半導体装置及びその製造方法
【課題】少ない工程数で製造可能であり、かつゲート電極付近の電界集中を緩和させる。
【解決手段】下地１１上に第１及び第２絶縁膜１３及び１５を順次形成し、第２絶縁膜に表面から第１開口パターン、及び第１絶縁膜を露出させ、かつ第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを形成し、第１開口パターンを厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部１９、第１及び第２開口パターンからの露出面から第１絶縁膜を部分的に除去することによって、第１開口部から連続し、かつ第１開口部１９よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部２１、及び第２開口部から連続した、下地面を露出させ、かつ第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第３開口部２３を形成し、第１〜第３開口部を含む電極形成用開口部１７を埋め込むとともに、電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する。
【解決手段】下地１１上に第１及び第２絶縁膜１３及び１５を順次形成し、第２絶縁膜に表面から第１開口パターン、及び第１絶縁膜を露出させ、かつ第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを形成し、第１開口パターンを厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部１９、第１及び第２開口パターンからの露出面から第１絶縁膜を部分的に除去することによって、第１開口部から連続し、かつ第１開口部１９よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部２１、及び第２開口部から連続した、下地面を露出させ、かつ第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第３開口部２３を形成し、第１〜第３開口部を含む電極形成用開口部１７を埋め込むとともに、電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動作時において、ゲート電極付近の電界集中が緩和された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、近年、高温動作、高速スイッチング動作、大電力動作等の点において、優れた電子素子を実現する半導体装置として、２次元電子ガス（以下、２ＤＥＧとも称する）層を電流通路として使用したＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）が注目されている。このようなＨＥＭＴにおいて、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）等の化合物を利用したＨＥＭＴでは、トランジスタを駆動させつつ、かつ素子破壊を回避するために、ゲート電極付近の電界集中を緩和できる構造とすることが必要である。
【０００３】
そこで、このような電界集中を緩和するために、従来、ゲート電極の付近において、電界が集中する箇所を増やすことによって電界集中を分散させている。
【０００４】
そのために、例えばフィールドプレートを設けることによって、ゲート電極付近の電界集中を緩和した半導体装置の構造が周知である（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、基板上に形成した絶縁膜に、基板面を露出させる開口部を形成し、この開口部を埋め込んでゲート電極を形成している。そして、ゲート電極の表面から、ゲート電極のドレイン電極側の側面、及びドレイン電極側の絶縁膜の表面に渡って、フィールドプレートを形成している。これによって、この特許文献１に開示されている技術では、電界が集中する箇所を、ゲート電極及び基板間の境界面におけるドレイン電極側端部、及びフィールドプレート及び絶縁膜間の境界面におけるドレイン側端部の２点に分散し、電界の集中を緩和している。
【０００６】
このように、電界が集中する部分を増やし、その各々に電界の集中を分散させることによって、各電界が集中する箇所における電界強度を低減することができる。
【０００７】
これに鑑みて、さらなるゲート電極付近の電界集中の緩和を図るために、ゲート電極と基板または基板上に形成された絶縁膜との間における電界集中箇所の分布を、広い領域に分散させることによって、この領域内におけるピーク電界強度（すなわち電界強度の最高値）を低減する技術が周知である（例えば非特許文献１参照）。
【０００８】
非特許文献１に開示されている技術では、基板上に形成した絶縁膜に、内壁面が複数段の階段状である開口部を形成し、この開口部を埋め込んでゲート電極を形成する。その結果、ゲート電極と絶縁膜との境界面において、上述した階段状の内壁面に対応した、複数の角部が形成され、これら各角部が、電界が集中する箇所となる。そのため、この非特許文献１に係る構造では、電界が集中する箇所が分散し、電界の集中が緩和される。
【０００９】
上述したように、この非特許文献１に開示されている技術では、電界が集中する角部を増やすことによって電界集中を分散し、その結果、各電界集中箇所における電界強度を低減する。従って、上述した階段状の内壁面の段数を増やすほど、すなわち、この内壁面を湾曲したなだらかな傾斜面に近づけるほど、電界の集中が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２００２４８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】２００８ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ （ＭＷＥ２００８） Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｄｉｇｅｓｔ （ＷＳ９−１ ｐ．２１９−２２４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した階段状の内壁面の段数を増やすためには、開口部を形成する際に、基板上の絶縁膜に対して、段数に応じた複数回のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を行う必要がある。例えば、絶縁膜に形成する開口部の内壁面を３段の階段状とするためには、開口パターン付きのレジスト層を形成するフォトリソグラフィ工程と、このレジスト層をマスクとして、絶縁膜をエッチングするエッチング工程とを３回繰り返して行う。
【００１３】
そのため、絶縁膜との境界面を複数段の階段状とすることによって、電界集中が緩和されたゲート電極を形成するためには、多大な労力と時間が費やされる。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、少ない工程数で、より具体的にはフォトリソグラフィ工程を１回行うのみで製造可能であり、かつゲート電極付近の電界集中が緩和された半導体装置及びそ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】
【００１５】
上述の目的の達成を図るため、この発明による半導体装置は、以下の特徴を有している。
【００１６】
すなわち、この発明による半導体装置は、下地と、この下地の下地面を被覆して順次形成された第１及び第２絶縁膜とを具えている。第１及び第２絶縁膜には、これら第１及び第２絶縁膜を連続的に貫通しており、かつ下地面を露出させる電極形成用開口部が形成されている。さらに、この発明による半導体装置は、電極形成用開口部を埋め込むとともに、電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を具えている。
【００１７】
そして、電極形成用開口部は、第１開口部と第２開口部と第３開口部とを含んでいる。
【００１８】
第１開口部は、第２絶縁膜の上側表面からこの第２絶縁膜の厚み方向の中途まで貫いて形成されている。
【００１９】
第２開口部は、第１開口部から連続して、第２絶縁膜の厚み方向の中途から第１絶縁膜の中途まで貫いて形成されている。そして、第２開口部は、第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い。
【００２０】
第３開口部は、第２開口部から連続して、第１絶縁膜の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜を貫いて形成されている。そして、第３開口部は、第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い。
【００２１】
さらに、電極形成用開口部内の内壁面は、第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている。
【００２２】
また、この発明による半導体装置の製造方法は、以下の第１工程から第４工程までの各工程を含んでいる。
【００２３】
すなわち、まず、第１工程では、下地上に、この下地の下地面を被覆する第１及び第２絶縁膜を順次形成する。
【００２４】
次に、第２工程では、第２絶縁膜に、この第２絶縁膜の表面から、第１開口パターン、及び第１絶縁膜の表面を露出させ、かつ第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを同時に形成する。
【００２５】
この第２工程では、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、これら第１開口パターン及び第２開口パターンを形成する。
【００２６】
次に、第３工程では、第１開口パターンを第２絶縁膜の厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部、第２開口パターンからの第１絶縁膜の露出面から、第１絶縁膜を部分的に除去することによって、第１開口部から連続して、第２絶縁膜の厚み方向の中途から第１絶縁膜の厚み方向の中途まで貫き、かつ第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部、及びこの第２開口部から連続して、第１絶縁膜の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜を貫くことによって下地面を露出させ、かつ第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第３開口部を、それぞれ形成する。
【００２７】
この第３工程では、レジスト層、及びこのレジスト層上に形成され、かつレジスト開口パターンの開口端を、第１方向に沿った両側から狭める金属膜をマスクとして用いて、これら第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成する。
【００２８】
次に、第４工程では、第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を含む電極形成用開口部を埋め込むとともに、この電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する。
【発明の効果】
【００２９】
この発明による半導体装置では、電極形成用開口部が、開口端の第１方向に沿った長さ、すなわち開口長の異なる第１開口部、第２開口部、及び第３開口部によって構成されている。これによって、電極形成用開口部内の内壁面は、第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そして、電極を、電極形成用開口部を埋め込み、かつ電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆して設けることによって、３段の階段状の内壁面に対応した各電界集中部と、電極及び第２絶縁膜間の境界面における端部とが形成される。
【００３０】
従って、この発明による半導体装置では、装置の駆動時において、これら各電界集中部及び端部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【００３１】
また、この発明による半導体装置では、電極は、第１開口部内における第２絶縁膜との境界面、及び第２開口部内における第１絶縁膜との境界面において、下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含んでいる。そのため、装置の駆動時において、これら境界面では、電界強度が全面的に分散するため、電界集中が緩和される。
【００３２】
このように、この発明による半導体装置では、電極形成用開口部の内壁面を３段の階段状とすることにより、この階段状に対応した各電界集中部に電界集中を分散し、さらに、湾曲した傾斜面を具えることにより、電界強度をこれら傾斜面の全面に分散するため、効率良く電界集中を緩和することができる。
【００３３】
また、この発明による半導体装置の製造方法によれば、上述したように、第２工程において、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、第１開口パターン及び第２開口パターンを形成する。そして、第３工程において、第２工程で用いたのと同じレジスト層、及びレジスト開口パターンの開口端を狭める金属膜をマスクとして用いて、第１開口パターン及び第２開口パターンから、開口長の異なる第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成する。
【００３４】
