JP2005260052A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 オーミック電極のコンタクト抵抗を低くすることができ、かつ耐圧を向上することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の窒化物半導体装置１０は、ショットキー電極５とオーミック電極４ａ，４ｂとを有する高電子移動度トランジスタを有する窒化物半導体装置であって、主表面を有するＡｌＧａＮ層３と、主表面に形成された高濃度不純物領域６ａ，６ｂと、低濃度不純物領域７とを備えている。高濃度不純物領域６ａ，６ｂおよび低濃度不純物領域７とは離れたＡｌＧａＮ層３の主表面上にショットキー電極５が形成されている。オーミック電極４ｂが高濃度不純物領域６ｂとオーミック接合するようにＡｌＧａＮ層３の主表面に形成されている。低濃度不純物領域７は高濃度不純物領域６ｂとショットキー電極５との間に形成されており、かつ低濃度不純物領域７の不純物濃度は高濃度不純物領域６ｂの不純物濃度よりも低い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、より特定的には、ゲート電極とソースおよびドレイン電極とを有する高電子移動度トランジスタを有する半導体装置およびその製造方法に関する。

ＨＥＭＴ(High Electron Mobility Transistor)等に代表される窒化物半導体電界効果型トランジスタにおいては、ソース電極およびドレイン電極となる２つのオーミック電極
と、半導体層との電気抵抗、すなわちコンタクト抵抗を低くするために、通常、オーミック電極と接触する半導体層（オーミックコンタクト領域）内に高濃度の不純物領域が形成されている。このような技術は、たとえば後述する非特許文献１に開示されている。上記非特許文献１では、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板のオーミックコンタクト領域にＳｉ（シリコン）を選択的にイオン注入し、１１５０℃で１５秒間アニールすることにより高濃度の不純物領域が形成される。そして、オーミックコンタクト領域を覆うようにＴｉ（チタン）とＡｌ（アルミニウム）とよりなる２つのオーミック電極が形成される。
J. C. Zolper and R. J. Shul et al., "Ion-implanted GaN junction field effect transistor", Appl. Phys. Lett. Vol. 68, No. 16, 15 April 1996, pp. 2273-2275

半導体層に原子が注入されると、半導体層の結晶構造が注入原子によって崩される。この結晶構造の崩れは、注入された原子がアニールによって半導体層の結晶格子中の安定した位置に移動することで回復されている。しかしながら、上述のような高濃度の不純物領域を形成する場合には、注入する原子の量が非常に多くなる。このため、注入した原子の一部は、アニールされても半導体層の結晶格子中の安定した位置に移動できずに、半導体層の結晶構造の崩れが完全に回復されなくなる。そして、結晶格子中の安定した位置に移動できなかった原子は注入欠陥となる。この注入欠陥は不純物の注入量に比例して増加する。注入欠陥が増加すると、ゲート・ドレイン間（ショットキー・オーミック間）の耐圧が低下するという問題が生じる。

すなわち、ゲート・ドレイン間に逆方向電圧を印加した場合、半導体層内のゲート電極との境界部分に広がっていた空乏層がドレイン電極の方へ広がっていく。半導体層の不純物濃度は非常に低いので、半導体層内において空乏層は広がりやすくなっている。そして、逆方向電圧をさらに大きくしていくと、空乏層が高濃度の不純物領域に達する。すると、高濃度の不純物領域に生成した注入欠陥を介してドレイン電極からゲート電極へ電流が流れる。このように、空乏層がドレイン電極に達する前にドレイン電極からゲート電極へ電流が流れるので、トランジスタのゲート・ドレイン間の耐圧が低下するという問題が生じる。

