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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024162864
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20241114BHJP
H01L 21/28 20060101ALI20241114BHJP
H01L 29/417 20060101ALI20241114BHJP
H01L 21/768 20060101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 F
H01L21/28 301R
H01L29/50 J
H01L29/80 H
H01L21/90 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078808
(22)【出願日】2023-05-11
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】新江 定憲
【テーマコード（参考）】
4M104
5F033
5F102
【Ｆターム（参考）】
4M104AA04
4M104AA07
4M104BB05
4M104BB09
4M104BB17
4M104CC01
4M104CC03
4M104DD34
4M104DD68
4M104EE06
4M104EE12
4M104EE14
4M104EE15
4M104EE17
4M104FF17
4M104FF18
4M104GG12
5F033GG02
5F033HH08
5F033HH13
5F033JJ18
5F033JJ19
5F033JJ33
5F033KK08
5F033KK18
5F033KK21
5F033PP06
5F033PP19
5F033QQ13
5F033QQ23
5F033RR01
5F033RR04
5F033TT02
5F033XX22
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD01
5F102GJ02
5F102GL04
5F102GM04
5F102GQ01
5F102GS01
5F102GS04
5F102GT01
5F102GV05
5F102GV06
5F102GV07
5F102GV08
5F102HC01
5F102HC11
5F102HC19
(57)【要約】
【課題】放熱性を向上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。
【解決手段】半導体装置は、基板と、前記基板の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、を有し、前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む。
【選択図】図１１
【解決手段】半導体装置は、基板と、前記基板の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、を有し、前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板の上に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、
前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、
前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、
前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、
を有し、
前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む、半導体装置。
前記基板の上に設けられた半導体層と、
前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、
前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、
前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、
前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、
を有し、
前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む、半導体装置。
【請求項2】
前記第１絶縁層は、前記半導体層に直接接触する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第２絶縁層の耐性よりも高い、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第１主電極と前記第１絶縁層との間に設けられ、前記第１導電層が貫通する第３絶縁層を有し、
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高い、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高い、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第１主電極と前記第２導電層との間において、
前記第１主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第２導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きい、請求項４に記載の半導体装置。
前記第１主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第２導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きい、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第１主電極は、前記第１導電層および前記第３絶縁層に直接接触する第３導電層を有し、
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高い、請求項４に記載の半導体装置。
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高い、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第３導電層はチタン層である、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第２主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第４導電層と、
前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第４導電層に直接接触する第５導電層と、
を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第４導電層に直接接触する第５導電層と、
を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第２主電極と前記第１絶縁層との間に設けられ、前記第４導電層が貫通する第４絶縁層を有し、
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高い、請求項８に記載の半導体装置。