従って、この発明による半導体装置の製造方法によれば、１つのレジスト層を使用するのみで第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成することができる。そのため、レジスト層を形成するためのフォトリソグラフィ工程を１回行うのみで、上述した第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成することができる。従って、この発明による半導体装置の製造方法では、電界集中が緩和された半導体装置を少ない工程数で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施の形態を説明する概略図であり、第１の実施の形態による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図２（Ｂ）に続く工程図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図３（Ｂ）に続く工程図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図４（Ｂ）に続く工程図である。
【図６】この発明の変形例を説明する概略図であり、変形例による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００３７】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、内壁面の第１方向に沿った両側が３段の階段状となっている電極形成用開口部、及びこの電極形成用開口部を埋め込んで形成された電極を具える半導体装置、及びその製造方法について説明する。
【００３８】
なお、この第１の実施の形態では、電極がゲート電極である場合の構成例について説明する。そして、第１の実施の形態による半導体装置のゲート長方向を第１方向とする。そこで、以下、電極をゲート電極、電極形成用開口部をゲート形成用開口部、第１方向をゲート長方向とも称する。
【００３９】
図１は、この発明の第１の実施の形態を説明する概略図であり、第１の実施の形態による半導体装置を図中に矢印で示すゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【００４０】
第１の実施の形態による半導体装置１０は、下地１１を具えている。
【００４１】
下地１１は、従来周知の半導体基板であり、例えば、ヘテロ接続面を有する基板、すなわち例えばＳｉ基板上にＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層を積層した基板や、Ｓｉ基板上にＡｌＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層を積層した基板等、または、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板、その他の半導体基板の中から設計に応じて好適なものを用いればよい。
【００４２】
また、第１の実施の形態による半導体装置１０は、下地１１の下地面１１ａを被覆して順次形成された第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５を具えている。
【００４３】
第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５は、下地１１を汚染から保護するため、または表面電荷の発生を抑制するための保護膜として、下地面１１ａ上に第１絶縁膜１３が、さらにこの第１絶縁膜１３の上側表面１３ａ上に第２絶縁膜１５が積層されて設けられている。そのために、これら第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５は、例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜を材料として形成されている。
【００４４】
また、第１及び第２絶縁膜１３及び１５には、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５を連続的に貫通して、下地面１１ａを露出させる電極形成用開口部１７、すなわちゲート形成用開口部１７が形成されている。
【００４５】
ゲート形成用開口部１７は、厚み方向に連続する第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を含んで構成されている。
【００４６】
第１開口部１９は、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａからこの第２絶縁膜１５の厚み方向の中途まで貫いて形成されている。
【００４７】
また、第２開口部２１は、第１開口部１９から連続して、第２絶縁膜１５の厚み方向の中途から第１絶縁膜１３の中途まで貫いて形成されている。そして、この第２開口部２１の開口端２１ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第２開口長Ｌ２は、第１開口部１９の開口端１９ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第１開口長Ｌ１よりも短く設定されている。
【００４８】
また、第３開口部２３は、第２開口部２１から連続して、第１絶縁膜１３の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜１３を貫いて形成されている。そして、この第３開口部２３の開口端２３ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の開口長Ｌ２よりも短く設定されている。
【００４９】
このように、各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３が設定された第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３によって構成されていることによって、開口部１７内の、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂ、第２開口部２１内における第２絶縁膜１５の側面１５ｃ、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂ、及び第３開口部２３内における第１絶縁膜１３の側面１３ｃによって構成されたゲート形成用内壁面１７ａは、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。
【００５０】
また、ゲート形成用開口部１７は、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。
【００５１】
また、ゲート形成用開口部１７は、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。
【００５２】
これら傾斜面１３ｂ及び１５ｂは、好ましくは滑らかな面として、より効果的に電界を分散させるのが良い。
【００５３】
そして、このゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆する電極２５、すなわちゲート電極２５が形成されている。
【００５４】
ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７からの下地１１の露出面１１ｂにおいて下地１１と接触している。そして、ゲート電極２５は、この下地１１の露出面１１ｂ、すなわちゲート電極２５と下地１１との境界面１１ｂにおいて、下地１１とショットキ接合している。なお、ゲート電極２５は、下地１１とショットキ接合をとるために、下地１１を構成する材料に応じた金属を材料として形成されている。例えば、下地１１として最上層がＧａＮ層である化合物半導体基板を用いた場合には、例えばＮｉ、Ａｕ、またはＰｔ等の金属を材料としてゲート電極２５が形成されているのが好ましい。
【００５５】
また、既に説明したように、ゲート形成用開口部１７内の内壁面１７ａは、このゲート形成用開口部１７を構成する第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３の各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３の差によって、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そのため、ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７の３段の内壁面１７ａに対応して、両側内壁面１７ａとの境界面に、それぞれ３つの電界集中部が形成されている。
【００５６】
すなわち、第３開口部２３内におけるゲート電極２５及び第１絶縁膜１３の側面１３ｃ間の境界面、すなわち境界面１３ｃと、ゲート電極２５及び下地１１の露出面１１ｂ間の境界面、すなわち境界面１１ｂとが成す角部には、双方の境界面の交差により電界集中部２７ａ及び２７ｂが形成されている。
【００５７】
また、第２開口部２１と第３開口部２３との段差によって、第２開口部２１内において、第２絶縁膜１５及びゲート電極２５間の境界面１５ｃと、第１絶縁膜１３及びゲート電極２５間の境界面１３ｂとの間に交差が生じ、この交差部分に電界集中部２９ａ及び２９ｂが形成されている。
【００５８】
また、第１開口部１９と第２開口部２１との段差によって、第１開口部１９内におけるゲート電極２５及び第２絶縁膜１５間の境界面１５ｂには、電界集中部３１ａ及び３１ｂが形成されている。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート電極２５が、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して形成されているため、ゲート電極２５及び第２絶縁膜１５の上側表面１５ａ間の境界面の、ゲート長方向に沿った両側には、端部３３ａ及び３３ｂ、すなわち電界集中部３３ａ及び３３ｂが形成されている。
【００６０】
また、既に説明したように、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂは、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。また、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂは、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。従って、これらを埋め込んで形成されているゲート電極２５は、第１開口部１９内における第２絶縁膜との境界面、すなわち側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。また、ゲート電極２５は、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３との境界面、すなわち側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。
【００６１】
以上説明したように、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート形成用開口部１７が、開口長の異なる第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３により構成されていることによって、ゲート形成用開口部１７内の内壁面１７ａは、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そして、ゲート電極２５を、ゲート形成用開口部１７を埋め込み、かつゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して設けることによって、３段の階段状の内壁面１７ａに対応した各電界集中部、すなわち電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、及び電界集中部３１ａ及び３１ｂと、ゲート電極２５及び第２絶縁膜１５間の境界面の端部３３ａ及び３３ｂすなわち電界集中部３３ａ及び３３ｂとに、電界が分散して集中する箇所としてそれぞれ形成されている。
【００６２】
従って、第１の実施の形態による半導体装置１０では、装置の駆動時において、これら電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された４つの電界集中部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【００６３】
また、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート電極２５は、第１開口部１９内における第２絶縁膜との境界面１５ｂ、及び第２開口部２１内における第１絶縁膜１３との境界面１３ｂにおいて、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａ及び１３ｂａを含んでいる。そのため、装置の駆動時において、これら境界面１３ｂ及び１５ｂでは、電界強度が全面的に分散するため、電界集中が緩和される。
【００６４】
このように、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート形成用開口部１７の内壁面１７ａを３段の階段状とすることにより、電界集中を４箇所に分散し、さらに、湾曲した傾斜面を具えることにより、境界面１３ｂ及び１５ｂにおける電界強度をこれら境界面１３ｂ及び１５ｂの全面に分散するため、効率良く電界集中を緩和することができる。
【００６５】
次に、この第１の実施の形態による半導体装置１０の製造方法について説明する。この製造方法は、第１工程から第４工程までの各工程を含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【００６６】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図である。また、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図２（Ｂ）に続く工程図である。また、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図３（Ｂ）に続く工程図である。また、図５は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図４（Ｂ）に続く工程図である。これらの各図は、各製造工程で得られた構造体を、基板の厚み方向に切り取った切り口で示してある。製造される半導体装置のゲート長方向に沿って、厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【００６７】