このように、オーミック電極のコンタクト抵抗を低くするために不純物領域の濃度を高濃度にすると、注入欠陥が増加し、トランジスタの耐圧が低下するという問題があった。

したがって、本発明の目的は、電極のコンタクト抵抗を低くすることができ、かつ耐圧を向上することができる半導体装置およびその製造方法を提供することである。

本発明の半導体装置は、ゲート電極とソースおよびドレイン電極とを有する高電子移動度トランジスタを有する半導体装置であって、主表面を有する窒化物半導体層と、主表面に形成された第１および第２の不純物領域とを備えている。第１および第２の不純物領域とは離れた主表面上にゲート電極が形成されている。ソースおよびドレイン電極の一方が第１の不純物領域とオーミック接合するように主表面に形成されている。第２の不純物領域は第１の不純物領域とゲート電極との間に形成されており、かつ第２の不純物領域の不純物濃度は第１の不純物領域の不純物濃度よりも低い。

本発明の窒化物半導体装置およびその製造方法によれば、ソースおよびドレイン電極の一方とオーミック接合する高濃度の第１の不純物領域を形成することにより、ソースおよびドレイン電極の一方のコンタクト抵抗を低くすることができる。また、第２の不純物領域は窒化物半導体層よりも不純物濃度が高いので、第２の不純物領域内では窒化物半導体層内よりも空乏層が広がりにくくなる。したがって、ゲート電極の電位に対して相対的に高い電位がソースおよびドレイン電極の一方に印加されても、窒化物半導体層内においてゲート電極との境界部分に広がる空乏層は第１の不純物領域にまで達しにくくなる。このため、第１の不純物領域中の注入欠陥を介してソースおよびドレイン電極の一方からゲート電極へ電流を流すのには、より高い逆方向電圧が必要となる。したがって、窒化物半導体装置の耐圧を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の窒化物半導体装置１０はＨＥＭＴであり、基板１と、ＧａＮ（窒化ガリウム）層２と、窒化物半導体層としてのＡｌＧａＮ（窒化アルミニウム・ガリウム）層３と、第１の不純物領域としての高濃度不純物領域６ａ，６ｂと、第２の不純物領域としての低濃度不純物領域７と、ゲート電極としてのショットキー電極５と、ソースおよびドレイン電極としてのオーミック電極４ａ，４ｂとを備えている。

基板１の上にＧａＮ層２およびＡｌＧａＮ層３が積層して形成されている。ＡｌＧａＮ層３の表面には、高濃度不純物領域６ａ，６ｂと、低濃度不純物領域７とが形成されている。低濃度不純物領域７は高濃度不純物領域６ｂとショットキー電極５との間に形成されており、高濃度不純物領域６ｂと低濃度不純物領域７とは互いに隣接している。低濃度不純物領域７の幅ｓはたとえば０．２μｍ以上である。また、ＡｌＧａＮ層３の表面上には、ショットキー電極５と、オーミック電極４ａ，４ｂとが形成されている。ショットキー電極５は、高濃度不純物領域６ａ，６ｂおよび低濃度不純物領域７とは離れて形成されており、ショットキー電極５とＡｌＧａＮ層３とはショットキー接合している。また、オーミック電極４ａと高濃度不純物領域６ａとはオーミック接合しており、オーミック電極４ｂと高濃度不純物領域６ｂとはオーミック接合している。

高濃度不純物領域６ａ，６ｂおよび低濃度不純物領域７の各々は、たとえばｎ型の不純物領域である。なお、本実施の形態の窒化物半導体装置１０はＧａＮ層２とＡｌＧａＮ層３との組み合わせにより構成されているが、ＧａＮ層２とＡｌＧａＮ層３との組み合わせの他に、ＩｎＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との組み合わせや、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層との組み合わせなどを用いることも可能である。要は２つの層の界面がヘテロ接合を形成すればよい。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った不純物濃度の分布を示す図である。なお、図２中ａで示される領域は高濃度不純物領域６ａが形成されている領域であり、図２中ｂで示される領域はＡｌＧａＮ層３が形成されている領域である。また、図２中ｃで示される領域は低濃度不純物領域７が形成されている領域であり、図２中ｄで示される領域は高濃度不純物領域６ｂが形成されている領域である。図２に示すように、高濃度不純物領域６ａ，６ｂの不純物濃度は濃度Ｃ₂となっており、高濃度不純物領域６ｂに隣接する低濃度不純物領域７の不純物濃度は濃度Ｃ₁（＜Ｃ₂）となっている。

