2017-009873

特願２０１３－　　６４５９「半導体装置及びその製造方法，電源装置，高周波増幅器」拒絶査定不服審判事件〔平成２６年　７月２８日出願公開，特開２０１４－１３８１１０，請求項の数（１０）〕について，次のとおり審決する。

【結　論】 原査定を取り消す。 本願の発明は，特許すべきものとする。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は，平成２５年１月１７日の出願であって，平成２８年８月２日付けで拒絶理由通知がされ，同年１０月６日付けで手続補正がされ，平成２９年３月２７日付けで拒絶査定（原査定）がされ，これに対し，同年７月４日に拒絶査定不服審判の請求がされると同時に手続補正がされ，同年１０月２０日に上申書が提出され，平成３０年２月８日付けで拒絶理由通知がされ，同年３月２２日付けで手続補正がされたものである。 第２　本願発明 本願の請求項１ないし１０に係る発明（以下，それぞれ「本願発明１」ないし「本願発明１０」という。）は，平成３０年３月２２日付けの手続補正で補正された特許請求の範囲の請求項１ないし１０に記載された事項により特定される発明であり，本願発明１は以下のとおりの発明である。 「【請求項１】 半導体基板上に積層され，電子走行層及び電子供給層を含む複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造と， 前記化合物半導体積層構造の表面を覆い，表面側に部分的に設けられ，かつ，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する第１領域を含む窒化珪素膜である第１絶縁膜と， 前記化合物半導体積層構造の上方に，ゲート電極，並びに，前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極とを備え， 前記第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられていることを特徴とする半導体装置。」 なお，本願発明２－４の概要は以下のとおりである。 本願発明２ないし６は，本願発明１を減縮した発明である。 本願発明７は，本願発明１に対応する方法の発明であり，本願発明１とカテゴリ表現が異なるだけの発明である。 本願発明８は，本願発明７を減縮した発明である。 本願発明９，１０は，本願発明１に対応する物の発明であり，本願発明１の「半導体装置」を，それぞれ「トランジスタ」として含む「電源装置」及び「高周波増幅器」に係る発明である。 第３　引用文献，引用発明等 １．引用文献１について 原査定の拒絶の理由に引用された引用文献１（特開２００９－１６４３００号公報）には，図面とともに次の事項が記載されている。 「【請求項１】 半導体基板上に積層された複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造と， 少なくとも前記化合物半導体積層構造を構成する化合物半導体層の表面に露出している部分を覆う第１絶縁膜と， 前記第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜とを備え， 前記第２絶縁膜は，前記第１絶縁膜よりも水素を多く含んでいることを特徴とする半導体装置。 【請求項２】 前記第１絶縁膜は，ストイキオメトリ絶縁膜であることを特徴とする，請求項１記載の半導体装置。 【請求項３】 前記第２絶縁膜は，非ストイキオメトリ絶縁膜であることを特徴とする，請求項１又は２記載の半導体装置。」 「【発明が解決しようとする課題】 【０００５】 ところで，化合物半導体表面を保護する化合物半導体装置用絶縁膜（例えばシリコン窒化膜）に要求される性能としては，化合物半導体表面に対する安定化作用，及び，絶縁膜自体の良好な絶縁特性の２点がある。 ここで，化合物半導体表面に対する安定化作用とは，化合物半導体表面に絶縁膜を形成することによって，化合物半導体表面の化学的変化現象の抑制及びこれに伴う表面電位の変化を抑制する作用を言う。 【０００６】 例えば，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた絶縁膜とは，絶縁膜内部に水素（Ｈ）終端されたボンド等を多く含む絶縁膜を言う。このような絶縁膜は化合物半導体表面に対する化学的作用が大きく，場合によっては，化合物半導体表面に存在する不安定な原子結合状態を正常に戻す作用が期待される。 一方，絶縁膜自体の良好な絶縁特性とは，高電界印加時であっても絶縁膜中を流れるリーク電流が少ない特性を言う。特に，ＳｉＮ膜においては，珪素（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）原子の化学結合状態によって膜中リーク電流が大きく変化する。 【０００７】 例えば，それ自体が良好な絶縁特性を有する絶縁膜とは，絶縁膜内部の結合手に空きが無い状態の絶縁膜を言う。このような絶縁膜は，絶縁膜内部を流れる電流が微小であるため，絶縁膜を通してのリーク電流が抑制され，膜中通電による膜質の変化を緩和できることになる。 しかしながら，絶縁膜の化合物半導体表面に対する安定化作用が十分でないと，デバイス動作時の電流変動などデバイス特性に影響を与えることになる。 【０００８】 また，絶縁膜自体の良好な絶縁特性が得られないと，リーク電流が流れてしまい，化合物半導体装置の性能を低下させることになる。 このような絶縁膜の化合物半導体表面に対する安定化作用を向上させることと絶縁膜自体の良好な絶縁特性が得られるようにすることは，絶縁膜の化学結合の観点から本質的に両立が難しい。 【０００９】 本発明は，このような課題に鑑み創案されたもので，デバイス特性の向上及び性能変動を抑制させることができるようにした，半導体装置及びそ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】 【００１０】 このため，本半導体装置は，半導体基板上に積層された複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造と，少なくとも前記化合物半導体積層構造を構成する化合物半導体層の表面に露出している部分を覆う第１絶縁膜と，第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜とを備え，第２絶縁膜は，第１絶縁膜よりも水素を多く含んでいることを要件とする。 また，本半導体装置の製造方法は，半導体基板上に複数の化合物半導体層を積層させて化合物半導体積層構造を形成し，少なくとも化合物半導体積層構造を構成する化合物半導体層の表面に露出している部分が覆われるように第１絶縁膜を形成し，第１絶縁膜上に前記第１絶縁膜よりも含有水素量の大きい第２絶縁膜を形成することを要件とする。 【発明の効果】 【００１１】 したがって，本半導体装置及びその製造方法によれば，デバイス特性の向上及びデバイス性能変動を抑制させることができるという利点がある。」 「［第１実施形態］ まず，本発明の第１実施形態にかかる半導体装置及びその製造方法について，図１～図５を参照しながら説明する。 【００１３】 本実施形態にかかる半導体装置は，化合物半導体からなる化合物半導体装置［ここでは，ショットキー型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Field Effect Transistor）（ショットキーゲートＦＥＴ）］であって，例えば図１に示すように，半導体基板６上に積層された複数の化合物半導体層７～１０からなる化合物半導体積層構造１と，化合物半導体積層構造１にショットキー接触しているゲート電極２と，化合物半導体積層構造１にオーミック接触しているオーミック電極３と，少なくとも化合物半導体積層構造１の表面に露出している部分を覆う第１絶縁膜４と，第１絶縁膜４上に形成された第２絶縁膜５とを備える。 【００１４】 ここで，化合物半導体積層構造１は，例えば図１に示すように，半絶縁性のＳｉＣ基板（半導体基板）６上に，バッファ層７，ＧａＮ電子走行層８，ＡｌＧａＮ電子供給層９，ＧａＮ表面層（キャップ層）１０を順に積層させた構造になっている。そして，ＧａＮ表面層１０上にゲート電極２が形成されており，ＡｌＧａＮ電子供給層９上にソース電極／ドレイン電極として機能する一対のオーミック電極３が形成されている。