まず、第１工程では、下地１１上に、この下地１１の下地面１１ａを被覆する第１及び第２絶縁膜１３及び１５を順次形成して図２（Ａ）に示すような構造体を得る。
【００６８】
上述したように、下地１１は、従来周知の半導体基板であり、例えば、ヘテロ接続面を有する基板、すなわち例えばＳｉ基板上にＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層を積層した基板や、Ｓｉ基板上にＡｌＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層を積層した基板等、または、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板、その他の半導体基板の中から設計に応じて好適なものを用いるのがよい。
【００６９】
そして、このような下地１１上に、下地１１を汚染から保護するため、または表面電荷の発生を抑制するための保護膜として、下地面１１ａに第１及び第２絶縁膜１３及び１５を形成する。そのために、この第１の実施の形態では、例えば周知のＰＥ−ＣＶＤ法または熱ＣＶＤ法等を用い、例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜を材料として第１及び第２絶縁膜１３及び１５を形成するのが好ましい。
【００７０】
ところで、この第１の実施の形態では、製造された半導体装置の駆動時においてゲート電極付近の電界集中を分散させるために、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５に複数の電界集中部を有するゲート形成用開口部を形成する。そのために、この第１の実施の形態では、続く第２工程及び第３工程において、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５に対してそれぞれ個別にエッチングを行う。そこで、第１及び第２絶縁膜１３及び１５をそれぞれ選択的にエッチングするために、この第１工程では、第２絶縁膜１５のエッチングレートの値が第１絶縁膜１３のエッチングレートの値以上となるように形成するのが好ましい。
【００７１】
より具体的には、第１絶縁膜１３を、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法でエッチングすることを想定した場合には、例えば５〜２０ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートとなるように形成するのが好ましい。また、第２絶縁膜１５を、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ法でエッチングすることを想定した場合には、例えば３０〜６０ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートとなるように形成するのが好ましい。なお、これらのエッチングレートの値はあくまで一例であり、例えば、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５を構成する各材料及び各膜厚、または、後の各工程において各開口部を形成する際のエッチング条件、設定される開口長等に応じて、任意好適に調整するのが好ましい。
【００７２】
次に、第２工程では、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成する。
【００７３】
この第２工程では、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成するために、まず、例えば周知の塗布技術及びフォトリソグラフィ技術を用いて第２絶縁膜１５上にレジスト層３９を形成する（図２（Ｂ））。
【００７４】
この第１の実施の形態では、周知のいわゆるリフトオフ法を用いて、ゲート形成用開口部及びこれを埋め込むゲート電極を形成するため、この第２工程ではレジスト層３９をネガ型のレジストで形成する。
【００７５】
そして、このようなレジスト層３９をマスクとして用い、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を開口形成するために、まず、レジスト層３９に、周知の露光技術を用いて、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを露出面１５ｄとして露出させるレジスト開口パターン４１を形成する。
【００７６】
レジスト開口パターン４１は、上述したようにレジスト層３９をネガ型のレジストで形成してあるため、開口端４１ａからレジスト層３９の厚み方向に深さが深くなるにしたがって中空部が徐々に拡張する、いわゆる逆テーパ状となる。
【００７７】
そして、このレジスト開口パターン４１付きのレジスト層３９をマスクとして、第２絶縁膜１５に、この第２絶縁膜１５の上側表面１５ａから異方性エッチングを行うことによって、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７をそれぞれ形成して図３（Ａ）に示すような構造体を得る。
【００７８】
この第２工程では、好ましくは例えば周知のＩＣＰ−ＲＩＥ法またはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）−ＲＩＥ法等を用いて異方性エッチングを行う。
【００７９】
そして、この異方性エッチングにより、レジスト開口パターン４１からの露出面１５ｄに対する、開口端４１ａの正射影で与えられる領域、すなわち被エッチング領域４３（図２（Ｂ）参照）の第２絶縁膜１５が除去されて、第１絶縁膜１３の上側表面１３ａを露出させる第２開口パターン３７が形成される。
【００８０】
このとき、同時に、エッチングガスのプラズマに含まれるラジカルイオンによって、レジスト開口パターン４１から露出した第２絶縁膜１５が、露出面１５ｄ全面に渡ってわずかに等方性エッチングされる。その結果、第２工程では、第２開口パターン３７が形成された時点で、この等方性エッチングによって、第２開口パターン３７よりも浅い開口深さで第１開口パターン３５が形成される。
【００８１】
このように、異方性エッチングによって形成される第２開口パターン３７が、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａに対する被エッチング領域４３（図２（Ｂ）参照）に、また、等方性エッチングによって形成される第１開口パターン３５が、レジスト開口パターン４１からの露出面１５ｄ（図２（Ｂ）参照）全面に渡って、それぞれ形成される。従って、第２開口パターン３７の開口端３７ａの第１方向に沿った長さは、第１開口パターン３５の開口端３５ａの第１方向に沿った長さよりも短くなる。なお、第１方向とは、この第１の実施の形態により製造される半導体装置１０（図１参照）においてゲート長方向となる方向である。そこで、以下、この第１方向をゲート長方向とも称するとともに、図２（Ｂ）以降の各図において矢印で示す。
【００８２】
ところで、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７は、続く第３工程において、深さ方向に拡大されて、第１開口パターン３５が上述した第１開口部１９（図１参照）、また、第２開口パターン３７が上述した第２開口部２１（図１参照）となる。
【００８３】
そこで、この第２工程では、第１開口パターン３５を、開口端３５ａの第１方向に沿った長さが第１開口長Ｌ１となるように、また、第２開口パターン３７を、開口端３７ａの第１方向に沿った長さが第２開口長Ｌ２となるように形成する。
【００８４】
そのために、マスクとして用いるレジスト層３９を、レジスト開口パターン４１の第１方向に沿った長さ、すなわち第４開口長が第２開口長Ｌ２となるように、また、レジスト開口パターン４１から露出した露出面１５ｄの第１方向に沿った長さが第１開口長Ｌ１となるように形成する（図２（Ｂ）参照）。
【００８５】
次に、第３工程では、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３をそれぞれ形成する。
【００８６】
この第１の実施の形態では、上述した第２工程において形成したレジスト層３９を再びマスクとして用いたエッチングを行うことによって、第１開口パターン３５を深さ方向に拡大して第１開口部１９を、第２開口パターン３７を深さ方向に拡大して第２開口部２１を、及び第１絶縁膜１３を部分的に除去することによって第３開口部２３を形成する。
【００８７】
ここで、この第１の実施の形態では、第３開口部２３の開口長Ｌ３を、第２開口部２１の開口長Ｌ２よりも短く設定する（図１参照）。そこで、まず、レジスト開口パターン４１の第４開口長を、第２開口パターン３７の第２開口長Ｌ２よりも狭める必要がある。
【００８８】
そのために、この第３工程では、まず、レジスト層３９上に金属膜４５を形成する（図３（Ｂ）参照）。
【００８９】
第４開口長を狭めるためには、金属膜４５を、いわゆる周知の斜め蒸着によって形成するのが好ましい。すなわち、周知の真空蒸着機を用いて、金属膜４５の材料となる例えばＡｌ等の蒸発金属分子線を、下地面１１ａの法線方向に対して、６０〜７０°の斜め方向から、レジスト層３９の表面３９ａに蒸着する（図示せず）。
【００９０】
そして、このような斜め蒸着を、ゲート長方向に沿った両側（図３（Ｂ）の紙面に向かって左右）から行うことによって、金属膜４５を、レジスト層３９表面３９ａから、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａまで迫り出して形成することができる。その結果、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａは、第１方向、すなわちゲート長方向に沿った両側から金属膜４５によって狭められる。
【００９１】
そして、上述したように、第２工程において、第２開口パターン３７は、金属膜４５形成前のレジスト開口パターン４１の開口端４１ａに対応した領域に形成されている（図２（Ｂ）及び図３（Ａ）参照）。そのため、この第３工程において、金属膜４５によって狭められたレジスト開口パターン４１の新たな開口端、すなわち開口端４１ｂの下地面１１ａに沿った正射影領域、すなわち被エッチング領域４７は、第２開口パターン３７からの第１絶縁膜１３の露出面１３ｄに含まれる領域となる。
【００９２】
また、この第３工程では、この被エッチング領域４７内の第１絶縁膜１３を異方性エッチングすることによって、第３開口部２３を形成する。そこで、レジスト開口パターン４１の開口端４１ｂのゲート長方向に沿った長さが、形成される第３開口部２３の第３開口長Ｌ３となるように、上述した金属膜４５を形成する。
【００９３】
そして、この金属膜４５付きのレジスト層３９をマスクとして、第２開口パターン３７からの第１絶縁膜１３の露出面１３ｄから異方性エッチングを行うことによって、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３をそれぞれ形成して図４（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【００９４】
この第３工程では、好ましくは例えば周知のＩＣＰ−ＲＩＥ法またはＥＣＲ−ＲＩＥ法等を用いて異方性エッチングを行う。
【００９５】
そして、この異方性エッチングにより、上述した被エッチング領域４７（図３（Ｂ）参照）の第１絶縁膜１３が除去されて、下地面１１ａを露出させる第３開口部２３が形成される。
【００９６】
そして、第３開口部２３は、上述した被エッチング領域４７に対応して形成されるため、第３開口部２３の開口端２３ａの第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の開口端２１ａの開口長Ｌ２よりも短くなる。
【００９７】
このとき、同時に、エッチングガスに含まれるラジカルイオンによって、第１開口パターン３５が第２絶縁膜１５の厚み方向に沿って拡大されて、第１開口部１９が形成される。
【００９８】
また、同時に、上述したラジカルイオンによって、第２開口パターン３７から露出した第１絶縁膜１３の露出面１３ｄが、全面に渡ってわずかに等方性エッチングされる。そのため、第３開口部２３が形成された時点で、この等方性エッチングによって、露出面１３ｄの全面が第３開口部２３よりも浅くエッチングされる。その結果、第２開口パターン３７が厚み方向に拡大されて、第２開口部２１が形成される。
【００９９】
このように、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することによって、第１開口部１９は、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａからこの第２絶縁膜１５の厚み方向の中途まで貫いて、また、第２開口部２１は、第１開口部１９から連続して、第２絶縁膜１５の厚み方向の中途から第１絶縁膜１３の厚み方向の中途まで貫いて、また、第３開口部２３は、第２開口部２１から連続して、第１絶縁膜１３の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜１３を貫いて、すなわち下地面１１ａを露出させて、それぞれ形成される。
【０１００】
そして、既に説明したように、第２開口部２１の第２開口長Ｌ２は、第１開口部１９の第１開口長Ｌ１よりも短く、また、第３開口部２３の第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の第２開口長Ｌ２よりも短く形成されている。
【０１０１】
このように、各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３を設定することによって、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３によって構成されたゲート形成用開口部１７は、内壁面１７ａが、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となる。