続いて、本実施の形態の窒化物半導体装置１０の製造方法について説明する。

図３〜図６は、本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

始めに、図３に示すように、たとえばサファイヤ、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＧａＮ、またはＳｉなどよりなる基板１を準備する。そして、たとえばＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、基板１の上にＧａＮ層２およびＡｌＧａＮ層３が積層して形成される。ＧａＮ層２の深さ方向（図３中下方向）の厚さはたとえば０．５μｍ〜３μｍとされ、ＡｌＧａＮ層３の深さ方向の厚さはたとえば５ｎｍ〜５０ｎｍとされる。また、ＡｌＧａＮ層３において、ＧａとＡｌとの質量の和に対するＡｌの質量の割合は、たとえば０．１〜０．５とされる。

次に、図４に示すように、高濃度不純物領域６ａ，６ｂが形成される領域以外を覆うように、ＡｌＧａＮ層３の表面上にレジスト１１ａがパターニングされる。そして、レジスト１１ａによってマスクされていないＡｌＧａＮ層３の表面から、たとえばＳｉ（シリコン）やＯ（酸素）をイオン注入し、高濃度不純物領域６ａ，６ｂが形成される。このように、オーミック電極４ａ，４ｂと接触する部分にＡｌＧａＮ層３内に高濃度不純物領域６ａ，６ｂを形成することにより、オーミック電極４ａ，４ｂのコンタクト抵抗を低くすることができる。ここで、Ｓｉをイオン注入する場合には、たとえば１×１０¹⁴〜１×１０¹⁶ｃｍ^-2のドーズ量のＳｉが、２０〜２００ＫｅＶの加速エネルギでイオン注入される。これにより、高濃度不純物領域６ａ，６ｂは、たとえば１×１０¹⁸〜１×１０²⁰のｃｍ^-3の不純物濃度とされる。

次に、図５に示すように、たとえば蒸着法により、高濃度不純物領域６ａ，６ｂの各々を覆うようにオーミック電極４ａ，４ｂが形成される。オーミック電極４ａ，４ｂは、たとえばＴｉ（チタン），Ａｌ（アルミニウム），Ｍｏ（モリブデン），およびＡｕ（金）を積層することにより形成される。その後、レジスト１１ａは除去される。なお、これらの金属を積層した後に所定の温度でアニールして合金化してもよい。さらに、ショットキー電極５が形成される領域以外を覆うように、ＡｌＧａＮ層３の表面上にレジストがパターニングされる。そして、たとえば蒸着法により、レジストによってマスクされていないＡｌＧａＮ層３の表面上にショットキー電極５が形成される。ショットキー電極５は、たとえばＮｉ，Ｐｔ，およびＡｕを積層することにより形成される。その後、ショットキー電極５が形成された領域以外を覆っていたレジストは除去される。

次に、図６に示すように、低濃度不純物領域７が形成される領域以外を覆うように、ＡｌＧａＮ層３の表面上にレジスト１１ｂがパターニングされる。そして、レジスト１１ｂによってマスクされていないＡｌＧａＮ層３の表面から、たとえばＳｉ（シリコン）やＯ（酸素）をイオン注入し、低濃度不純物領域７が形成される。低濃度不純物領域７の深さ方向の厚さは、ＡｌＧａＮ層３の深さ方向の厚さとほぼ同じになるように形成される。ここで、Ｓｉをイオン注入する場合には、たとえば１×１０¹³ｃｍ^-2以下のドーズ量のＳｉが、２０〜２００ＫｅＶの加速エネルギでイオン注入される。これにより、低濃度不純物領域７は、たとえば１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下の不純物濃度とされる。その後、レジスト１１ｂは除去され、図１に示すような窒化物半導体装置１０が完成する。

本実施の形態の窒化物半導体装置１０は、低濃度不純物領域のない窒化物半導体装置と比較して、以下のような効果を有している。

図７は、低濃度不純物領域の形成されていない窒化物半導体装置における空乏層を模式的に示す断面図である。

図７に示すように、窒化物半導体装置１００は、低濃度不純物領域が形成されていない以外は、図１に示す本実施の形態の窒化物半導体装置１０とほぼ同様の構成を有している。したがって、同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

