JP2024018881A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特性を向上できる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、半導体装置は、第１～第３電極、及び、第１～第３窒化物領域を含む。第１窒化物領域は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）またはＩｎｙＡｌｚＧａ（１－ｙ－ｚ）Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む。第３窒化物領域は、Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜ｘ２）を含む。第３窒化物領域は、第７部分領域を含む。第７部分領域は、第１窒化物領域の第３部分領域と第３電極との間にある。【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、トランジスタなどの半導体装置において、特性の向上が望まれる。

特開２０２０－５３５８５号公報

本発明の実施形態は、特性を向上できる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電極、第２電極、第３電極、第１窒化物領域、第２窒化物領域及び第３窒化物領域を含む。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窒化物領域は、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含む。前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う。前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第２方向に沿う。前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿う。前記第４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３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５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第３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２窒化物領域は、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）またはＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{（１－ｙ－ｚ）}Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む。前記第２窒化物領域は、第６部分領域を含む。前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は前記第２方向に沿う。前記第３窒化物領域は、Ａｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜ｘ２）を含む。前記第３窒化物領域は、第７部分領域を含む。前記第７部分領域は、前記第３部分領域と前記第３電極との間にある。

図１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６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９（ａ）～図９（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。 図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び第３窒化物領域１３を含む。

第１電極５１から第２電極５２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１方向Ｄ１をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向を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Ｄ１における位置は、第１電極５１の第１方向Ｄ１における位置と、第２電極５２の第１方向Ｄ１における位置と、の間にある。第１方向Ｄ１において、第３電極５３の少なくとも一部が、第１電極５１の少なくとも一部と、第２電極５２の少なくとも一部と、の間にあって良い。

第１窒化物領域１１は、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。１つの例において、第１窒化物領域１１におけるＡｌの組成比ｘ１は、例えば、０以上０．１未満である。第１窒化物領域１１は、例えば、ＧａＮを含む。第１窒化物領域１１は、結晶を含む。

第１窒化物領域１１は、第１部分領域１１ａ、第２部分領域１１ｂ、第３部分領域１１ｃ、第４部分領域１１ｄ及び第５部分領域１１ｅを含む。第１部分領域１１ａから第１電極５１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｚ軸方向である。

第２部分領域１１ｂから第２電極５２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第３部分領域１１ｃから第３電極５３への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。例えば、第２方向Ｄ２において第１電極５１と重なる領域が、第１部分領域１１ａに対応する。例えば、第２方向Ｄ２において第２電極５２と重なる領域が、第２部分領域１１ｂに対応する。例えば、第２方向Ｄ２において第３電極５３と重なる領域が、第３部分領域１１ｃに対応する。

第４部分領域１１ｄの第１方向Ｄ１における位置は、第１部分領域１１ａの第１方向Ｄ１における位置と、第３部分領域１１ｃの第１方向Ｄ１における位置と、の間にある。第５部分領域１１ｅの第１方向Ｄ１における位置は、第３部分領域１１ｃの第１方向Ｄ１における位置と、第２部分領域１１ｂの第１方向Ｄ１における位置と、の間にある。これらの部分領域の互いの境界は、不明確でも、明確でも良い。

第２窒化物領域１２は、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）またはＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{（１－ｙ－ｚ）}Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む。第２窒化物領域１２がＡｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含む場合、Ａｌの組成比ｘ２は、例えば、０．８以上１以下である。１つの例において、第２窒化物領域１２は、ＡｌＮを含んでも良い。または、第２窒化物領域１２は、ＩｎＡｌＧａＮを含んで良い。以下では、第２窒化物領域１２がＡｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含む場合の例について説明する。第２窒化物領域１２は、結晶を含む。後述するように、第２窒化物領域１２の一部がアモルファスでも良い。

第２窒化物領域１２は、第６部分領域１２ｆを含む。第４部分領域１１ｄから第６部分領域１２ｆへの方向は第２方向Ｄ２に沿う。

第３窒化物領域１３は、Ａｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜ｘ２）を含む。第３窒化物領域１３におけるＡｌの組成比ｘ３は、例えば、０．１以上０．３５以下である。第３窒化物領域１３は、結晶を含む。

第３窒化物領域１３は、第７部分領域１３ｇを含む。第７部分領域１３ｇは、第３部分領域１１ｃと第３電極５３との間にある。

図１に示す例において、半導体装置１１０は、第１絶縁部材４１を含む。第１絶縁部材４１は、第１絶縁領域４１ａを含む。第１絶縁領域４１ａは、第３部分領域１１ｃと第３電極５３との間にある。

第１電極５１と第２電極５２との間に流れる電流は、第３電極５３の電位により制御できる。第３電極５３の電位は、例えば、第１電極５１の電位を基準とした電位で良い。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、ゲート電極として機能する。半導体装置１１０は、例えば、トランジスタである。

第１窒化物領域１１は、第２窒化物領域１２と対向する領域、及び、第３窒化物領域１３と対向する領域と、を含む。例えば、これらの領域にキャリア領域１０ｃが形成される。キャリア領域１０ｃは、例えば、２次元電子ガスである。半導体装置は、例えばＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。

第１電極５１と第３電極５３との間の第１方向Ｄ１に沿う距離は、第３電極５３と第２電極５２との間の第１方向Ｄ１に沿う距離よりも短い。例えば、第２電極５２に高電圧が印加される。第３電極５３と第２電極５２との間の第１方向Ｄ１に沿う距離が長いことで、例えば、安定した特性が得易い。破壊などが抑制できる。

実施形態においては、第６部分領域１２ｆ（第２窒化物領域１２）において、高いＡｌ組成比が適用される。これにより、第６部分領域１２ｆに対応する部分において、高いキャリア濃度が得られる。これにより、低いシート抵抗が得られる。例えば、低いオン抵抗が得られる。

一方、第７部分領域１３ｇにおいて、低いＡｌ組成比が適用される。Ａｌ組成比が低いことで、第７部分領域１３ｇにおいて、高い結晶品質が得易い。これにより、例えば、高いゲート信頼性が得易い。ゲートリーク電流を小さくできる。

半導体装置１１０の動作において、第１電極５１と第３電極５３との間に印加される電界強度は比較的低い。このため、高いＡｌ組成比が適用される第６部分領域１２ｆ（第２窒化物領域１２）において結晶品質は必ずしも高くなくて良い。電界強度が低いため、低い結晶品質においても実用的に十分に安定した特性が得られる。上記のように、第６部分領域１２ｆにおいて、高いＡｌ組成比が適用されることで、高いキャリア濃度が得られ、これにより、低いオン抵抗が得られる。

実施形態においては、第６部分領域１２ｆに高いＡｌ組成比が適用されることで、低いオン抵抗が得られる。一方、第７部分領域１３ｇに低いＡｌ組成比が適用されることで、高いゲート信頼性が得られる。実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置を提供できる。実施形態によれば、高い信頼性が維持できる。

図１に示すように、第６部分領域１２ｆは、第２方向Ｄ２に沿う第１厚さｔ１を有する。第７部分領域１３ｇは、第２方向Ｄ２に沿う第２厚さｔ２を有する。実施形態において、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２よりも薄いことが好ましい。Ａｌ組成比が高い場合に厚さが厚いと、結晶品質が急激に悪くなりやすい。例えば、結晶にクラックが入りやすい。例えば、ゲートリーク電流が大きくなりやすい。Ａｌ組成比が高い第６部分領域１２ｆの第１厚さｔ１が薄いことで、高い結晶品質が維持できる。

第２窒化物領域１２がＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{（１－ｙ－ｚ）}Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む場合も、第６部分領域１２ｆに対応する部分において、高いキャリア濃度が得られる。これにより、低いシート抵抗が得られる。例えば、低いオン抵抗が得られる。Ｉｎの組成比ｙは、例えば、０を超え０．２以下であることが好ましい。Ａｌの組成比ｚは、例えば、０．８以上１未満であることが好ましい。

例えば、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２の０．５倍以下であることが好ましい。例えば、第１厚さｔ１は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、第２厚さｔ２は、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。結晶品質が高い、実用的な窒化物領域が得られる。

図１に示すように、第３窒化物領域１３は、第８部分領域１３ｈをさらに含んで良い。第５部分領域１１ｅから第８部分領域１３ｈへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。半導体装置１１０の動作において、第２電極５２に高電圧が印加される。第３電極５３と第２電極５２との間の電位差は大きい。第３電極５３と第２電極５２との間の領域において、Ａｌ組成比が低く高い結晶品質が得易い第３窒化物領域１３（第８部分領域１３ｈ）が適用される。これにより、高い動作安定性が得易い。例えば、高い信頼性が得易い。半導体装置の耐圧が向上する。

図１に示すように、第８部分領域１３ｈは、第２方向Ｄ２に沿う第３厚さｔ３を有する。第１厚さｔ１は、第３厚さｔ３よりも薄い。第３厚さｔ３は、第２厚さｔ２と実質的に同じでも良い。

第１電極５１は、第１部分領域１１ａ及び第６部分領域１２ｆの少なくともいずれかと電気的に接続される。第２電極５２は、第２部分領域１１ｂ及び第８部分領域１３ｈの少なくともいずれかと電気的に接続される。

図１に示すように、第６部分領域１２ｆは、第４部分領域１１ｄと、第１絶縁部材４１の一部と、の間にあって良い。例えば、第６部分領域１２ｆの上に、第１絶縁部材４１の一部が設けられて良い。第１絶縁部材４１の一部は、例えば保護膜として機能する。例えば、第６部分領域１２ｆが安定する。第１絶縁部材４１の一部は、例えばゲート絶縁膜として機能する。例えば、安定したしきい値電圧が得られる。例えば、ゲートリーク電流を小さくできる。

第１絶縁部材４１は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＡｌＳｉＯＮ、及び、Ａｌ_２Ｏ_３よりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。

図１に示すように、第１電極５１は、第１電極面５１ｆを含む。第１部分領域１１ａから第１電極面５１ｆへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。例えば、第１電極面５１ｆは、第１部分領域１１ａと対向する。第２電極５２は、第２電極面５２ｆを含む。第２部分領域１１ｂから第２電極面５２ｆへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。例えば、第２電極面５２ｆは、第２部分領域１１ｂと対向する。例えば、第２電極面５２ｆは、第３窒化物領域１３（第８部分領域１３ｈ）と対向して良い。

第１電極面５１ｆの高さが、第２電極面５２ｆの高さと異なっても良い。これらの電極において「段差」が設けられても良い。例えば、第１電極面５１ｆの第２方向Ｄ２における位置と、第２電極面５２ｆの第２方向Ｄ２における位置と、が互いに異なっても良い。これらの位置の差は、過度に大きくなくて良い。

例えば、第１電極面５１ｆの第２方向Ｄ２における位置と、第２電極面５２ｆの第２方向Ｄ２における位置と、の間の第２方向Ｄ２における距離は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。

半導体装置１１０は、例えば、ノーマリオン特性を有する。第１電極５１、第２電極５２及び第３電極５３は、Ｙ軸方向に沿って延びて良い。

図１に示すように、半導体装置１１０は、基板１８ｓを含んで良い。半導体装置１１０は、窒化物層１８ｂを含んで良い。基板１８ｓは、例えばシリコン、ＧａＮ及びＳｉＣよりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。基板１８ｓの上に、窒化物層１８ｂが設けられる。窒化物層１８ｂは、例えば、Ａｌ、Ｇａ及びＮを含む。窒化物層１８ｂは、例えば、バッファ層である。バッファ層の上に、半導体部材１０Ｍが設けられる。半導体部材１０Ｍは、第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び第３窒化物領域１３を含む。半導体部材１０Ｍは、例えば、エピタキシャル成長により形成される。

１つの例において、第６部分領域１２ｆは、厚さが３ｎｍのＡｌＮ膜である。この場合に、第１電極５１と第３電極５３との間の領域におけるキャリア濃度は、約７×１０^１２ｃｍ^－２である。このとき、第１電極５１と第３電極５３との間の領域におけるシート抵抗は、５４０Ω／squareである。

一方、参考例において、第６部分領域１２ｆは、厚さが３０ｎｍのＡｌ_０．１７Ｇａ_０．８３Ｎ膜である。この場合に、第１電極５１と第３電極５３との間の領域におけるキャリア濃度は、約５．５×１０^１２ｃｍ^－２である。このとき、第１電極５１と第３電極５３との間の領域におけるシート抵抗は、６３０Ω／squareである。

このように、第６部分領域１２ｆに高Ａｌ組成比を適用することで、高いキャリア濃度が得られる。低いシート抵抗が得られる。

図２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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１において、第２窒化物領域１２の形状が、半導体装置１１０における第２窒化物領域１２の形状と異なる。これを除く半導体装置１１１の構成は、半導体装置１１０の構成と同様で良い。

半導体装置１１１において、第２窒化物領域１２は、第９部分領域１２ｉをさらに含む。第９部分領域１２ｉは、第７部分領域１３ｇと第３電極５３との間にある。第２窒化物領域１２は、第１０部分領域１２ｊをさらに含んでも良い。第８部分領域１３ｈは、第５部分領域１１ｅと第１０部分領域１２ｊとの間にある。

例えば、第９部分領域１２ｉは、第６部分領域１２ｆと連続する。例えば、第１０部分領域１２ｊは、第９部分領域１２ｉと連続する。連続した膜状の第２窒化物領域１２において、均質な膜が得易い。連続した膜状の第２窒化物領域１２において、より安定した特性が得易い。

図３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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２は、第１絶縁層４５をさらに含む。これを除く半導体装置１１２の構成は、半導体装置１１１の構成と同様で良い。

第１絶縁層４５は、第８部分領域１３ｈと第１０部分領域１２ｊとの間にある。第１絶縁層４５は、例えば、保護膜として機能する。第１絶縁層４５により、例えば、第３窒化物領域１３が保護される。第１絶縁層４５は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、及び、ＡｌＳｉＯＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含んで良い。

半導体装置１１２において、第１０部分領域１２ｊは、アモルファスで良い。または、第６部分領域１２ｆにおける結晶性は、第１０部分領域１２ｊにおける結晶性よりも高い。第１０部分領域１２ｊにおける結晶性が低いことで、例えば、リーク電流が抑制される。例えば、高い破壊耐圧が得易い。より安定した特性が得易い。第１０部分領域１２ｊにおける結晶性が低いことで、例えば、外部から窒化物半導体層への不純物（例えば、水または水素など）の進入が抑制し易くなる。

半導体装置１１２において、第９部分領域１２ｉは、アモルファスで良い。または、第６部分領域１２ｆにおける結晶性は、第９部分領域１２ｉにおける結晶性よりも高い。第９部分領域１２ｉにおける結晶性が低いことで、例えば、リーク電流が抑制される。例えば、高い破壊耐圧が得易い。より安定した特性が得易い。

図４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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３において、第４部分領域１１ｄと第３部分領域１１ｃとの間に段差が設けられる。これを除く半導体装置１１３の構成は、半導体装置１１１の構成と同様で良い。

半導体装置１１３において、例えば、第４部分領域１１ｄの厚さは、第３部分領域１１ｃの厚さよりも薄い。これらの厚さは、第２方向Ｄ２に沿う長さである。例えば、第６部分領域１２ｆから第３部分領域１１ｃの一部への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第６部分領域１２ｆは、例えば、第３部分領域１１ｃの側面に対向する。

例えば、後述する製造方法において、第３窒化物領域１３となる膜の一部が除去され、除去された領域に第２窒化物領域１２が形成されて良い。上記の膜の一部の除去の際に、第１窒化物領域１１の一部が除去されても良い。これにより、第４部分領域１１ｄと第３部分領域１１ｃとの間に段差が設けられて良い。例えば、広い製造条件により、良好な特性の半導体装置を安定して得ることができる。

図５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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１４において、第３窒化物領域１３の一部が、第４部分領域１１ｄと第６部分領域１２ｆとの間に設けられる。これを除く半導体装置１１４の構成は、半導体装置１１０の構成と同様で良い。

半導体装置１１４において、第３窒化物領域１３は、第１１部分領域１３ｋを含む。第１１部分領域１３ｋは、第４部分領域１１ｄと第６部分領域１２ｆとの間にある。半導体装置１１３に関して説明したように、第３窒化物領域１３となる膜の一部が除去されて良い。この除去の際に、上記の膜の一部が残っても良い。残った膜が、第１１部分領域１３ｋに対応する。例えば、広い製造条件により、良好な特性の半導体装置を安定して得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態において、第３電極５３は、ｐ形の半導体である。
図６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に例示する実施形態に係る半導体装置１２０において、第３電極５３は、ｐ形の窒化物を含む。ｐ形の窒化物は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む。第３電極５３は、例えば、Ｍｇを含む。第３電極５３は、第７部分領域１３ｇと接する。上記を除く半導体装置１２０の構成は、例えば、半導体装置１１０と同様で良い。

半導体装置１２０において、第３電極５３は、例えば、ｐ形のＡｌＧａＮ、または、ｐ形のＧａＮを含む。例えば、簡単な構成により、目的とする動作が得られる。ノーマリオフ動作が得られる。

図７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に示すように、実施形態に係る半導体装置１２１において、第２窒化物領域１２は、第１０部分領域１２ｊをさらに含む。これを除く半導体装置１２１の構成は、例えば、半導体装置１２０と同様で良い。

半導体装置１２１において、第３窒化物領域１３は、第８部分領域１３ｈを含む。第５部分領域１１ｅから第８部分領域１３ｈへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第８部分領域１３ｈは、第５部分領域１１ｅと第１０部分領域１２ｊとの間にある。第１０部分領域１２ｊが設けられることで、第８部分領域１３ｈが保護される。

図８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に示すように、実施形態に係る半導体装置１２２において、第３窒化物領域１３は、第１１部分領域１３ｋを含む。これを除く半導体装置１２２の構成は、例えば、半導体装置１２１と同様で良い。

半導体装置１２２において、第１１部分領域１３ｋは、第４部分領域１１ｄと第６部分領域１２ｆとの間にある。例えば、第３窒化物領域１３となる膜の一部が除去されて良い。この除去の際に、上記の膜の一部が残っても良い。残った膜が、第１１部分領域１３ｋに対応する。例えば、広い製造条件により、良好な特性の半導体装置を安定して得ることができる。

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。以下では、半導体装置１１３の製造方法の例について説明する。

図９（ａ）～図９（ｄ）、及び、図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
図９（ａ）に示すように、第１窒化物領域１１の上に、第３窒化物領域１３となる第３窒化物膜１３Ｆが形成される。

図９（ｂ）に示すように、第３窒化物膜１３Ｆの一部が除去される。除去は、例えば、塩素系ガスを用いたドライエッチングにより実施されて良い。このエッチングにおいて、第１窒化物領域１１の一部が除去されても良い。

図９（ｃ）に示すように、第２窒化物領域１２となる第２窒化物膜１２Ｆが形成される。第２窒化物膜１２Ｆは、例えば、エピタキシャル成長により形成されて良い。

図９（ｄ）に示すように、第１絶縁部材４１となる第１絶縁膜４１Ｆが形成される。図１０（ａ）に示すように、第３電極５３が形成される。

図１０（ｂ）に示すように、第１電極５１及び第２電極５２が形成される領域の、第２窒化物膜１２Ｆ及び第１絶縁膜４１Ｆが除去される。これにより、第２窒化物領域１２及び第１絶縁部材４１が得られる。

図１０（ｃ）に示すように、第１電極５１及び第２電極５２が形成される。これにより、半導体装置１１３が得られる。

実施形態において、第１電極５１及び第２電極５２の少なくともいずれかは、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、及び、金よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３電極５３は、例えば、ＴｉＮ、ＷＮ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第３電極５３は、例えば、導電性のシリコン、または、ポリシリコンなど含んでも良い。第３電極５３は、例えば、導電性のＧａＮを含んでも良い。第３電極５３は、例えば、ポリＧａＮまたはポリＡｌＧａＮなどを含んでも良い。

長さ及び厚さに関する情報は電子顕微鏡観察などにより得られる。材料の組成に関する情報は、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）またはＥＤＸ（Energy dispersive X-ray spectroscopy）などにより得られる。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。

（構成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、
Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿い、前記第４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３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５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第３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１窒化物領域と、
Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）またはＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{（１－ｙ－ｚ）}Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、第６部分領域を含み、前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は前記第２方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
Ａｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜ｘ２）を含む第３窒化物領域であって、前記第３窒化物領域は、第７部分領域を含み、前記第７部分領域は、前記第３部分領域と前記第３電極との間にある前記第３窒化物領域と、
を備えた半導体装置。

（構成２）
前記第６部分領域は、前記第２方向に沿う第１厚さを有し、
前記第７部分領域は、前記第２方向に沿う第２厚さを有し、
前記第１厚さは、前記第２厚さよりも薄い、構成１に記載の半導体装置。

（構成３）
前記第３窒化物領域は、第８部分領域をさらに含み、
前記第５部分領域から前記第８部分領域への方向は、前記第２方向に沿う、構成２に記載の半導体装置。

（構成４）
前記第６部分領域は、前記第２方向に沿う第１厚さを有し、
前記第７部分領域は、前記第２方向に沿う第２厚さを有し、
前記第８部分領域は、前記第２方向に沿う第３厚さを有し、
前記第１厚さは、前記第２厚さよりも薄く、
前記第１厚さは、前記第３厚さよりも薄い、構成３に記載の半導体装置。

（構成５）
前記第２窒化物領域は、第９部分領域をさらに含み、
前記第９部分領域は、前記第７部分領域と前記第３電極との間にある、構成３または４に記載の半導体装置。

（構成６）
前記第２窒化物領域は、第１０部分領域をさらに含み、
前記第８部分領域は、前記第５部分領域と前記第１０部分領域との間にある、構成５に記載の半導体装置。

（構成７）
前記第１０部分領域は、アモルファスである、または、
前記第６部分領域における結晶性は、前記第１０部分領域における結晶性よりも高い、構成６に記載の半導体装置。

（構成８）
第１絶縁層をさらに備え、
前記第１絶縁層は、前記第８部分領域と前記第１０部分領域との間にある、構成７に記載の半導体装置。

（構成９）
前記第６部分領域から前記第３部分領域の一部への方向は、前記第１方向に沿う、構成１～８のいずれか１つに記載の半導体装置。

（構成１０）
前記第３窒化物領域は、第１１部分領域を含み、
前記第１１部分領域は、前記第４部分領域と前記第６部分領域との間にある、構成１～８のいずれか１つに記載の半導体装置。

（構成１１）
第１絶縁領域を含む第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁領域は、前記第３部分領域と前記第３電極との間にある、構成１～１０のいずれか１つに記載の半導体装置。

（構成１２）
前記第６部分領域は、前記第４部分領域と、前記第１絶縁部材の一部と、の間にある、構成１１に記載の半導体装置。

（構成１３）
前記第３電極は、ｐ形の窒化物を含み、
前記ｐ形の窒化物は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、構成１または２に記載の半導体装置。

（構成１４）
前記第３電極は、前記第７部分領域と接した、構成１３に記載の半導体装置。

（構成１５）
前記第３窒化物領域は、第８部分領域をさらに含み、
前記第５部分領域から前記第８部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２窒化物領域は、第１０部分領域をさらに含み、
前記第８部分領域は、前記第５部分領域と前記第１０部分領域との間にある、構成１３または１４に記載の半導体装置。

（構成１６）
前記第３窒化物領域は、第１１部分領域を含み、
前記第１１部分領域は、前記第４部分領域と前記第６部分領域との間にある、構成１３または１４に記載の半導体装置。

（構成１７）
前記第２窒化物領域は、前記Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含み、
前記ｘ２は、０．８以上１以下であり、
前記ｘ３は、０．１以上０．３５以下である、構成１～１６のいずれか１つに記載の半導体装置。

（構成１８）
前記第１厚さは、前記第２厚さの０．５倍以下である、構成２に記載の半導体装置。

（構成１９）
前記第１厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
前記第２厚さは、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である、構成２に記載の半導体装置。

（構成２０）
前記第１電極は、第１電極面を含み、
前記第１部分領域から前記第１電極面への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２電極は、第２電極面を含み、
前記第２部分領域から前記第２電極面への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１電極面の前記第２方向における位置と、前記第２電極面の前記第２方向における位置と、の間の前記第２方向における距離は、５０ｎｍ以下である、構成１～１９のいずれか１つに記載の半導体装置。

実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置を提供できる。

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、半導体部材、窒化物領域、電極及び絶縁部材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了解される。

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。

１０Ｍ…半導体部材、 １０ｃ…キャリア領域、 １１～１３…第１～第３窒化物領域、 １１ａ～１１ｅ…第１～第５部分領域、 １２Ｆ…第２窒化物膜、 １２ｆ…第６部分領域、 １２ｉ…第９部分領域、 １２ｊ…第１０部分領域、 １３Ｆ…第３窒化物膜、 １３ｇ…第７部分領域、 １３ｈ…第８部分領域、 １３ｋ…第１１部分領域、 １８ｂ…窒化物層、 １８ｓ…基板、 ４１…第１絶縁部材、 ４１Ｆ…第１絶縁膜、 ４１ａ…第１絶縁領域、 ４５…第１絶縁層、 ５１～５３…第１～第３電極、 ５１ｆ、５２ｆ…第１、第２電極面、 １１０～１１４、１２０～１２２…半導体装置、 Ｄ１、Ｄ２…第１、第２方向、 ｔ１～ｔ３…第１～第３厚さ

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、
   Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿い、前記第４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３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５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第３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１窒化物領域と、
   Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）またはＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{（１－ｙ－ｚ）}Ｎ（０＜ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｙ＋ｚ≦１）を含む第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、第６部分領域を含み、前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は前記第２方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
   Ａｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（ｘ１＜ｘ３＜ｘ２）を含む第３窒化物領域であって、前記第３窒化物領域は、第７部分領域を含み、前記第７部分領域は、前記第３部分領域と前記第３電極との間にある前記第３窒化物領域と、
   を備えた半導体装置。
2. 前記第６部分領域は、前記第２方向に沿う第１厚さを有し、
   前記第７部分領域は、前記第２方向に沿う第２厚さを有し、
   前記第１厚さは、前記第２厚さよりも薄い、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第３窒化物領域は、第８部分領域をさらに含み、
   前記第５部分領域から前記第８部分領域への方向は、前記第２方向に沿う、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第６部分領域は、前記第２方向に沿う第１厚さを有し、
   前記第７部分領域は、前記第２方向に沿う第２厚さを有し、
   前記第８部分領域は、前記第２方向に沿う第３厚さを有し、
   前記第１厚さは、前記第２厚さよりも薄く、
   前記第１厚さは、前記第３厚さよりも薄い、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記第２窒化物領域は、第９部分領域をさらに含み、
   前記第９部分領域は、前記第７部分領域と前記第３電極との間にある、請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記第２窒化物領域は、第１０部分領域をさらに含み、
   前記第８部分領域は、前記第５部分領域と前記第１０部分領域との間にある、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第１０部分領域は、アモルファスである、または、
   前記第６部分領域における結晶性は、前記第１０部分領域における結晶性よりも高い、請求項６に記載の半導体装置。
8. 第１絶縁層をさらに備え、
   前記第１絶縁層は、前記第８部分領域と前記第１０部分領域との間にある、請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記第６部分領域から前記第３部分領域の一部への方向は、前記第１方向に沿う、請求項１に記載の半導体装置。
10. 前記第３窒化物領域は、第１１部分領域を含み、
    前記第１１部分領域は、前記第４部分領域と前記第６部分領域との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
11. 第１絶縁領域を含む第１絶縁部材をさらに備え、
    前記第１絶縁領域は、前記第３部分領域と前記第３電極との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
12. 前記第６部分領域は、前記第４部分領域と、前記第１絶縁部材の一部と、の間にある、請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記第３電極は、ｐ形の窒化物を含み、
    前記ｐ形の窒化物は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、請求項１に記載の半導体装置。
14. 前記第３電極は、前記第７部分領域と接した、請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記第３窒化物領域は、第８部分領域をさらに含み、
    前記第５部分領域から前記第８部分領域への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第２窒化物領域は、第１０部分領域をさらに含み、
    前記第８部分領域は、前記第５部分領域と前記第１０部分領域との間にある、請求項１３に記載の半導体装置。
16. 前記第３窒化物領域は、第１１部分領域を含み、
    前記第１１部分領域は、前記第４部分領域と前記第６部分領域との間にある、請求項１３に記載の半導体装置。
17. 前記第２窒化物領域は、前記Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１－ｘ２Ｎ（ｘ１＜ｘ２≦１）を含み、
    前記ｘ２は、０．８以上１以下であり、
    前記ｘ３は、０．１以上０．３５以下である、請求項１～１６のいずれか１つに記載の半導体装置。
18. 前記第１厚さは、前記第２厚さの０．５倍以下である、請求項２に記載の半導体装置。
19. 前記第１厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、
    前記第２厚さは、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である、請求項２に記載の半導体装置。
20. 前記第１電極は、第１電極面を含み、
    前記第１部分領域から前記第１電極面への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第２電極は、第２電極面を含み、
    前記第２部分領域から前記第２電極面への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第１電極面の前記第２方向における位置と、前記第２電極面の前記第２方向における位置と、の間の前記第２方向における距離は、５０ｎｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。

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