なお，図１中，符号１１は素子分離領域を示している。 【００１５】 第１絶縁膜４は，図１に示すように，絶縁性に優れた絶縁膜であり，少なくとも化合物半導体積層構造１を構成する化合物半導体層（ここではＧａＮ表面層１０）の表面に露出している部分に接するように形成されている。 ここでは，第１絶縁膜４は，例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）である。 本実施形態では，第１絶縁膜４としてのＳｉＮ膜（第１ＳｉＮ膜）は，絶縁性に優れた絶縁膜，即ち，Ｓｉ－Ｈ結合の数とＮ－Ｈ結合の数を足した合計が少なく（Ｓｉ－Ｈ結合の濃度とＮ－Ｈ結合の濃度を足した合計濃度が低く），かつ，化学的量性比の正しい（Ｎ／Ｓｉ比が４／３になっている）ストイキオメトリ絶縁膜として構成されている。 ＜途中省略＞ 【００１９】 このようにストイキオメトリ絶縁膜として構成される第１ＳｉＮ膜４は，結合状態が脆弱な結合が少なく，電気伝導に寄与するイオンの量が少ないため，優れた絶縁性を有する。このため，第１ＳｉＮ膜４によって，ゲート電極２から化合物半導体積層構造１へのリーク電流経路が遮断されることになる。 第２絶縁膜５は，図１に示すように，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた絶縁膜であり，第１絶縁膜４の表面に接するように形成されている。 【００２０】 ここでは，第２絶縁膜５は，シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）である。 本実施形態では，この第２絶縁膜５としてのＳｉＮ膜（第２ＳｉＮ膜）は，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた絶縁膜，即ち，Ｓｉ－Ｈ結合の数とＮ－Ｈ結合の数を足した合計が多く（Ｓｉ－Ｈ結合の濃度とＮ－Ｈ結合の濃度を足した合計濃度が高く），かつ，化学的量性比がずれている（Ｎ／Ｓｉ比が４／３からずれている）非ストイキオメトリ絶縁膜として構成されている。 【００２１】 この第２ＳｉＮ膜５の屈折率（波長６３３ｎｍの光に対する屈折率）は，２．０又はその近傍の範囲（即ち，１．９よりも大きく２．１よりも小さい範囲）外になっている。つまり，第２ＳｉＮ膜５は，屈折率としてはストイキオメトリからずれた絶縁膜として構成されている。 この場合，第２ＳｉＮ膜５の屈折率を２．０又はその近傍の範囲外にするには，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも高めにする方法と，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにする方法とがある。 【００２２】 屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも高めにすると，第２ＳｉＮ膜５中に含まれるＳｉ－Ｈ結合が増大し，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなる。 一方，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにすると，第２ＳｉＮ膜５中に含まれるＮ－Ｈ結合が増大し，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなる。 【００２３】 このように，第２ＳｉＮ膜５の屈折率が２．０又はその近傍の範囲外になっていれば，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなる。 しかしながら，Ｎ－Ｈ結合の結合エネルギはＳｉ－Ｈ結合の結合エネルギよりも大きいため，反応性の観点からは，Ｓｉ－Ｈ結合を多く含む方が有利である。 【００２４】 このため，第２ＳｉＮ膜５の屈折率は２．０又はその近傍の範囲よりも高めにするのが好ましい。 ＜途中省略＞ 【００２６】 このように構成される第２ＳｉＮ膜５は，多くの水素を含有し，これらの水素がＳｉ又はＮと結合しており，また，Ｎ／Ｓｉ比が４／３のストイキオメトリＳｉＮ膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）と比較して，化学的安定性が低下したものとなる。 なお，ここでは，上述の考察に基づいて，第２ＳｉＮ膜５の屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも高めにするようにしているが，これに限られるものではなく，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにする（即ち，１．９以下にする）ようにしても良い。 ＜途中省略＞ 【００２７】 ところで，化合物半導体表面には，結晶構成元素の酸化物や水素終端及び水酸基終端されたボンドが多く存在する。 このような化合物半導体表面上に，上述の第１ＳｉＮ膜４を介して，上述のように構成される第２ＳｉＮ膜５を設けると，第１ＳｉＮ膜上に形成された第２ＳｉＮ膜中に含まれる水素が，成膜中の熱エネルギ等によって化合物半導体表面に拡散し，あるいは，成膜時に反応炉内部に存在するラジカル水素が第１絶縁膜を透過して化合物半導体表面に拡散し，例えば化合物半導体表面の酸素と反応して脱水反応を起こしたり，化合物半導体表面の水素又は水酸基と反応を起こしたりする。 【００２８】 このような反応が進行することで，化合物半導体表面に存在する不安定な原子結合状態が安定化されるため，第２ＳｉＮ膜５を設けない場合（即ち酸化物やボンドが多く存在する場合）と比較して，化合物半導体表面の化学的変化現象及びこれに伴うデバイス動作中の表面電位の変化が抑制され，デバイス特性を向上させることができる。 なお，第２ＳｉＮ膜５の膜厚が厚くなると膜内をリーク電流が流れてしまうおそれがあるため，２層構造絶縁膜全体の絶縁性能を維持するために，第２絶縁膜５は，化合物半導体表面の改質を成し遂げることができる程度に薄い膜厚にするのが好ましい。この膜厚は，半導体材料及び変性の度合いで異なる。 【００２９】 このように，本実施形態では，化合物半導体積層構造１の表面を覆う保護膜として，性質の異なる絶縁膜を積層させた２層構造の絶縁膜（複層絶縁膜；積層構造絶縁膜）が設けられている。つまり，図１に示すように，化合物半導体側に，第１絶縁膜４として，絶縁性に優れたストイキオメトリ絶縁膜を設け，表面側に，第２絶縁膜５として，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた非ストイキオメトリ絶縁膜を設けている。これにより，絶縁膜の絶縁性向上（低ゲートリーク電流化）と化合物半導体表面の化学的安定性の向上の両立を可能とし，デバイス特性の向上及びデバイス性能変動が抑制させた高性能な半導体装置を実現している。 【００３０】 このような構成は，以下のような考察に基づいて見出されたものである。 化合物半導体装置の化合物半導体表面には，トラップ等に代表される結合状態の不安定なボンドが存在する。 例えば，結晶種に依存するが，多くの場合，化合物半導体表面は結晶構成元素の酸化物で覆われている。この酸化物は，電子に対してトラップとして働くことがあり，デバイス特性を低下させる。 【００３１】 また，例えば，化合物半導体表面が酸化することなく，結合手が切れた状態，もしくは，水素（Ｈ）で終端された状態になっていることも想定される。この場合も，酸化物が形成されている場合と同様に，電子に対するトラップとして作用することがあり，デバイス特性を低下させる。 この場合，不安定状態を解消してデバイス特性を向上させるために，化合物半導体表面上に成膜する絶縁膜として，非ストイキオメトリ絶縁膜（例えばＳｉ－Ｈ結合及びＮ－Ｈ結合を多く含むＳｉＮ膜）を使用することが考えられる。 【００３２】 非ストイキオメトリ絶縁膜を使用することによって，結合手が完全に結ばれていない系では，空いた結合手がエネルギ的に安定な状態に遷移しようとする。この遷移が，化合物半導体表面を安定な状態に変化させると考えられる。また，このような非ストイキオメトリ絶縁膜に多く含まれる水素（Ｈ）や成膜中のラジカル水素（ラジカルＨ）が化合物半導体表面に到達し，化合物半導体表面を安定な状態に変化させると考えられる。 