また、第２の化合物半導体層２ｂには例えばＡｌＧａＮ等がある。同様に図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）は図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）をＨＥＭＴ構造にしたものである。本実施形態においても、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流は二酸化珪素層４ｃまたは低水素窒化珪素層９ｃにより抑制される。
【００６３】
本実施形態の作成方法について、基板１の上に第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとを積層する方法は第２の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。また、窒化珪素層３ｃ、二酸化珪素層４ｃ、二酸化珪素層４ｄまたは低水素窒化珪素層９ｃ、ダイヤモンド層５、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の作成方法は第５の実施形態と同様のため詳細な説明を省略する。
【００６４】
以上の本実施形態の効果は、第５の実施形態と同様に、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ｃで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｃまたは低水素窒化珪素層９ｃで抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。さらに、本実施形態の効果はＨＥＭＴ構造を用いることで、第５の実施形態よりも電子の移動度が高く、高速、高周波での動作が可能である。
【００６５】
（第７の実施形態）
図７（ａ）は第７の実施形態である半導体装置の断面図である。第５の実施形態の図５（ａ）の絶縁層の二酸化珪素層４ｃを放熱層のダイヤモンド層５の上にも積層したものである。本実施形態において、当該層を二酸化珪素層４ｅとする。二酸化珪素層４ｅは窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面と接触し、更にダイヤモンド層５の表面と接している。このため、ゲート電極７は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面とは接触をしていない。これにより、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流は二酸化珪素層４ｅにより抑制される。
【００６６】
また図７（ｂ）および（ｃ）は第７の実施形態である半導体装置の変形例である。これらは第５の実施形態の図５（ｂ）および図５（ｃ）の絶縁層の二酸化珪素層４ｃを放熱層のダイヤモンド層５の上にも積層したものである。これらの層も二酸化珪素層４ｅとする。図５（ｂ）において、ゲート電極７は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面と接触しているが、ソース電極６とドレイン電極８とは当該境界面と接触をしていない。
【００６７】
図５（ｃ）においてはソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８は窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面と接触しているが、当該境界面は二酸化珪素層４ｅにより分断されている箇所を有する。
【００６８】
これより図７（ｂ）および図７（ｃ）の半導体装置は図７（ａ）の半導体装置と同様に、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｅにより抑制している。
【００６９】
さらに二酸化珪素層４ｅはダイヤモンド層５の上に積層されている箇所を有するため、水滴などからゲート電極７を保護するために窒化珪素層３ｄを半導体装置の最上層に設けた場合、ダイヤモンド層５と窒化珪素層３ｄとの境界面を作成しない。これにより第５の実施形態よりもリーク電流を抑制することができる。
【００７０】
さらに、図７（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の絶縁層の二酸化珪素層４ｅを絶縁層の低水素窒化珪素層９ｄに置換したものである。この場合においては、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流は低水素窒化珪素層９ｄにより抑制される。
【００７１】
本実施形態である、図７（ａ）から（ｆ）の半導体装置の製造方法は、第５の実施形態の二酸化珪素または低水素の窒化珪素の積層まで同様である。第５の実施形態との差異点は二酸化珪素層４ｅまたは低水素窒化珪素層９ｄがダイヤモンド層５の上にも残るよう、レジストのパターン形成箇所を第５の実施形態から変更することである。即ちダイヤモンド層５の上の二酸化珪素または低水素の窒化珪素の上にレジストをパターン形成することである。これ以降の工程は第５の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。
【００７２】
以上の本実施形態の効果は、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ｃで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｅまたは低水素窒化珪素層９ｄで抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。
【００７３】
（第８の実施形態）
図８（ａ）は第８の実施形態である半導体装置の断面図である。本実施形態は、第７の実施形態である図７（ａ）の化合物半導体層２が第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとの異なる２層としたものである。即ち、本実施形態は第７の実施形態のＭＥＳＦＥＴ構造をＨＥＭＴ構造にしたものである。第１の化合物半導体層２ａには例えばＧａＮ等がある。また、第２の化合物半導体層２ｂには例えばＡｌＧａＮ等がある。同様に図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）は図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）および（ｆ）をＨＥＭＴ構造にしたものである。本実施形態においても、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面を介して、ソース電極６とゲート電極７との間、およびゲート電極７とドレイン電極８との間を流れるリーク電流は二酸化珪素層４ｅまたは低水素窒化珪素層９ｄにより抑制される。
【００７４】