【０１０２】
また、この第３工程では、既に説明したように、等方性エッチングによって、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を深さ方向に拡大して、第１開口部１９及び第２開口部２１を形成する。その結果、第１開口部１９は、第１開口端１９ａの端部１９ａａと第２開口部２１の第２開口端２１ａの端部２１ａａとの間において、この第１開口部１９内に露出した第２絶縁膜１５の側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んで形成される。また、第２開口部２１は、第２開口端２１ａの端部２１ａａから第１絶縁層１３に至る垂直壁、すなわち側面１５ｃと、この第２開口部２１内に露出した第１絶縁膜１３の側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んで形成される。
【０１０３】
次に、第４工程では、ゲート電極２５を形成する。
【０１０４】
第１の実施の形態では、ゲート電極２５を、ゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆するように形成する。
【０１０５】
そのために、この第４工程では、まず、例えば周知のウェットエッチングを用いて金属膜４５を除去し、しかる後、周知の酸素アッシングを用いてレジスト開口パターン４１を、ゲート長方向に沿って両側に拡大する（図４（Ｂ）参照）。なお、このアッシングによるレジスト開口パターン４１の拡大に伴って、レジスト層３９の厚みが薄くなる（図示せず）。
【０１０６】
レジスト開口パターン４１を拡大することによって、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａが、この拡大されたレジスト開口パターン４１、すなわちレジスト開口パターン４９から露出する。
【０１０７】
そして、このレジスト開口パターン４９付きのレジスト層３９をマスクとして、例えば回転蒸着等の周知の蒸着技術を用いて、ゲート電極２５を形成することによって図５に示すような構造体を得る。
【０１０８】
上述したように、レジスト開口パターン４９内では、ゲート形成用開口部１７及びゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａが露出しているため、ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して形成される。
【０１０９】
また、既に説明したように、この第１の実施の形態では、例えば、下地１１として最上層がＧａＮ層である化合物半導体基板を用いた場合には、ゲート電極２５を例えばＮｉ、Ａｕ、またはＰｔ等の金属を材料として形成するのが好ましい。
【０１１０】
そして、このゲート電極２５の形成後、例えばアセトン等の有機溶剤を用いて、レジスト層３９を除去することによって、すなわちリフトオフすることによって、図１に示す半導体装置１０を得る。
【０１１１】
以上説明したように、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法では、第２工程において、レジスト開口パターン４１が形成されたレジスト層３９をマスクとして用いて、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成する。そして、第３工程において、第２工程で用いたのと同じレジスト層３９、及びレジスト開口パターン４１の開口端４１ａを狭める金属膜４５をマスクとして用いて、開口長の異なる第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成する。
【０１１２】
従って、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法によれば、１つのレジスト層３９を使用するのみで第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することができる。そのため、レジスト層３９を形成するためのフォトリソグラフィ工程を第２工程において１回行うのみで、上述した第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することができる。従って、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法では、電界集中が緩和された半導体装置１０（図１参照）を少ない工程数で製造することができる。
【０１１３】
ここで、この第１の実施の形態では、電極２５がゲート電極である場合の構成例について説明した。しかし、この第１の実施の形態では、電極２５を、ゲート電極としてのみでなく、独立したフィールドプレート電極として形成する構成としてもよい。
【０１１４】
そこで、以下、第１の実施の形態の変形例として、上述した電極２５をフィールドプレート電極として形成した半導体装置について説明する。
【０１１５】
図６は、第１の実施の形態の変形例を説明する概略図であり、変形例による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【０１１６】
変形例による半導体装置５０では、下地の構成を、上述した第１の実施の形態による半導体装置１０の下地１１（図１参照）から変更する。
【０１１７】
すなわち、変形例による半導体装置５０では、下地として、上述した下地１１に、さらにゲート電極５１を形成して構成されている下地５３、すなわちゲート電極付き下地５３を用いる。
【０１１８】
下地５３は、上述した下地１１上に、例えばリフトオフ法等の従来周知の方法を用いてゲート電極５１を形成することによって得られる。
【０１１９】
そして、下地５３は、上述した下地１１上に、さらに下地面１１ａを被覆する第１下地絶縁膜５５を具えている。第１下地絶縁膜５５には、下地面１１ａを露出させる開口部６３が形成されている。そして、この開口部６３を埋め込むとともに、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の表面５５ａを被覆してゲート電極５１が形成されている。さらに、ゲート電極５１を含む、第１下地絶縁膜５５の上側全面を被覆して第２下地絶縁膜５７が形成されている。
【０１２０】
ここで、下地５３は、上述したように、ゲート電極５１を、開口部６３を埋め込むとともに、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａを被覆して形成することによって、２つの電極集中部を有している。
【０１２１】
すなわち、開口部６３内におけるゲート電極５１及び第１下地絶縁膜５５の側面５５ｂ間の境界面（すなわち境界面５５ｂ）と、ゲート電極５１及び下地１１の露出面１１ｃ間の境界面（すなわち境界面１１ｃ）とが成す角部には、双方の境界面の交差により電界集中部５９ａ及び５９ｂが形成されている。
【０１２２】
また、ゲート電極５１が、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａを被覆して形成されているため、ゲート電極５１及び第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａ間の境界面の、ゲート長方向に沿った両側には、端部６１ａ及び６１ｂ、すなわち電界集中部６１ａ及び６１ｂが形成されている。
【０１２３】
従って、この変形例では、装置の駆動時において、電界集中部５９ａ及び５９ｂ、及び電界集中部６１ａ及び６１ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された２つの電界集中部に電界集中が分散する。
【０１２４】
そして、変形例による半導体装置５０では、このような下地５３の下地面５３ａ、すなわち第２下地絶縁膜５７の上側表面５７ａに、上述した第１の実施の形態と同様の第１絶縁膜１３、第２絶縁膜１５、及び電極２５（図１参照）が形成されている。
【０１２５】
このように、電極２５を形成することによって、電極２５は独立したフィールドプレート電極として機能する。そして、既に説明したように、電極２５では、電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された４つの電界集中部に電界集中が分散する。
【０１２６】
従って、変形例による半導体装置５０では、装置の駆動時において、下地５３内における電界集中部５９ａ及び５９ｂ、及び電界集中部６１ａ及び６１ｂ、また、フィールドプレート電極としての電極２５による電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極側に配置された６つの電界集中部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【０１２７】
ここで、電極２５を独立したフィールドプレート電極として形成する場合には、好ましくは、この電極２５をゲート電極５１からゲート長方向に沿ってドレイン電極側にずらした位置に配設するのがよい。すなわち、電極２５を、電極２５の電界集中部２７ａ及び２７ｂのうちドレイン電極側に配置された一方を、ゲート電極５１の電界集中部６１ａ及び６１ｂのうちドレイン電極側に配置された一方よりも、ゲート長方向に沿ってドレイン電極側に近づけて形成するのが好ましい。その結果、電界集中部５９ａ及び５９ｂ、電界集中部６１ａ及び６１ｂ、電極２５による電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極側に配置された６つの電界集中部が、ゲート長方向に沿って階段状、すなわち湾曲したなだらかな傾斜面状に配列されるため、効率良く電界の集中が緩和される。
【０１２８】
なお、図６では、紙面に向かって右側にドレイン電極が形成されている場合の構成例を示してある。従って、図６に示す構成例では、電極２５のドレイン電極側の電界集中部２７ｂが、ゲート電極５１のドレイン電極側の電界集中部６１ｂよりも右側に、すなわちゲート長方向に沿ってドレイン電極側にずれて配置されている。
【０１２９】
また、変形例による半導体装置５０では、フィールドプレート電極として形成した電極２５を、ゲート電極５１と電気的に接続することによってゲートフィールドプレート電極として、または、図示しないソース電極と電気的に接続することによってソースフィールドプレート電極として、それぞれ使用することができる（図示せず）。
【０１３０】
このように、電極２５をフィールドプレート電極として形成した場合には、ゲート電極５１の電界集中部に加え、追加的にこの電極２５による４つの電界集中部を設けることができるため、上述した第１の実施の形態による半導体装置１０と比して、より効率良く電界集中を緩和することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、５０：半導体装置
１１：下地
１３：第１絶縁膜
１５：第２絶縁膜
１７：電極形成用開口部（ゲート形成用開口部）
１９：第１開口部
２１：第２開口部
２３：第３開口部
２５：電極
３５：第１開口パターン
３７：第２開口パターン
３９：レジスト層
４１、４９：レジスト開口パターン
４５：金属膜
５１：ゲート電極
５３：下地（ゲート電極付き下地）
５５：第１下地絶縁膜
５７：第２下地絶縁膜
６３：開口部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動作時において、ゲート電極付近の電界集中が緩和された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、近年、高温動作、高速スイッチング動作、大電力動作等の点において、優れた電子素子を実現する半導体装置として、２次元電子ガス（以下、２ＤＥＧとも称する）層を電流通路として使用したＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）が注目されている。このようなＨＥＭＴにおいて、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）等の化合物を利用したＨＥＭＴでは、トランジスタを駆動させつつ、かつ素子破壊を回避するために、ゲート電極付近の電界集中を緩和できる構造とすることが必要である。
【０００３】
そこで、このような電界集中を緩和するために、従来、ゲート電極の付近において、電界が集中する箇所を増やすことによって電界集中を分散させている。
【０００４】
そのために、例えばフィールドプレートを設けることによって、ゲート電極付近の電界集中を緩和した半導体装置の構造が周知である（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示されている技術では、基板上に形成した絶縁膜に、基板面を露出させる開口部を形成し、この開口部を埋め込んでゲート電極を形成している。そして、ゲート電極の表面から、ゲート電極のドレイン電極側の側面、及びドレイン電極側の絶縁膜の表面に渡って、フィールドプレートを形成している。これによって、この特許文献１に開示されている技術では、電界が集中する箇所を、ゲート電極及び基板間の境界面におけるドレイン電極側端部、及びフィールドプレート及び絶縁膜間の境界面におけるドレイン側端部の２点に分散し、電界の集中を緩和している。
【０００６】
このように、電界が集中する部分を増やし、その各々に電界の集中を分散させることによって、各電界が集中する箇所における電界強度を低減することができる。
【０００７】
これに鑑みて、さらなるゲート電極付近の電界集中の緩和を図るために、ゲート電極と基板または基板上に形成された絶縁膜との間における電界集中箇所の分布を、広い領域に分散させることによって、この領域内におけるピーク電界強度（すなわち電界強度の最高値）を低減する技術が周知である（例えば非特許文献１参照）。
【０００８】
非特許文献１に開示されている技術では、基板上に形成した絶縁膜に、内壁面が複数段の階段状である開口部を形成し、この開口部を埋め込んでゲート電極を形成する。その結果、ゲート電極と絶縁膜との境界面において、上述した階段状の内壁面に対応した、複数の角部が形成され、これら各角部が、電界が集中する箇所となる。そのため、この非特許文献１に係る構造では、電界が集中する箇所が分散し、電界の集中が緩和される。