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高い、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記第２主電極と前記第５導電層との間において、
前記第２主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第５導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きい、請求項９に記載の半導体装置。
前記第２主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第５導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きい、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記第２主電極は、前記第１導電層および前記第４絶縁層に直接接触する第６導電層を有し、
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第６導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性よりも高い、請求項９に記載の半導体装置。
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第６導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性よりも高い、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記第６導電層はチタン層である、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項13】
基板の上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の上に第１主電極および第２主電極を形成する工程と、
前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に制御電極を形成する工程と、
前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層に、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内に、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層を形成する工程と、
前記第２絶縁層の上に、前記第１導電層に直接接触する第２導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む、半導体装置の製造方法。
前記半導体層の上に第１主電極および第２主電極を形成する工程と、
前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に制御電極を形成する工程と、
前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層に、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内に、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層を形成する工程と、
前記第２絶縁層の上に、前記第１導電層に直接接触する第２導電層を形成する工程と、
を有し、
前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項14】
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第２絶縁層の耐性よりも高く、
前記コンタクトホールを形成する工程は、
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングにより、前記第２絶縁層を貫通し、前記第１絶縁層に達する第１開口部を形成する工程と、
前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第１絶縁層を貫通する第２開口部を形成する工程と、
を有する、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
前記コンタクトホールを形成する工程は、
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングにより、前記第２絶縁層を貫通し、前記第１絶縁層に達する第１開口部を形成する工程と、
前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第１絶縁層を貫通する第２開口部を形成する工程と、
を有する、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項15】
前記第１主電極および前記第２主電極を形成する工程と前記第１絶縁層を形成する工程との間に、前記第１主電極の上に第３絶縁層を形成する工程を有し、
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高く、
前記第１絶縁層は、前記第３絶縁層を覆い、
前記第２開口部を形成する工程は、塩素を含む反応性ガスを用いて前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分をエッチングする工程を有する、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高く、
前記第１絶縁層は、前記第３絶縁層を覆い、
前記第２開口部を形成する工程は、塩素を含む反応性ガスを用いて前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分をエッチングする工程を有する、請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記第１主電極を形成する工程は、前記第３絶縁層に直接接触する第３導電層を形成する工程を有し、
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高く、
前記コンタクトホールを形成する工程は、フッ素を含む反応性ガスを用いた前記第３絶縁層の前記第２開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第３絶縁層を貫通する第３開口部を形成する工程を有する、請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高く、
前記コンタクトホールを形成する工程は、フッ素を含む反応性ガスを用いた前記第３絶縁層の前記第２開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第３絶縁層を貫通する第３開口部を形成する工程を有する、請求項１５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】
本開示は、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】
高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）を含む半導体装置においては、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極が絶縁層により覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０１７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、高出力化および高周波化に伴って発熱量が増加する傾向にある。このため、放熱性の更なる向上が望まれる。