【００３３】 この結果，化合物半導体表面の化学的変化現象及びこれに伴うデバイス動作中の表面電位の変化が抑制され，デバイス特性が向上する。 しかしながら，このような非ストイキオメトリ絶縁膜（ＳｉＮ膜）は，原子の結合手が安定な状態で結ばれていないため，絶縁性能が低く，リーク電流が流れてしまう。例えば，このような絶縁膜（ＳｉＮ膜）を用いてＭＩＭキャパシタを形成した場合，絶縁膜を介して電流が流れてしまう。 【００３４】 ここで，ショットキーゲート型の化合物半導体装置（ショットキーゲートＦＥＴ）では，ゲート電極は化合物半導体積層構造の表面にショットキー接合されている（例えば図３参照）。なお，一定のゲート印加電圧以下では，ショットキー接合を通じて流れる電流は微小である。 しかしながら，例えば絶縁膜に高い電圧が印加されると，絶縁膜を介してゲート電極から化合物半導体積層構造へリーク電流経路が形成される場合がある。 【００３５】 このリーク電流経路を流れるゲートリーク電流量は，デバイスの信頼性に影響を与える。 このような点を考慮すると，ゲートリーク電流を抑制して信頼性を向上させるために，化学的量性比の正しい絶縁膜（ストイキオメトリ絶縁膜）を使用することが考えられる。 しかしながら，ストイキオメトリ絶縁膜は，化学的に極めて安定であり，上述のような化合物半導体表面の安定化作用（改質作用）はほとんど期待できない。 【００３６】 そこで，化合物半導体表面に対する安定化作用（改質作用）によるデバイス特性の向上と，低ゲートリーク電流化を両立させるべく，図３（Ａ），（Ｂ）に示すように，非ストイキオメトリ絶縁膜（ＳｉＮ膜）とストイキオメトリ絶縁膜（ＳｉＮ膜）の２層構造にすることが考えられる。 しかしながら，例えば図３（Ａ）に示すように，ストイキオメトリＳｉＮ膜を表面側に配置し，非ストイキオメトリＳｉＮ膜を化合物半導体側に配置すると，図３（Ａ）中，矢印で示すように，リーク電流経路が形成されてしまう。一般に，この部分には大きな電界が集中し，電流が流れやすい状態になっており，この部分に電流が流れると，絶縁膜内部及び絶縁膜と化合物半導体との接触部が破壊されてしまうおそれがあり，ひいてはデバイスの破壊につながるおそれがある。 【００３７】 これに対し，図３（Ｂ）に示すように，非ストイキオメトリＳｉＮ膜を表面側に配置し，ストイキオメトリＳｉＮ膜を化合物半導体側に配置した場合，リーク電流経路は形成されない。 このような点を考慮して，上述のように，化合物半導体側に，第１絶縁膜４として，絶縁性に優れたストイキオメトリ絶縁膜を設け，表面側に，第２絶縁膜５として，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた非ストイキオメトリ絶縁膜を設けている。」 したがって，上記引用文献１には次の発明（以下「引用発明１」という。）が記載されていると認められる。 「半導体基板６上に積層された複数の化合物半導体層７～１０からなる化合物半導体積層構造１と，化合物半導体積層構造１にショットキー接触しているゲート電極２と，化合物半導体積層構造１にオーミック接触しているオーミック電極３と，少なくとも化合物半導体積層構造１の表面に露出している部分を覆う第１絶縁膜４と，第１絶縁膜４上に形成された第２絶縁膜５とを備えるショットキー型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ；Field Effect Transistor）（ショットキーゲートＦＥＴ）であって， 前記化合物半導体積層構造１は，半絶縁性のＳｉＣ基板（半導体基板）６上に，バッファ層７，ＧａＮ電子走行層８，ＡｌＧａＮ電子供給層９，ＧａＮ表面層（キャップ層）１０を順に積層させた構造であり，前記ＧａＮ表面層１０上にゲート電極２が形成され，前記ＡｌＧａＮ電子供給層９上にソース電極／ドレイン電極として機能する一対のオーミック電極３が形成されており， 前記第１絶縁膜４は，絶縁性に優れた絶縁膜であり，少なくとも化合物半導体積層構造１を構成する化合物半導体層（ここではＧａＮ表面層１０）の表面に露出している部分に接するように形成されたシリコン窒化膜（第１ＳｉＮ膜４）であって，Ｓｉ－Ｈ結合の数とＮ－Ｈ結合の数を足した合計が少なく（Ｓｉ－Ｈ結合の濃度とＮ－Ｈ結合の濃度を足した合計濃度が低く），かつ，化学的量性比の正しい（Ｎ／Ｓｉ比が４／３になっている）ストイキオメトリ絶縁膜として構成されており， 前記第２絶縁膜５は，化合物半導体表面に対する安定化作用に優れた絶縁膜であり，第１絶縁膜４の表面に接するように形成されているシリコン窒化膜（第２ＳｉＮ膜５）であって，Ｓｉ－Ｈ結合の数とＮ－Ｈ結合の数を足した合計が多く（Ｓｉ－Ｈ結合の濃度とＮ－Ｈ結合の濃度を足した合計濃度が高く），かつ，化学的量性比がずれている（Ｎ／Ｓｉ比が４／３からずれている）非ストイキオメトリ絶縁膜として構成されており， この第２ＳｉＮ膜５の屈折率（波長６３３ｎｍの光に対する屈折率）は，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも高めにする方法と，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにする方法とによって，２．０又はその近傍の範囲（即ち，１．９よりも大きく２．１よりも小さい範囲）外になっており， ここで，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも高めにすると，第２ＳｉＮ膜５中に含まれるＳｉ－Ｈ結合が増大し，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなり， 他方，屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにすると，第２ＳｉＮ膜５中に含まれるＮ－Ｈ結合が増大し，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなって，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなるが， Ｎ－Ｈ結合の結合エネルギはＳｉ－Ｈ結合の結合エネルギよりも大きいため，反応性の観点からは，Ｓｉ－Ｈ結合を多く含む方が有利であるから，第２ＳｉＮ膜５の屈折率は２．０又はその近傍の範囲よりも高めにするのが好ましい， ショットキー型の電界効果トランジスタ。」 また，上記引用文献１には，以下の技術的事項が記載されていると認められる。 ・結晶構成元素の酸化物や水素終端及び水酸基終端されたボンドが多く存在する化合物半導体表面上に，化学的量性比の正しい第１ＳｉＮ膜４を介して，化学的量性比がずれている第２ＳｉＮ膜５を設けると，第１ＳｉＮ膜上に形成された第２ＳｉＮ膜中に含まれる水素が，成膜中の熱エネルギ等によって化合物半導体表面に拡散し，あるいは，成膜時に反応炉内部に存在するラジカル水素が第１絶縁膜を透過して化合物半導体表面に拡散し，例えば化合物半導体表面の酸素と反応して脱水反応を起こしたり，化合物半導体表面の水素又は水酸基と反応を起こしたりすることで，化合物半導体表面に存在する不安定な原子結合状態が安定化されるため，第２ＳｉＮ膜５を設けない場合（即ち酸化物やボンドが多く存在する場合）と比較して，化合物半導体表面の化学的変化現象及びこれに伴うデバイス動作中の表面電位の変化が抑制され，これにより，絶縁膜の絶縁性向上（例えば絶縁膜に高い電圧が印加された場合における，絶縁膜を介してゲート電極から化合物半導体積層構造へ形成されるリーク電流経路によるゲートリーク電流の低減）と化合物半導体表面の化学的安定性の向上の両立を可能とし，デバイス特性の向上及びデバイス性能変動が抑制させた高性能な半導体装置を実現していること。 ２．引用文献２について 原査定の拒絶の理由に引用された引用文献２（特開２０１０－２３２４５２号公報）には，図面とともに次の事項が記載されている。 「【背景技術】 【０００２】 近年，化合物半導体装置，特にＧａＮ系化合物半導体を主な材料とした高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：high electron mobility transistor）の高出力高周波用デバイスへの適用について検討がなされている。