JP2015177055A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高耐圧の半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、第１半導体層と、第１電極と、第２電極と、を備えた半導体装置が提供される。前記第１電極は、前記第１半導体層の上に設けられる。前記第２電極は、前記第１半導体層の上に設けられ、前記第１半導体層から前記第１電極へ向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と離間する。前記第１電極は、第１金属を含む第１電極層と、前記第１電極層と前記第１半導体層との間に設けられ、前記第１金属よりも融点の低い第２金属を含む第２電極層と、を含む。前記第１電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った第１距離は、前記第２電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
例えば、広いバンドギャップを有する化合物半導体を用いた半導体装置において、半導体層に金属を積層し、高温で熱処理を行うことによって、半導体層と電極とのコンタクトが形成される。このような半導体装置において、電極間の耐圧を高めることが望まれる。
特願２００５−５１６１０２号公報
本発明の実施形態は、高耐圧の半導体装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、第１半導体層と、第１電極と、第２電極と、を備えた半導体装置が提供される。前記第１電極は、前記第１半導体層の上に設けられる。前記第２電極は、前記第１半導体層の上に設けられ、前記第１半導体層から前記第１電極へ向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と離間する。前記第１電極は、第１金属を含む第１電極層と、前記第１電極層と前記第１半導体層との間に設けられ、前記第１金属よりも融点の低い第２金属を含む第２電極層と、を含む。前記第１電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った第１距離は、前記第２電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い。
第１の実施形態に係る半導体装置を示す模式的断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る半導体装置を示す模式的断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｆ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式的断面図である。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１に表したように、実施形態に係る半導体装置１００は、第１半導体層１１と、第１電極３１（ソース電極）と、第２電極３２（第１ゲート電極）と、を含む。この例では、半導体装置１００は、第２半導体層１２と、基板１４と、下地層１５と、ゲート絶縁膜１６と、絶縁層１８と、第３電極３３（第２ゲート電極）と、第４電極３４（ドレイン電極）と、をさらに含む。半導体装置１００は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor：高速移動度トランジスタ）である。
基板１４には、例えば、シリコン基板が用いられる。基板１４は、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板やサファイア基板などでもよい。基板１４は、例えば、素子の形成後に、裏面研削やレーザリフトオフなどによって除去してもよい。
下地層１５は、基板１４の上に設けられる。下地層１５は、例えば、窒化物半導体を含む。下地層１５は、例えば、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦１）を含む。下地層１５は、例えば、複数の窒化物半導体層を含む。下地層１５は、例えば、複数のＡｌＮ層と、複数のＡｌＧａＮ層と、複数のＧａＮ層とを含む。これらの各層は、例えば、基板１４と下地層１５との積層方向において、ＡｌＮ層−ＡｌＧａＮ層−ＧａＮ層の順に繰り返し積層される。すなわち、下地層１５は、例えば、超格子層である。下地層１５は、これに限ることなく、例えば、ＡｌＮとＧａＮとの間でＡｌの組成比を段階的に変化させた複数のＡｌＧａＮ層を含む積層膜でもよい。下地層１５は、例えば、ＡｌＮからＧａＮに向けてＡｌの組成比を連続的に変化させた１つの層（いわゆる傾斜層）でもよい。なお、下地層１５は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