ゲート電極であるショットキー電極５とドレイン電極であるオーミック電極４ｂとの間に逆方向電圧を印加すると、ＡｌＧａＮ層３におけるショットキー電極５との境界部分に広がっていた空乏層が、オーミック電極４ｂの方へ広がっていく。ＡｌＧａＮ層３の不純物濃度は非常に低いので、ＡｌＧａＮ層３内において空乏層１３は広がりやすい。そして、逆方向電圧をさらに大きくしていくと、空乏層１３が高濃度不純物領域６ｂに達する。そして、高濃度不純物領域６ｂに生成した多量の注入欠陥を介してオーミック電極４ｂからショットキー電極５へ電流が流れてしまう。したがって、窒化物半導体装置１００におけるゲート・ドレイン間の耐圧は低くなる。

図８は、本発明の実施の形態１の窒化物半導体装置における空乏層を模式的に示す断面図である。

図８に示すように、本実施の形態の窒化物半導体装置１０では、ゲート電極であるショットキー電極５とドレイン電極であるオーミック電極４ｂとの間に逆方向電圧を印加すると、ＡｌＧａＮ層３におけるショットキー電極５との境界部分に広がっていた空乏層が、オーミック電極４ｂの方へ広がっていく。そして、逆方向電圧をさらに大きくしていくと、空乏層１３が低濃度不純物領域７に達する。ここで、低濃度不純物領域７の不純物濃度はＡｌＧａＮ層３の不純物濃度よりも高い。このため、低濃度不純物領域７内の方がＡｌＧａＮ層３内よりも空乏層１３は広がりにくくなる。これにより、空乏層１３が高濃度不純物領域６ｂに達しにくくなるので、窒化物半導体装置１０におけるゲート・ドレイン間の耐圧を向上することができる。

なお、低濃度不純物領域７の不純物濃度は高濃度不純物領域６ａ，６ｂの不純物濃度と比較して低いので、低濃度不純物領域７の注入欠陥の量は高濃度不純物領域６ａ，６ｂの注入欠陥の量よりも少ない。したがって、空乏層１３が低濃度不純物領域７に達しても、低濃度不純物領域７の注入欠陥を介してオーミック電極４ｂからショットキー電極５へ電流が流れることはない。

本実施の形態の窒化物半導体装置１０およびその製造方法によれば、高濃度不純物領域６ｂを形成することにより、オーミック電極４ｂのコンタクト抵抗を低くすることができる。また、低濃度不純物領域７はＡｌＧａＮ層３よりも不純物濃度が高いので、低濃度不純物領域７内ではＡｌＧａＮ層３内よりも空乏層１３が広がりにくくなる。したがって、ショットキー電極５とオーミック電極４ｂとの間に逆方向電圧が印加されても、空乏層１３は高濃度不純物領域６ｂにまで達しにくくなる。このため、高濃度不純物領域６ｂ中の注入欠陥を介してオーミック電極４ｂからショットキー電極５へ電流を流すのには、より高い逆方向電圧が必要となる。したがって、窒化物半導体装置１０の耐圧を向上することができる。

本実施の形態の窒化物半導体装置１０およびその製造方法において、低濃度不純物領域７の幅は０．２μｍ以上である。

これにより、低濃度不純物領域７の大きさが十分大きくなるので、空乏層１３の広がりを低濃度不純物領域７内で確実に抑えることができる。したがって、窒化物半導体装置１０の耐圧を確実に向上することができる。

本願発明者らは、上記の効果を確認すべく、低濃度不純物領域７の不純物濃度を変化させ、ショットキー電極５とオーミック電極４ｂとの距離（以下、ゲート・ドレイン間距離）がそれぞれ２μｍ、３μｍ、および４μｍである場合のゲート・ドレイン間の耐圧を測定した。なお、高濃度不純物領域６ｂから１μｍだけ離れた位置にまで伸びるように低濃度不純物領域７を形成した。また、ＡｌＧａＮ層３において、ＧａとＡｌとの質量の和に対するＡｌの質量の割合を０．２５とした。また、ＡｌＧａＮ層３の深さ方向の厚さを２５ｎｍとした。