ＧａＮ系化合物半導体を主な材料としたＨＥＭＴ（以下，ＧａＮ系ＨＥＭＴともいう）では，表面に，電気的な特性及び化学的な特性の安定のために，シリコン窒化膜が表面保護膜として形成されている。ＧａＮ系ＨＥＭＴの表面には電流コラプスとよばれる電流変動を引き起こすトラップが多く存在しており，シリコン窒化膜はこのようなトラップの不活性化に効果的である。 【０００３】 表面保護膜には，化合物半導体層の表面に対する安定化作用及び絶縁性が要求される。安定化作用の一つとして，外的要因による化合物半導体層の表面の化学的変化の抑制が挙げられる。化合物半導体層は２種類以上の元素から構成されており，水分等の浸入により腐食しやすい。表面保護膜には，このような腐食の抑制が要求される。また，安定化作用の他の一つとして，化合物半導体層の表面準位の形成の抑制が挙げられる。化合物半導体層の表面に自然酸化膜等の酸化膜が存在すると，表面準位が形成され，表面の電位が変化する。表面保護膜には，このような表面準位の形成の抑制が要求される。 【０００４】 水素により終端された結合等を多く含むシリコン窒化膜は，化合物半導体層の表面に対する化学的作用が大きく，表面に存在する不安定な原子結合状態を安定化する作用も有している。但し，このようなシリコン窒化膜の電気伝導性は比較的高く，表面保護膜として用いると，十分な絶縁性を確保しにくい。 【０００５】 そこで，Ｓｉ－Ｈ結合を多く有するシリコン窒化膜を形成した後に，その上に絶縁性の高いシリコン窒化膜を形成することにより，表面保護膜を２層構造とすることが提案されている。 【０００６】 その一方で，ＧａＮ系ＨＥＭＴの高周波特性の向上にはゲート電極の微細化が効果的である。 【０００７】 しかしながら，従来のＧａＮ系ＨＥＭＴでは，ゲート電極の微細化に伴って，２層構造の表面保護膜を用いても電流コラプスを十分に抑制することができなくなってきている。このような問題点は，ＧａＮ系ＨＥＭＴ等の高出力高周波デバイスだけでなく，他の化合物半導体装置にも存在する。 ＜途中省略＞ 【発明が解決しようとする課題】 【０００９】 本発明の目的は，ゲート電極が微細化されても電流コラプスを抑制することができる化合物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】 【００１０】 化合物半導体装置の製造方法の一態様では，化合物半導体積層構造上方に，ソース電極，ドレイン電極及びゲート電極を形成し，前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記化合物半導体積層構造上に，表面保護膜を形成する。また，前記表面保護膜を形成する際に，前記化合物半導体積層構造上に第１の絶縁膜を形成し，前記第１の絶縁膜の表面に，酸素原子又は窒素原子の少なくとも一方を前記第１の絶縁膜よりも多く含む第２の絶縁膜を形成し，前記第２の絶縁膜の上方に，前記第１の絶縁膜よりもＳｉ－Ｈ結合を少なく含み，前記第１の絶縁膜よりも高い絶縁性を示す第３の絶縁膜を形成する。 【００１１】 化合物半導体装置の一態様には，化合物半導体積層構造と，前記化合物半導体積層構造上方に形成されたソース電極，ドレイン電極及びゲート電極と，前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記化合物半導体積層構造上に形成された表面保護膜と，が設けられている。前記表面保護膜には，前記化合物半導体積層構造上に形成された第１の絶縁膜と，前記第１の絶縁膜上に形成され，酸素原子又は窒素原子の少なくとも一方を前記第１の絶縁膜よりも多く含む第２の絶縁膜と，前記第２の絶縁膜の上方に形成され，前記第１の絶縁膜よりもＳｉ－Ｈ結合を少なく含み，前記第１の絶縁膜よりも高い絶縁性を示す第３の絶縁膜と，が設けられている。 【発明の効果】 【００１２】 上記の化合物半導体装置の製造方法等によれば，電流コラプスを引き起こす電子のトラップを低減することができる。このため，ゲート電極が微細化されても電流コラプスを抑制することできる。 ＜途中省略＞ 【発明を実施するための形態】 【００１４】 （表面保護膜について） 本願発明者は，２層構造の表面保護膜を用いても電流コラプスを十分に抑制することができなくなってきている原因について検討を行った。この結果，表面保護膜内にもトラップとして機能する部分が存在し，この部分が，ゲート電極の微細化に伴う電界強度の増加によって電流コラプスを引き起こしていることを見出した。 【００１５】 表面保護膜としてシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により形成する場合には，例えば，シリコンの原料としてＳｉＨ4ガスを用い，窒素の原料としてＮ2ガス又はＮＨ3ガスを用いる。この場合，高周波電力により，これらの原料ガスの一部から水素原子が脱離及びプラズマ化し，乖離原料ガス（プリカーサ）が化合物半導体層の表面に到達する。そして，プリカーサが化合物半導体層の表面上に存在するシリコン原子及び窒素原子と結合し，水素が離脱する。つまり，化合物半導体層の表面上に存在する不完全な結合は，後続のプリカーサにより安定な状態に変化していく。このようにしてシリコン窒化膜が形成されていくと考えられる。 【００１６】 ところが，シリコン窒化膜の形成の終了段階では，不完全な結合が安定にならないまま残留してしまう。つまり，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合がシリコン窒化膜の表面に多く残留してしまう。これは，高周波電力の切断に伴ってプリカーサが十分な反応をする前にエネルギの供給が絶たれ，また，原料ガスの供給の切断に伴って後続のプリカーサが供給されなくなるからであると考えられる。このような現象は，Ｓｉ－Ｈ結合を多く有する下側のシリコン窒化膜において顕著に生じる。また，その上に絶縁性の高い上側のシリコン窒化膜を形成しても，絶縁性の高いシリコン窒化膜の組成は化学量論組成に極めて近いため，不完全な結合を形成しにくいと考えられる。そして，不完全な結合が残留してしまうと，これらが電子のトラップとして作用し，電流コラプスを引き起こすと考えられる。 【００１７】 本願発明者は，このように不完全な結合によって電流コラプスが引き起こされていることを見出し，更に鋭意検討を行った。この結果，下側のＳｉ－Ｈ結合を多く有するシリコン窒化膜を形成した後で，上側の絶縁性の高いシリコン窒化膜を形成する前に，下側のシリコン窒化膜の表面に対してプラズマ処理等を行うことにより，不完全な結合を低減して電流コラプスを抑制することができることに想到した。」 「【００１８】 （第１の実施形態） 先ず，第１の実施形態について説明する。図１Ａ乃至図１Ｂは，第１の実施形態に係るＧａＮ系ＨＥＭＴ（化合物半導体装置）を製造する方法を工程順に示す断面図である。 【００１９】 第１の実施形態では，先ず，図１Ａ（ａ）に示すように，例えば半絶縁性のＳｉＣ基板等の基板１上に，例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：metal organic vapor phase epitaxy）法により，バッファ層２ａ，電子走行層２ｂ，電子供給層２ｃ及び表面層２ｄをこの順でエピタキシャル成長させる。バッファ層２ａ及び電子走行層２ｂとしては，例えば不純物がドーピングされていないＧａＮ層（ｉ－ＧａＮ層）を形成し，これらの総厚は３μｍ程度とする。バッファ層２ａは，基板１の表面に存在する格子欠陥の電子走行層２ｂへの伝播を防止している。電子供給層２ｃとしては，例えばｎ型のＡｌＧａＮ層（ｎ－ＡｌＧａＮ層）を形成し，その厚さは１０ｎｍ程度とする。表面層２ｄとしては，例えばｎ型のＧａＮ層（ｎ－ＧａＮ層）を形成し，その厚さは１０ｎｍ以下とする。バッファ層２ａ，電子走行層２ｂ，電子供給層２ｃ及び表面層２ｄが化合物半導体領域２（化合物半導体積層構造）に含まれる。 【００２０】 次いで，図１Ａ（ｂ）に示すように，化合物半導体領域２に向けて選択的にＡｒを注入することにより，活性領域を画定する素子分離領域３を化合物半導体領域２及び基板１の表層部に形成する。 【００２１】 その後，ソース電極を形成する予定の領域及びドレイン電極を形成する予定の領域を開口するレジストパターンを化合物半導体領域２上に形成する。