【０００９】
上述したように、この非特許文献１に開示されている技術では、電界が集中する角部を増やすことによって電界集中を分散し、その結果、各電界集中箇所における電界強度を低減する。従って、上述した階段状の内壁面の段数を増やすほど、すなわち、この内壁面を湾曲したなだらかな傾斜面に近づけるほど、電界の集中が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２００２４８号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】２００８ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ （ＭＷＥ２００８） Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｄｉｇｅｓｔ （ＷＳ９−１ ｐ．２１９−２２４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した階段状の内壁面の段数を増やすためには、開口部を形成する際に、基板上の絶縁膜に対して、段数に応じた複数回のフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を行う必要がある。例えば、絶縁膜に形成する開口部の内壁面を３段の階段状とするためには、開口パターン付きのレジスト層を形成するフォトリソグラフィ工程と、このレジスト層をマスクとして、絶縁膜をエッチングするエッチング工程とを３回繰り返して行う。
【００１３】
そのため、絶縁膜との境界面を複数段の階段状とすることによって、電界集中が緩和されたゲート電極を形成するためには、多大な労力と時間が費やされる。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、少ない工程数で、より具体的にはフォトリソグラフィ工程を１回行うのみで製造可能であり、かつゲート電極付近の電界集中が緩和された半導体装置及びそ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】
【００１５】
上述の目的の達成を図るため、この発明による半導体装置は、以下の特徴を有している。
【００１６】
すなわち、この発明による半導体装置は、下地と、この下地の下地面を被覆して順次形成された第１及び第２絶縁膜とを具えている。第１及び第２絶縁膜には、これら第１及び第２絶縁膜を連続的に貫通しており、かつ下地面を露出させる電極形成用開口部が形成されている。さらに、この発明による半導体装置は、電極形成用開口部を埋め込むとともに、電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を具えている。
【００１７】
そして、電極形成用開口部は、第１開口部と第２開口部と第３開口部とを含んでいる。
【００１８】
第１開口部は、第２絶縁膜の上側表面からこの第２絶縁膜の厚み方向の中途まで貫いて形成されている。
【００１９】
第２開口部は、第１開口部から連続して、第２絶縁膜の厚み方向の中途から第１絶縁膜の中途まで貫いて形成されている。そして、第２開口部は、第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い。
【００２０】
第３開口部は、第２開口部から連続して、第１絶縁膜の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜を貫いて形成されている。そして、第３開口部は、第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い。
【００２１】
さらに、電極形成用開口部内の内壁面は、第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている。
【００２２】
また、この発明による半導体装置の製造方法は、以下の第１工程から第４工程までの各工程を含んでいる。
【００２３】
すなわち、まず、第１工程では、下地上に、この下地の下地面を被覆する第１及び第２絶縁膜を順次形成する。
【００２４】
次に、第２工程では、第２絶縁膜に、この第２絶縁膜の表面から、第１開口パターン、及び第１絶縁膜の表面を露出させ、かつ第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを同時に形成する。
【００２５】
この第２工程では、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、これら第１開口パターン及び第２開口パターンを形成する。
【００２６】
次に、第３工程では、第１開口パターンを第２絶縁膜の厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部、第２開口パターンからの第１絶縁膜の露出面から、第１絶縁膜を部分的に除去することによって、第１開口部から連続して、第２絶縁膜の厚み方向の中途から第１絶縁膜の厚み方向の中途まで貫き、かつ第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部、及びこの第２開口部から連続して、第１絶縁膜の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜を貫くことによって下地面を露出させ、かつ第２開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第３開口部を、それぞれ形成する。
【００２７】
この第３工程では、レジスト層、及びこのレジスト層上に形成され、かつレジスト開口パターンの開口端を、第１方向に沿った両側から狭める金属膜をマスクとして用いて、これら第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成する。
【００２８】
次に、第４工程では、第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を含む電極形成用開口部を埋め込むとともに、この電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する。
【発明の効果】
【００２９】
この発明による半導体装置では、電極形成用開口部が、開口端の第１方向に沿った長さ、すなわち開口長の異なる第１開口部、第２開口部、及び第３開口部によって構成されている。これによって、電極形成用開口部内の内壁面は、第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そして、電極を、電極形成用開口部を埋め込み、かつ電極形成用開口部周辺の第２絶縁膜の表面を被覆して設けることによって、３段の階段状の内壁面に対応した各電界集中部と、電極及び第２絶縁膜間の境界面における端部とが形成される。
【００３０】
従って、この発明による半導体装置では、装置の駆動時において、これら各電界集中部及び端部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【００３１】
また、この発明による半導体装置では、電極は、第１開口部内における第２絶縁膜との境界面、及び第２開口部内における第１絶縁膜との境界面において、下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含んでいる。そのため、装置の駆動時において、これら境界面では、電界強度が全面的に分散するため、電界集中が緩和される。
【００３２】
このように、この発明による半導体装置では、電極形成用開口部の内壁面を３段の階段状とすることにより、この階段状に対応した各電界集中部に電界集中を分散し、さらに、湾曲した傾斜面を具えることにより、電界強度をこれら傾斜面の全面に分散するため、効率良く電界集中を緩和することができる。
【００３３】
また、この発明による半導体装置の製造方法によれば、上述したように、第２工程において、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、第１開口パターン及び第２開口パターンを形成する。そして、第３工程において、第２工程で用いたのと同じレジスト層、及びレジスト開口パターンの開口端を狭める金属膜をマスクとして用いて、第１開口パターン及び第２開口パターンから、開口長の異なる第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成する。
【００３４】
従って、この発明による半導体装置の製造方法によれば、１つのレジスト層を使用するのみで第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成することができる。そのため、レジスト層を形成するためのフォトリソグラフィ工程を１回行うのみで、上述した第１開口部、第２開口部、及び第３開口部を形成することができる。従って、この発明による半導体装置の製造方法では、電界集中が緩和された半導体装置を少ない工程数で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の第１の実施の形態を説明する概略図であり、第１の実施の形態による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図２（Ｂ）に続く工程図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図３（Ｂ）に続く工程図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図４（Ｂ）に続く工程図である。
【図６】この発明の変形例を説明する概略図であり、変形例による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る半導体装置について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００３７】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、内壁面の第１方向に沿った両側が３段の階段状となっている電極形成用開口部、及びこの電極形成用開口部を埋め込んで形成された電極を具える半導体装置、及びその製造方法について説明する。
【００３８】
なお、この第１の実施の形態では、電極がゲート電極である場合の構成例について説明する。そして、第１の実施の形態による半導体装置のゲート長方向を第１方向とする。そこで、以下、電極をゲート電極、電極形成用開口部をゲート形成用開口部、第１方向をゲート長方向とも称する。
【００３９】
図１は、この発明の第１の実施の形態を説明する概略図であり、第１の実施の形態による半導体装置を図中に矢印で示すゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【００４０】
第１の実施の形態による半導体装置１０は、下地１１を具えている。
【００４１】
下地１１は、従来周知の半導体基板であり、例えば、ヘテロ接続面を有する基板、すなわち例えばＳｉ基板上にＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層を積層した基板や、Ｓｉ基板上にＡｌＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層を積層した基板等、または、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板、その他の半導体基板の中から設計に応じて好適なものを用いればよい。
【００４２】
また、第１の実施の形態による半導体装置１０は、下地１１の下地面１１ａを被覆して順次形成された第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５を具えている。
【００４３】
第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５は、下地１１を汚染から保護するため、または表面電荷の発生を抑制するための保護膜として、下地面１１ａ上に第１絶縁膜１３が、さらにこの第１絶縁膜１３の上側表面１３ａ上に第２絶縁膜１５が積層されて設けられている。そのために、これら第１絶縁膜１３及び第２絶縁膜１５は、例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜を材料として形成されている。
【００４４】
また、第１及び第２絶縁膜１３及び１５には、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５を連続的に貫通して、下地面１１ａを露出させる電極形成用開口部１７、すなわちゲート形成用開口部１７が形成されている。
【００４５】
ゲート形成用開口部１７は、厚み方向に連続する第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を含んで構成されている。
【００４６】
第１開口部１９は、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａからこの第２絶縁膜１５の厚み方向の中途まで貫いて形成されている。
【００４７】
また、第２開口部２１は、第１開口部１９から連続して、第２絶縁膜１５の厚み方向の中途から第１絶縁膜１３の中途まで貫いて形成されている。そして、この第２開口部２１の開口端２１ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第２開口長Ｌ２は、第１開口部１９の開口端１９ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第１開口長Ｌ１よりも短く設定されている。
【００４８】
また、第３開口部２３は、第２開口部２１から連続して、第１絶縁膜１３の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜１３を貫いて形成されている。そして、この第３開口部２３の開口端２３ａのゲート長方向に沿った長さ、すなわち第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の開口長Ｌ２よりも短く設定されている。