【0005】
本開示は、放熱性を向上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】
本開示の半導体装置は、基板と、前記基板の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、を有し、前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、放熱性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【0010】
〔１〕 本開示の一態様に係る半導体装置は、基板と、前記基板の上に設けられた半導体層と、前記半導体層の上に設けられた第１主電極および第２主電極と、前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に設けられた制御電極と、前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層と、前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第１導電層に直接接触する第２導電層と、を有し、前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む。
【0011】
半導体装置の動作時に半導体層の制御電極の近傍において熱が発生しやすい。この熱は、基板に向かって拡散するだけでなく、制御電極に向かっても拡散する。第１絶縁層が制御電極に直接接触し、第１絶縁層は第１導電層に直接接触し、第１導電層は第２導電層に直接接触する。このため、制御電極に達した熱は、第１絶縁層および第１導電層を介して第２導電層に伝達される。また、第１絶縁層が窒化アルミニウムを含む。窒化アルミニウムは高い熱伝導率を有するため、高効率で第２導電層から排熱できる。つまり、放熱性を向上できる。
【0012】
〔２〕 〔１〕において、前記第１絶縁層は、前記半導体層に直接接触してもよい。この場合、半導体層内で発生した熱をより高効率で第２導電層まで伝達できる。
【0013】
〔３〕 〔１〕または〔２〕において、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第２絶縁層の耐性よりも高くてもよい。この場合、第１導電層の形成のためのコンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0014】
〔４〕 〔１〕から〔３〕のいずれかにおいて、前記第１主電極と前記第１絶縁層との間に設けられ、前記第１導電層が貫通する第３絶縁層を有し、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高くてもよい。この場合、第１導電層の形成のためのコンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0015】
〔５〕 〔４〕において、前記第１主電極と前記第２導電層との間において、前記第１主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第２導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きくてもよい。この場合、第１主電極と第１絶縁層との間の距離が第２導電層と第１絶縁層との間の距離よりも小さい場合と比べて、第１導電層における熱の伝達経路を短くできるため、熱をより高効率で第２導電層まで伝達できる。
【0016】
〔６〕 〔４〕または〔５〕において、前記第１主電極は、前記第１導電層および前記第３絶縁層に直接接触する第３導電層を有し、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高くてもよい。この場合、第１導電層の形成のためのコンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0017】
〔７〕 〔６〕において、前記第３導電層はチタン層であってもよい。この場合、第３導電層にフッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対して高い耐性を得やすい。
【0018】
〔８〕 〔１〕から〔７〕のいずれかにおいて、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第２主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第４導電層と、前記第２絶縁層の上に設けられ、前記第４導電層に直接接触する第５導電層と、を有してもよい。この場合、熱の伝達経路が増えるため、より高い放熱性が得られる。
【0019】
〔９〕 〔８〕において、前記第２主電極と前記第１絶縁層との間に設けられ、前記第４導電層が貫通する第４絶縁層を有し、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高くてもよい。この場合、第４導電層の形成のためのコンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0020】
〔１０〕 〔９〕において、前記第２主電極と前記第５導電層との間において、前記第２主電極と前記第１絶縁層との間の距離は、前記第５導電層と前記第１絶縁層との間の距離よりも大きくてもよい。この場合、第２主電極と第１絶縁層との間の距離が第５導電層と第１絶縁層との間の距離よりも小さい場合と比べて、第４導電層における熱の伝達経路を短くできるため、熱をより高効率で第５導電層まで伝達できる。
【0021】
〔１１〕 〔９〕または〔１０〕において、前記第２主電極は、前記第１導電層および前記第４絶縁層に直接接触する第６導電層を有し、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第６導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第４絶縁層の耐性よりも高くてもよい。この場合、第４導電層の形成のためのコンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0022】
〔１２〕 〔１１〕において、前記第６導電層はチタン層であってもよい。この場合、第６導電層にフッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対して高い耐性を得やすい。
【0023】
〔１３〕 本開示の他の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板の上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層の上に第１主電極および第２主電極を形成する工程と、前記半導体層の上で、前記第１主電極と前記第２主電極との間に制御電極を形成する工程と、前記制御電極に直接接触すると共に、前記第１主電極を覆う第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層に、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通し、前記第１主電極に達するコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール内に、前記第１主電極に電気的に接続され、前記第１絶縁層に直接接触する第１導電層を形成する工程と、前記第２絶縁層の上に、前記第１導電層に直接接触する第２導電層を形成する工程と、を有し、前記第１絶縁層は、窒化アルミニウムを含む。