第２半導体層１２は、下地層１５の上に設けられる。第２半導体層１２は、例えば、窒化物半導体を含む。第１半導体層１１は、第２半導体層１２の上に設けられる。
第１半導体層１１は、例えば、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０＜ｘ１＜１）を含む。第２半導体層１２は、例えば、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１）を含む。第２半導体層１２は、例えば、ＧａＮ層である。また、第２半導体層１２は、例えば、ノンドープである。第２半導体層１２は、例えば、不純物を含まない。第１半導体層１１のＡｌの組成比は、例えば、第２半導体層１２のＡｌの組成比よりも高い。第１半導体層１１は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。例えば、第２半導体層１２をＡｌＧａＮ層とし、第１半導体層１１を第２半導体層１２よりもＡｌ組成比の高いＡｌＧａＮ層としてもよい。
第２半導体層１２は、例えば、チャネル層であり、第１半導体層１１は、例えば、バリア層である。第１半導体層１１と第２半導体層１２とは、ヘテロ接合を形成している。
前述のように、第１半導体層１１のＡｌの組成比は、第２半導体層１２のＡｌの組成比よりも高い。すなわち、第１半導体層１１の格子定数は、第２半導体層１２の格子定数よりも小さい。これにより、第１半導体層１１に歪みが生じて、ピエゾ効果により第１半導体層１１内にピエゾ分極が生じる。これにより、第２半導体層１２における第１半導体層１１との界面付近に２次元電子ガス１１ｇが形成される。
ゲート絶縁膜１６は、第１半導体層１１の上に設けられる。ゲート絶縁膜１６には、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、または、ＺｒＯ２などが用いられる。ゲート絶縁膜１６は、必要に応じて設けられ、省略可能である。
第１電極３１は、第１半導体層１１の上に設けられる。第１電極３１は、例えば、第１半導体層１１に接する。第１電極３１は、例えば、第１半導体層１１とオーミック接触する。
第１半導体層１１から第１電極３１へ向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直で、Ｙ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。この例では、Ｘ軸方向は、第１電極３１から第２電極３２へ向かう方向（第２方向）である。
第２電極３２は、第１半導体層１１の上に設けられる。第２電極３２は、第１電極３１と離間して配置される。また、この例では、第２電極３２が、ゲート絶縁膜１６の上に設けられる。第２電極３２には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）との積層構造が用いられる。
第３電極３３は、第１半導体層１１の上に設けられる。第３電極３３は、第１電極３１及び第２電極３２と離間して配置される。第１電極３１は、第２電極３２と第３電極３３との間に設けられる。第３電極３３には、第２電極３２と同様の構成及び同様の材料などを適用することができる。
第４電極３４は、第１半導体層１１の上に設けられる。第４電極３４は、第１〜第３電極３１〜３３と離間して配置される。第２電極３２は、第１電極３１と第４電極３４との間に設けられる。第４電極３４は、例えば、第１半導体層１１とオーミック接触する。第４電極３４には、第１電極３１と同様の構成及び同様の材料などを適用することができる。
半導体装置１００では、例えば、第２電極３２（ゲート電極）に印加する電圧を制御することで、第２電極３２の下の２次元電子ガス１１ｇの濃度が増減する。これにより、第１電極３１と第４電極３４との間に流れる電流が制御される。
絶縁層１８は、ゲート絶縁膜１６の上に設けられる。絶縁層１８は、例えば、ゲート絶縁膜１６の上において、第１〜第４電極３１〜３４以外の部分を埋める。絶縁層１８には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。
第１電極３１は、第１電極層４０と第２電極層５０とを含む。第２電極層５０は、第１電極層と第１半導体層１１との間に設けられる。例えば、第２電極層５０は、第１半導体層１１と接する。
第１電極層４０は、第１金属を含む。第１金属の融点は、比較的高い。第１金属は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）及びＴａ（タンタル）の少なくともいずれかを含む。