続いて，レジストパターンをマスクとして用い，不活性ガス及びＣｌ2ガス等の塩素系ガスを用いたドライエッチングを表面層２ｄに対して行うことにより，図１Ａ（ｃ）に示すように，表面層２ｄに２個の開口部を形成する。なお，開口部の深さに関し，表面層２ｄの一部を残してもよく，また，電子供給層２ｃの一部を除去してもよい。つまり，開口部の深さは表面層２ｄの厚さと一致している必要はない。 【００２２】 次いで，同じく図１Ａ（ｃ）に示すように，一方の開口部内にソース電極４を形成し，他方の開口部内にドレイン電極５を形成する。ソース電極４及びドレイン電極５の形成に当たっては，例えば，先ず，蒸着法によりＴｉ層を形成し，その上に蒸着法によりＡｌ層を形成する。Ｔｉ層の厚さは２０ｎｍ程度，Ａｌ層の厚さは２００ｎｍ程度とする。そして，開口部の形成に用いたレジストパターンを除去する。つまり，ソース電極４及びドレイン電極５の形成では，例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いる。その後，５５０℃程度での熱処理を行うことにより，ソース電極４及びドレイン電極５と化合物半導体領域２の表面（電子供給層２ｃの表面）との間をオーミックコンタクトさせる。なお，開口部の形成後にレジストパターンを除去し，ソース電極４及びドレイン電極５の形成用に新たにレジストパターンを形成してもよい。 【００２３】 続いて，図１Ａ（ｄ）に示すように，化合物半導体領域２上の全面に，ソース電極４及びドレイン電極５を覆う表面保護膜１０を形成する。 【００２４】 ここで，表面保護膜１０を形成する方法について説明する。図２は，表面保護膜１０を形成する方法を工程順に示す断面図である。 【００２５】 先ず，図２（ａ）に示すように，全面にシリコン窒化膜１０ａを，例えばプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）法により形成する。シリコン窒化膜１０ａの厚さは，例えば２０ｎｍ程度とする。また，シリコン窒化膜１０ａの組成は，化学量論組成（Ｓｉ3Ｎ4）よりもシリコンの割合が多いものとする。従って，シリコン窒化膜１０ａのＳｉ－Ｈ結合の濃度は，化学量論組成のシリコン窒化膜のそれよりも高くなる。このようなシリコン窒化膜１０ａは，次のようにして形成することができる。例えば，原料ガスを乖離させるプラズマ励起周波数は１３．５６ＭＨｚとし，高周波出力は５０Ｗとする。また，原料ガスに関し，ＳｉＨ4ガスの流量，Ｎ2ガスの流量，Ｈｅガスの流量は，夫々，３ｓｃｃｍ，１５０ｓｃｃｍ，１０００ｓｃｃｍとする。シリコン窒化膜１０ａの屈折率は２．０よりも高いことが好ましい。 【００２６】 次いで，シリコン窒化膜１０ａの表面のプラズマ処理を行うことにより，図２（ｂ）に示すように，シリコン窒化膜１０ａの表層部をシリコン含有絶縁膜１０ｂに変化させる。このプラズマ処理では，例えば，プラズマＣＶＤ装置を用いて酸素プラズマへの曝露を行う。この場合，酸素ガスを乖離させるプラズマ励起周波数は１３．５６ＭＨｚとし，高周波出力は５０Ｗとする。また，原料ガスに関し，Ｏ2ガスの流量を３００ｓｃｃｍとする。この条件下で３分間程度のプラズマ処理を行えば，厚さが最大で１０ｎｍ程度のシリコン含有絶縁膜１０ｂが得られる。このようなプラズマ処理により形成されたシリコン含有絶縁膜１０ｂ中のＳｉ－Ｈ結合の濃度は，シリコン窒化膜１０ａのそれよりも極めて低いものとなる。つまり，シリコン含有絶縁膜１０ｂの表面に存在する不完全な結合手は，シリコン窒化膜１０ａの表面に存在する不完全な結合手よりも著しく少ない。 【００２７】 その後，図２（ｃ）に示すように，全面にシリコン窒化膜１０ｃを，例えばプラズマＣＶＤ法により形成する。シリコン窒化膜１０ｃの厚さは，例えば３０ｎｍ程度とする。また，シリコン窒化膜１０ｃの組成は，少なくともシリコン窒化膜１０ａよりも化学量論組成に近いものとし，化学量論組成にすることが好ましい。従って，シリコン窒化膜１０ｃのＳｉ－Ｈ結合の濃度は，シリコン窒化膜１０ａのそれよりも低くなり，また，シリコン窒化膜１０ｃの絶縁性は，シリコン窒化膜１０ａのそれよりも高くなる。このようなシリコン窒化膜１０ｃは，次のようにして形成することができる。例えば，プラズマ励起周波数は１３．５６ＭＨｚとし，高周波出力は５０Ｗとする。また，原料ガスに関し，ＳｉＨ4ガスの流量，Ｎ2ガスの流量，Ｈｅガスの流量は，夫々，２ｓｃｃｍ，１５０ｓｃｃｍ，１０００ｓｃｃｍとする。シリコン窒化膜１０ｃの屈折率は２．０と同程度であることが好ましい。 【００２８】 なお，シリコン含有絶縁膜１０ｂの形成に当たり，酸素プラズマへの曝露に代えて窒素プラズマへの曝露を行ってもよい。この場合，窒素ガスを乖離させるプラズマ励起周波数は１３．５６ＭＨｚとし，高周波出力は５０Ｗとする。また，原料ガスに関し，Ｈ2ガスの流量を１０００ｓｃｃｍとする。この条件下で５分間程度のプラズマ処理を行えば，厚さが１０ｎｍ程度のシリコン含有絶縁膜１０ｂが得られる。このようなプラズマ処理により形成されたシリコン含有絶縁膜１０ｂ中のＳｉ－Ｈ結合の濃度は，シリコン窒化膜１０ａのそれよりも極めて低いものとなる。つまり，シリコン含有絶縁膜１０ｂの表面に存在する不完全な結合手は，シリコン窒化膜１０ａの表面に存在する不完全な結合手よりも著しく少ない。 【００２９】 また，プラズマ処理（酸素プラズマ又は窒素プラズマへの曝露）に代えて熱処理を行うことにより，熱酸化膜をシリコン含有絶縁膜１０ｂとして形成してもよい。 【００３０】 このようにして表面保護膜１０を形成することができる。 【００３１】 表面保護膜１０の形成後には，図１Ｂ（ｅ）に示すように，ゲート電極用の開口部１０ｇを形成する予定の領域に整合する開口部２１ａを備えたレジストパターン２１を表面保護膜１０上に形成する。そして，レジストパターン２１をマスクとしたドライエッチングを行うことにより，表面保護膜１０に開口部１０ｇを形成する。このドライエッチングでは，例えばＳＦ6ガスを用いる。続いて，レジストパターン２１を除去する。 【００３２】 その後，図１Ｂ（ｆ）に示すように，ゲート電極を形成する予定の領域に整合する開口部２２ａを備えた下層レジストパターン２２及び開口部２２ａより狭い開口部２３ａを備えた上層レジストパターン２３をシリコン窒化膜１０上に形成する。 【００３３】 これらの下層レジストパターン２２及び上層レジストパターン２３の形成に当たっては，先ず，アルカリ可溶性樹脂（ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）（例えば，米国マイクロケム社製））を，例えばスピンコート法により塗布し，熱処理することにより，レジスト膜を形成する。更に，感光性レジスト剤（商品名ＰＦＩ３２－Ａ８:住友化学社製）を，例えばスピンコート法により塗布し，熱処理を行うことにより，レジスト膜を形成する。次いで，紫外線露光により幅が０．８μｍ程度の開口部２３ａを上層のレジスト膜に形成する。この結果，開口部２３ａを備えた上層レジストパターン２３が得られる。その後，上層レジストパターン２３をマスクとして，アルカリ現像液を用いて下層のレジスト膜をウェットエッチングする。この結果，開口部２２ａを備えた下層レジストパターン２２が得られる。これらの処理により，図１Ｂ（ｆ）に示すように，庇構造の多層レジストが得られる。 【００３４】 下層レジストパターン２２及び上層レジストパターン２３の形成後，同じく図１Ｂ（ｆ）に示すように，開口部２２ａ内にゲート電極６を形成する。ゲート電極６の形成に当たっては，例えば，蒸着法によりＮｉ層を形成し，その上に蒸着法によりＡｕ層を形成する。Ｎｉ層の厚さは１０ｎｍ程度，Ａｕ層の厚さは３００ｎｍ程度とする。 【００３５】 次いで，図１Ｂ（ｇ）に示すように，加温した有機溶剤を用いてレジストパターン２２及び２３を除去する。つまり，ゲート電極６の形成でも，例えば蒸着及びリフトオフの技術を用いる。 【００３６】 その後，保護膜及び配線等を形成して，ＧａＮ系ＨＥＭＴ（半導体装置）を完成させる。 【００３７】 このようにして製造されたＧａＮ系ＨＥＭＴでは，図２（ｃ）に示すように，表面保護膜１０が，シリコン窒化膜１０ａ，シリコン含有絶縁膜１０ｂ及びシリコン窒化膜１０ｃの３層構造となっている。