【0024】
半導体装置の動作時に半導体層の制御電極の近傍において熱が発生しやすい。この熱は、基板に向かって拡散するだけでなく、制御電極に向かっても拡散する。第１絶縁層が制御電極に直接接触し、第１絶縁層は第１導電層に直接接触し、第１導電層は第２導電層に直接接触する。このため、制御電極に達した熱は、第１絶縁層および第１導電層を介して第２導電層に伝達される。また、第１絶縁層が窒化アルミニウムを含む。窒化アルミニウムは高い熱伝導率を有するため、高効率で第２導電層から排熱できる。つまり、放熱性を向上できる。
【0025】
〔１４〕 〔１３〕において、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第２絶縁層の耐性よりも高く、前記コンタクトホールを形成する工程は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングにより、前記第２絶縁層を貫通し、前記第１絶縁層に達する第１開口部を形成する工程と、前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第１絶縁層を貫通する第２開口部を形成する工程と、を有してもよい。この場合、第１開口部の形成の際に、第１絶縁層がエッチングストッパとして機能する。従って、コンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0026】
〔１５〕 〔１４〕において、前記第１主電極および前記第２主電極を形成する工程と前記第１絶縁層を形成する工程との間に、前記第１主電極の上に第３絶縁層を形成する工程を有し、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第１絶縁層の耐性よりも高く、前記第１絶縁層は、前記第３絶縁層を覆い、前記第２開口部を形成する工程は、塩素を含む反応性ガスを用いて前記第１絶縁層の前記第１開口部から露出した部分をエッチングする工程を有してもよい。この場合、第２開口部の形成の際に、第３絶縁層がエッチングストッパとして機能する。従って、コンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0027】
〔１６〕 〔１５〕において、前記第１主電極を形成する工程は、前記第３絶縁層に直接接触する第３導電層を形成する工程を有し、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３導電層の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する前記第３絶縁層の耐性よりも高く、前記コンタクトホールを形成する工程は、フッ素を含む反応性ガスを用いた前記第３絶縁層の前記第２開口部から露出した部分のエッチングにより、前記第３絶縁層を貫通する第３開口部を形成する工程を有してもよい。この場合、第３開口部の形成の際に、第３導電層がエッチングストッパとして機能する。従って、コンタクトホールを容易に形成しやすい。
【0028】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態について詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書および図面において、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。
以下、本開示の実施形態について詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書および図面において、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。
【0029】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態は窒化ガリウム（ＧａＮ）系高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）を含む半導体装置に関する。
第１実施形態について説明する。第１実施形態は窒化ガリウム（ＧａＮ）系高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）を含む半導体装置に関する。
【0030】
［半導体装置の構成］
まず、第１実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
まず、第１実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0031】
図１に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１は、基板１０と、半導体層２０と、ゲート電極３０Ｇと、ソース電極１３０Ｓと、ドレイン電極１３０Ｄとを有する。半導体装置１は、更に、絶縁層４１、４３および４４と、導電プラグ５１Ｓおよび５１Ｄと、ソース配線５２Ｓと、ドレイン配線５２Ｄとを有する。
【0032】
基板１０は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）基板である。半導体層２０は基板１０の上に設けられている。半導体層２０は、例えばガリウム（Ｇａ）を含む窒化物半導体層である。窒化物半導体層は、電子走行層（チャネル層）および電子供給層（バリア層）等の高電子移動度トランジスタの一部を構成する。半導体層２０内に２次元電子ガス（ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇａｓ：２ＤＥＧ）が存在し、２ＤＥＧが存在する部分がチャネルとして機能する。
【0033】
ソース電極１３０Ｓは半導体層２０の上に設けられている。ソース電極１３０Ｓは、例えば、タンタル（Ｔａ）層３１Ｓと、アルミニウム（Ａｌ）層３２Ｓと、Ｔａ層３３Ｓとを有する。Ｔａ層３１Ｓは半導体層２０の上に設けられている。Ａｌ層３２ＳはＴａ層３１Ｓの上に設けられている。Ｔａ層３３ＳはＡｌ層３２Ｓの上に設けられている。ソース電極１３０Ｓは半導体層２０にオーミック接触する。ソース電極１３０Ｓは第１主電極または第２主電極の一例である。
【0034】
ドレイン電極１３０Ｄは半導体層２０の上に、ソース電極１３０Ｓから離れて設けられている。ドレイン電極１３０Ｄは、例えば、Ｔａ層３１Ｄと、Ａｌ層３２Ｄと、Ｔａ層３３Ｄとを有する。Ｔａ層３１Ｄは半導体層２０の上に設けられている。Ａｌ層３２ＤはＴａ層３１Ｄの上に設けられている。Ｔａ層３３ＤはＡｌ層３２Ｄの上に設けられている。ドレイン電極１３０Ｄは半導体層２０にオーミック接触する。ドレイン電極１３０Ｄは第１主電極または第２主電極の一例である。
【0035】
絶縁層４１は、ソース電極１３０Ｓとドレイン電極１３０Ｄとの間で半導体層２０の上に設けられている。絶縁層４１は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）層である。絶縁層４１の厚さは、例えば５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。絶縁層４１に開口部４０Ｇが形成されている。開口部４０Ｇから半導体層２０が露出する。ゲート電極３０Ｇは絶縁層４１の上に設けられている。ゲート電極３０Ｇの一部は開口部４０Ｇの内側にあり、ゲート電極３０Ｇは開口部４０Ｇを通じて半導体層２０に直接接触する。ゲート電極３０Ｇは半導体層２０にショットキー接触する。ゲート電極３０Ｇは、断面視でＴ型形状を有する。ゲート電極３０Ｇは、例えば、ニッケル（Ｎｉ）層と、Ｎｉ層の上に設けられた金（Ａｕ）層とを含む。ゲート電極３０Ｇは制御電極の一例である。
