材料并不限于S12，也可以为SiN或Al2O3等。特别地，就绝缘膜30而言，为了抑制电流崩塌(current collapse)，可以做成在半导体层表面具有不符合化学计量的SiN膜和用于保护表面的S1J莫或SiN膜的多层膜构造的绝缘膜。此外，层间绝缘膜40的材料并不限于聚酰亚胺，也可以为通过P-CVD (等离子体化学气相沉积)制造的S1J莫、SOG (Spin On Glass:旋涂玻璃)、BPSG (硼磷硅酸盐玻璃)等绝缘材料。
[0057]在此，“电流崩塌”是指高电压工作的晶体管的导通电阻与低电压工作的晶体管的导通电阻相比变高的现象。
[0058]在上述结构的氮化物半导体器件中，通过对栅极电极13施加电压来控制上述沟道层，使具有源极电极11、漏极电极12和栅极电极13的HFET导通/截止。该HFET是常导通型(normally-on type)的晶体管，该晶体管在对栅极电极13施加有负电压时，在栅极电极13下的GaN层I形成耗尽层而成为截止状态，而在栅极电极13的电压为O时，在栅极电极13下的GaN层I耗尽层消失而成为导通状态。
[0059]接着，根据图2?图7对上述GaN类HFET的制造方法进行说明。另外，在图2?图7中，为了使得容易观察附图，未图示Si衬底10和AlGaN缓冲层15，此外，改变了栅极电极13、源极电极11和漏极电极12的大小和间隔。
[0060]首先，如图2所示，在上述Si衬底10上，使用MOCVD(Metal Organic ChemicalVapor Deposit1n:有机金属气相沉积)法，依次形成AlGaN缓冲层15、GaN层101和AlGaN层102。GaN层101的厚度例如为I μ m，AlGaN层102的厚度例如为30nm。该GaN层101和AlGaN层102构成氮化物半导体层叠体120。
[0061]然后，利用例如等离子体CVD (Chemical Vapor Deposit1n:化学气相沉积)法在上述AlGaN层102上形成200nm厚的绝缘膜130 (例如S12)。此时，在GaN层101与AlGaN层102的异质界面附近形成有2DEG层103。
[0062]接着，在上述绝缘膜130上涂敷光致抗蚀剂(未图示)进行图案化后，通过干式蚀刻除去要形成欧姆电极的部分。由此，如图3所示，从绝缘膜130的上表面至GaN层101的上侧的一部分形成比2DEG层103深的凹部106、109。该凹部106、109的深度只要为从AlGaN层102的表面至2DEG层103的深度以上即可，例如为50nm。
[0063]在上述干式蚀刻中，使用氯类的气体，并将RIE(reactive 1n etching:反应离子蚀刻)装置的自偏置电位Vdc设定为180V以上并且240V以下。
[0064]在形成上述凹部106、109后，对凹部106、109的表面依次进行02等离子体处理、利用HCVH2O2进行的清洗、利用BHF (缓冲氢氟酸)或I %的HF (氢氟酸)进行的清洗。然后，为了使由干式蚀刻引起的蚀刻损伤减少而进行退火(例如500?850°C )。
[0065]接着，如图4所示，通过溅射在绝缘膜30上和凹部106、109中层叠Ti/Al/TiN，形成作为欧姆电极的层叠金属膜107。在此，TiN层是用于保护Ti/Al层免受后面工序的影响的覆盖层。
[0066]在通过上述派射形成层叠金属膜107时，在Ti成膜过程中使少量(例如5sccm)的氧流入腔室内。在此，流入上述腔室内的氧的流量为不会生成Ti的氧化物的量。
[0067]另外，在上述溅射中，可以代替在Ti成膜过程中使少量的氧流入腔室内，而在Ti成膜前使例如50sccm的氧流入腔室内5分钟。此外，可以同时溅射Ti和Al两者，也可以代替溅射而蒸镀T1、Al。
[0068]接着，如图5所示，使用通常的光刻法和干式蚀刻，形成源极电极11、漏极电极12的图案。
[0069]然后，例如在400°C以上500°C以下对形成有源极电极11、漏极12的衬底进行10分钟以上的退火，由此，在2DEG层3与源极电极11、漏极电极12之间得到欧姆接触。
[0070]接着，如图6所示，通过光刻法在光致抗蚀剂(未图示)上形成掩模后，通过蚀刻在源极电极11与漏极电极12之间除去绝缘膜30的要形成栅极电极13的区域形成凹部160。
