半导体设备及其制造方法技术

一种半导体设备，包括：第一电极；第二电极；由多孔绝缘材料制成并且形成在第一电极和第二电极之上的层间绝缘膜；以及分别电连接到第一电极和第二电极的连接部，其中在层间绝缘膜与第一电极的表面、第二电极的表面以及连接部的部分表面之间形成空腔。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种半导体设备，包括：第一电极；第二电极；由多孔绝缘材料制成并且形成在第一电极和第二电极之上的层间绝缘膜；以及分别电连接到第一电极和第二电极的连接部，其中在层间绝缘膜与第一电极的表面、第二电极的表面以及连接部的部分表面之间形成空腔。【专利说明】 相关申请的交叉引用 该申请基于2013年4月16日提交的在先日本专利申请No. 2013-086099的优先 权并主张其权利，在此引入其全部内容作为参考以用于所有目的。
本文中所讨论的实施例涉及。
技术介绍
化合物半导体设备，特别是氮化物半导体设备，通过利用其特性(例如高饱和电子 速度和宽带隙)而被积极地开发为高耐压和高功率半导体设备。已经关于场效应晶体管(特 别是作为氮化物半导体设备的HEMT (高电子迁移率晶体管)）而作了许多报告。特别地，使 用GaN作为电子传输层并且使用AlGaN作为电子供给层的AlGaN/GaN HEMT已经受到关注。 在AlGaN/GaN HEMT中，AlGaN中发生由于GaN与AlGaN之间的晶格常数上的差异而引起 的畸变。因为由畸变引起的压电极化以及AlGaN的自发极化，获得了高浓度的二维电子气 (2DEG)。因此，能够实现高耐压和高功率。 近些年来，HEMT具有优异的高速特性并且因而应用于光通信系统的信号处理电 路、其他高速数字电路等。HEMT具有优异的低噪声特性并且因而期望应用于微波或毫米波 段中的放大器。 另一方面，为了改进HEMT的高频特性，必需增加作为与晶体管的电流增益相关的 放大频率的上限的电流增益的截止频率(放大限制频率）f T的值。为了实现增加的目的，必 需增加作为与元件的放大系数有关的元件参数的跨导gm的值并且通过减小栅极长度来降 低栅电极与源电极之间的电容。 尤其必需降低由于栅电极周围的层间绝缘膜(保护膜）而引起的寄生电容以防止 高频特性变差，即使在对HEMT进行集成(例如集成到MMIC中）时也是如此。为了降低寄生 电容，减小层间绝缘膜的介电常数并且去除栅电极周围的层间绝缘膜是有效的。 例如，在专利文献1至4中，以如下方式去除栅电极周围的层间绝缘膜。 首先，在栅电极周围形成填充材料层，并且然后形成层间绝缘膜以覆盖整个表面。 接下来，在层间绝缘膜中形成连接孔以露出填充材料层的端部。然后，通过连接孔使填充材 料层被溶解并去除。因而，层间绝缘膜被形成为使得在栅电极周围形成空腔。 专利文献1 :日本公开特许公报No. 2004-95637。 专利文献2 :日本公开特许公报No. 2006-210499。 专利文献3 :日本公开特许公报No. 5-335343。 专利文献4 :日本公开特许公报No. 2009-272433。 然而，通过专利文献1至4的方法，虽然能够使栅电极周围的层间绝缘膜成为空 腔，但是层间绝缘膜仍然在源电极和漏电极之上，这使得不能实现寄生电容的彻底降低。这 是因为如果填充材料也被形成在源电极和漏电极上并且然后被溶解并去除，则失去了支撑 层间绝缘膜的部分并且剩下的层间绝缘膜落在电极上。 如上所述，在现有技术中，难于使层间绝缘膜最大限度地成为空腔以尽可能多地 降低寄生电容，这带来阻止提高最大操作频率的问题。
技术实现思路