【0036】
絶縁層４３は、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄを覆う。絶縁層４３は、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄに直接接触する。絶縁層４３は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。例えば、絶縁層４３がＡｌＮ層であってもよい。ＡｌＮの熱伝導率は、その組成にもよるが２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、一般に使用されているＳｉＮの熱伝導率よりも高い。絶縁層４３の厚さは、例えば５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。絶縁層４３は第１絶縁層の一例である。
【0037】
絶縁層４４は絶縁層４３の上に設けられている。フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４３の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４４の耐性よりも高い。絶縁層４４は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）層である。絶縁層４４の厚さは、例えば５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である。絶縁層４４は第２絶縁層の一例である。
【0038】
絶縁層４３および４４に、複数のコンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄが形成されている。コンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄは絶縁層４３および４４を貫通する。コンタクトホール４０Ｓからソース電極１３０Ｓが露出し、コンタクトホール４０Ｄからドレイン電極１３０Ｄが露出する。導電プラグ５１Ｓはコンタクトホール４０Ｓ内に設けられており、導電プラグ５１Ｄはコンタクトホール４０Ｓ内に設けられている。導電プラグ５１Ｓおよび５１Ｄは、いずれも、例えば、密着膜と、密着膜の上に設けられたタングステン（Ｗ）膜とを含む。密着膜は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）膜と、ＴｉＮ膜の上に設けられたＴｉ膜とを含む。導電プラグ５１Ｓは、絶縁層４３および４４を貫通し、ソース電極１３０Ｓに電気的に接続されている。導電プラグ５１Ｓは絶縁層４３に直接接触する。導電プラグ５１Ｄは、絶縁層４３および４４を貫通し、ドレイン電極１３０Ｄに電気的に接続されている。導電プラグ５１Ｄは絶縁層４３に直接接触する。導電プラグ５１Ｓは第１導電層または第４導電層の一例であり、導電プラグ５１Ｄは第１導電層または第４導電層の一例である。
【0039】
ソース配線５２Ｓは絶縁層４４の上に設けられている。ソース配線５２Ｓは複数の導電プラグ５１Ｓに直接接触する。ドレイン配線５２Ｄは絶縁層４４の上に設けられている。ドレイン配線５２Ｄは複数の導電プラグ５１Ｄに直接接触する。ソース配線５２Ｓおよびドレイン配線は、いずれも、例えばＡｕ層またはＡｌ層を含む。ソース配線５２Ｓは第２導電層または第５導電層の一例であり、ドレイン配線５２Ｄは第２導電層または第５導電層の一例である。
【0040】
【0041】
まず、図２に示すように、例えば有機金属気相成長（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法により、基板１０の上に半導体層２０を形成する。次に、半導体層２０の上にソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄを形成する。ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄの形成では、例えば、成長マスクを用いた蒸着法によるＴａ層、Ａｌ層およびＴａ層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。
【0042】
次に、図３に示すように、半導体層２０、ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄを覆う絶縁層４１Ａを形成する。絶縁層４１Ａは、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。絶縁層４１Ａは、例えばＳｉＮ層である。絶縁層４１Ａの厚さは、例えば５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【0043】
次に、絶縁層４１Ａのエッチングを行うことにより、図４に示すように、開口部４０Ｇが形成された絶縁層４１を絶縁層４１Ａから形成する。絶縁層４１の形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４１Ａの反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）を行う。絶縁層４１ＡのＲＩＥの際には、例えばフッ素を含む反応性ガスが用いられる。
【0044】
次に、図５に示すように、絶縁層４１の上にゲート電極３０Ｇを形成する。ゲート電極３０Ｇの形成では、例えば、成長マスクを用いた蒸着法によるＮｉ層およびＡｕ層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ゲート電極３０Ｇは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。
【0045】
次に、図６に示すように、絶縁層４３を、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、ソース電極１３０Ｓおよびドレイン電極１３０Ｄを覆うように形成する。絶縁層４３は、例えばＡｌＮ層である。絶縁層４３は、例えばプラズマＣＶＤ法または原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）法により形成できる。
【0046】
次に、図７に示すように、絶縁層４３の上に絶縁層４４を形成する。絶縁層４４は、例えばＳｉＯ２層である。絶縁層４４は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。化学機械的研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）等により絶縁層４４の表面の平坦化を行ってもよい。
【0047】
次に、図８に示すように、絶縁層４４に複数の開口部４６Ｓおよび４６Ｄを形成する。開口部４６Ｓは絶縁層４４のコンタクトホール４０Ｓを形成する部分に形成し、開口部４６Ｄは絶縁層４４のコンタクトホール４０Ｄを形成する部分に形成する。開口部４６Ｓおよび４６Ｄの形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４４のＲＩＥを行う。絶縁層４４のＲＩＥの際には、例えばトリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等のフッ素を含む反応性ガスが用いられる。このとき、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４３の耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４４の耐性よりも高いため、絶縁層４４はほとんどエッチングされず、絶縁層４４はエッチングストッパとして機能する。