【００４９】
このように、各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３が設定された第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３によって構成されていることによって、開口部１７内の、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂ、第２開口部２１内における第２絶縁膜１５の側面１５ｃ、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂ、及び第３開口部２３内における第１絶縁膜１３の側面１３ｃによって構成されたゲート形成用内壁面１７ａは、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。
【００５０】
また、ゲート形成用開口部１７は、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。
【００５１】
また、ゲート形成用開口部１７は、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。
【００５２】
これら傾斜面１３ｂ及び１５ｂは、好ましくは滑らかな面として、より効果的に電界を分散させるのが良い。
【００５３】
そして、このゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆する電極２５、すなわちゲート電極２５が形成されている。
【００５４】
ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７からの下地１１の露出面１１ｂにおいて下地１１と接触している。そして、ゲート電極２５は、この下地１１の露出面１１ｂ、すなわちゲート電極２５と下地１１との境界面１１ｂにおいて、下地１１とショットキ接合している。なお、ゲート電極２５は、下地１１とショットキ接合をとるために、下地１１を構成する材料に応じた金属を材料として形成されている。例えば、下地１１として最上層がＧａＮ層である化合物半導体基板を用いた場合には、例えばＮｉ、Ａｕ、またはＰｔ等の金属を材料としてゲート電極２５が形成されているのが好ましい。
【００５５】
また、既に説明したように、ゲート形成用開口部１７内の内壁面１７ａは、このゲート形成用開口部１７を構成する第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３の各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３の差によって、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そのため、ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７の３段の内壁面１７ａに対応して、両側内壁面１７ａとの境界面に、それぞれ３つの電界集中部が形成されている。
【００５６】
すなわち、第３開口部２３内におけるゲート電極２５及び第１絶縁膜１３の側面１３ｃ間の境界面、すなわち境界面１３ｃと、ゲート電極２５及び下地１１の露出面１１ｂ間の境界面、すなわち境界面１１ｂとが成す角部には、双方の境界面の交差により電界集中部２７ａ及び２７ｂが形成されている。
【００５７】
また、第２開口部２１と第３開口部２３との段差によって、第２開口部２１内において、第２絶縁膜１５及びゲート電極２５間の境界面１５ｃと、第１絶縁膜１３及びゲート電極２５間の境界面１３ｂとの間に交差が生じ、この交差部分に電界集中部２９ａ及び２９ｂが形成されている。
【００５８】
また、第１開口部１９と第２開口部２１との段差によって、第１開口部１９内におけるゲート電極２５及び第２絶縁膜１５間の境界面１５ｂには、電界集中部３１ａ及び３１ｂが形成されている。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート電極２５が、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して形成されているため、ゲート電極２５及び第２絶縁膜１５の上側表面１５ａ間の境界面の、ゲート長方向に沿った両側には、端部３３ａ及び３３ｂ、すなわち電界集中部３３ａ及び３３ｂが形成されている。
【００６０】
また、既に説明したように、第１開口部１９内における第２絶縁膜１５の側面１５ｂは、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。また、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３の側面１３ｂは、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。従って、これらを埋め込んで形成されているゲート電極２５は、第１開口部１９内における第２絶縁膜との境界面、すなわち側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んでいる。また、ゲート電極２５は、第２開口部２１内における第１絶縁膜１３との境界面、すなわち側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んでいる。
【００６１】
以上説明したように、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート形成用開口部１７が、開口長の異なる第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３により構成されていることによって、ゲート形成用開口部１７内の内壁面１７ａは、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となっている。そして、ゲート電極２５を、ゲート形成用開口部１７を埋め込み、かつゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して設けることによって、３段の階段状の内壁面１７ａに対応した各電界集中部、すなわち電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、及び電界集中部３１ａ及び３１ｂと、ゲート電極２５及び第２絶縁膜１５間の境界面の端部３３ａ及び３３ｂすなわち電界集中部３３ａ及び３３ｂとに、電界が分散して集中する箇所としてそれぞれ形成されている。
【００６２】
従って、第１の実施の形態による半導体装置１０では、装置の駆動時において、これら電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された４つの電界集中部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【００６３】
また、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート電極２５は、第１開口部１９内における第２絶縁膜との境界面１５ｂ、及び第２開口部２１内における第１絶縁膜１３との境界面１３ｂにおいて、下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａ及び１３ｂａを含んでいる。そのため、装置の駆動時において、これら境界面１３ｂ及び１５ｂでは、電界強度が全面的に分散するため、電界集中が緩和される。
【００６４】
このように、第１の実施の形態による半導体装置１０では、ゲート形成用開口部１７の内壁面１７ａを３段の階段状とすることにより、電界集中を４箇所に分散し、さらに、湾曲した傾斜面を具えることにより、境界面１３ｂ及び１５ｂにおける電界強度をこれら境界面１３ｂ及び１５ｂの全面に分散するため、効率良く電界集中を緩和することができる。
【００６５】
次に、この第１の実施の形態による半導体装置１０の製造方法について説明する。この製造方法は、第１工程から第４工程までの各工程を含んでいる。以下、第１工程から順に各工程につき説明する。
【００６６】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図である。また、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図２（Ｂ）に続く工程図である。また、図４（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図３（Ｂ）に続く工程図である。また、図５は、この発明の第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を説明する工程図であり、図４（Ｂ）に続く工程図である。これらの各図は、各製造工程で得られた構造体を、基板の厚み方向に切り取った切り口で示してある。製造される半導体装置のゲート長方向に沿って、厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【００６７】
まず、第１工程では、下地１１上に、この下地１１の下地面１１ａを被覆する第１及び第２絶縁膜１３及び１５を順次形成して図２（Ａ）に示すような構造体を得る。
【００６８】
上述したように、下地１１は、従来周知の半導体基板であり、例えば、ヘテロ接続面を有する基板、すなわち例えばＳｉ基板上にＡｌＧａＮ層及びＧａＮ層を積層した基板や、Ｓｉ基板上にＡｌＧａＡｓ層及びＧａＡｓ層を積層した基板等、または、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板、その他の半導体基板の中から設計に応じて好適なものを用いるのがよい。
【００６９】
そして、このような下地１１上に、下地１１を汚染から保護するため、または表面電荷の発生を抑制するための保護膜として、下地面１１ａに第１及び第２絶縁膜１３及び１５を形成する。そのために、この第１の実施の形態では、例えば周知のＰＥ−ＣＶＤ法または熱ＣＶＤ法等を用い、例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＮ膜を材料として第１及び第２絶縁膜１３及び１５を形成するのが好ましい。
【００７０】
ところで、この第１の実施の形態では、製造された半導体装置の駆動時においてゲート電極付近の電界集中を分散させるために、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５に複数の電界集中部を有するゲート形成用開口部を形成する。そのために、この第１の実施の形態では、続く第２工程及び第３工程において、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５に対してそれぞれ個別にエッチングを行う。そこで、第１及び第２絶縁膜１３及び１５をそれぞれ選択的にエッチングするために、この第１工程では、第２絶縁膜１５のエッチングレートの値が第１絶縁膜１３のエッチングレートの値以上となるように形成するのが好ましい。
【００７１】
より具体的には、第１絶縁膜１３を、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ（誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法でエッチングすることを想定した場合には、例えば５〜２０ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートとなるように形成するのが好ましい。また、第２絶縁膜１５を、例えばＩＣＰ−ＲＩＥ法でエッチングすることを想定した場合には、例えば３０〜６０ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートとなるように形成するのが好ましい。なお、これらのエッチングレートの値はあくまで一例であり、例えば、これら第１及び第２絶縁膜１３及び１５を構成する各材料及び各膜厚、または、後の各工程において各開口部を形成する際のエッチング条件、設定される開口長等に応じて、任意好適に調整するのが好ましい。
【００７２】
次に、第２工程では、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成する。
【００７３】
この第２工程では、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成するために、まず、例えば周知の塗布技術及びフォトリソグラフィ技術を用いて第２絶縁膜１５上にレジスト層３９を形成する（図２（Ｂ））。
【００７４】
この第１の実施の形態では、周知のいわゆるリフトオフ法を用いて、ゲート形成用開口部及びこれを埋め込むゲート電極を形成するため、この第２工程ではレジスト層３９をネガ型のレジストで形成する。
【００７５】
そして、このようなレジスト層３９をマスクとして用い、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を開口形成するために、まず、レジスト層３９に、周知の露光技術を用いて、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを露出面１５ｄとして露出させるレジスト開口パターン４１を形成する。
【００７６】
レジスト開口パターン４１は、上述したようにレジスト層３９をネガ型のレジストで形成してあるため、開口端４１ａからレジスト層３９の厚み方向に深さが深くなるにしたがって中空部が徐々に拡張する、いわゆる逆テーパ状となる。
【００７７】
そして、このレジスト開口パターン４１付きのレジスト層３９をマスクとして、第２絶縁膜１５に、この第２絶縁膜１５の上側表面１５ａから異方性エッチングを行うことによって、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７をそれぞれ形成して図３（Ａ）に示すような構造体を得る。
【００７８】
この第２工程では、好ましくは例えば周知のＩＣＰ−ＲＩＥ法またはＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）−ＲＩＥ法等を用いて異方性エッチングを行う。