本実施形態の作成方法について、基板１の上に第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂとを積層する方法は第２の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。また、窒化珪素層３ｃ、二酸化珪素層４ｃ、二酸化珪素層４ｄ、または低水素窒化珪素層９ｃ、ダイヤモンド層５、ソース電極６、ゲート電極７、ドレイン電極８の作成方法は第７の実施形態と同様のため詳細な説明を省略する。
【００７５】
以上の本実施形態の効果は、第７の実施形態と同様に、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ｃで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、窒化珪素層３ｃとダイヤモンド層５との境界面に流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｅまたは低水素窒化珪素層９ｄで抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。さらに、本実施形態の効果はＨＥＭＴ構造を用いることで、第７の実施形態よりも電子の移動度が高く、高速、高周波での動作が可能である。
【００７６】
（第９の実施形態）
図９（ａ）はＭＥＳＦＥＴ構造の第１の実施形態の図１（ｂ）または、ＨＥＭＴ構造の第２の実施形態の図２（ｂ）に係る半導体装置についてソース電極６をフィールドプレート構造としたときの断面図である。また、化合物半導体層２は第１の化合物半導体層２ａと第２の化合物半導体層２ｂからなるＨＥＭＴ構造でも良い。
【００７７】
ソース電極６のフィールドプレート構造はソース電極６の伸ばした部分の先端が、Ｘ軸上において、ゲート電極７とドレイン電極８との間に位置する。
【００７８】
フィールドプレート構造を用いない場合、半導体装置の内部の電界強度の分布はゲート電極７の下が最も電界強度が強い箇所であり、また局所的である。ゲート電極７の下の局所的に強い電界強度の分布は、発熱による半導体装置の特性の低下の要因になる。ソース電極６についてフィールドプレート構造をとると、電界強度の最大値が低下し、電界分布はＸ軸方向に広がる。これにより、ゲート電極７の下の発熱を抑制し、半導体装置の特性の低下を抑制する。
【００７９】
本実施形態では第１の実施形態である半導体装置の変形例である、図１（ｂ）の窒化珪素層３ｂを各電極の間の領域内に、第１の実施形態よりも厚く積層しその上にソース電極６を設ける。この場合、窒化珪素層３ｂを積層した後、エッチング処理によりソース電極６を設ける開口部を作成した後、ソース電極６を形成する。本実施形態の半導体装置をＨＥＭＴ構造にしたものは第２の実施形態である半導体装置の変形例である、図２（ｂ）のソース電極６をフィールドプレート構造としたものとなる。この実施形態においてもソース電極６とゲート電極７との間の領域内およびゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内を流れるリーク電流を抑制することができる。
【００８０】
また、図９の（ｂ）から（ｆ）はいずれも本実施形態である半導体装置の変形例である。図９（ｂ）はＭＥＳＦＥＴ構造の第３の実施形態の図３（ｂ）または、ＨＥＭＴ構造の第４の実施形態の図４（ｂ）に係る半導体装置についてソース電極６をフィールドプレート構造としたときの断面図である。図９（ｂ）の場合、低水素窒化珪素層９ｂを、第３の実施形態または第４の実施形態よりも厚く積層しその上にソース電極６を設けている。
【００８１】
図９（ｃ）はＭＥＳＦＥＴ構造の第５の実施形態の図５（ａ）または、ＨＥＭＴ構造の第６の実施形態の図６（ａ）に係る半導体装置についてソース電極６をフィールドプレート構造としたときの断面図である。また、図９（ｄ）は図９（ｃ）の二酸化珪素層４ｃを低水素窒化珪素層９ｃに置換したものである。図９（ｃ）および（ｄ）の場合、二酸化珪素層４ｄを、第５の実施形態または第６の実施形態よりも厚く積層しその上にソース電極６を設けている。
【００８２】
図９（ｅ）はＭＥＳＦＥＴ構造の第７の実施形態の図７（ａ）または、ＨＥＭＴ構造の第８の実施形態の図８（ａ）に係る半導体装置についてソース電極６をフィールドプレート構造としたときの断面図である。また、図９（ｆ）は図９（ｅ）の二酸化珪素層４ｅを低水素窒化珪素層９ｄに置換したものである。図９（ｅ）および（ｆ）の場合、窒化珪素層３ｄを、第７の実施形態または第８の実施形態よりも厚く積層しその上にソース電極６を設けている。
【００８３】
以上の本実施形態の効果は、第１の実施形態乃至第８の実施形態と同様に、化合物半導体層２の結晶を窒化珪素層３ｃで終端し、ダイヤモンド層５で放熱性を有しつつ、各電極間に流れるリーク電流を二酸化珪素層４ｅまたは低水素窒化珪素層９ｄで抑制することで、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。さらに、ソース電極６をフィールドプレート構造とすることで、半導体装置内の発熱を抑制し、半導体装置の特性の劣化が抑制されることである。
【００８４】
以上の実施形態においてゲート電極７の断面形状についてフィールドプレート構造を提示しているが、これは一例であり、ゲート電極７の形状については限定をしない。
【００８５】
以上の実施形態について基板１の部材にＳｉ、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ、ダイヤモンドを提示したが、これらは一例であり、上記実施形態において基板１の部材については特に限定をしない。
【００８６】
また、ソース電極６とゲート電極７との間の領域内、およびゲート電極７とドレイン電極８との間の領域内に設けられた窒化珪素層３ａおよび３ｃと二酸化珪素層４ａ、４ｃおよび４ｅとダイヤモンド層５と低水素窒化珪素層９ａ、９ｃおよび９ｄとは断面図ではゲート電極７により分離されているが、これらの層はＹ軸方向の手前側若しくは奥行側において結合をしている。ただし、上記の実施形態において、これらの層の結合、分離の状態については特に限定をしない。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要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】
【００８８】
１‥‥基板、
２‥‥化合物半導体層、
２ａ‥‥第１の化合物半導体層、
２ｂ‥‥第２の化合物半導体層、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ‥‥窒化珪素層、
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ‥‥二酸化珪素層、
５‥‥ダイヤモンド層、
６‥‥ソース電極、
７‥‥ゲート電極、
８‥‥ドレイン電極、
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ‥‥低水素窒化珪素層。 
【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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