【0048】
次に、図９に示すように、絶縁層４３の、開口部４６Ｓから露出した部分と、開口部４６Ｄから露出した部分とのエッチングを行って開口部４６Ｓおよび４６Ｄを伸ばすことにより、絶縁層４３および４４に、複数のコンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄを形成する。コンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄは絶縁層４３および４４を貫通する。絶縁層４３のエッチングでは、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４３のＲＩＥを行う。絶縁層４３のＲＩＥの際には、例えば塩素を含む反応性ガスおよびアルゴン（Ａｒ）プラズマが用いられる。コンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄのうち、絶縁層４４に形成された部分は第１開口部の一例であり、絶縁層４３に形成された部分は第２開口部の一例である。
【0049】
次に、図１０に示すように、コンタクトホール４０Ｓ内に導電プラグ５１Ｓを形成し、コンタクトホール４０Ｄ内に導電プラグ５１Ｄを形成する。導電プラグ５１Ｓおよび５１Ｄは、例えばＣＶＤ法により形成できる。次に、絶縁層４４の上にソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄを形成する。ソース配線５２Ｓは導電プラグ５１Ｓに直接接触するように形成し、ドレイン配線５２Ｄは導電プラグ５１Ｄに直接接触するように形成する。ソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄの形成では、例えば、成長マスクを用いた蒸着法によるＡｕ層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。ソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄの形成において、Ａｌ層を絶縁層４４、導電プラグ５１Ｓおよび導電プラグ５１Ｄの上面の全体に形成し、Ａｌ層のドライエッチングを行ってもよい。
【0050】
このようにして、第１実施形態に係る半導体装置１を製造できる。
【0051】
第１実施形態に係る半導体装置１においては、動作時に半導体層２０のチャネルの近傍において熱が発生し、特にゲート電極３０Ｇの近傍において熱が発生しやすい。ゲート電極３０Ｇの近傍において発生した熱は、基板１０に向かって拡散するだけでなく、ゲート電極３０Ｇに向かっても拡散する。本実施形態では、絶縁層４３がゲート電極３０Ｇに直接接触し、絶縁層４３は複数の導電プラグ５１Ｓおよび５１Ｄに直接接触し、複数の導電プラグ５１Ｓはソース配線５２Ｓに直接接触し、複数の導電プラグ５１Ｄはドレイン配線５２Ｄに直接接触する。このため、ゲート電極３０Ｇに達した熱は、絶縁層４３および複数の導電プラグ５１Ｓを介してソース配線５２Ｓに伝達されたり、絶縁層４３および複数の導電プラグ５１Ｄを介してドレイン配線５２Ｄに伝達されたりする。また、絶縁層４３が窒化アルミニウムを含む。窒化アルミニウムは高い熱伝導率を有するため、本実施形態によれば、高効率でソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄから排熱できる。つまり、本実施形態によれば、放熱性を向上できる。
【0052】
絶縁層４３が半導体層２０に直接接触していることで、半導体層２０内で発生した熱をより高効率でソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄまで伝達できる。
【0053】
なお、ゲート電極３０Ｇからの熱の伝達経路は、ソース配線５２Ｓへの伝達経路またはドレイン配線５２Ｄへの伝達経路のいずれか一方のみであってもよいが、二つの伝達経路があることで、より高い放熱性が得られる。
【0054】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主としてソース電極、ドレイン電極および絶縁層の構成の点で第１実施形態と相違する。
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主としてソース電極、ドレイン電極および絶縁層の構成の点で第１実施形態と相違する。
【0055】
［半導体装置の構成］
まず、第２実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
まず、第２実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0056】
図１１に示すように、第２実施形態に係る半導体装置２は、ソース電極１３０Ｓに代えてソース電極２３０Ｓを有し、ドレイン電極１３０Ｄに代えてドレイン電極２３０Ｄを有する。また、半導体装置２は、更に、絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄを有する。
【0057】
ソース電極２３０Ｓは半導体層２０の上に設けられている。ソース電極２３０Ｓは、例えば、Ｔａ層３１Ｓと、Ａｌ層３２Ｓと、Ｔａ層３３Ｓと、Ｔｉ層３４Ｓとを有する。Ｔａ層３１Ｓは半導体層２０の上に設けられている。Ａｌ層３２ＳはＴａ層３１Ｓの上に設けられている。Ｔａ層３３ＳはＡｌ層３２Ｓの上に設けられている。Ｔｉ層３４ＳはＴａ層３３Ｓの上に設けられている。Ｔｉ層３４Ｓの厚さは、例えば５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ソース電極２３０Ｓは半導体層２０にオーミック接触する。ソース電極２３０Ｓは第１主電極または第４導電層の一例である。Ｔｉ層３４Ｓは第３導電層または第６導電層の一例である。
【0058】
ドレイン電極２３０Ｄは半導体層２０の上に、ソース電極２３０Ｓから離れて設けられている。ドレイン電極２３０Ｄは、例えば、Ｔａ層３１Ｄと、Ａｌ層３２Ｄと、Ｔａ層３３Ｄと、Ｔｉ層３４Ｄとを有する。Ｔａ層３１Ｄは半導体層２０の上に設けられている。Ａｌ層３２ＤはＴａ層３１Ｄの上に設けられている。Ｔａ層３３ＤはＡｌ層３２Ｄの上に設けられている。Ｔｉ層３４ＤはＴａ層３３Ｄの上に設けられている。Ｔｉ層３４Ｄの厚さは、例えば５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ドレイン電極２３０Ｄは半導体層２０にオーミック接触する。ドレイン電極２３０Ｄは第１主電極または第２主電極の一例である。Ｔｉ層３４Ｄは第３導電層または第６導電層の一例である。
【0059】
絶縁層４２ＳはＴｉ層３４Ｓの上に設けられている。絶縁層４２ＤはＴｉ層３４Ｄの上に設けられている。フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対するＴｉ層３４Ｓおよび３４Ｄの耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの耐性よりも高い。塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４３の耐性よりも高い。絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄは、例えばＳｉＯ２層である。絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの厚さは、例えば５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である。絶縁層４２Ｓは第３絶縁層または第４絶縁層の一例であり、絶縁層４２Ｄは第３絶縁層または第４絶縁層の一例である。
