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公開番号2024071954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182496
出願日2022-11-15
発明の名称半導体装置及び半導体装置の製造方法
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/338 20060101AFI20240520BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ゲート電極の電気抵抗の高周波信号への影響を抑制することができる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、電子走行層及び電子供給層を含む半導体層と、前記半導体層の上に設けられたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート電極に接続された金属膜と、を有し、前記半導体層は、活性領域と、平面視で前記活性領域を囲む不活性領域と、を有し、前記ゲート電極は、平面視で、前記活性領域と重なる第1領域と、前記第1領域を間に挟み、いずれも前記不活性領域と重なる2つの第2領域と、を有し、前記金属膜は、2つの前記第2領域に接触する。半導体装置は、携帯電話通信用の基地局、電波天文学用の通信装置、衛星通信用の通信装置に使用することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電子走行層及び電子供給層を含む半導体層と、
前記半導体層の上に設けられたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、
前記ゲート電極に接続された金属膜と、
を有し、
前記半導体層は、
活性領域と、
平面視で前記活性領域を囲む不活性領域と、
を有し、
前記ゲート電極は、平面視で、
前記活性領域と重なる第１領域と、
前記第１領域を間に挟み、いずれも前記不活性領域と重なる２つの第２領域と、
を有し、
前記金属膜は、２つの前記第２領域に接触することを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記金属膜を支持する絶縁膜を有す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】
前記絶縁膜は、比誘電率が３．０以下の低誘電率膜を含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ゲート電極と前記低誘電率膜との間に空洞が存在することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
平面視で、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が並ぶ方向における前記第２領域の寸法は、２μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
平面視で、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が並ぶ方向において、前記第１領域の寸法は、前記第２領域の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属膜の電気抵抗は、前記第１領域の電気抵抗よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体層は、前記活性領域を複数有し、
前記ゲート電極は、前記活性領域毎に前記第１領域を有し、
隣り合う２つの前記第１領域の間に前記第２領域があることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体層を覆い、ゲート開口部が形成されたパッシベーション膜を有し、
前記ゲート電極は、前記ゲート開口部を通じて前記半導体層にショットキー接触し、
前記ゲート電極は、
前記ゲート開口部よりも前記ソース電極側で前記パッシベーション膜の上面に接触する第１面と、
前記ゲート開口部よりも前記ドレイン電極側で前記パッシベーション膜の上面に接触する第２面と、
を有し、
平面視で、前記第２面の前記ドレイン電極側の端部は、前記第１面の前記ソース電極側の端部よりも前記ゲート開口部から離れていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
電子走行層及び電子供給層を含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の上にゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート電極に接続される金属膜を形成する工程と、
を有し、
前記半導体層は、
活性領域と、
平面視で前記活性領域を囲む不活性領域と、
を有し、
前記ゲート電極は、平面視で、
前記活性領域と重なる第１領域と、
前記第１領域を間に挟み、いずれも前記不活性領域と重なる２つの第２領域と、
を有し、
前記金属膜は、２つの前記第２領域に接触することを特徴とする半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高電子移動度トランジスタ（high electron mobility transistor：ＨＥＭＴ）が、マイクロ波又はミリ波等の周波数帯域用の増幅器、及び、光通信における信号処理回路等に多用されている。高周波帯域で用いられるＨＥＭＴにおいては、ゲート電極の電気抵抗の高周波信号への影響が顕著になりやすい。そこで、高周波特性と機械的強度との両立を目的として下部ゲート電極及び上部ゲート電極を備えたＨＥＭＴが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１８２０５７号公報
特開２００４－９５６３７号公報
特開２０００－３５３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のＨＥＭＴには、上部ゲート電極とソース電極及びドレイン電極との間の寄生容量を抑制するために、上部ゲート電極用にアスペクト比が大きい開口部が必要とされる。このようなアスペクト比が大きい開口部を、実際に高精度で製造することは極めて困難である。特に、サブテラヘルツ帯で使用されるＨＥＭＴにおいては、寄生容量の低減のためにゲート長が１００ｎｍ以下程度と小さく、また、ソース電極とドレイン電極との間の距離も小さいため、アスペクト比が大きい開口部の形成は特に困難である。
【０００５】
本開示の目的は、ゲート電極の電気抵抗の高周波信号への影響を抑制することができる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一形態によれば、電子走行層及び電子供給層を含む半導体層と、前記半導体層の上に設けられたゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と、前記ゲート電極に接続された金属膜と、を有し、前記半導体層は、活性領域と、平面視で前記活性領域を囲む不活性領域と、を有し、前記ゲート電極は、平面視で、前記活性領域と重なる第１領域と、前記第１領域を間に挟み、いずれも前記不活性領域と重なる２つの第２領域と、を有し、前記金属膜は、２つの前記第２領域に接触する半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ゲート電極の電気抵抗の高周波信号への影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る半導体装置における電極及び金属膜のレイアウトを示す図である。
第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図（その１）である。
第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図（その２）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１０）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１１）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１２）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１３）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１４）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１５）である。
第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１６）である。
第２実施形態に係る半導体装置における電極及び金属膜のレイアウトを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本明細書及び図面において、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面とし、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面とし、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面とする。便宜上、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。また、本開示において平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいう。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態は、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含む半導体装置に関する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置における電極及び金属膜のレイアウトを示す図である。図２及び図３は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。図２は図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図３は図１中のIII-III線に沿った断面図に相当する。
（【００１１】以降は省略されています）

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