【００７９】
そして、この異方性エッチングにより、レジスト開口パターン４１からの露出面１５ｄに対する、開口端４１ａの正射影で与えられる領域、すなわち被エッチング領域４３（図２（Ｂ）参照）の第２絶縁膜１５が除去されて、第１絶縁膜１３の上側表面１３ａを露出させる第２開口パターン３７が形成される。
【００８０】
このとき、同時に、エッチングガスのプラズマに含まれるラジカルイオンによって、レジスト開口パターン４１から露出した第２絶縁膜１５が、露出面１５ｄ全面に渡ってわずかに等方性エッチングされる。その結果、第２工程では、第２開口パターン３７が形成された時点で、この等方性エッチングによって、第２開口パターン３７よりも浅い開口深さで第１開口パターン３５が形成される。
【００８１】
このように、異方性エッチングによって形成される第２開口パターン３７が、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａに対する被エッチング領域４３（図２（Ｂ）参照）に、また、等方性エッチングによって形成される第１開口パターン３５が、レジスト開口パターン４１からの露出面１５ｄ（図２（Ｂ）参照）全面に渡って、それぞれ形成される。従って、第２開口パターン３７の開口端３７ａの第１方向に沿った長さは、第１開口パターン３５の開口端３５ａの第１方向に沿った長さよりも短くなる。なお、第１方向とは、この第１の実施の形態により製造される半導体装置１０（図１参照）においてゲート長方向となる方向である。そこで、以下、この第１方向をゲート長方向とも称するとともに、図２（Ｂ）以降の各図において矢印で示す。
【００８２】
ところで、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７は、続く第３工程において、深さ方向に拡大されて、第１開口パターン３５が上述した第１開口部１９（図１参照）、また、第２開口パターン３７が上述した第２開口部２１（図１参照）となる。
【００８３】
そこで、この第２工程では、第１開口パターン３５を、開口端３５ａの第１方向に沿った長さが第１開口長Ｌ１となるように、また、第２開口パターン３７を、開口端３７ａの第１方向に沿った長さが第２開口長Ｌ２となるように形成する。
【００８４】
そのために、マスクとして用いるレジスト層３９を、レジスト開口パターン４１の第１方向に沿った長さ、すなわち第４開口長が第２開口長Ｌ２となるように、また、レジスト開口パターン４１から露出した露出面１５ｄの第１方向に沿った長さが第１開口長Ｌ１となるように形成する（図２（Ｂ）参照）。
【００８５】
次に、第３工程では、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３をそれぞれ形成する。
【００８６】
この第１の実施の形態では、上述した第２工程において形成したレジスト層３９を再びマスクとして用いたエッチングを行うことによって、第１開口パターン３５を深さ方向に拡大して第１開口部１９を、第２開口パターン３７を深さ方向に拡大して第２開口部２１を、及び第１絶縁膜１３を部分的に除去することによって第３開口部２３を形成する。
【００８７】
ここで、この第１の実施の形態では、第３開口部２３の開口長Ｌ３を、第２開口部２１の開口長Ｌ２よりも短く設定する（図１参照）。そこで、まず、レジスト開口パターン４１の第４開口長を、第２開口パターン３７の第２開口長Ｌ２よりも狭める必要がある。
【００８８】
そのために、この第３工程では、まず、レジスト層３９上に金属膜４５を形成する（図３（Ｂ）参照）。
【００８９】
第４開口長を狭めるためには、金属膜４５を、いわゆる周知の斜め蒸着によって形成するのが好ましい。すなわち、周知の真空蒸着機を用いて、金属膜４５の材料となる例えばＡｌ等の蒸発金属分子線を、下地面１１ａの法線方向に対して、６０〜７０°の斜め方向から、レジスト層３９の表面３９ａに蒸着する（図示せず）。
【００９０】
そして、このような斜め蒸着を、ゲート長方向に沿った両側（図３（Ｂ）の紙面に向かって左右）から行うことによって、金属膜４５を、レジスト層３９表面３９ａから、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａまで迫り出して形成することができる。その結果、レジスト開口パターン４１の開口端４１ａは、第１方向、すなわちゲート長方向に沿った両側から金属膜４５によって狭められる。
【００９１】
そして、上述したように、第２工程において、第２開口パターン３７は、金属膜４５形成前のレジスト開口パターン４１の開口端４１ａに対応した領域に形成されている（図２（Ｂ）及び図３（Ａ）参照）。そのため、この第３工程において、金属膜４５によって狭められたレジスト開口パターン４１の新たな開口端、すなわち開口端４１ｂの下地面１１ａに沿った正射影領域、すなわち被エッチング領域４７は、第２開口パターン３７からの第１絶縁膜１３の露出面１３ｄに含まれる領域となる。
【００９２】
また、この第３工程では、この被エッチング領域４７内の第１絶縁膜１３を異方性エッチングすることによって、第３開口部２３を形成する。そこで、レジスト開口パターン４１の開口端４１ｂのゲート長方向に沿った長さが、形成される第３開口部２３の第３開口長Ｌ３となるように、上述した金属膜４５を形成する。
【００９３】
そして、この金属膜４５付きのレジスト層３９をマスクとして、第２開口パターン３７からの第１絶縁膜１３の露出面１３ｄから異方性エッチングを行うことによって、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３をそれぞれ形成して図４（Ｂ）に示すような構造体を得る。
【００９４】
この第３工程では、好ましくは例えば周知のＩＣＰ−ＲＩＥ法またはＥＣＲ−ＲＩＥ法等を用いて異方性エッチングを行う。
【００９５】
そして、この異方性エッチングにより、上述した被エッチング領域４７（図３（Ｂ）参照）の第１絶縁膜１３が除去されて、下地面１１ａを露出させる第３開口部２３が形成される。
【００９６】
そして、第３開口部２３は、上述した被エッチング領域４７に対応して形成されるため、第３開口部２３の開口端２３ａの第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の開口端２１ａの開口長Ｌ２よりも短くなる。
【００９７】
このとき、同時に、エッチングガスに含まれるラジカルイオンによって、第１開口パターン３５が第２絶縁膜１５の厚み方向に沿って拡大されて、第１開口部１９が形成される。
【００９８】
また、同時に、上述したラジカルイオンによって、第２開口パターン３７から露出した第１絶縁膜１３の露出面１３ｄが、全面に渡ってわずかに等方性エッチングされる。そのため、第３開口部２３が形成された時点で、この等方性エッチングによって、露出面１３ｄの全面が第３開口部２３よりも浅くエッチングされる。その結果、第２開口パターン３７が厚み方向に拡大されて、第２開口部２１が形成される。
【００９９】
このように、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することによって、第１開口部１９は、第２絶縁膜１５の上側表面１５ａからこの第２絶縁膜１５の厚み方向の中途まで貫いて、また、第２開口部２１は、第１開口部１９から連続して、第２絶縁膜１５の厚み方向の中途から第１絶縁膜１３の厚み方向の中途まで貫いて、また、第３開口部２３は、第２開口部２１から連続して、第１絶縁膜１３の厚み方向の中途からこの第１絶縁膜１３を貫いて、すなわち下地面１１ａを露出させて、それぞれ形成される。
【０１００】
そして、既に説明したように、第２開口部２１の第２開口長Ｌ２は、第１開口部１９の第１開口長Ｌ１よりも短く、また、第３開口部２３の第３開口長Ｌ３は、第２開口部２１の第２開口長Ｌ２よりも短く形成されている。
【０１０１】
このように、各開口長Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３を設定することによって、第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３によって構成されたゲート形成用開口部１７は、内壁面１７ａが、ゲート長方向に沿って両側に３段の階段状となる。
【０１０２】
また、この第３工程では、既に説明したように、等方性エッチングによって、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を深さ方向に拡大して、第１開口部１９及び第２開口部２１を形成する。その結果、第１開口部１９は、第１開口端１９ａの端部１９ａａと第２開口部２１の第２開口端２１ａの端部２１ａａとの間において、この第１開口部１９内に露出した第２絶縁膜１５の側面１５ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１５ｂａを含んで形成される。また、第２開口部２１は、第２開口端２１ａの端部２１ａａから第１絶縁層１３に至る垂直壁、すなわち側面１５ｃと、この第２開口部２１内に露出した第１絶縁膜１３の側面１３ｂが下地面１１ａ側に凸状に湾曲している傾斜面１３ｂａを含んで形成される。
【０１０３】
次に、第４工程では、ゲート電極２５を形成する。
【０１０４】
第１の実施の形態では、ゲート電極２５を、ゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆するように形成する。
【０１０５】
そのために、この第４工程では、まず、例えば周知のウェットエッチングを用いて金属膜４５を除去し、しかる後、周知の酸素アッシングを用いてレジスト開口パターン４１を、ゲート長方向に沿って両側に拡大する（図４（Ｂ）参照）。なお、このアッシングによるレジスト開口パターン４１の拡大に伴って、レジスト層３９の厚みが薄くなる（図示せず）。
【０１０６】
レジスト開口パターン４１を拡大することによって、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａが、この拡大されたレジスト開口パターン４１、すなわちレジスト開口パターン４９から露出する。
【０１０７】
そして、このレジスト開口パターン４９付きのレジスト層３９をマスクとして、例えば回転蒸着等の周知の蒸着技術を用いて、ゲート電極２５を形成することによって図５に示すような構造体を得る。
【０１０８】
上述したように、レジスト開口パターン４９内では、ゲート形成用開口部１７及びゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａが露出しているため、ゲート電極２５は、ゲート形成用開口部１７を埋め込むとともに、ゲート形成用開口部１７周辺の第２絶縁膜１５の上側表面１５ａを被覆して形成される。
【０１０９】
また、既に説明したように、この第１の実施の形態では、例えば、下地１１として最上層がＧａＮ層である化合物半導体基板を用いた場合には、ゲート電極２５を例えばＮｉ、Ａｕ、またはＰｔ等の金属を材料として形成するのが好ましい。
【０１１０】
そして、このゲート電極２５の形成後、例えばアセトン等の有機溶剤を用いて、レジスト層３９を除去することによって、すなわちリフトオフすることによって、図１に示す半導体装置１０を得る。
【０１１１】
以上説明したように、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法では、第２工程において、レジスト開口パターン４１が形成されたレジスト層３９をマスクとして用いて、第１開口パターン３５及び第２開口パターン３７を形成する。そして、第３工程において、第２工程で用いたのと同じレジスト層３９、及びレジスト開口パターン４１の開口端４１ａを狭める金属膜４５をマスクとして用いて、開口長の異なる第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成する。
【０１１２】
従って、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法によれば、１つのレジスト層３９を使用するのみで第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することができる。そのため、レジスト層３９を形成するためのフォトリソグラフィ工程を第２工程において１回行うのみで、上述した第１開口部１９、第２開口部２１、及び第３開口部２３を形成することができる。従って、第１の実施の形態による半導体装置の製造方法では、電界集中が緩和された半導体装置１０（図１参照）を少ない工程数で製造することができる。
【０１１３】
ここで、この第１の実施の形態では、電極２５がゲート電極である場合の構成例について説明した。しかし、この第１の実施の形態では、電極２５を、ゲート電極としてのみでなく、独立したフィールドプレート電極として形成する構成としてもよい。
【０１１４】
そこで、以下、第１の実施の形態の変形例として、上述した電極２５をフィールドプレート電極として形成した半導体装置について説明する。
【０１１５】
図６は、第１の実施の形態の変形例を説明する概略図であり、変形例による半導体装置をゲート長方向に沿って厚み方向に切り取った切り口を示す端面図である。
【０１１６】
変形例による半導体装置５０では、下地の構成を、上述した第１の実施の形態による半導体装置１０の下地１１（図１参照）から変更する。
【０１１７】
すなわち、変形例による半導体装置５０では、下地として、上述した下地１１に、さらにゲート電極５１を形成して構成されている下地５３、すなわちゲート電極付き下地５３を用いる。
【０１１８】
下地５３は、上述した下地１１上に、例えばリフトオフ法等の従来周知の方法を用いてゲート電極５１を形成することによって得られる。
【０１１９】
そして、下地５３は、上述した下地１１上に、さらに下地面１１ａを被覆する第１下地絶縁膜５５を具えている。第１下地絶縁膜５５には、下地面１１ａを露出させる開口部６３が形成されている。そして、この開口部６３を埋め込むとともに、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の表面５５ａを被覆してゲート電極５１が形成されている。さらに、ゲート電極５１を含む、第１下地絶縁膜５５の上側全面を被覆して第２下地絶縁膜５７が形成されている。