【0060】
絶縁層４３は、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、絶縁層４２Ｓ、絶縁層４２Ｄ、ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄを覆う。絶縁層４３は、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、絶縁層４２Ｓ、絶縁層４２Ｄ、ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄに直接接触する。
【0061】
複数のコンタクトホール４０Ｓは絶縁層４２Ｓ、４３および４４に形成され、複数のコンタクトホール４０Ｄは絶縁層４２Ｄ、４３および４４に形成されている。コンタクトホール４０Ｓは絶縁層４２Ｓ、４３および４４を貫通し、コンタクトホール４０Ｄは絶縁層４２Ｄ、４３および４４を貫通する。コンタクトホール４０Ｓからソース電極２３０Ｓが露出し、コンタクトホール４０Ｄからドレイン電極２３０Ｄが露出する。導電プラグ５１Ｓは、絶縁層４２Ｓ、４３および４４を貫通し、ソース電極２３０Ｓに電気的に接続されている。導電プラグ５１Ｄは、絶縁層４２Ｄ、４３および４４を貫通し、ドレイン電極１３０Ｄに電気的に接続されている。
【0062】
第２実施形態の他の構成は、第１実施形態と同一である。
【0063】
【0064】
まず、図１２に示すように、第１実施形態と同じく、基板１０の上に半導体層２０を形成する。次に、半導体層２０の上にソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄを形成する。ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄの形成では、例えば、成長マスクを用いた蒸着法によるＴａ層、Ａｌ層、Ｔａ層およびＴｉ層の成長を行い、その後に成長マスクを除去する。つまり、ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄは、例えば蒸着およびリフトオフにより形成できる。
【0065】
次に、図１３に示すように、第１実施形態と同じく、開口部４０Ｇが形成された絶縁層４１と、ゲート電極３０Ｇとを形成する。
【0066】
次に、図１４に示すように、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄを覆う絶縁層４２Ａを形成する。絶縁層４２Ａは、例えばプラズマＣＶＤ法により形成できる。フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対するＴｉ層３４Ｓおよび３４Ｄの耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ａの耐性よりも高い。塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ａの耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４３の耐性よりも高い。絶縁層４２Ａは、例えばＳｉＯ２層である。
【0067】
次に、絶縁層４２Ａのエッチングを行うことにより、図１５に示すように、Ｔｉ層３４Ｓの上の絶縁層４２Ｓと、Ｔｉ層３４Ｄの上の絶縁層４２Ｄとを絶縁層４２Ａから形成する。絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの形成では、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４２Ａのウェットエッチングを行う。絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの形成において、レジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４２ＡのＲＩＥを行ってもよい。
【0068】
次に、図１６に示すように、絶縁層４３を、ゲート電極３０Ｇ、絶縁層４１、半導体層２０、絶縁層４２Ｓ、ソース電極２３０Ｓ、絶縁層４２Ｄおよびドレイン電極２３０Ｄを覆うように形成する。
【0069】
次に、図１７に示すように、第１実施形態と同じく、絶縁層４３の上に絶縁層４４を形成する。
【0070】
次に、図１８に示すように、第１実施形態と同じく、絶縁層４４に複数の開口部４６Ｓおよび４６Ｄを形成する。開口部４６Ｓは絶縁層４４のコンタクトホール４０Ｓを形成する部分に形成し、開口部４６Ｄは絶縁層４４のコンタクトホール４０Ｄを形成する部分に形成する。
【0071】
次に、図１９に示すように、絶縁層４３の、開口部４６Ｓから露出した部分と、開口部４６Ｄから露出した部分とのエッチングを行って開口部４６Ｓおよび４６Ｄを伸ばす。絶縁層４３のエッチングでは、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４３のＲＩＥを行う。絶縁層４３のＲＩＥの際には、例えば塩素を含む反応性ガスおよびＡｒプラズマが用いられる。このとき、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄの耐性は、塩素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４３の耐性よりも高いため、絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄはほとんどエッチングされず、絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄはエッチングストッパとして機能する。
【0072】
次に、図２０に示すように、絶縁層４２Ｓの開口部４６Ｓから露出した部分のエッチングを行って開口部４６Ｓを伸ばすことにより、絶縁層４２Ｓ、４３および４４に、複数のコンタクトホール４０Ｓを形成する。また、絶縁層４２Ｄの開口部４６Ｄから露出した部分のエッチングを行って開口部４６Ｄを伸ばすことにより、絶縁層４２Ｄ、４３および４４に、複数のコンタクトホール４０Ｄを形成する。コンタクトホール４０Ｓは絶縁層４２Ｓ、４３および４４を貫通し、コンタクトホール４０Ｄは絶縁層４２Ｄ、４３および４４を貫通する。絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄのエッチングでは、例えばレジストパターンをマスクとして用いた絶縁層４２Ｓおよび４２ＤのＲＩＥを行う。絶縁層４２Ｓおよび４２ＤのＲＩＥの際には、例えばＣＨＦ３等のフッ素を含む反応性ガスが用いられる。このとき、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対するＴｉ層３４Ｓの耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ｓの耐性よりも高いため、Ｔｉ層３４Ｓはほとんどエッチングされず、Ｔｉ層３４Ｓはエッチングストッパとして機能する。また、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対するＴｉ層３４Ｄの耐性は、フッ素を含む反応性ガスを用いたエッチングに対する絶縁層４２Ｄの耐性よりも高いため、Ｔｉ層３４Ｄはほとんどエッチングされず、Ｔｉ層３４Ｄはエッチングストッパとして機能する。コンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄのうち、絶縁層４４に形成された部分は第１開口部の一例であり、絶縁層４３に形成された部分は第２開口部の一例であり、絶縁層４２Ｓまたは４２Ｄに形成された部分は第３開口部の一例である。