図９は、本発明の実施の形態１における窒化物半導体の低濃度不純物領域の不純物濃度と、窒化物半導体装置の耐圧との関係を示す図である。

図９に示すように、不純物濃度が１×１０¹⁶ｃｍ^-3と低い場合には、ゲート・ドレイン間距離が２μｍ、３μｍ、および４μｍのいずれの場合にも耐圧は低くなっている。そして、不純物濃度が高くなるにしたがって耐圧も上昇し、ゲート・ドレイン間距離が２μｍ、３μｍ、および４μｍのいずれの場合にも不純物濃度が１×１０¹⁷〜１×１０¹⁸ｃｍ^-3の間で耐圧がピークとなっている。具体的には、ゲート・ドレイン間距離が２μｍの場合には耐圧は約８５０Ｖとなっており、ゲート・ドレイン間距離が３μｍの場合には耐圧は約１１００Ｖとなっており、ゲート・ドレイン間距離が４μｍの場合には耐圧は約１３５０Ｖとなっている。このことから、低濃度不純物領域７を形成することより空乏層が広がりにくくなっていることが分かる。一方、不純物濃度が１×１０¹⁷〜１×１０¹⁸ｃｍ^-3の間より大きくなると、ゲート・ドレイン間距離が２μｍ、３μｍ、および４μｍのいずれの場合にも耐圧は低下する。このことから、低濃度不純物領域７の不純物濃度が高くなりすぎると、低濃度不純物領域７の注入欠陥を介して電流が流れ、耐圧が低下することが分かる。

なお、本実施の形態においては、高濃度不純物領域６ａ，６ｂを形成した後で低濃度不純物領域７を形成する場合について示したが、本発明はこのような場合の他、低濃度不純物領域７を形成した後で高濃度不純物領域６ａ，６ｂを形成してもよい。

また、本実施の形態においてはオーミック電極４ａ，４ｂを形成した後でショットキー電極５を形成する場合について示したが、本発明はこのような場合の他、ショットキー電極５を形成した後でオーミック電極４ａ，４ｂを形成してもよい。

また、本実施の形態においては、ＨＥＭＴのドレイン電極となるオーミック電極４ｂ側に低濃度不純物領域７が形成される場合について示したが、本発明はこのような場合の他、ＨＥＭＴのソース電極となるオーミック電極４ａ側に低濃度不純物領域が形成されてもよい。この場合には、ＨＥＭＴのゲート・ソース間の耐圧を向上することができる。

さらに、本実施の形態においては、高濃度不純物領域６ｂと低濃度不純物領域７とが互いに隣接している場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、高濃度不純物領域６ｂとショットキー電極５との間に低濃度不純物領域７が形成されていればよい。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。

図１０に示すように、本実施の形態の窒化物半導体装置２０は、第４の不純物領域としての低濃度不純物領域１７をさらに備えている。低濃度不純物領域１７は、第３の不純物領域としての高濃度不純物領域６ａとショットキー電極５との間のＡｌＧａＮ層３の表面に形成されており、高濃度不純物領域６ａと低濃度不純物領域１７とは互いに隣接している。低濃度不純物領域１７の幅は、低濃度不純物領域７の幅ｓ（図１）とほぼ同じであり、たとえば０．２μｍ以上である。低濃度不純物領域１７はたとえばｎ型の不純物領域である。低濃度不純物領域１７は、図６に示す実施の形態１の製造工程において、高濃度不純物領域６ａに隣接する領域にも不純物をイオン注入することにより形成される。