そして，シリコン窒化膜１０ａ中のＳｉ－Ｈ結合の濃度はシリコン窒化膜１０ｃのそれよりも高く，シリコン窒化膜１０ｃの絶縁性はシリコン窒化膜１０ａのそれよりも高い。従って，化合物半導体領域２の表面のトラップが低減され，また，高い絶縁性を確保することができる。更に，本実施形態では，シリコン窒化膜１０ａとシリコン窒化膜１０ｃとの間にシリコン含有絶縁膜１０ｂが存在しているため，表面保護膜１０中の不完全な結合手が極めて少ない。従って，従来のものと比較して電子のトラップとして機能する部分が極めて少なく，電流コラプスをより効果的に抑制することができる。 【００３８】 ここで，シリコン含有絶縁膜１０ｂの特徴について説明する。先ず，酸素プラズマへの暴露により形成された場合の特徴について説明し，次に，窒素プラズマへの曝露により形成された場合の特徴について説明する。 【００３９】 シリコン窒化膜１０ａの表面を酸素プラズマに曝すと，活性な酸素原子がシリコン窒化膜１０ａの表面に到達し，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が，結合エネルギが低く安定なＳｉＯ，ＳｉＯ2又はＳｉＯＮに変化する。このようにして不完全Ｓｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が大幅に減少する。 【００４０】 また，シリコン窒化膜１０ａの表面を窒素プラズマに曝すと，活性な窒素原子がシリコン窒化膜１０ａの表面に到達し，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が，結合エネルギが低く安定なＳｉＮ（窒素リッチ窒化珪素）に変化する。このようにして不完全Ｓｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が大幅に減少する。 【００４１】 また，これらのプラズマ処理によってシリコン含有絶縁膜１０ｂが形成されるだけでなく，残存するシリコン窒化膜１０ａ内部のトラップが低減されるという効果も得られる。上述のように，シリコン窒化膜１０ａとしては，Ｓｉ－Ｈ濃度が高いものを形成する。これは，化合物半導体領域２の表面に存在する自然酸化膜等の不安定な結合を安定状態に遷移させ，化合物半導体領域２の表面を改質するためでもある。但し，Ｓｉ－Ｈ結合の一部はこのような遷移及び改質に用いられず，そのまま残留する。このような残留したＳｉ－Ｈ結合の多くはシリコン窒化膜１０ａの形成時に後続のプリカーサとの結合により消滅していくが，それでも残留するものもあり，また，この過程で不完全なＳｉ－Ｈ結合が生じることもある。そして，この不完全なＳｉ－Ｈ結合はトラップとして作用し得る。また，この不完全なＳｉ－Ｈ結合の存在に伴って絶縁性が低くなる。このような不完全なＳｉ－Ｈ結合が存在していても，シリコン含有絶縁膜１０ｂの形成時に上述のようなプラズマ処理を行うと，活性酸素原子又は活性窒素原子の浸透により，不完全なＳｉ－Ｈ結合が安定なＳｉＯ，ＳｉＮ等に変換される。このようにして，シリコン窒化膜１０ａ内部のトラップも低減される。」 したがって，上記引用文献２には次の発明（以下「引用発明２」という。）が記載されていると認められる。 「半絶縁性のＳｉＣ基板１上に，バッファ層２ａ，電子走行層２ｂ，電子供給層２ｃ及び表面層２ｄを含む化合物半導体領域２（化合物半導体積層構造）をこの順でエピタキシャル成長させた構造を有するＧａＮ系ＨＥＭＴ（化合物半導体装置）であって， 前記ＧａＮ系ＨＥＭＴは， 前記表面層２ｄに形成した２個の開口部の一方の開口部内に形成したソース電極４，及び，他方の開口部内に形成したドレイン電極５と， 前記化合物半導体領域２上の全面に，ソース電極４及びドレイン電極５を覆うように形成した表面保護膜１０と， 前記表面保護膜１０に形成した開口部１０ｇに形成したゲート電極６と， 保護膜及び配線等を備え， 前記表面保護膜１０が， 全面に形成した，化学量論組成（Ｓｉ3Ｎ4）よりもシリコンの割合が多く，従って，Ｓｉ－Ｈ結合の濃度が，化学量論組成のシリコン窒化膜のそれよりも高い，シリコン窒化膜１０ａと， 前記シリコン窒化膜１０ａの表面を，窒素プラズマへの曝露を行うことで，活性な窒素原子がシリコン窒化膜１０ａの表面に到達し，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が，結合エネルギが低く安定なＳｉＮ（窒素リッチ窒化珪素）に変化し，このようにして，前記シリコン窒化膜１０ａの表層部のＳｉ－Ｈ結合の濃度が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも極めて低くなり，その表面に存在する不完全な結合手が，シリコン窒化膜１０ａの表面に存在する不完全な結合手よりも著しく少ないものとなったシリコン含有絶縁膜１０ｂと， その後，全面に形成された，化学量論組成にすることが好ましいシリコン窒化膜１０ｃであって，Ｓｉ－Ｈ結合の濃度が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも低く，また，絶縁性が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも高いシリコン窒化膜１０ｃとからなる３層構造である， ＧａＮ系ＨＥＭＴ。」 また，上記引用文献２には，以下の技術的事項が記載されていると認められる。 ・ＧａＮ系化合物半導体を主な材料としたＨＥＭＴ（以下，ＧａＮ系ＨＥＭＴともいう）の表面に形成される，前記ＨＥＭＴの化合物半導体領域２の表面に存在する自然酸化膜等の不安定な結合を安定状態に遷移させ，化合物半導体領域２の表面を改質するための表面保護膜であるシリコン窒化膜１０ａとして，Ｓｉ－Ｈ濃度が高いものを形成した場合に，当該Ｓｉ－Ｈ結合の一部はこのような遷移及び改質に用いられず，そのまま残留し，この不完全なＳｉ－Ｈ結合がトラップとして作用し，また，この不完全なＳｉ－Ｈ結合の存在に伴って絶縁性が低くなるが，このような不完全なＳｉ－Ｈ結合が存在していても，シリコン含有絶縁膜１０ｂの形成時に，前記シリコン窒化膜１０ａの表面を窒素プラズマに曝すことで，活性な窒素原子がシリコン窒化膜１０ａの表面に到達し，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が，結合エネルギが低く安定なＳｉＮ（窒素リッチ窒化珪素）に変化し，このようにして不完全Ｓｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が大幅に減少することでシリコン窒化膜１０ａ内部のトラップも低減するので，従来のものと比較して電子のトラップとして機能する部分が極めて少なく，電流コラプスをより効果的に抑制することができること。 ３．引用文献３について 原査定の拒絶の理由に引用された引用文献３（特開２０１２－１２４４３６号公報）には，図面とともに次の事項が記載されている。 「【０１１３】 （第４の実施形態） 本実施形態では，第１及び第２の実施形態，並びにこれらの諸変形例から選ばれた１種のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを備えた電源装置を開示する。 図１６は，第４の実施形態による電源装置の概略構成を示す結線図である。 【０１１４】 本実施形態による電源装置は，高圧の一次側回路８１及び低圧の二次側回路８２と，一次側回路８１と二次側回路８２との間に配設されるトランス８３とを備えて構成される。 一次側回路８１は，交流電源８４と，いわゆるブリッジ整流回路８５と，複数（ここでは４つ）のスイッチング素子８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄとを備えて構成される。また，ブリッジ整流回路８５は，スイッチング素子８６ｅを有している。 二次側回路８２は，複数（ここでは３つ）のスイッチング素子８７ａ，８７ｂ，８７ｃを備えて構成される。 【０１１５】 本実施形態では，一次側回路８１のスイッチング素子８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄ，８６ｅが，第１及び第２の実施形態，並びにこれらの諸変形例から選ばれた１種のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴとされている。一方，二次側回路８２のスイッチング素子８７ａ，８７ｂ，８７ｃは，シリコンを用いた通常のＭＩＳ・ＦＥＴとされている。 【０１１６】 本実施形態では，ゲート電極の高いゲート耐圧を実現しつつも，ゲート絶縁膜における電荷トラップ（特に，ゲート絶縁膜のゲート電極との界面及びその近傍部位または，ゲート絶縁膜の化合物半導体層２との界面およびその近傍部位の電荷トラップ）を更に大幅に低減し，電気特性変動を抑えた信頼性の高いＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを高圧回路に適用する。これにより，信頼性の高い大電力の電源回路が実現する。 【０１１７】 （第５の実施形態） 本実施形態では，第１及び第２の実施形態，並びにこれらの諸変形例から選ばれた１種のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを備えた高周波増幅器を開示する。 図１７は，第５の実施形態による高周波増幅器の概略構成を示す結線図である。 【０１１８】 本実施形態による高周波増幅器は，ディジタル・プレディストーション回路９１と，ミキサー９２ａ，９２ｂと，パワーアンプ９３とを備えて構成される。 ディジタル・プレディストーション回路９１は，入力信号の非線形歪みを補償するものである。ミキサー９２ａは，非線形歪みが補償された入力信号と交流信号をミキシングするものである。パワーアンプ９３は，交流信号とミキシングされた入力信号を増幅するものであり，第１及び第２の実施形態，並びにこれらの諸変形例から選ばれた１種のＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴを有している。なお図１７では，例えばスイッチの切り替えにより，出力側の信号をミキサー９２ｂで交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路９１に送出できる構成とされている。 【０１１９】 本実施形態では，ゲート電極の高いゲート耐圧を実現しつつも，ゲート絶縁膜における電荷トラップ（特に，ゲート絶縁膜のゲート電極との界面及びその近傍部位または，ゲート絶縁膜の化合物半導体層２との界面およびその近傍部位の電荷トラップ）を更に大幅に低減し，電気特性変動を抑えた信頼性の高いＡｌＧａＮ／ＧａＮ・ＨＥＭＴ高周波増幅器に適用する。これにより，信頼性の高い高耐圧の高周波増幅器が実現する。」 したがって，上記引用文献３には，ＨＥＭＴを含む電源装置及び高周波増幅器に係る技術的事項が記載されていると認められる。 第４　対比・判断 １．本願発明１について （１）引用発明１を主引例とした検討 ア　対比 本願発明１と引用発明１とを対比すると，次のことがいえる。 引用発明１における「『半絶縁性のＳｉＣ基板（半導体基板）６上に，バッファ層７，ＧａＮ電子走行層８，ＡｌＧａＮ電子供給層９，ＧａＮ表面層（キャップ層）１０を順に積層させた構造』である『複数の化合物半導体層７～１０からなる化合物半導体積層構造１』」は，本願発明１における「半導体基板上に積層され，電子走行層及び電子供給層を含む複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造」に相当する。 引用発明１における「『少なくとも化合物半導体積層構造１を構成する化合物半導体層（ここではＧａＮ表面層１０）の表面に露出している部分に接するように形成されたシリコン窒化膜（第１ＳｉＮ膜４）』である『第１絶縁膜４』」及び「『第１絶縁膜４の表面に接するように形成されているシリコン窒化膜（第２ＳｉＮ膜５）』である『第２絶縁膜５』」からなる積層膜は，一体として，化合物半導体積層構造１を構成する化合物半導体層の表面に露出している部分に接するように形成されたシリコン窒化膜であると認められる。 そして，「非ストイキオメトリ絶縁膜として構成されて」いる前記「第２絶縁膜５」（「第２ＳｉＮ膜５」）において，「屈折率を２．０又はその近傍の範囲よりも低めにすると，第２ＳｉＮ膜５中に含まれるＮ－Ｈ結合が増大し，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものとなって，第２ＳｉＮ膜５は，化合物半導体表面に対して化学的作用を生じさせうる水素を多く含むものと」したものは，当該「第２ＳｉＮ膜５」の領域が，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有していると理解される。 そうすると，引用発明１の「『第１絶縁膜４』及び『第２絶縁膜５』からなる積層膜」は，本願発明１における，「化合物半導体積層構造の表面を覆い，かつ，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する第１領域を含む窒化珪素膜である第１絶縁膜」に相当する。 技術常識に照らして，引用発明１の「ソース電極／ドレイン電極として機能する一対のオーミック電極３」は，本願発明１の「前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極」に相当する。 したがって，本願発明１と引用発明１との間には，次の一致点，相違点があるといえる。 （一致点） 「半導体基板上に積層され，電子走行層及び電子供給層を含む複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造と， 前記化合物半導体積層構造の表面を覆い，かつ，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する第１領域を含む窒化珪素膜である第１絶縁膜と， 前記化合物半導体積層構造の上方に，ゲート電極，並びに，前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極とを備え， 前記第１領域は，前記第１絶縁膜表面に設けられている半導体装置。」 （相違点） （相違点１）本願発明１の第１領域は，第１絶縁膜の「表面側に部分的に設けられ」，かつ，「ゲート電極から離間して設けられている」という構成を備えるのに対し，引用発明１はそのような構成を備えていない点。 イ　相違点についての判断 上記相違点１について検討すると，相違点１に係る構成は，上記引用文献２，３には記載されていない。 したがって，本願発明１は，引用文献１に記載された発明ではなく，また，当業者であっても引用発明，引用文献２，３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明できたものであるとはいえない。 （２）引用発明２を主引例とした検討 ア　対比 本願発明１と引用発明２とを対比すると，次のことがいえる。 引用発明２における「『半絶縁性のＳｉＣ基板１上に』エピタキシャル成長させた『バッファ層２ａ，電子走行層２ｂ，電子供給層２ｃ及び表面層２ｄを含む化合物半導体領域２（化合物半導体積層構造）』」は，本願発明１における「半導体基板上に積層され，電子走行層及び電子供給層を含む複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造」に相当する。 引用発明２における「『全面に形成した，化学量論組成（Ｓｉ3Ｎ4）よりもシリコンの割合が多く，従って，Ｓｉ－Ｈ結合の濃度が，化学量論組成のシリコン窒化膜のそれよりも高い，シリコン窒化膜１０ａと，前記シリコン窒化膜１０ａの表面を，窒素プラズマへの曝露を行うことで，活性な窒素原子がシリコン窒化膜１０ａの表面に到達し，不完全なＳｉ－Ｎ結合及びＳｉ－Ｈ結合が，結合エネルギが低く安定なＳｉＮ（窒素リッチ窒化珪素）に変化し，このようにして，前記シリコン窒化膜１０ａの表層部のＳｉ－Ｈ結合の濃度が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも極めて低くなり，その表面に存在する不完全な結合手が，シリコン窒化膜１０ａの表面に存在する不完全な結合手よりも著しく少ないものとなったシリコン含有絶縁膜１０ｂと，その後，全面に形成された，化学量論組成にすることが好ましいシリコン窒化膜１０ｃであって，Ｓｉ－Ｈ結合の濃度が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも低く，また，絶縁性が，前記シリコン窒化膜１０ａのそれよりも高いシリコン窒化膜１０ｃとからなる３層構造である』『表面保護膜１０』」は，化合物半導体領域２上の全面に，ソース電極４及びドレイン電極５を覆うように形成されており，かつ，前記「『結合エネルギが低く安定なＳｉＮ（窒素リッチ窒化珪素）に変化し』た『シリコン含有絶縁膜１０ｂ』」は，「窒素リッチ」，すなわち，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する領域であると解されるから，引用発明２の「表面保護膜１０」は，本願発明１における，「前記化合物半導体積層構造の表面を覆い，かつ，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する第１領域を含む窒化珪素膜である第１絶縁膜」に相当する。 