第２電極層５０には、第２金属を含む。第１金属の融点は、第２金属の融点よりも高い。第２金属は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）及びニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む。
第２電極層５０には、例えば、金属の積層構造が用いられる。例えば、Ｔｉの上にＡｌを積層した構造が用いられる。ＡｕとＮｉとの積層構造を用いてもよい。
後述するように熱処理を行うことで、第１半導体層１１と電極と間の良好な（例えばオーミックな）コンタクトを形成することができる。
第１電極層４０と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った第１距離Ｌ１は、第２電極層５０と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った第２距離Ｌ２よりも短い。
第１電極層４０と第３電極３３との間のＸ軸方向に沿った第３距離Ｌ３は、第２電極層５０と第３電極３３との間のＸ軸方向に沿った第４距離Ｌ４よりも短い。
実施形態における半導体装置１００においては、第１電極３１（ソース電極）と第２電極３２（ゲート電極）との間距離は、第１距離Ｌ１である。すなわち、半導体装置１００においては、融点の高い金属を含む第１電極層４０と、ゲート電極と、の間の距離によって、電極間の距離が定まる。このように、例えば、電極間の距離が高融点の金属を含む層の位置によって定まるように、第１電極層４０を配置する。これにより、電極間（例えば、ソース電極とゲート電極との間）の耐圧を高めることができる。
例えば、広いバンドギャップを持つ化合物半導体装置では、半導体層（例えば第１半導体層１１）と電極との間にオーミックなコンタクトを形成することが困難な場合がある。例えば、半導体層に高濃度のドーピングを行い、その上に金属を積層しただけでは、オーミックコンタクトを形成することは難しい。半導体層の上に金属を積層し、熱処理を行う。これにより、例えば、良好なコンタクトを形成することができる。
例えば、第１半導体層１１に、ｎ形のＧａＮ層またはノンドープのＧａＮ層を用いた化合物半導体を用いる。この場合、コンタクトを形成する金属として、Ａｌを含む金属が用いられ、６００度以上の熱処理が行われる。これにより、例えば、良好なコンタクトを形成することができる。一方、Ａｌの融点は、６６０度程度である。このため、高温の熱処理の際にＡｌが融解し、金属表面のモフォロジーが劣化する場合がある。例えば、熱処理を行うことによって、Ａｌが流動化し、熱処理を行う前に比べて、金属の形状が変形する。このため、電極間の距離や電極の形状を、制御することが難しい。
例えば、ソース電極（第１電極３１）とゲート電極（第２電極３２）との間の距離は、設計上、１．５μｍ程度とされる。熱処理を行う前において、電極に用いられるＡｌを含む金属層は、例えば、ゲート電極との間の距離が１．５μｍとなるように加工される。これに対して、高温で熱処理を行うことで、Ａｌを含む金属層が融解し、金属層の幅が変動する。例えば、ソース電極とゲート電極との間の距離が１．０μｍ程度まで変動してしまう場合がある。これにより、例えば、ソース電極とゲート電極との間の耐圧が劣化する場合がある。
これに対して、実施形態においては、ソース電極（第１電極３１）とゲート電極（第２電極３２）との間の距離は、融点の高い金属を含む第１電極層４０の位置によって定まる。例えば、Ｗの融点は、３４２２度程度である。良好なコンタクトを形成するために、高い温度で熱処理を行っても、第１電極層４０の幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）は変動しにくい。これにより、ソース電極（第１電極３１）とゲート電極（第２電極３２）との間の距離を制御しやすい。例えば、電極間の距離を設計通りに保つことができる。電極間の耐圧を実質的に向上させることができる。
第１電極層４０は、例えば、第１部分４１と、第２部分４２と、第３部分４３と、を含む。
第１部分４１は、第２電極層５０の上に設けられる。
第２部分４２は、Ｚ軸方向と交差する方向において第２電極層５０と並び、第２電極層５０と接する。第２部分４２の少なくとも一部は、Ｘ軸方向において第２電極層５０と並ぶ。
第３部分４３の少なくとも一部は、第２部分４２の上に設けられ、Ｘ軸方向において第１部分４１と並ぶ。
図１に表したように、第２部分４２と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った距離Ｌ５は、第３部分４３と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った距離Ｌ６よりも長い。
第３部分４３と第２電極層５０との間の距離は、第２部分４２と第２電極層５０との間の距離よりも長い。このような第３部分４３の位置によって、第１電極３１と第２電極３２との間の距離が定まる。これにより、例えば、電極間の距離をさらに制御しやすくなる。
