(57)【要約】【課題】ゲート電極の剥がれを防止することができる半導体装置を提供すること。【解決手段】ＳｉＣ基板１１上に形成されたＧａＮバッファ層１２と、このバッファ層１２上に形成されたアンドープＡｌＧａＮ層１３と、このアンドープＡｌＧａＮ層１３上に離間して形成され、アンドープＡｌＧａＮ層１３とオーミック接合されたドレイン電極１６及びソース電極１７と、これらドレイン電極１６とソース電極１７の間に形成され、側壁に金属膜が埋め込み形成された開口部１９を有する絶縁膜２０と、開口部１９に形成され、アンドープＡｌＧａＮ層１３とショットキー接合されたゲート電極１８と、を具備することを特徴とする半導体装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたＧａＮ系の材料からなるバッファ層と、
このバッファ層上に形成されたＧａＮ系の材料からなる能動層と、
この能動層上に離間して形成され、前記能動層とオーミック接合されたドレイン電極及びソース電極と、
これらドレイン電極とソース電極の間に形成され、側壁に金属膜が埋め込み形成された開口部を有する絶縁膜と、
前記開口部に形成され、前記能動層とショットキー接合されたゲート電極と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ゲート電極は、上部に張り出し部を有する形状であり、前記金属膜は、さらにこのゲート電極の張り出し部の下部にも形成されてい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】
前記ゲート電極は、前記バッファ層上まで延長形成されており、このバッファ層上に形成されたゲート電極の幅は、前記能動層上に形成されたゲート電極の幅よりも広いことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート電極は、Ｎｉ/Ａｕもしくは、Ｐｔ/Ａｕのいずれかの材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯で動作する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮなどの化合物半導体を用いた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、優れた高周波特性を有しており、マイクロ波帯で動作する半導体装置として、広く実用化されている。
【０００３】
このＦＥＴは、例えば以下のような構造である。すなわち、ＳｉＣ基板上にＧａＮバッファ層が形成され、このＧａＮバッファ層上には、能動層を有するアンドープＡｌＧａＮ層が形成されている。そして、このアンドープＡｌＧａＮ層上には、Ｔｉ/Ａｌ/Ｎｉ/Ａｕからなるドレイン電極及びソース電極がリフトオフ法により形成され、アンドープＡｌＧａＮ層とオーミック接合されている。また、これらドレイン電極とソース電極との間には、Ｐｔ/ＡｕまたはＮｉ/Ａｕからなるゲート電極が、同様にリフトオフ法により形成され、アンドープＡｌＧａＮ層とショットキー接合されている。
【０００４】
しかし、上述したＦＥＴにおいて、ＧａＮ層はＰｔやＮｉとの反応性が悪い半導体層であるため、ＧａＮ層とＰｔまたはＧａＮ層とＮｉとの密着性はあまり良好でない。このため、特にゲート電極をリフトオフ法にて形成する際に、形成されたゲート電極が剥がれるという問題があった。
【０００５】
これを回避するために、２〜２０Å/ｓeｃ程度の蒸着速度でゲート電極を形成することで、ＧａＮ層との密着性を良好にする方法が知られている（特許文献１）。
【０００６】
しかし、さらなるＦＥＴの高性能化のためにゲート長を短くした場合、ＧａＮ層とゲート電極との接合面は小さくなるため、上述した方法でも十分な密着性を有することが困難になってくるといった問題がある。
【特許文献１】特開平１０−１７８１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ゲート電極の剥がれを防止することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による半導体装置は、半導体基板上に形成されたＧａＮ系の材料からなるバッファ層と、このバッファ層上に形成されたＧａＮ系の材料からなる能動層と、この能動層上に離間して形成され、前記能動層とオーミック接合されたドレイン電極及びソース電極と、これらドレイン電極とソース電極の間に形成され、側壁に金属膜が埋め込み形成された開口部を有する絶縁膜と、前記開口部に形成され、前記能動層とショットキー接合されたゲート電極と、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ゲート電極の剥がれを防止することができる半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態について図１〜図１０を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る半導体装置の構造を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【００１２】
図１に示す半導体装置は、半導体基板として例えばＳｉＣ基板１１上にＧａＮバッファ層１２が形成され、このＧａＮバッファ層１２上には能動層であるアンドープＡｌＧａＮ層１３が形成されている。このアンドープＡｌＧａＮ層１３上には、それぞれアンドープＡｌＧａＮ層１３とオーミック接合されるドレイン電極１６、ソース電極１７が互いに離間して形成されており、これらドレイン電極１６、ソース電極１７は、例えばＴｉ/Ａｌ/Ｎｉ/Ａｕで形成されている。また、アンドープＡｌＧａＮ層１３上において、ドレイン電極１６とソース電極１７との間には、アンドープＡｌＧａＮ層１３とショットキー接合されるゲート電極１８が形成されている。このゲート電極１８は、例えばＮｉ/Ａｕで形成されている。
【００１３】
ここで、本実施形態に係る半導体装置は、アンドープＡｌＧａＮ層１３上に、ドレイン電極１６、ソース電極１７、ゲート電極１８が設けられる開口部１９を有する絶縁膜２０が形成されている。さらに、ゲート電極１８が形成される開口部１９の側壁には、Ｔｉからなる金属膜２１が埋め込まれている。
【００１４】