技術常識に照らして，引用発明２の「ソース電極４及びドレイン電極５」は，本願発明１の「前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極」に相当する。 したがって，本願発明１と引用発明２との間には，次の一致点，相違点があるといえる。 （一致点） 「半導体基板上に積層され，電子走行層及び電子供給層を含む複数の化合物半導体層からなる化合物半導体積層構造と， 前記化合物半導体積層構造の表面を覆い，かつ，窒素元素をストイキオメトリ比率よりも多く含有する第１領域を含む窒化珪素膜である第１絶縁膜と， 前記化合物半導体積層構造の上方に，ゲート電極，並びに，前記ゲート電極を挟んで両側に設けられたソース電極及びドレイン電極とを備えた半導体装置。」 （相違点） （相違点２） 本願発明１の第１領域は，第１絶縁膜の「表面側に部分的に設けられ」，かつ，「前記第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」という構成を備えるのに対し，引用発明２はそのような構成を備えていない点。 イ　相違点についての判断 上記相違点２について検討すると，相違点２に係る構成は，上記引用文献１，３には記載されていない。 したがって，本願発明１は，引用文献２に記載された発明ではなく，また，当業者であっても引用発明２，引用文献１，３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明できたものであるとはいえない。 ２．本願発明２ないし６について 本願発明２ないし６も，本願発明１の「第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」と同一の構成を備えるものであるから，本願発明１と同じ理由により，引用文献１，２に記載された発明ではなく，また，当業者であっても，引用発明１と引用文献２，３に記載された技術的事項，あるいは，引用発明２と引用文献１，３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明できたものとはいえない。 ３．本願発明７，８について 本願発明７は，本願発明１に対応する方法の発明であり，本願発明８は，本願発明７を減縮した発明であり，いずれも，本願発明１の「第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」に対応する構成を備えるものであるから，本願発明１と同様の理由により，引用文献１，２に記載された発明ではなく，また，当業者であっても，引用発明１と引用文献２，３に記載された技術的事項，あるいは，引用発明２と引用文献１，３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明できたものとはいえない。 ４．本願発明９，１０について 本願発明９，１０は，本願発明１に対応する物の発明であって，本願発明１の「半導体装置」を，それぞれ「トランジスタ」として含む「電源装置」及び「高周波増幅器」に係る発明であり，いずれも，本願発明１の「第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」に対応する構成を備えるものであるから，本願発明１と同様の理由により，当業者であっても，引用発明１と引用文献２，３に記載された技術的事項，あるいは，引用発明２と引用文献１，３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明できたものとはいえない。 第５　原査定の概要及び原査定についての判断 原査定は，請求項１ないし８について，上記引用文献１に記載された発明又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった発明であり，請求項１，３ないし８について，上記引用文献２に記載された発明又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった発明であるから特許法第２９条第１項第３号に該当し，さらに，請求項１ないし１１について上記引用文献１ないし３に基づいて，当業者が容易に発明できたものであるから，特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないというものである。 しかしながら，平成３０年３月２２日付け手続補正により補正された請求項１ないし１０は，いずれも「第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」という事項に対応する構成を有するものとなっており，上記のとおり，本願発明１ないし１０は，上記引用文献１，２に記載された発明ではなく，また，上記引用文献１，２に記載された発明及び上記引用文献１ないし３に記載された技術的事項に基づいて，当業者が容易に発明できたものではない。したがって，原査定を維持することはできない。 第６　当審拒絶理由について １．特許法第３６条第６項第２号について （１）当審では，「請求項６の記載は，記載内容が整合しておらず不明瞭である。すなわち，請求項６は，『前記第１領域は，前記第１絶縁膜の表面側の前記第２部分の下方の領域を含む領域に設けられ』るものであって，かつ，前記『第２部分』は，『ゲート電極は，・・・前記ソース電極側及び前記ドレイン電極側へ延び，かつ，前記第１絶縁膜の表面に接するように設けられた第２部分とを有し』と特定するから，請求項６において，ゲート電極は，第１領域に接するように設けられているものと解される。他方，当該請求項６が，直接又は間接に引用する請求項１は，『前記第１領域は，前記ゲート電極から離間した絶縁膜表面に設けられている』と特定する。そして，これら二つの発明特定事項は，両立することができない。したがって，請求項６に係る発明を理解することができない。」との拒絶の理由を通知しているが，平成３０年３月２２日付けの補正において，補正前の請求項６が削除された結果，この拒絶の理由は解消した。 （２）当審では，「請求項１，８，１０及び１１の『前記第１領域は，前記ゲート電極から離間した絶縁膜表面に設けられている』は，不明瞭な記載である。すなわち，当該『絶縁膜』と，『第１絶縁膜』との関係が明確でない。また，当該記載が，本願の図１３に示すような，『ゲート電極』が，『絶縁膜表面』から『離間』しており，かつ，『第１領域』が，このような『絶縁膜表面』に設けられることを特定しているのか，本願の図１に示すような，前記第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられていることを特定しているのか，明確でない。」との拒絶の理由を通知しているが，平成３０年３月２２日付けの補正において，補正前の当該各請求項の「前記第１領域は，前記ゲート電極から離間した絶縁膜表面に設けられている」が，「前記第１領域は，前記第１絶縁膜表面に，前記ゲート電極から離間して設けられている」と補正された結果，この拒絶の理由は解消した。 第７　むすび 以上のとおり，本願発明１－１０は，引用文献１ないし２に記載された発明ではなく，また，当業者が引用発明１，２及び引用文献１ないし３に記載された技術的事項に基づいて容易に発明をすることができたものではない。 したがって，原査定の理由によっては，本願を拒絶することはできない。 また，他に本願を拒絶すべき理由を発見しない。 よって，結論のとおり審決する。