第２電極層５０は、Ｚ軸方向と垂直な平面と交差する側面５０ｓを有する。第１電極層４０は、たとえば、側面５０ｓの少なくとも一部を覆うように設けられる。
コンタクトを形成する金属として、Ａｌを含む金属が用いられた場合、上述したように、高温の熱処理によって、Ａｌが融解する。さらにＡｌが第１電極３１の周囲に飛び散る場合がある。例えば、ソース電極とゲート電極との間に設けられた絶縁膜にＡｌが付着する。酸化シリコンまたは窒化シリコンなどが用いられた絶縁膜とＡｌとが反応して、絶縁不良などが生じる場合がある。また、例えば、ゲート電極またはゲート絶縁膜の周辺にＡｌが付着することで、素子の特性が変動する。
これに対して、実施形態に係る半導体装置１００においては、融点の高い金属を含む第１電極層４０が、融点の低い金属を含む第２電極層５０の側面５０ｓ及び上面を覆う。これにより、高温の熱処理において、Ａｌなどの金属の飛び散りを防ぐことができる。電極間の耐圧の劣化（低下）を抑制することができる。すなわち、高い耐圧が得られる。
第１電極層４０は、第２電極層５０と対向する面とは反対側の上面４０ｕを有する。この例では、上面４０ｕは、第１領域４０ａと、第２領域４０ｂと、第３領域４０ｃと、を含む。第３領域４０ｃは、第１領域４０ａと第２領域４０ｂとの間に設けられる。第３領域４０ｃと第１半導体層１１との間の距離は、第１領域４０ａと第１半導体層１１との間の距離よりも短い。第３領域４０ｃと第１半導体層１１との間の距離は、第２領域４０ｂと第１半導体層１１との間の距離よりも短い。
絶縁層１７は、第１電極３１と絶縁層１８との間に設けられる。絶縁層１７には、例えば、窒化シリコンが用いられる。この例では、絶縁層１７は、第１電極層４０の一部と第１半導体層１１との間にも設けられる。絶縁層１７は、第２電極層５０と第１半導体層１１との間には設けられない。
図２（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）〜図２（ｈ）においては、半導体装置１００の製造工程のうち、第１電極３１の製造工程を例示している。
基板１４の上に下地層１５（例えばＡｌＧａＮ層）と第２半導体層１２（例えばＡｌＧａＮ層）とをエピタキシャル成長させる。その表面に第１半導体層１１（例えばノンドープのＡｌＧａＮ層）を形成する。図２（ａ）〜図２（ｈ）においては、基板１４、下地層１５及び第２半導体層１２は、省略されている。
図２（ａ）に表したように、第１半導体層１１の上に絶縁層１８を設ける。絶縁層１８には、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が用いられる。成膜には、ＰＥ−ＣＶＤ（Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition）法を用いることができる。窒化シリコンの厚さ（Ｚ軸方向に沿った長さ）は、例えば、２００ｎｍ程度である。
図２（ｂ）に表したように、第１電極３１を形成する領域に応じて、絶縁層１８の一部をエッチングして開口部１８ｅを形成する。
図２（ｃ）に表したように、その後、絶縁層１７を形成する。その上に、第１金属を含む第１金属層４５を形成する。第１金属層４５は、例えば、第１電極層４０の一部（第２部分４２及び第３部分４３）となる。絶縁層１７には、例えばＳｉＮ膜が用いられ、絶縁層１７の厚さは、５０ｎｍ程度である。第１金属層４５には、例えばＷが用いられ、第１金属層４５の厚さは、１００ｎｍ程度である。絶縁層１７を設けることで、例えば、第１半導体層１１（ＡｌＧａＮ層）と第１金属層４５（Ｗ）とが直接接触することを防ぐことができる。実施形態においては、絶縁層１７を設けることが望ましいが、省略することも可能である。
開口部１８ｅを覆う部分に設けられた第１金属層４５の一部を、レジストマスクを用いてエッチングなどによって、除去する。その後、第１金属層４５をマスクとして、絶縁層１７の一部を除去し、第１半導体層１１の一部を露出させる。
図２（ｄ）に表したように、その後、第２電極層５０となる第２金属層５５を積層する。第２金属層５５は、第２金属を含む。第２金属層５５の少なくとも一部は、第１金属層４５とＸ軸方向において並び、第１金属層４５と接する。
例えば、第２金属層５５には、Ｔｉ／Ａｌの積層構造が用いられる。厚さが２０ｎｍ程度のＴｉ膜の上に、厚さが２００ｎｍ程度のＡｌ膜が積層される。第２金属層５５は、露出した第１半導体層１１の表面を覆う。そして、第２金属層５５のうち、開口部１８ｅを覆う部分以外を除去する。すなわち、例えば、第２金属層４５（Ｗ層）が形成された領域内だけに、第２金属層５５を残すように、第２金属層５５をパターニングする。