なお、これ以外の構成および製造方法は、図１に示す実施の形態１の窒化物半導体装置の構成とほぼ同様であるので、同一の領域には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の窒化物半導体装置２０およびその製造方法によれば、高濃度不純物領域６ａを形成することにより、オーミック電極４ａのコンタクト抵抗を低くすることができる。また、低濃度不純物領域１７はＡｌＧａＮ層３よりも不純物濃度が高いので、低濃度不純物領域１７内ではＡｌＧａＮ層３内よりも空乏層が広がりにくくなる。したがって、ショットキー電極５とオーミック電極４ａとの間に逆方向電圧が印加されても、空乏層は高濃度不純物領域６ｂにまで達しにくくなる。このため、高濃度不純物領域６ａ中の注入欠陥を介してオーミック電極４ａからショットキー電極５へ電流を流すのには、より高い逆方向電圧が必要となる。したがって、窒化物半導体装置２０の耐圧を向上することができる。

本実施の形態の窒化物半導体装置１０およびその製造方法において、低濃度不純物領域１７の幅は０．２μｍ以上である。

これにより、低濃度不純物領域１７の大きさが十分大きくなるので、空乏層１３の広がりを低濃度不純物領域１７内で確実に抑えることができる。したがって、窒化物半導体装置１０の耐圧を確実に向上することができる。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。

図１１を参照して、本実施の形態の窒化物半導体装置３０においては、高濃度不純物領域６ａの周囲を取り囲むように第４の不純物領域としての低濃度不純物領域７ａが形成されている。また、高濃度不純物領域６ｂの周囲を取り囲むように第２の不純物領域としての低濃度不純物領域７ｂが形成されている。

なお、これ以外の構成は、図１に示す実施の形態１の窒化物半導体装置の構成とほぼ同様であるので、同一の領域には同一の符号を付し、その説明を省略する。

続いて、本実施の形態の窒化物半導体装置３０の製造方法について説明する。

本実施の形態の製造方法は、まず図３に示す実施の形態１の製造工程と同様の製造工程を経る。よってその説明を省略する。

図１２〜図１４は、本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

図１２に示すように、高濃度不純物領域６ａ，６ｂが形成される領域以外を覆うように、ＡｌＧａＮ層３の表面上にレジスト１１ｃがパターニングされる。そして、レジスト１１ｃによってマスクされていないＡｌＧａＮ層３の表面から、たとえばＳｉやＯをイオン注入し、高濃度不純物領域６ａ，６ｂが形成される。イオン注入する際には、ＡｌＧａＮ層３の表面に対して角θ₁をなす方向に不純物が注入される。角θ₁はほぼ９０度である。

次に、図１３に示すように、レジスト１１ｃによってマスクされていないＡｌＧａＮ層３の表面から、たとえばＳｉやＯをイオン注入し、低濃度不純物領域７ａ，７ｂの各々が形成される。イオン注入する際には、ＡｌＧａＮ層３の表面に対して角θ₂をなす方向に不純物が注入される。角θ_２は角θ₁よりも小さい。つまり、高濃度不純物領域６ａ，６ｂの各々の周囲のＡｌＧａＮ層３に不純物が注入される。これにより、高濃度不純物領域６ａ，６ｂの各々の周囲を取り囲むように低濃度不純物領域７ａ，７ｂの各々が形成される。

次に、図１４に示すように、レジスト１１ｃが除去される。その後、実施の形態１とほぼ同様の方法によりショットキー電極５と、オーミック電極４ａ，４ｂが形成され、本実施の形態の窒化物半導体装置３０が完成する。

本実施の形態の窒化物半導体装置３０の製造方法によれば、高濃度不純物領域６ａ，６ｂと、低濃度不純物領域７ａ，７ｂとを同一のマスクで形成することができる。このため、高濃度不純物領域６ａ，６ｂを形成するためのマスクと、低濃度不純物領域７ａ，７ｂを形成するためのマスクとを別々にする場合と比較して、マスクの数を１つ減らすことができる。したがって、窒化物半導体装置の製造工程を簡略化することができる。

