[发明专利]半导体设备及其制造方法

说明书

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。

技术领域

本文中所讨论的实施例涉及半导体设备及其制造方法。

背景技术

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。

发明内容

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半导体设备及其制造方法。

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。

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；