本实施例在考虑以上所述问题的情况下作出，并且实施例的一个目的是提供一种 能够使由于电极周围的层间绝缘膜而引起的寄生电容尽可能多地减小以充分提高最大操 作频率的高可靠性的。 根据实施例的一个方面，半导体设备包括：第一电极；第二电极；形成在所述第一 电极和所述第二电极之上的层间绝缘膜；以及分别电连接到所述第一电极和所述第二电极 的连接部，其中在所述层间绝缘膜与所述第一电极的表面、所述第二电极的表面以及所述 连接部的部分表面之间形成空腔。 根据实施例的一个方面，用于制造半导体设备的方法包括：形成第一电极；形成 第二电极；用填充材料覆盖所述第一电极和所述第二电极；形成覆盖所述填充材料的层间 绝缘膜；形成穿透所述填充材料和所述层间绝缘膜并且电连接到所述第一电极和所述第二 电极的连接部；以及去除所述填充材料以在所述层间绝缘膜与所述第一电极的表面、所述 第二电极的表面以及所述连接部的部分表面之间形成空腔。 【专利附图】【附图说明】 图1A至图1C是以步骤顺序说明根据第一实施例的制造 AlGaN/GaNHEMT的方法的 示意性剖视图； 图2A至图2C是以继图1C之后的步骤顺序说明根据第一实施例的制造 AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性剖视图； 图3A至图3C是以继图2C之后的步骤顺序说明根据第一实施例的制造 AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性剖视图； 图4A和图4B是以继图3C之后的步骤顺序说明根据第一实施例的制造 AlGaN/GaN HEMT的方法的示意性剖视图； 图5是表示关于根据第一实施例的AlGaN/GaN HEMT和其对比示例的最大操作频 率（GHz)与栅极长度（μ m)之间的关系的特性图； 图6A至图6C是依次说明根据第一实施例的修改示例的制造 AlGaN/GaN HEMT的 方法的主要步骤的示意性剖视图； 图7A至图7C是继图6C之后依次说明根据第一实施例的修改示例的制造 AlGaN/ GaN HEMT的方法的主要步骤的示意性剖视图； 图8A至图8C是以步骤的顺序说明根据第二实施例的制造 M0S晶体管的方法的示 意性剖视图； 图9A至图9C是以继图8C之后的步骤的顺序说明根据第二实施例的制造 M0S晶 体管的方法的示意性剖视图； 图10A和图10B是以继图9C之后的步骤的顺序说明根据第二实施例的制造 M0S 晶体管的方法的示意性剖视图； 图11A至图11C是依次说明根据第二实施例的修改示例的制造 M0S晶体管的方法 的示意性剖视图； 图12A至图12C是继图11C之后依次说明根据第二实施例的修改示例的制造 M0S 晶体管的方法的示意性剖视图； 图13是说明根据第三实施例的电源设备的示意性结构的连接图；以及 图14是说明根据第四实施例的高频放大器的示意性结构的连接图。具体实施方 式 (第一实施例） 在该实施例中，作为半导体设备而公开了一种作为化合物半导体的氮化物半导体 的 AlGaN/GaN HEMT。 图1A至图4B是以步骤顺序说明根据第一实施例的制造 AlGaN/GaNHEMT的方法的 示意性剖视图。 首先，如图1A所示，在例如作为生长衬底的半绝缘SiC衬底1上形成作为多个化 合物半导体层的堆叠体的化合物半导体堆叠结构2。可以使用Si衬底、蓝宝石衬底、GaAs 衬底、GaN衬底等代替SiC衬底来作为生长衬底。衬底的传导性可以是半绝缘的或导电的。 化合物半导体堆叠结构2包括缓冲层2a、电子传输层2b、间隔层2c、电子供给层 2d以及盖层2e。 在完成的AlGaN/GaN HEMT中，在该AlGaN/GaN HEMT的操作期间，在电子传输层2b 与电子供给层2d的界面附近(准确的说是在电子传输层2b与间隔层2c的界面附近）生成 二维电子气（2DEG)。2DEG基于电子传输层2b的化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备，包括：第一电极；第二电极；形成在所述第一电极和所述第二电极之上的层间绝缘膜；以及分别电连接到所述第一电极和所述第二电极的连接部，其中，在所述层间绝缘膜与所述第一电极的表面、所述第二电极的表面以及所述连接部的部分表面之间形成空腔。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎史朗，冈本直哉，牧山刚三，多木俊裕，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP