JP2020077712A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2020077712A
JP2020077712A JP2018209079A JP2018209079A JP2020077712A JP 2020077712 A JP2020077712 A JP 2020077712A JP 2018209079 A JP2018209079 A JP 2018209079A JP 2018209079 A JP2018209079 A JP 2018209079A JP 2020077712 A JP2020077712 A JP 2020077712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
partial region
electrode
semiconductor device
impurity
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018209079A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020077712A5 (ja
JP7016311B2 (ja
Inventor
学史 吉田
Hisashi Yoshida
学史 吉田
重哉 木村
Shigeya Kimura
重哉 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2018209079A priority Critical patent/JP7016311B2/ja
Priority to US16/558,504 priority patent/US10991575B2/en
Publication of JP2020077712A publication Critical patent/JP2020077712A/ja
Publication of JP2020077712A5 publication Critical patent/JP2020077712A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7016311B2 publication Critical patent/JP7016311B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H01L29/7786—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with direct single heterostructure, i.e. with wide bandgap layer formed on top of active layer, e.g. direct single heterostructure MIS-like HEMT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02447—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H01L21/02502—Layer structure consisting of two layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H01L29/0623—Buried supplementary region, e.g. buried guard ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025—Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1029—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors
    • H01L29/1033—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
    • H01L29/1041—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface
    • H01L29/1045—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a non-uniform doping structure in the channel region surface the doping structure being parallel to the channel length, e.g. DMOS like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/26—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys
    • H01L29/267—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1602—Diamond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L29/2003—Nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
    • H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41766—Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】特性の向上が可能な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、第１〜第３電極、第１、第２層を含む。第１電極から前記第２電極への方向は第１方向に沿う。第３電極は、第１、第２電極の間にある。第１層は、炭化シリコン、シリコン、カーボン及びゲルマニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１層は、第１〜第６部分領域を含む。第１〜第３部分領域から第１〜第３電極へのそれぞれ方向は第２方向に沿う。第４部分領域は、第３部分領域と第３電極との間にある。第５部分領域は、第１、第４部分領域の間にある。第６部分領域は、第４、第２部分領域間にある。第４部分領域における第１不純物の濃度は、第５、第６部分領域よりも高い。第２層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）を含み、第５、第６部分領域の上にある。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
例えば、ＨＥＭＴなどの半導体装置がある。半導体装置において、特性の向上が望まれる。
国際公開第２００４／０８４２８３号
本発明の実施形態は、特性の向上が可能な半導体装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、半導体装置は、第１〜第３電極、第１層及び第２層を含む。前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う。前記第３電極の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第２電極の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第１層は、炭化シリコン、シリコン、カーボン及びゲルマニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。前記第１層は、第１〜第６部分領域を含む。前記第１部分領域から前記第１電極への方向、前記第２部分領域から前記第２電極への方向、及び、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う。前記第４部分領域は、前記第２方向において前記第３部分領域と前記第３電極との間にある。前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、前記第４部分領域の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第６部分領域の前記第１方向における位置は、前記第４部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、の間にある。前記第４部分領域における第１不純物の濃度は、前記第５部分領域における前記第１不純物の濃度よりも高く、前記第６部分領域における前記第１不純物の濃度よりも高い。前記第２層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）を含む。前記第２層は、第１部分及び第２部分を含む。前記第５部分領域から前記第１部分への方向、及び、前記第６部分領域から前記第２部分への方向は、前記第２方向に沿う。
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１１０、１１０ａ及び１１０ｂは、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１層１０、及び、第２層２０を含む。これらの例では、これらの半導体装置は、絶縁部４０をさらに含む。
第１電極５１から第２電極５２への方向は、第１方向に沿う。第１方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１の方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
第３電極５３の第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第２電極５２の第１方向における位置と、の間にある。例えば、Ｘ軸方向において、第３電極５３は、第１電極５１と第２電極５２との間にある。
第１層１０は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）、シリコン、カーボン及びゲルマニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１層１０がＳｉＣを含む場合、このＳｉＣは、例えば、６Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣ及び３Ｃ−ＳｉＣよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第１層１０は、結晶を含む。第１層１０は、例えばダイヤモンドを含んでも良い。
第１層１０は、例えばＩＶ族系半導体を含む。
第１層１０は、第１〜第６部分領域１１〜１６を含む。第１部分領域１１から第１電極５１への方向は、第２方向に沿う。第２方向は、第１方向（Ｘ軸方向）と交差する。例えば、第２方向は、Ｚ軸方向である。
第２部分領域１２から第２電極５２への方向は、第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う。第３部分領域１３から第３電極５３への方向は、第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う。
第４部分領域１４は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第３部分領域１３と第３電極５３との間にある。
第５部分領域１５の第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第１部分領域１１の第１方向における位置と、第４部分領域１４の第１方向における位置と、の間にある。
第６部分領域１６の第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第４部分領域１４の第１方向における位置と、第２部分領域１２の第１方向における位置と、の間にある。
第２層２０は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）を含む。第２層２０は、第１部分ｐ１及び第２部分ｐ２を含む。第５部分領域１５から第１部分ｐ１への方向は、上記の第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う。第６部分領域１６から第２部分ｐ２への方向は、第２方向に沿う。
上記のＡｌの組成比ｘは、例えば、０．５以上である。第２層２０は、例えばＡｌＮを含む。
第２層２０は、極性半導体を含む。第２層２０のバンドギャップは、第１層１０のバンドギャップよりも大きい。
例えば、第１部分ｐ１は、第５部分領域１５と接する。第２部分ｐ２は、第６部分領域１６と接する。
この例では、第２層２０は、第３部分ｐ３をさらに含む。第３部分ｐ３は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第４部分領域１４と第３電極５３との間にある。
絶縁部４０は、第２層２０と第３電極５３との間に設けられる。例えば、絶縁部４０は、第３部分ｐ３と第３電極５３との間に設けられる。
絶縁部４０は、例えば、シリコン、アルミニウム、ホウ素及びハフニウムよりなる群から選択された少なくとも１つの元素と、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つの元素と、を含む。絶縁部４０は、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素及び酸化ハフニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。絶縁部４０は、第３電極５３と第２層２０とを電気的に絶縁する。
絶縁部４０は、第１電極５１と第３電極５３との間の領域、及び、第２電極５２と第３電極５３との間の領域に設けられても良い。絶縁部４０と第５部分領域１５との間に、第１部分ｐ１が設けられる。絶縁部４０と第６部分領域１６との間に、第２部分ｐ２が設けられる。
図１（ａ）に示すように、半導体装置１１０において、例えば、キャリア領域１０Ｃが形成される。例えば、キャリア領域１０Ｃは、例えば、第５部分領域１５の第１部分ｐ１側の領域、及び、第６部分領域１６の第２部分ｐ２側の領域に形成される。
例えば、図１（ｂ）に示すように、半導体装置１１０ａにおいては、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きは、第２層２０の＜０００１＞方向に沿う。この場合、キャリア領域は、例えば、２次元電子ガス１０Ｅを含む。
例えば、図１（ｃ）に示すように、半導体装置１１０ｂにおいては、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きは、第２層２０の＜０００−１＞方向に沿う。この場合、キャリア領域は、例えば、２次元ホールガス１０Ｈを含む。上記の方向の記載において「−」は、バーを示す（図１（ｃ）参照）。
半導体装置１１０、１１０ａ及び１１０ｂにおいて、第１電極５１は、例えば、ソース電極として機能する。第２電極５２は、例えば、ドレイン電極として機能する。第３電極５３は、例えば、ゲート電極として機能する。半導体装置１１０は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。または、半導体装置１１０は、例えば、ＨＨＭＴ（high Hole Mobility Transistor）である。半導体装置１１０ａは例えば、ＨＥＭＴである。半導体装置１１０ｂは、ＨＨＭＴである。
実施形態において、第４部分領域１４における第１不純物の濃度は、第５部分領域１５における第１不純物の濃度よりも高く、第６部分領域１６における第１不純物の濃度よりも高い。
このように、実施形態においては、不純物濃度が局所的に高い。これにより、しきい値電圧が、適度に高くなる。例えば、ノーマリオフの動作が得られる。
実施形態においては、キャリア領域１０Ｃが形成される第５部分領域１５及び第６部分領域１６においては、不純物濃度は低い。これにより、高い移動度が得られる。実施形態によれば、特性の向上が可能な半導体装置を提供できる。
実施形態において、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００１＞方向に沿う場合（図１（ｂ）参照）、第１不純物は、Ｂ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくともいずれかを含むことが好ましい。これらの元素は、ｐ形不純物として機能する。この場合、第４部分領域１４は、ｐ形領域となる。
第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００１＞方向に沿う場合、自発分極及びピエゾ分極などにより、２次元電子ガス１０Ｅが生じる。このとき、ｐ形の不純物を含む第４部分領域１４を設けることで、第４部分領域１４において２次元電子ガス１０Ｅの発生が抑制される。例えば、電子濃度がｐ形の不純物により、局所的に減少する。これにより、オフ時において、第３電極５３の下部分において、キャリアが実質的に生じない。これにより、ノーマリオフの特性が得られる。第３電極５３に電圧（ゲート電圧）を印加することで、第３電極５３の下部分において（例えば、第４部分領域１４において）、電子が引き寄せられ、第１電極５１と第２電極５２との間に、電流が流れ、オン状態となる。
一方、実施形態において、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００−１＞方向に沿う場合（図１（ｃ）参照）、第１不純物は、Ｎ、Ｐ及びＡｓよりなる群から選択された少なくともいずれかを含むことが好ましい。これらの元素は、ｎ形不純物として機能する。この場合、第４部分領域１４は、ｎ形領域となる。
第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００−１＞方向に沿う場合、自発分極及びピエゾ分極などにより、２次元ホールガス１０Ｈが生じる。このとき、ｎ形の不純物を含む第４部分領域１４を設けることで、第４部分領域１４において２次元ホールガス１０Ｈの発生が抑制される。例えば、ホール濃度がｎ形の不純物により、局所的に減少する。これにより、オフ時において、第３電極５３の下部分において、キャリアが実質的に生じない。これにより、ノーマリオフの特性が得られる。第３電極５３に電圧（ゲート電圧）を印加することで、第３電極５３の下部分において（例えば、第４部分領域１４において）、ホールが引き寄せられ、第１電極５１と第２電極５２との間に、電流が流れ、オン状態となる。
実施形態において、例えば、第４部分領域１４における第１不純物の濃度は、第３部分領域１３における第１不純物の濃度よりも高い。
例えば、第１層１０となる半導体層に、局所的に第１不純物をイオン注入することで、局所的に第１不純物が高い領域を形成できる。
実施形態において、第４部分領域１４は、ｐ形の不純物と、ｎ形の不純物と、を含んでも良い。例えば、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００１＞方向に沿う場合、ｐ形の不純物の濃度は、ｎ形の不純物の濃度よりも高い。例えば、第５部分領域１５から第１部分ｐ１への向きが＜０００−１＞方向に沿う場合、ｎ形の不純物の濃度は、ｐ形の不純物の濃度よりも高い。
実施形態において、第４部分領域１４は、第１不純物に加えて、別の元素を含んでも良い。別の元素は、例えば、Ａｒなどを含んでも良い。例えば、第４部分領域１４における結晶性が調整できる。例えば、しきい値電圧を調整できる。
実施形態において、第４部分領域１４における結晶性が、局所的に低くても良い。例えば、第４部分領域１４における結晶性は、第５部分領域１５における結晶性よりも低く、第６部分領域１６における結晶性よりも低い。
例えば、第５部分領域１５及び第６部分領域１６の結晶性は高い。これにより、ＯＮ時において、高い移動度が得られる。第４部分領域１４の結晶性が低いことで、例えば、しきい値電圧が適度の値の調整できる。
第４部分領域１４は、動作時には、抵抗成分となる。このため、第４部分領域１４の幅（Ｘ軸方向に沿う長さ）は、狭いことが好ましい。例えば、第４部分領域１４の幅は、第３電極５３の幅よりも狭い。
第３電極５３は、第１端部５３ａ及び第２端部５３ｂを含む。第１端部５３ａの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第２端部５３ｂの第１方向における位置との間にある。第２端部５３ｂの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第２電極５２の第１方向における位置と、第１端部５３ａの第１方向における位置との間にある。第１端部５３ａは、第１電極５１の側の端部である。第２端部５３ｂは、第２電極５２の側の端部である。
第４部分領域１４は、第３端部１４ｃ及び第４端部１４ｄを含む。第３端部１４ｃの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第４端部１４ｄの第１方向における位置との間にある。第４端部１４ｄの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第２電極５２の第１方向における位置と、第３端部１４ｃの第１方向における位置との間にある。第３端部１４ｃは、第１電極５１の側の端部である。第４端部１４ｄは、第２電極５２の側の端部である。
第１端部５３ａの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第１電極５１の第１方向における位置と、第３端部１４ｃの第１方向における位置との間にある。第２端部５３ｂの第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第２電極５２の第１方向における位置と、第４端部１４ｄの第１方向における前記位置との間にある。
例えば、第１端部５３ａと第２端部５３ｂとの間のＸ軸方向に沿う距離は、第３電極５３の幅に対応する。１つの例において、第３電極５３の幅は、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。例えば、第３端部１４ｃと第４端部１４ｄとの間のＸ軸方向に沿う距離は、第４部分領域１４の幅に対応する。第４部分領域１４の幅は、第３電極５３の幅の０．０１倍以上１倍未満である。
例えば、第１端部５３ａと第３端部１４ｃとの間のＸ軸方向に沿う距離は、０μｍを超え４．９５μｍ以下である。第２端部５３ｂと第４端部１４ｄとの間のＸ軸方向に沿う距離は、０μｍを超え４．９５μｍ以下である。
例えば、第１端部５３ａと第３端部１４ｃとの間のＸ軸方向に沿う距離は、第１端部５３ａと第２端部５３ｂとの間のＸ軸方向に沿う距離の０倍を超え０．４９５倍以下である。第２端部５３ｂと第４端部１４ｄとの間のＸ軸方向に沿う距離は、第１端部５３ａと第２端部５３ｂとの間のＸ軸方向に沿う距離の０倍を超え０．４９５倍以下である。
この例では、第１電極５１及び第２電極５２は、第２層２０を介して、第１部分領域１１及び第２部分領域１２と、それぞれ電気的に接続される。例えば、第２層２０は、第４部分ｐ４及び第５部分ｐ５を含む。第４部分ｐ４は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第１部分領域１１と第１電極５１との間に設けられる。第５部分ｐ５は、第２方向において、第２部分領域１２と第２電極５３との間に設けられる。
後述するように、第１電極５１は、第２層２０を介さないで、第１部分領域１１と電気的に接続されても良い。後述するように、第２電極５２は、第２層２０を介さないで、第２部分領域１２と電気的に接続されても良い。
例えば、第１層１０の全体がｐ形またはｎ形の不純物を含む参考例が考えられる。この参考例においては、第５部分領域１５及び第６部分領域１６が設けられない。この場合、キャリア領域１０Ｃが形成される全ての領域が不純物を含むため、移動度が低くなる。
実施形態において、第５部分領域１５における第１不純物の濃度は、例えば、１×１０１５ｃｍ−３以下である。第６部分領域１６における第１不純物の濃度は、例えば、１×１０１５ｃｍ−３以下である。
実施形態において、第４部分領域１４における第１不純物の濃度は、例えば、１×１０１６ｃｍ−３以上である。第４部分領域１４における第１不純物の濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ−３以下である。
以下、実施形態に係る半導体装置のいくつかの例について説明する。
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１１１、１１１ａ及び１１１ｂも、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１層１０、第２層２０及び絶縁部４０を含む。半導体装置１１１、１１１ａ及び１１１ｂにおいては、第１層は、第１〜第６部分領域１１〜１６に加えて、第７部分領域１７をさらに含む。これらの半導体装置におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０、１１０ａ及び１１０ｂにおける構成と同様である。以下、第７部分領域１７の例について説明する。
第７部分領域１７は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第４部分領域１４と第３電極５３との間に設けられる。第７部分領域１７における第１不純物の濃度は、第４部分領域１４における第１不純物の濃度よりも低い。
既に説明したように、例えば、第１層１０の一部となる半導体層に、局所的に第１不純物をイオン注入することで、第４部分領域１４が形成される。この後、第１層１０の別の一部となる半導体層をエピタキシャル成長することで、第７部分領域１７が形成される。このエピタキシャル成長（再成長）により、第５部分領域１５の少なくとも一部、及び、第６部分領域１６の少なくとも一部が形成されても良い。
半導体装置１１１、１１１ａ及び１１１ｂにおいては、第１不純物により、キャリア領域１０Ｃ（２次元電子ガス１０Ｅまたは２次元ホールガス１０Ｈ）が、第３電極５３の下の部分において、局所的に抑制される。そして、第７部分領域１７においては、良好な結晶性が得られる。このため、より高い移動度が得やすくなる。
第７部分領域１７のＺ軸方向に沿う長さ（厚さ）は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。これにより、例えば、より高い移動度が得やすくなる。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１１２、１１２ａ及び１１２ｂも、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１層１０、第２層２０及び絶縁部４０を含む。半導体装置１１２、１１２ａ及び１１２ｂにおいては、第１層は、第１〜第６部分領域１１〜１６に加えて、第８部分領域１８及び第９部分領域１９をさらに含む。これらの半導体装置におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０、１１０ａ及び１１０ｂにおける構成と同様である。以下、第８部分領域１８及び第９部分領域１９の例について説明する。
第８部分領域１８は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第１部分領域１１と第１電極５１との間に設けられる。第８部分領域１８における第２不純物の濃度は、第５部分領域１５における第２不純物の濃度よりも高い。第２不純物の導電形は、第１不純物の導電形とは異なる。
例えば、図３（ｂ）に示す半導体装置１１２ａの例では、第１不純物はｐ形である。このとき、第２不純物はｎ形である。
例えば、図３（ｃ）に示す半導体装置１１２ｂの例では、第１不純物はｎ形である。このとき、第２不純物はｐ形である。
このように、第４部分領域１４は、第１導電形及び第２導電形の一方である。このとき、第８部分領域１８は、第１導電形及び第２導電形の他方である。
このような第８部分領域１８により、キャリア領域１０Ｃが形成される第５部分領域１５と第１電極５１とが、電気的に接続される。
第９部分領域１９は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第２部分領域１２と第２電極５２との間に設けられる。第９部分領域１９における第２不純物の濃度は、第６部分領域１６における第２不純物の濃度よりも高い。
例えば、図３（ｂ）に示す半導体装置１１２ａの例では、第１不純物はｐ形である。このとき、第２不純物はｎ形である。
例えば、図３（ｃ）に示す半導体装置１１２ｂの例では、第１不純物はｎ形である。このとき、第２不純物はｐ形である。
このように、第４部分領域１４は、第１導電形及び第２導電形の一方である。このとき、第９部分領域１９は、第２導電形及び第２導電形の他方である。
このような第９部分領域１９により、キャリア領域１０Ｃが形成される第６部分領域１６と第２電極５２とが、電気的に接続される。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る半導体装置１１３、１１３ａ及び１１３ｂも、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１層１０、第２層２０及び絶縁部４０を含む。半導体装置１１３、１１３ａ及び１１３ｂにおいては、第１層は、第１〜第６部分領域１１〜１６に加えて、第７部分領域１７、第８部分領域１８及び第９部分領域１９をさらに含む。
半導体装置１１１〜１１３、１１１ａ〜１１３ａ、及び、１１１ｂ〜１１３ｂにおいても、しきい値電圧が、適度に高くなる。ノーマリオフの動作が得られる。高い移動度が得られる。特性の向上が可能な半導体装置を提供できる。
（第２実施形態）
図５（ａ）、図５（ｂ）、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
半導体装置１２０、１２１、１２２及び１２３においては、第３電極５３の少なくとも一部は、第１方向（Ｘ軸方向）において、第１部分ｐ１と第２部分ｐ２との間にある。これ以外の構成は、例えば、半導体装置１１０、１１１、１１２及び１１３のそれぞれの構成と同じである。
図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
半導体装置１２０ａ、１２１ａ、１２２ａ及び１２３ａにおいては、第３電極５３の少なくとも一部は、第１方向（Ｘ軸方向）において、第５部分領域１５と第６部分領域１６との間にあっても良い。これ以外の構成は、例えば、半導体装置１１０、１１１、１１２及び１１３のそれぞれの構成と同じである。
半導体装置１２０、１２１、１２２、１２３、１２０ａ、１２１ａ、１２２ａ、１２３ａは、例えば、トレンチゲート型である。これらの半導体装置においても、しきい値電圧が、適度に高くなる。ノーマリオフの動作が得られる。高い移動度が得られる。特性の向上が可能な半導体装置を提供できる。
このようなトレンチゲート構造（リセス構想）は、必要に応じて適用されても良い。例えば、トレンチゲートではない構造においても、第２層２０の厚さにより、キャリア濃度を調整できる。これにより、しきい値電圧を所望の値に制御できる。
実施形態において、第１電極５１は、第１層１０の一部とオーミック接触する。または、第１電極５１は、第２層２０の一部とオーミック接触しても良い。第２電極５２は、第１層１０の別の一部とオーミック接触する。または、第２電極５２は、第２層２０の別の一部とオーミック接触しても良い。
以下、実施形態に係る半導体装置の製造方法の例について説明する。
第１層１０となる半導体層を準備する。この半導体層の一部に、第１不純物を導入する。第１不純物の導入は、例えばイオン注入により行われる。これにより、第４部分領域１４が形成される。この後、第２層２０を形成する。例えば、エピタキシャル成長が行われる。その後、絶縁部４０、及び、第１〜第３電極５３を形成することで、実施形態に係る半導体装置（例えば、半導体装置１１０など）が得られる。
上記において、第４部分領域１４が形成の後に、再成長により、第７部分領域１７を形成しても良い。これにより、半導体装置１１１などが得られる。
上記において、第１不純物の導入に加えて、第２不純物の導入を行うことで、第８部分領域１８及び第９部分領域１９が形成される。これにより、例えば、半導体装置１１２または１１３などが得られる。
上記の実施形態において、第２層２０は、例えば、ＭＯＣＶＤ(有機金属気相)法、分子線エピタキシ(ＭＢＥ)法、ハライド気相成長(ＨＶＰＥ)法、スパッタ法、原子層堆積法、及び、パルスレーザー堆積法よりなる群から選択された少なくとも１つにより形成できる。
上記の実施形態において、第２層２０の＜０００１＞方向または＜０００−１＞方向と、第２方向（例えば、Ｚ軸方向）との間の角度の差の絶対値は、例えば、８度以下である。＜０００１＞方向または＜０００−１＞方向は、第２方向（例えば、Ｚ軸方向）に対して平行でも良い。＜０００１＞方向または＜０００−１＞方向は、第２方向から８度以下の角度で傾斜しても良い。例えば、第２層２０の第１層１０の側の面と、第２層２０の＜０００１＞方向または＜０００−１＞方向と、の間の角度の絶対値は、８２度以上９８度以下である。このような角度において、第２層２０の結晶の自発分極に基づくキャリアが第１層１０に効率的に生じる。第２層２０の第１層１０の側の面は、第２層２０の（０００１）面または（０００−１）面と実質的に平行でも良い。
実施形態によれば、特性の向上が可能な半導体装置を提供することができる。
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置に含まれる、層、領域、電極及び絶縁部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…第１層、 １０Ｃ…キャリア領域、 １０Ｅ…２次元電子ガス、 １０Ｈ…２次元ホールガス、 １１〜１９…第１〜第９部分領域、 １４ｃ…第３端部、 １４ｄ…第４端部、 ２０…第２層、 ４０…絶縁部、 ５１〜５３…第１〜第３電極、 ５３ａ…第１端部、 ５３ｂ…第２端部、 １１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１１２、１１２ａ、１１２ｂ、１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１２０、１２０ａ、１２１、１２１ａ、１２２、１２２ａ、１２３、１２３ａ…半導体装置、 ｐ１〜ｐ５…第１〜第５部分

Claims (20)

  1. 第１電極と、
    第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への方向は、第１方向に沿う、前記第２電極と、
    第３電極であって、前記第３電極の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における位置と、前記第２電極の前記第１方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
    炭化シリコン、シリコン、カーボン及びゲルマニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１層であって、前記第１層は、第１〜第６部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１電極への方向、前記第２部分領域から前記第２電極への方向、及び、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、前記第４部分領域は、前記第２方向において前記第３部分領域と前記第３電極との間にあり、前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、前記第４部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、前記第６部分領域の前記第１方向における位置は、前記第４部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、前記第４部分領域における第１不純物の濃度は、前記第５部分領域における前記第１不純物の濃度よりも高く、前記第６部分領域における前記第１不純物の濃度よりも高い、前記第１層と、
    ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）を含む第２層であって、前記第２層は、第１部分及び第２部分を含み、前記第５部分領域から前記第１部分への方向、及び、前記第６部分領域から前記第２部分への方向は、前記第２方向に沿う、前記第２層と、
    を備えた、半導体装置。
  2. 前記第５部分領域における前記第１不純物の前記濃度は、１×１０１５ｃｍ−３以下であり、
    前記第６部分領域における前記第１不純物の前記濃度は、１×１０１５ｃｍ−３以下である、請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記第４部分領域における前記第１不純物の前記濃度は、１×１０１６ｃｍ−３以上である、請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記第４部分領域における前記第１不純物の前記濃度は、前記第３部分領域における前記第１不純物の濃度よりも高い、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  5. 前記第５部分領域から前記第１部分への向きは、前記第２層の＜０００１＞方向に沿い、
    前記第１不純物は、Ｂ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくともいずれかを含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
  6. 前記第５部分領域から前記第１部分への向きは、前記第２層の＜０００−１＞方向に沿い、
    前記第１不純物は、Ｎ、Ｐ及びＡｓよりなる群から選択された少なくともいずれかを含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
  7. 前記第１層は、前記第２方向において前記第４部分領域と前記第３電極との間に設けられた第７部分領域をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
  8. 前記第７部分領域における前記第１不純物の濃度は、前記第４部分領域における前記第１不純物の前記濃度よりも低い、請求項７記載の半導体装置。
  9. 前記第２層は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第１電極との間に設けられた第４部分をさらに含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
  10. 前記第１層は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第１電極との間に設けられた第８部分領域をさらに含み、
    前記第８部分領域における第２不純物の濃度は、前記第５部分領域における前記第２不純物の濃度よりも高く、
    前記第４部分領域は、第１導電形及び第２導電形の一方であり、
    前記第８部分領域は、第２導電形及び第２導電形の他方である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
  11. 前記第１層は、前記第２方向において前記第２部分領域と前記第２電極との間に設けられた第９部分領域をさらに含み、
    前記第９部分領域における第２不純物の濃度は、前記第６部分領域における前記第２不純物の濃度よりも高く、
    前記第４部分領域は、第１導電形及び第２導電形の一方であり、
    前記第９部分領域は、第２導電形及び第２導電形の他方である、請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置。
  12. 前記第２層は、前記第２方向において前記第２部分領域と前記第２電極との間に設けられた第５部分をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
  13. 前記第３電極は、第１端部及び第２端部を含み、前記第１端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における前記位置と、前記第２端部の前記第１方向における位置との間にあり、
    前記第４部分領域は、第３端部及び第４端部を含み、前記第３端部の前記第１方向における位置は、前記第１電極の前記第１方向における前記位置と、前記第４端部の前記第１方向における位置との間にあり、
    前記第１端部の前記第１方向における前記位置は、前記第１電極の前記第１方向における前記位置と、前記第３端部の前記第１方向における前記位置との間にあり、
    前記第２端部の前記第１方向における前記位置は、前記第２電極の前記第１方向における前記位置と、前記第４端部の前記第１方向における前記位置との間にある、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
  14. 前記第２層は、第３部分をさらに含み、
    前記第３部分は、前記第２方向において、前記第４部分領域と前記第３電極との間にある、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  15. 前記第３部分と前記第３電極との間に設けられた絶縁部をさらに備えた、請求項１４記載の半導体装置。
  16. 前記第３電極の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第１部分と前記第２部分との間にある、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  17. 前記第３電極の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第５部分領域と前記第６部分領域との間にある、請求項１〜１６のいずれか１つに記載の半導体装置。
  18. 前記ｘは、０．５以上である、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の半導体装置。
  19. 前記第１部分は、前記第５部分領域と接し、
    前記第２部分は、前記第６部分領域と接した、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の半導体装置。
  20. 前記第４部分領域における結晶性は、前記第５部分領域における結晶性よりも低く、前記第６部分領域における結晶性よりも低い、請求項１〜１９のいずれか１つに記載の半導体装置。
JP2018209079A 2018-11-06 2018-11-06 半導体装置 Active JP7016311B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018209079A JP7016311B2 (ja) 2018-11-06 2018-11-06 半導体装置
US16/558,504 US10991575B2 (en) 2018-11-06 2019-09-03 Semiconductor device with partial regions having impunity concentrations selected to obtain a high threshold voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018209079A JP7016311B2 (ja) 2018-11-06 2018-11-06 半導体装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020077712A true JP2020077712A (ja) 2020-05-21
JP2020077712A5 JP2020077712A5 (ja) 2021-02-18
JP7016311B2 JP7016311B2 (ja) 2022-02-04

Family

ID=70458923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018209079A Active JP7016311B2 (ja) 2018-11-06 2018-11-06 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10991575B2 (ja)
JP (1) JP7016311B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11798983B2 (en) 2021-07-19 2023-10-24 United Semiconductor Japan Co., Ltd. Semiconductor device with deeply depleted channel and manufacturing method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021132175B3 (de) 2021-12-07 2023-02-02 Infineon Technologies Ag Graben-leistungstransistorvorrichtung mit erhöhter ladungsträgerbeweglichkeit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010663A (ja) * 2008-05-13 2010-01-14 Imec 小型化可能な量子井戸デバイスおよびその製造方法
JP2013145882A (ja) * 2011-12-23 2013-07-25 Imec インプラントフリー量子井戸トランジスタ、そのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの作製方法、およびそのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの使用
JP2014072397A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
JP2016521460A (ja) * 2013-04-30 2016-07-21 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ ヘテロ接合トランジスタに通常は妨げられる注入領域を形成する方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE792015A (fr) 1971-12-07 1973-05-28 Ici Ltd Production de compositions extinctrices solides
US6853018B2 (en) * 2001-07-19 2005-02-08 Sony Corporation Semiconductor device having a channel layer, first semiconductor layer, second semiconductor layer, and a conductive impurity region
KR100715828B1 (ko) 2003-03-19 2007-05-10 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 반도체 결정성장방법
JP2006269862A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置形成用ウエハ、その製造方法、および電界効果型トランジスタ
JPWO2008123213A1 (ja) 2007-03-26 2010-07-15 国立大学法人京都大学 半導体装置及び半導体製造方法
US8008689B2 (en) * 2007-08-23 2011-08-30 Ngk Insulators, Ltd. MIS gate structure type HEMT device and method of fabricating MIS gate structure type HEMT device
JP5341345B2 (ja) 2007-12-18 2013-11-13 日本電信電話株式会社 窒化物半導体ヘテロ構造電界効果トランジスタ
JP5207874B2 (ja) 2008-08-08 2013-06-12 親夫 木村 半導体装置およびその製造方法
JP6966689B2 (ja) * 2017-03-31 2021-11-17 富士通株式会社 窒化物半導体装置及びその製造方法
TW201839985A (zh) * 2017-04-21 2018-11-01 聯穎光電股份有限公司 高電子遷移率電晶體
US10804369B2 (en) * 2017-04-28 2020-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010663A (ja) * 2008-05-13 2010-01-14 Imec 小型化可能な量子井戸デバイスおよびその製造方法
JP2013145882A (ja) * 2011-12-23 2013-07-25 Imec インプラントフリー量子井戸トランジスタ、そのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの作製方法、およびそのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの使用
JP2014072397A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置及びその製造方法
JP2016521460A (ja) * 2013-04-30 2016-07-21 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ ヘテロ接合トランジスタに通常は妨げられる注入領域を形成する方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11798983B2 (en) 2021-07-19 2023-10-24 United Semiconductor Japan Co., Ltd. Semiconductor device with deeply depleted channel and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US10991575B2 (en) 2021-04-27
US20200144055A1 (en) 2020-05-07
JP7016311B2 (ja) 2022-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5414709B2 (ja) トランジスタ
EP2765611A2 (en) Vertical gallium nitride transistors and methods of fabricating the same
JP5841417B2 (ja) 窒化物半導体ダイオード
CN102648527A (zh) 半导体器件及其制造方法
JP4917319B2 (ja) トランジスタ
JP2011029506A (ja) 半導体装置
JP2013504889A (ja) 半導体構造
US10529558B2 (en) Semiconductor device, substrate, method for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing substrate
JP2016174140A (ja) 高電子移動度トランジスタ装置及びその製造方法
JP6126354B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2016134564A (ja) 半導体装置
JP2007080855A (ja) 電界効果型トランジスタ
US10707339B2 (en) Semiconductor device
JP7016311B2 (ja) 半導体装置
JP2009302370A (ja) 半導体装置
JPWO2018181237A1 (ja) 半導体装置
WO2018181200A1 (ja) 半導体装置
JP2008205199A (ja) ＧａＮ系半導体素子の製造方法
US20190245042A1 (en) Semiconductor device, substrate, method for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing substrate
US9331169B2 (en) Nitride semiconductor Schottky diode and method for manufacturing same
US11973116B2 (en) Semiconductor device
JP7462544B2 (ja) 窒化物半導体、ウェーハ、半導体装置及び窒化物半導体の製造方法
JP4916152B2 (ja) 半導体装置
JP5956616B2 (ja) 窒化物半導体ショットキダイオード
JP2015204425A (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220125