このように、本実施形態に係る半導体装置においては、ゲート電極１８が形成される開口部１９の側壁にＮｉ/Ａｕからなるゲート電極１８と密着性のよいＴｉ２１を埋め込み形成しているため、この開口部１９内に形成されたＴｉ２１とゲート電極１８とが密着固定され、ゲート電極１８を強固に固定することができる。従って、例えばゲート電極１８を形成する際のリフトオフ工程において、ゲート電極１８が剥がれることを防止することが可能となる。
【００１５】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図２〜図８を参照して説明する。
【００１６】
初めに、図２に示すように、半導体基板として例えばＳｉＣ基板１１上に、ＧａＮバッファ層１２、アンドープＡｌＧａＮ層１３をこの順で積層形成する。
【００１７】
次に、図３に示すように、アンドープＡｌＧａＮ層１３上を含む全面に絶縁膜２０を形成し、さらにこの絶縁膜２０上に、ドレイン電極１６、ソース電極１７を形成するための開口２２を有するレジスト２３を全面に形成する。
【００１８】
次に、図４に示すように、このレジスト２３をマスクとして用い、Ｔｉ/Ａｌ/Ｎｉ/Ａｕを順に蒸着することでドレイン電極１６、ソース電極１７を形成する。そして、これらの電極１６、１７を形成した後にレジスト２３を除去する。
【００１９】
次に、図５に示すように、ドレイン電極１６、ソース電極１７、絶縁膜２１の上に、ゲート電極１８形成予定領域に開口を有するレジスト２４を形成し、続いてＲＩＥ法で絶縁膜２１にアンドープＡｌＧａＮ層１３に達しないように開口２５を形成する。
【００２０】
次に、図６に示すように、レジスト２４を除去し、続いてＴｉからなる金属膜２１を全面に蒸着する。
【００２１】
次に、図７に示すように、金属膜２１をエッチバックすることで開口２５の側部のみに金属膜２１を残し、続いて、ゲート電極１８が形成される領域に開口２６を有するレジスト２７を形成する。
【００２２】
次に、図８に示すように、このレジスト２７をマスクとして開口２５の下部の絶縁膜２１をエッチングにより除去することでゲート電極形成用の開口部１９を形成し、続いてＮｉ/Ａｕ２８を順に全面蒸着する。
【００２３】
最後に、レジスト２７を除去することで、図１に示す半導体装置を製造することができる。ここで、ゲート電極１８は、Ｔｉ２１との密着性がよいため強固に密着固定されており、レジスト２７を除去する際にゲート金属１８が剥がれることを防止することが可能となる。
【００２４】
以上に、本実施形態に係る半導体装置について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これに限るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形することが可能である。
【００２５】
例えば、図９に示すように、Ｔｉからなる金属膜２１は、開口部１９の側壁と、ゲート電極の張り出し部１８´の下部とに形成してもよい。このように金属膜２１を形成することで、上述した実施形態よりも広い面積でゲート電極１８とＴｉ２１とが密着固定されるため、より強固にゲート電極１８を形成することが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態においてはゲート電極の張り出し部１８´が左右対称であった。しかし、図１０に示すように、例えばドレイン電極１６側にゲート電極の張り出し部１８´を、ゲート長程度に長く形成し、左右非対称のゲート電極１８を形成しても、本願の効果が失われることはない。この場合、フィールドプレート効果により、電界集中を防止することもできる。
【００２７】
また、本実施形態においては、ゲート電極１８の材料としてＮｉ/Ａｕを使用したが、ゲート電極１８の材料としてＰｔ/Ａｕを使用した場合であっても、本願発明と同様の効果が得られる。
【００２８】
また、上述の半導体基板は、ＳｉＣ基板１１に限らず、一般に用いられているサファイア基板等であってもよいし、ＧａＮバッファ層１２は、不活性化されたバッファ層であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る半導体装置の構造を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図２】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図３】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図４】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図５】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図６】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図７】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図８】本実施形態に係る半導体装置の構造工程を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図９】本実施形態に係る半導体装置の変形例を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【図１０】本実施形態に係る半導体装置の変形例を示し、同図（ａ）はこの半導体装置を示す上面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の破線Ａ−Ａ´に沿った構造断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１・・・ＳｉＣ基板
１２・・・ＧａＮバッファ層
１３・・・アンドープＡｌＧａＮ層
１６・・・ドレイン電極
１７・・・ソース電極
１８・・・ゲート電極
１８´・・・ゲート電極の張り出し部
１９・・・開口部
２０・・・絶縁膜
２１・・・Ｔｉ（金属膜）
２２、２５、２６・・・開口
２３、２４、２７・・・レジスト
２８・・・Ｎｉ/Ａｕ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009246227.tif 000005
【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】
2009246227.tif 000010
【図９】
2009246227.tif 000011
【図１０】
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