図２（ｅ）に表したように、レジスト６０などを全面に塗布し、アッシングを行う。これにより、第２金属層５５の一部の上に設けられた部分を残し、レジスト６０が除去される。例えば、開口部１８ｅに対応した部分のみをレジスト６０で保護することができる。
図２（ｆ）に表したように、レジスト６０をマスクとして、第２金属層５５の一部をエッチングする。これにより、第２電極層５０が形成される。その後、レジスト６０を除去する。
第２電極層５０は、第１半導体層１１と対向する下面５０ｌと、下面５０ｌとは反対側の上面５０ｕと、を有する。第２電極層５０の側面５０ｓは、第１金属層４５及び絶縁層１７に覆われている。
図２（ｇ）に表したように、その後、第１金属を含む第３金属層４６を第２電極層５０の上に積層する。例えば、第３金属層４６には、Ｗが用いられ、第３金属層４６の厚さは、１００ｎｍ程度である。例えば、第３金属層４６は、第１電極層４０の第１部分４１となる。このように第１電極層４０が形成される。
その後、例えば、不活性ガス雰囲気において、熱処理工程を行う。熱処理工程において、第１半導体層１１、第１電極層４０及び第２電極層５０を６００度以上の温度に加熱する。これにより、図２（ｈ）に表したように、第１半導体層１１と第２電極層５０との間に、良好な（例えばオーミック）なコンタクトを形成することができる。
以上説明したように、第２電極層５０の側面５０ｓの少なくとも一部と、上面５０ｕと、を覆う第１電極層４０を形成する。側面５０ｓは、第１電極層４０及び絶縁層１７の少なくともいずれかに覆われている。その後、熱処理が行われる。
このように、熱処理を行う際に、融点の高い第１金属を含む第１電極層４０が、第２電極層５０の側面５０ｓ及び第２電極層５０の上面５０ｕを覆っている。これにより、高温の熱処理が行われても、第１電極３１の形状（パターン）の崩れを防ぐことができる。電極間の距離を制御しやすくなり、耐圧の劣化（低下）を抑制することができる。また、熱処理におけるＡｌなどの金属の飛び散りを防ぐことができる。これにより、耐圧の劣化（低下）を抑制することができる。
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図３に表したように、第２の実施形態に係る半導体装置１０１には、第１半導体層１１、第１電極３１ａ、第２電極３２、基板１４、下地層１５、第３電極３３及び第４電極３４ａなどが設けられる。これらについては、半導体装置１００において説明した構成と同様の構成を適用することができる。この例では、絶縁層１７は、第１半導体層１１上の一部、及び、第１電極層４０と第１半導体層１１との間に設けられる。
この例においても、第１電極３１ａは、第１電極層４０と第２電極層５０とを含む。
第１電極層４０と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った第１距離Ｌ１は、第２電極層５０と第２電極３２との間のＸ軸方向に沿った第２距離Ｌ２よりも短い。
第１電極層４０と第３電極３３との間のＸ軸方向に沿った第３距離Ｌ３は、第２電極層５０と第３電極３３との間のＸ軸方向に沿った第４距離Ｌ４よりも短い。
半導体装置１０１においては、融点の高い金属を含む第１電極層４０と、ゲート電極と、の間の距離によって、電極間の距離が定まる。これにより、電極間（例えば、ソース電極とゲート電極との間）の耐圧を高めることができる。
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を例示する模式的断面図である。
図４（ａ）〜図４（ｆ）においては、半導体装置１０１の製造工程のうち、第１電極３１ａの製造工程を例示している。
図４（ａ）に表したように、第１半導体層１１の上に、絶縁層１７を形成する。例えば、絶縁層１７には、例えば、ＳｉＮ膜が用いられ、絶縁層１７の厚さは、２０ｎｍ程度である。絶縁層１７の上に、第１金属を含む第１金属層４５を形成する。例えば、第１金属層４５の一部は、第１電極層４０の一部（第２部分４２）となる。第１金属層４５には、例えば、Ｗが用いられ、第１金属層４５の厚さは、１００ｎｍ程度である。
図４（ｂ）に表したように、第２電極層５０を形成する領域の周囲を残して、第１電極層４５の一部をエッチングし、除去する。さらに、第２電極層５０を形成する領域の上に設けられた絶縁層１７をエッチングし開口部１７ｅを形成する。これにより、第１半導体層１１の一部が露出する。
その後、全面に、第２電極層５０となる第２金属層５５を積層する。例えば、第２金属層５５には、Ｔｉ／Ａｌの積層構造が用いられる。例えば、厚さが２０ｎｍ程度のＴｉ膜の上に、厚さが２００ｎｍ程度のＡｌ膜が積層される。第２電極層５０を形成するパターンに応じて、第２金属層５５をエッチングする。これにより、第２電極層５０が形成される。
図４（ｃ）に表したように、第２電極層５０は、開口部１７ｅにおいて第１半導体層１１の上に設けられ、第１半導体層１１と接する。第２電極層５０は、第１金属層４５の一部の上にも設けられる。このように、例えば、Ｗが残っている領域の中にオーミックコンタクトパターンが形成される。