[0071]然后，在上述光致抗蚀剂上和凹部160中通过派射以150nm至250nm的范围的膜厚形成栅极金属膜之后，通过剥离形成突出到绝缘膜30上的栅极电极13。该栅极电极13包括:第一金属层24，该第一金属层24具有包含多个柱部A (图8所示)的微细柱状构造；和第二金属层25，该第二金属层25具有包含多个柱部B (图8所示)的微细柱状构造，并且层叠在第一金属层24上。第一金属层24与AlGaN层2的接合为肖特基接合。
[0072]在上述栅极电极13中，作为第一金属层24使用W(钨)氮化物，作为第二金属层25使用W0
[0073]上述第一、第二金属层24、25的微细柱状构造的柱部A、B分别在与层厚方向大致平行的方向上延伸。此外，第一金属层24的微细柱状构造的柱部A的下端与AlGaN层2的上表面接合，第一金属层24的微细柱状构造的柱部A的上端与第二金属层25的下表面接合。此外，第二金属层25的微细柱状构造的柱部B的下端与第一金属层24的上表面接合。
[0074]另外，就上述栅极电极13而言，只要第一金属层24与AlGaN层2的接合为肖特基接合即可，例如可以在第一金属层24使用Ti氮化物，也可以在第一金属层24与AlGaN层2之间形成不符合化学计量的SiN膜等薄膜，隔着该薄膜将第一金属层24与AlGaN层2相互接合。
[0075]接着，在上述绝缘膜30上形成层间绝缘膜40。然后，在该层间绝缘膜40的栅极电极13上的区域，进行使用氟类气体的干式蚀刻。由此，如图7所示，得到形成有通路部51的层间绝缘膜40。该通路部51内的栅极电极焊盘52的一部分与栅极电极13连接。此外，对于源极电极11、漏极电极12也同样地通过干式蚀刻在层间绝缘膜40的源极电极11 (图1所示)和漏极电极12 (图1所示)上的区域形成通路部41 (源极电极11上的通路部未图示，漏极电极12上的通路部41在图1中示出)，通过在该通路部41内填充电极焊盘材料，形成如图1所示的氮化物半导体器件。
[0076]在上述实施方式中，如以下那样设定栅极电极13的第一金属层24使用的W氮化物膜和第二金属层25使用的W膜的成膜条件，制作栅极电极13。图8是通过上述制造方法制作的栅极电极13的截面构造的一个例子。
[0077](W氮化物膜)
[0078]Ar 流量:45-1 1sccm
[0079]N2流量:I35-18Osccm
[0080]腔室内压力:35_83mTorr
[0081]DC 输出:1000-1600W
[0082]成膜温度:300°C
[0083](ff 膜)
[0084]Ar 流量:45_80sccm
[0085]腔室内压力:4-10mTorr
[0086]DC 输出:1000-1600W
[0087]成膜温度:300°C
[0088]在上述条件下制作的W氮化物膜的微细柱状构造的柱部A的粗细方向的平均尺寸为23.2nm。另一方面，W膜的微细柱状构造的柱部B的粗细方向的平均尺寸为34.4nm。在使用该栅极电极13的上述实施方式的GaN类HFET中，向漏极电极12施加0V、向源极电极111施加0V、向栅极电极13施加-20V的截止状态的栅极泄漏电流为0.7nA0另外，将2.0nA以上设为不良时的不良率为0.6%。
[0089]此外，作为比较例，形成具备如图10所示的栅极电极1013的GaN类HFET。在该栅极电极1013中，使用微细柱状构造的柱部C的粗细方向的平均尺寸为24.0nm的W氮化物膜作为第一金属层1024，使用微细柱状构造的柱部D的粗细方向的平均尺寸为22.5nm的W膜作为第二金属层1025。在这样的比较例的GaN类HFET中，栅极泄漏电流为1.6nA，栅极泄漏电流不良率为93%。
[0090]在此，对本发明中使用的微细柱状构造的柱部的粗细方向的平均尺寸的计算方法进行说明。将作为对象的氮化物半导体器件的衬底解理，使得栅极电极的截面露出，如图8、图10所示，使用扫描式电子显微镜观察解理的部分。当在与第一金属层和第二金属层的微细柱状构造的柱部的长度方向垂直的方向(与层厚方向垂直的方向)上利用扫描式电子显微镜的电子射线扫描时，得到如图9、图11所示的2次电子的线分析图像。该线分析图像的强度与利用电子射线扫描的微细柱状构造的表面的凹凸形状对应，因此，将扫描范围内的线分析图像的凸部分的半值宽度的平均设为作为对象