なお、本実施の形態においては、２つの低濃度不純物領域７ａ，７ｂを形成する場合に付いて示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、２つの低濃度不純物領域７ａ，７ｂのうちいずれか一方のみを形成する場合にも適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った不純物濃度の分布を示す図である。 本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。 低濃度不純物領域の形成されていない窒化物半導体装置における空乏層を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１の窒化物半導体装置における空乏層を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における窒化物半導体の低濃度不純物領域の不純物濃度と、窒化物半導体装置の耐圧との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板、２ ＧａＮ層、３ ＡｌＧａＮ層、４ａ，４ｂ オーミック電極、５ ショットキー電極、６ａ，６ｂ 高濃度不純物領域、７，７ａ，７ｂ，１７ 低濃度不純物領域、１０，２０，１００ 窒化物半導体装置、１１ａ〜１１ｃ レジスト、１３ 空乏層。

Claims (8)

1. ゲート電極とソースおよびドレイン電極とを有する高電子移動度トランジスタを有する半導体装置であって、
   主表面を有する窒化物半導体層と、
   前記主表面に形成された第１および第２の不純物領域とを備え、
   前記第１および前記第２の不純物領域とは離れた前記主表面上に前記ゲート電極が形成されており、
   前記ソースおよびドレイン電極の一方が前記第１の不純物領域とオーミック接合するように前記主表面に形成されており、
   前記第２の不純物領域は前記第１の不純物領域と前記ゲート電極との間に形成されており、かつ前記第２の不純物領域の不純物濃度は前記第１の不純物領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、半導体装置。
2. 前記第２の不純物領域の幅は０．２μｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
3. ゲート電極とソースおよびドレイン電極とを有する高電子移動度トランジスタを有する半導体装置であって、
   主表面を有する窒化物半導体層と、
   前記主表面に形成された第１および第２および第３および第４の不純物領域とを備え、
   前記第１および前記第２および前記第３および前記第４の不純物領域とは離れた前記主表面上に前記ゲート電極が形成されており、
   前記ソースおよびドレイン電極の一方が前記第１の不純物領域とオーミック接合するように前記主表面に形成されており、
   前記第２の不純物領域は前記第１の不純物領域と前記ゲート電極との間に形成されており、かつ前記第２の不純物領域の不純物濃度は前記第１の不純物領域の不純物濃度よりも低く、
   前記ソースおよびドレイン電極の他方が前記第３の不純物領域とオーミック接合するように前記主表面上に形成されており、
   前記第４の不純物領域は前記第３の不純物領域と前記ゲート電極との間に形成されており、かつ前記第４の不純物領域の不純物濃度は前記第３の不純物領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、半導体装置。
4. 前記第４の不純物領域の幅は０．２μｍ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
5. ゲート電極とソースおよびドレイン電極とを有する高電子移動度トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
   窒化物半導体層の主表面に第１の不純物領域を形成する工程と、
   前記第１の不純物領域と前記ゲート電極との間の前記主表面に第２の不純物領域を形成する工程と、
   前記第１の不純物領域とオーミック接合する前記ソースおよびドレイン電極の一方を前記主表面上に形成する工程と、
   前記主表面上に前記ゲート電極を形成する工程とを含み、
   前記第２の不純物領域の不純物濃度は前記第１の不純物領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、半導体装置の製造方法。
6. 前記主表面上をマスクする工程をさらに含み、
   前記第１の不純物領域は、前記マスクされていない前記主表面から、前記主表面に対して角θ₁をなす方向に不純物を注入することにより形成され、
   前記第２の不純物領域は、前記マスクされていない前記主表面から、前記主表面に対して角θ₁よりも小さい角度θ₂をなす方向に不純物を注入することにより形成されることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記主表面に第３の不純物領域を形成する工程と、
   前記第３の不純物領域と前記ゲート電極との間に前記第４の不純物領域を形成する工程と、
   前記第３の不純物領域とオーミック接合する前記ソースおよびドレイン電極の他方を前記主表面上に形成する工程とをさらに含み、
   前記第４の不純物領域の不純物濃度は前記第３の不純物領域の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記主表面上をマスクする工程をさらに含み、
   前記第３の不純物領域は、前記マスクされていない前記主表面から、前記主表面に対して角θ₁をなす方向に不純物を注入することにより形成され、
   前記第４の不純物領域は、前記マスクされていない前記主表面から、前記主表面に対して角θ₁よりも小さい角度θ₂をなす方向に不純物を注入することにより形成されることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。

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