図４（ｄ）に表したように、その後、第１金属を含む第３金属層４６を堆積する。例えば、第３金属層４６には、Ｗが用いられ、第３金属層４６の厚さは、３００ｎｍ程度である。第３金属層４６の一部は、例えば、第１電極層４０の第１部分４１となる。
図４（ｅ）に表したように、第１電極３１ａを形成するパターンに応じて、第３金属層４６をエッチングし、第１電極層４０を形成する。例えば、オーミックコンタクトパターン（第２電極層５０）の周辺にだけ、Ｗを残し、オーミックコンタクトパターンを埋めこむ。
図４（ｆ）に表したように、例えば、不活性ガス雰囲気において、６００度以上の温度で熱処理を行う。これにより、第１半導体層１１と第２電極層５０との間に良好なコンタクトを形成することができる。
このように、第２の実施形態においても、熱処理を行う際に、融点の高い第１金属を含む第１電極層４０が、第２電極層５０の側面及び第２電極層５０の上面を覆っている。これにより、耐圧の劣化（低下）を抑制することができる。
実施形態によれば、高耐圧の半導体装置が提供できる。
なお、本願明細書において、「垂直」は、厳密な垂直だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、第１半導体層、第２半導体層、第１〜第４電極、第１電極層、第２電極層、絶縁層、第１〜第３金属層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
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、その他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。
１１…第１半導体層、 １１ｇ…２次元電子ガス、 １２…第２半導体層、 １４…基板、 １５…下地層、 １６…ゲート絶縁膜、 １７…絶縁層、 １７ｅ…開口部、 １８…絶縁層、 １８ｅ…開口部、 ３１、３１ａ…第１電極、 ３２…第２電極、 ３３…第３電極、 ３４ａ…第４電極、 ４０…第１電極層、 ４０ａ〜４０ｃ…第１〜第３領域、 ４０ｕ…上面、 ４１〜４３…第１〜第３部分、 ４５…第１金属層、 ４６…第３金属層、 ５０…第２電極層、 ５０ｌ…下面、 ５０ｓ…側面、 ５０ｕ…上面、 ５５…第２金属層、 ６０…レジスト、 １００、１０１…半導体装置、 Ｌ１〜Ｌ６…第１〜第６距離

Claims (17)

  1. 第１半導体層と、
    前記第１半導体層の上に設けられた第１電極と、
    前記第１半導体層の上に設けられ、前記第１半導体層から前記第１電極へ向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と離間した第２電極と、
    を備え、
    前記第１電極は、
    第１金属を含む第１電極層と、
    前記第１電極層と前記第１半導体層との間に設けられ、前記第１金属よりも融点の低い第２金属を含む第２電極層と、
    を含み、
    前記第１電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った第１距離は、前記第２電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い半導体装置。
  2. 前記第１半導体層の上に設けられた第３電極をさらに備え、
    前記第１電極は、前記第２電極と前記第３電極との間に設けられ、
    前記１電極層と前記第３電極との間の前記第２方向に沿った距離は、前記第２電極層と前記第３電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記第１電極層は、
    前記第２電極層の上に設けられた第１部分と、
    前記第１方向と交差する方向において前記第２電極層と並び、前記第２電極層と接する第２部分と、
    を含む請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記第２電極層は、前記第１方向と垂直な平面と交差する側面を有し、
    前記第１電極層は、前記側面の少なくとも一部を覆う請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  5. 前記第１電極層は、第３部分をさらに含み、
    前記第２部分の少なくとも一部は、前記第２方向において前記第２電極層と並び、
    前記第３部分の少なくとも一部は、前記第２部分の上に設けられ、前記第２方向において前記第１部分と並び、