【0073】
次に、図２１に示すように、第１実施形態と同じく、コンタクトホール４０Ｓ内に導電プラグ５１Ｓを形成し、コンタクトホール４０Ｄ内に導電プラグ５１Ｄを形成する。次に、第１実施形態と同じく、絶縁層４４の上にソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄを形成する。
【0074】
このようにして、第２実施形態に係る半導体装置２を製造できる。
【0075】
第２実施形態によっても第１実施形態と同じ効果が得られる。また、第２実施形態では、絶縁層４４のエッチングの際に絶縁層４３がエッチングストッパとして機能し、絶縁層４３のエッチングの際に絶縁層４２Ｓおよび４２Ｄがエッチングストッパとして機能する。また、絶縁層４２Ｓのエッチングの際にＴｉ層３４Ｓがエッチングストッパとして機能し、絶縁層４２Ｄのエッチングの際にＴｉ層３４Ｄがエッチングストッパとして機能する。このため、コンタクトホール４０Ｓおよび４０Ｄを形成しやすい。例えば、絶縁層４３のエッチングをハイパワーで行っても、ソース電極２３０Ｓおよびドレイン電極２３０Ｄへのダメージを防止できる。
【0076】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、主として絶縁層４２Ｓ、４２Ｄおよび４４の厚さの関係の点で第２実施形態と相違する。図２２は、第３実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、主として絶縁層４２Ｓ、４２Ｄおよび４４の厚さの関係の点で第２実施形態と相違する。図２２は、第３実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0077】
図２２に示すように、第３実施形態に係る半導体装置３では、ソース電極２３０Ｓとソース配線５２Ｓとの間において、絶縁層４２Ｓが絶縁層４４よりも厚い。別の見方をすると、ソース電極２３０Ｓとソース配線５２Ｓとの間において、ソース電極２３０Ｓと絶縁層４３との間の距離Ｌ１Ｓは、ソース配線５２Ｓと絶縁層４３との間の距離Ｌ２Ｓよりも大きい。また、ドレイン電極２３０Ｄとドレイン配線５２Ｄとの間において、絶縁層４２Ｄが絶縁層４４よりも厚い。別の見方をすると、ドレイン電極２３０Ｄとドレイン配線５２Ｄとの間において、ドレイン電極２３０Ｄと絶縁層４３との間の距離Ｌ１Ｄは、ドレイン配線５２Ｄと絶縁層４３との間の距離Ｌ２Ｄよりも大きい。
【0078】
第３実施形態の他の構成は、第２実施形態と同一である。
【0079】
第３実施形態によっても第２実施形態と同じ効果が得られる。また、第３実施形態では、距離Ｌ１Ｓが距離Ｌ２Ｓよりも大きいため、距離Ｌ１Ｓが距離Ｌ２Ｓよりも小さい場合と比べて、導電プラグ５１Ｓにおける熱の伝達経路を短くできる。同じく、距離Ｌ１Ｄが距離Ｌ２Ｄよりも大きいため、距離Ｌ１Ｄが距離Ｌ２Ｄよりも小さい場合と比べて、導電プラグ５１Ｄにおける熱の伝達経路を短くできる。従って、熱をより高効率でソース配線５２Ｓおよびドレイン配線５２Ｄまで伝達できる。なお、導電プラグ５１Ｓおよび５１Ｄに用いられる材料の一例であるタングステンの熱伝導率は１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である。
【0080】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、主として絶縁層４２Ｓ、４２Ｄおよび４３の構成の点で第２実施形態と相違する。図２３は、第４実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、主として絶縁層４２Ｓ、４２Ｄおよび４３の構成の点で第２実施形態と相違する。図２３は、第４実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0081】
図２３に示すように、第４実施形態に係る半導体装置４では、絶縁層４２ＳがＴｉ層３４Ｓの上に局所的に形成され、絶縁層４２ＤがＴｉ層３４Ｄの上に局所的に形成されている。コンタクトホール４０Ｓは、第２実施形態と同じく、絶縁層４２Ｓ、４３および４４に形成され、絶縁層４２Ｓ、４３および４４を貫通する。また、コンタクトホール４０Ｄは、第２実施形態と同じく、絶縁層４２Ｄ、４３および４４に形成され、絶縁層４２Ｄ、４３および４４を貫通する。隣り合う絶縁層４２Ｓの間と、隣り合う絶縁層４２Ｄの間とには絶縁層４３が入り込んでいる。
【0082】
第４実施形態の他の構成は、第２実施形態と同一である。
【0083】
第４実施形態によっても第２実施形態と同じ効果が得られる。なお、コンタクトホール４０Ｓが形成される部分にあれば、Ｔｉ層３４Ｓが絶縁層４２Ｓと同じく局所的に形成されていてもよく、コンタクトホール４０Ｄが形成される部分にあれば、Ｔｉ層３４Ｄが絶縁層４２Ｄと同じく局所的に形成されていてもよい。
【0084】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、主として絶縁層４１の構成の点で第２実施形態と相違する。図２４は、第５実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、主として絶縁層４１の構成の点で第２実施形態と相違する。図２４は、第５実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
【0085】
図２４に示すように、第５実施形態に係る半導体装置５では、ソース電極２３０Ｓとゲート電極３０Ｇとの間で、半導体層２０の全面が絶縁層４１により覆われ、ドレイン電極２３０Ｄとゲート電極３０Ｇとの間で、半導体層２０の全面が絶縁層４１により覆われている。絶縁層４３は、ソース電極２３０Ｓとゲート電極３０Ｇとの間およびドレイン電極２３０Ｄとゲート電極３０Ｇとの間でも絶縁層４１の上に設けられており、半導体層２０から離れている。
【0086】
第５実施形態の他の構成は、第２実施形態と同一である。
【0087】
第５実施形態によっても、第２実施形態と同じく、ゲート電極３０Ｇを通じて高効率で排熱できる。また、第５実施形態では、絶縁層４１により半導体層２０の表面を広範囲で保護しやすい。例えば、半導体層２０の表面のダングリングボンドを低減しやすい。
【0088】
以上、実施形態について詳述したが、本開示は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【0089】
１、２、３、４、５：半導体装置
１０：基板
２０：半導体層
３０Ｇ：ゲート電極
３１Ｄ、３１Ｓ、３３Ｄ、３３Ｓ：Ｔａ層
３２Ｄ、３２Ｓ：Ａｌ層
３４Ｄ、３４Ｓ：Ｔｉ層
４０Ｄ、４０Ｓ：コンタクトホール
４０Ｇ、４６Ｄ、４６Ｓ：開口部
４１、４１Ａ、４２Ａ、４２Ｄ、４２Ｓ、４３、４４：絶縁層
５１Ｄ、５１Ｓ：導電プラグ
５２Ｄ：ドレイン配線
５２Ｓ：ソース配線
１３０Ｄ、２３０Ｄ：ドレイン電極
１３０Ｓ、２３０Ｓ：ソース電極
Ｌ１Ｄ、Ｌ１Ｓ、Ｌ２Ｄ、Ｌ２Ｓ：距離
１０：基板
２０：半導体層
３０Ｇ：ゲート電極
３１Ｄ、３１Ｓ、３３Ｄ、３３Ｓ：Ｔａ層
３２Ｄ、３２Ｓ：Ａｌ層
３４Ｄ、３４Ｓ：Ｔｉ層
４０Ｄ、４０Ｓ：コンタクトホール
４０Ｇ、４６Ｄ、４６Ｓ：開口部
４１、４１Ａ、４２Ａ、４２Ｄ、４２Ｓ、４３、４４：絶縁層
５１Ｄ、５１Ｓ：導電プラグ
５２Ｄ：ドレイン配線
５２Ｓ：ソース配線
１３０Ｄ、２３０Ｄ：ドレイン電極
１３０Ｓ、２３０Ｓ：ソース電極
Ｌ１Ｄ、Ｌ１Ｓ、Ｌ２Ｄ、Ｌ２Ｓ：距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】