【０１２０】
ここで、下地５３は、上述したように、ゲート電極５１を、開口部６３を埋め込むとともに、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａを被覆して形成することによって、２つの電極集中部を有している。
【０１２１】
すなわち、開口部６３内におけるゲート電極５１及び第１下地絶縁膜５５の側面５５ｂ間の境界面（すなわち境界面５５ｂ）と、ゲート電極５１及び下地１１の露出面１１ｃ間の境界面（すなわち境界面１１ｃ）とが成す角部には、双方の境界面の交差により電界集中部５９ａ及び５９ｂが形成されている。
【０１２２】
また、ゲート電極５１が、開口部６３周辺の第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａを被覆して形成されているため、ゲート電極５１及び第１下地絶縁膜５５の上側表面５５ａ間の境界面の、ゲート長方向に沿った両側には、端部６１ａ及び６１ｂ、すなわち電界集中部６１ａ及び６１ｂが形成されている。
【０１２３】
従って、この変形例では、装置の駆動時において、電界集中部５９ａ及び５９ｂ、及び電界集中部６１ａ及び６１ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された２つの電界集中部に電界集中が分散する。
【０１２４】
そして、変形例による半導体装置５０では、このような下地５３の下地面５３ａ、すなわち第２下地絶縁膜５７の上側表面５７ａに、上述した第１の実施の形態と同様の第１絶縁膜１３、第２絶縁膜１５、及び電極２５（図１参照）が形成されている。
【０１２５】
このように、電極２５を形成することによって、電極２５は独立したフィールドプレート電極として機能する。そして、既に説明したように、電極２５では、電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極（図示せず）側に配置された４つの電界集中部に電界集中が分散する。
【０１２６】
従って、変形例による半導体装置５０では、装置の駆動時において、下地５３内における電界集中部５９ａ及び５９ｂ、及び電界集中部６１ａ及び６１ｂ、また、フィールドプレート電極としての電極２５による電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極側に配置された６つの電界集中部に電界集中が分散し、電界集中が緩和される。
【０１２７】
ここで、電極２５を独立したフィールドプレート電極として形成する場合には、好ましくは、この電極２５をゲート電極５１からゲート長方向に沿ってドレイン電極側にずらした位置に配設するのがよい。すなわち、電極２５を、電極２５の電界集中部２７ａ及び２７ｂのうちドレイン電極側に配置された一方を、ゲート電極５１の電界集中部６１ａ及び６１ｂのうちドレイン電極側に配置された一方よりも、ゲート長方向に沿ってドレイン電極側に近づけて形成するのが好ましい。その結果、電界集中部５９ａ及び５９ｂ、電界集中部６１ａ及び６１ｂ、電極２５による電界集中部２７ａ及び２７ｂ、電界集中部２９ａ及び２９ｂ、電界集中部３１ａ及び３１ｂ、及び電界集中部３３ａ及び３３ｂのうちドレイン電極側に配置された６つの電界集中部が、ゲート長方向に沿って階段状、すなわち湾曲したなだらかな傾斜面状に配列されるため、効率良く電界の集中が緩和される。
【０１２８】
なお、図６では、紙面に向かって右側にドレイン電極が形成されている場合の構成例を示してある。従って、図６に示す構成例では、電極２５のドレイン電極側の電界集中部２７ｂが、ゲート電極５１のドレイン電極側の電界集中部６１ｂよりも右側に、すなわちゲート長方向に沿ってドレイン電極側にずれて配置されている。
【０１２９】
また、変形例による半導体装置５０では、フィールドプレート電極として形成した電極２５を、ゲート電極５１と電気的に接続することによってゲートフィールドプレート電極として、または、図示しないソース電極と電気的に接続することによってソースフィールドプレート電極として、それぞれ使用することができる（図示せず）。
【０１３０】
このように、電極２５をフィールドプレート電極として形成した場合には、ゲート電極５１の電界集中部に加え、追加的にこの電極２５による４つの電界集中部を設けることができるため、上述した第１の実施の形態による半導体装置１０と比して、より効率良く電界集中を緩和することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、５０：半導体装置
１１：下地
１３：第１絶縁膜
１５：第２絶縁膜
１７：電極形成用開口部（ゲート形成用開口部）
１９：第１開口部
２１：第２開口部
２３：第３開口部
２５：電極
３５：第１開口パターン
３７：第２開口パターン
３９：レジスト層
４１、４９：レジスト開口パターン
４５：金属膜
５１：ゲート電極
５３：下地（ゲート電極付き下地）
５５：第１下地絶縁膜
５７：第２下地絶縁膜
６３：開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地と、
該下地の下地面を被覆して順次形成された第１及び第２絶縁膜と、
該第１及び第２絶縁膜を連続的に貫通して形成された、前記下地面を露出させる電極形成用開口部を埋め込むとともに、該電極形成用開口部周辺の前記第２絶縁膜の表面を被覆する電極と
を具え、
前記電極形成用開口部は、
前記第２絶縁膜の上側表面から該第２絶縁膜の厚み方向の中途まで貫いて形成された第１開口部と、
該第１開口部から連続して、前記第２絶縁膜の厚み方向の中途から前記第１絶縁膜の中途まで貫いて形成されており、かつ前記第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部と、
該第２開口部から連続して、前記第１絶縁膜の厚み方向の中途から該第１絶縁膜を貫いて形成されており、かつ前記第２開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第３開口部と
を含み、
該電極形成用開口部内の内壁面が、前記第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記電極は、前記第１開口部内における前記第２絶縁膜との境界面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含み、かつ前記第２開口部内における前記第１絶縁膜との境界面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記電極がゲート電極である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
下地上に、該下地の下地面を被覆する第１及び第２絶縁膜を順次形成する第１工程と、
前記第２絶縁膜に、該第２絶縁膜の表面から、第１開口パターン、及び前記第１絶縁膜の表面を露出させ、かつ前記第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを同時に形成する第２工程と、
前記第１開口パターンを前記第２絶縁膜の厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部、前記第２開口パターンからの前記第１絶縁膜の露出面から、該第１絶縁膜を部分的に除去することによって、前記第１開口部から連続して、前記第２絶縁膜の厚み方向の中途から前記第１絶縁膜の厚み方向の中途まで貫き、かつ前記第１開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第２開口部、及び該第２開口部から連続して、前記第１絶縁膜の厚み方向の中途から該第１絶縁膜を貫くことによって前記下地面を露出させ、かつ前記第２開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第３開口部を、それぞれ形成する第３工程と、
前記第１開口部、前記第２開口部、及び前記第３開口部を含む電極形成用開口部を埋め込むとともに、該電極形成用開口部周辺の前記第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する第４工程と
を含み、
前記第２工程では、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、前記第１開口パターン及び前記第２開口パターンを形成し、
前記第３工程では、前記レジスト層、及び該レジスト層上に形成され、かつ前記レジスト開口パターンの開口端を、前記第１方向に沿った両側から狭める金属膜をマスクとして用いて、前記第１開口部、前記第２開口部、及び前記第３開口部を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第３工程において、前記第１開口部を、該第１開口部内に露出した前記第２絶縁膜の側面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含むように形成し、かつ前記第２開口部を、該第２開口部内に露出した前記第１絶縁膜の側面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含むように形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極をゲート電極として形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
下地と、
該下地の下地面を被覆して順次形成された第１及び第２絶縁膜と、
該第１及び第２絶縁膜を連続的に貫通して形成された、前記下地面を露出させる電極形成用開口部を埋め込むとともに、該電極形成用開口部周辺の前記第２絶縁膜の表面を被覆する電極と
を具え、
前記電極形成用開口部は、
前記第２絶縁膜の上側表面から該第２絶縁膜の厚み方向の中途まで貫いて形成された第１開口部と、
該第１開口部から連続して、前記第２絶縁膜の厚み方向の中途から前記第１絶縁膜の中途まで貫いて形成されており、かつ前記第１開口部よりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口部と、
該第２開口部から連続して、前記第１絶縁膜の厚み方向の中途から該第１絶縁膜を貫いて形成されており、かつ前記第２開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第３開口部と
を含み、
該電極形成用開口部内の内壁面が、前記第１方向に沿って両側に３段の階段状となっている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記電極は、前記第１開口部内における前記第２絶縁膜との境界面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含み、かつ前記第２開口部内における前記第１絶縁膜との境界面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含む
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記電極がゲート電極である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
下地上に、該下地の下地面を被覆する第１及び第２絶縁膜を順次形成する第１工程と、
前記第２絶縁膜に、該第２絶縁膜の表面から、第１開口パターン、及び前記第１絶縁膜の表面を露出させ、かつ前記第１開口パターンよりも開口端の第１方向に沿った長さが短い第２開口パターンを同時に形成する第２工程と、
前記第１開口パターンを前記第２絶縁膜の厚み方向に沿って拡大することによって第１開口部、前記第２開口パターンからの前記第１絶縁膜の露出面から、該第１絶縁膜を部分的に除去することによって、前記第１開口部から連続して、前記第２絶縁膜の厚み方向の中途から前記第１絶縁膜の厚み方向の中途まで貫き、かつ前記第１開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第２開口部、及び該第２開口部から連続して、前記第１絶縁膜の厚み方向の中途から該第１絶縁膜を貫くことによって前記下地面を露出させ、かつ前記第２開口部よりも開口端の前記第１方向に沿った長さが短い第３開口部を、それぞれ形成する第３工程と、
前記第１開口部、前記第２開口部、及び前記第３開口部を含む電極形成用開口部を埋め込むとともに、該電極形成用開口部周辺の前記第２絶縁膜の表面を被覆する電極を形成する第４工程と
を含み、
前記第２工程では、レジスト開口パターンが形成されたレジスト層をマスクとして用いて、前記第１開口パターン及び前記第２開口パターンを形成し、
前記第３工程では、前記レジスト層、及び該レジスト層上に形成され、かつ前記レジスト開口パターンの開口端を、前記第１方向に沿った両側から狭める金属膜をマスクとして用いて、前記第１開口部、前記第２開口部、及び前記第３開口部を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第３工程において、前記第１開口部を、該第１開口部内に露出した前記第２絶縁膜の側面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含むように形成し、かつ前記第２開口部を、該第２開口部内に露出した前記第１絶縁膜の側面が前記下地面側に凸状に湾曲している傾斜面を含むように形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極をゲート電極として形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５１５４０（Ｐ２０１０−２５１５４０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９９７９５（Ｐ２００９−９９７９５）
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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