    前記第２部分と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離は、前記第３部分と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも長い請求項３記載の半導体装置。
  6. 前記第１電極層の一部と前記第１半導体層との間に設けられた絶縁層をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  7. 前記第１電極層は、前記第２電極層と対向する面とは反対側の上面を有し、
    前記上面は、第１領域と第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられた第３領域とを有し、
    前記第３領域と前記第１半導体層との間の前記第１半導体層から前記第１電極へ向かう第２方向に沿った距離は、前記第１領域と前記第１半導体層との間の前記第２方向に沿った距離よりも短く、前記第２領域と前記第１半導体層との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
  8. 第４電極と、
    第２半導体層と、
    をさらに備え、
    前記第４電極は、第１半導体層の上に設けられ、
    前記第２電極は、前記第１電極と前記第４電極との間に設けられ、
    前記第１半導体層は、前記第２半導体層の上に設けられた請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
  9. 前記第２半導体層は、前記第１半導体層とヘテロ接合する請求項８記載の半導体装置。
  10. 前記第１半導体層は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０＜ｘ１＜１）を含み、
    前記第２半導体層は、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜ｘ１）を含む請求項８または９のいずれか１つに記載の半導体装置。
  11. 前記第１金属は、タングステン、モリブデン及びタンタルの少なくともいずれかを含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
  12. 前記第２金属は、アルミニウム、チタン、金及びニッケルの少なくともいずれかを含む請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
  13. 第１半導体層と、前記第１半導体層の上に設けられた第１電極と、前記第１半導体層の上に設けられ、前記第１半導体層から前記第１電極へ向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と離間した第２電極と、を含み、前記第１電極は、第１金属を含む第１電極層と、前記第１電極層と前記第１半導体層との間に設けられ、前記第１金属よりも融点の低い第２金属を含む第２電極層と、を含み、前記第１電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った第１距離は、前記第２電極層と前記第２電極との間の前記第２方向に沿った距離よりも短い半導体装置の製造方法であって
    前記第２電極層は、
    前記第１半導体層と対向する面とは反対側の上面と、
    前記第１方向と垂直な平面と交差する側面と、
    を有し、
    前記側面の少なくとも一部と、前記上面と、を覆う第１電極層を形成する工程と、
    前記第１半導体層、前記第１電極層、及び前記第２電極層を６００度以上の温度に加熱する熱処理工程と、
    を備えた半導体装置の製造方法。
  14. 前記半導体装置は、前記第１電極層と前記第１半導体層との間に設けられた絶縁層をさらに含み、
    前記側面は、前記熱処理工程において、前記第１電極層及び前記絶縁層の少なくともいずれかに覆われている請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記第１金属は、タングステン、モリブデン及びタンタルの少なくともいずれかを含む請求項１３または１４に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記第２金属は、アルミニウム、チタン、金及びニッケルの少なくともいずれかを含む請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記第１半導体層は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０＜ｘ１＜１）を含む請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
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