JP4904716B2 - 縦型トランジスタ - Google Patents

Description

本発明は、縦型トランジスタに関する。

非特許文献１には、横型構造、いわゆるＨＥＭＴ構造の電力用パワーデバイスが記載されている。パワーデバイスは、ＳｉＣ基板、ＡｌＮ膜、アンドープＧａＮ膜およびＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ膜を含む。これらＡｌＮ膜、アンドープＧａＮ膜およびＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎ膜は、このＳｉＣ基板上に順に設けられている。このパワーデバイスは、次のような特性を有する。耐圧：６００Ｖ、オン抵抗：３．３ｍΩ・ｃｍ^２。印加電圧３００Ｖおよび電流密度８５０Ａ／ｃｍ^２におけるスイッチング動作が報告されている。

特許文献１には、ＭＥＳ型構造を有する縦型電界効果トランジスタが記載されている。この縦型電界効果トランジスタでは、低キャリア濃度のｎ⁻−ＧａＮ層は、ソース・ドレイン間の電流通路を成す。縦型電界効果トランジスタは、ｎ⁻−ＧａＮ層内に設けられたアンドープのｉ−ＧａＮ層、ｐ⁺−ＧａＮ層、ソース領域、ｐ⁻−ＧａＮ層およびｎ⁺−ＧａＮ層を含む。ソース領域はｎ⁺−ＧａＮ層から成る。ゲート電極直下のｎ⁻−ＧａＮ層の上部には、薄いｎ^＋−ＧａＮ層がチャネル層として設けられている。この縦型電界効果トランジスタは１０アンペアの電流を流すことができ、その耐圧は５００Ｖであり、そのオン抵抗は１０ｍΩ・ｃｍ^２である。
W. Saito, et al., "High Breakdown VoltageAlGaN-GaN Power-HEMT Design and High Current Density Switching Behavior", IEEETransactions on Electron Devices, vol.50, p.2528 特開２００２−１６２６２号公報

非特許文献１に記載されたトランジスタは、二次元電子ガスを利用する横型構造を有する。このトランジスタにおいて更なる高耐圧・高電流・低損失の実現するためには、縦型構造のトランジスタを用いることが必要である。

特許文献１に記載されたトランジスタでは、ソース領域をなすｎ^＋−ＧａＮ層が逆導電性のｐ^＋−ＧａＮ層およびｐ⁻−ＧａＮ層に囲まれると共に、高抵抗のｉ−ＧａＮ層に覆われている。特許文献１によれば、この構造により、同一の窒化ガリウム系半導体材料を用いながら、このｐｎ接合部（ｎ^＋−ＧａＮ層、ｐ^＋−ＧａＮ層およびｐ⁻−ＧａＮ層）での電流の漏れが確実に防止され、またその間の耐圧を十分に高めることができると記載されている。しかしながら、高いキャリア濃度を有するｐ型窒化ガリウムを形成することは容易ではない。したがって、求められていることは、特許文献１に記載されたトランジスタの構造と異なる構造を有する縦型トランジスタである。

本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、高いキャリア濃度のｐ型窒化ガリウムを用いない構造の縦型トランジスタを提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、縦型トランジスタは、（ａ）ドレイン領域と、（ｂ）前記ドレイン領域上に設けられており第１のIII族窒化物系半導体から成るドリフト領域と、（ｃ）第１導電型を有しており第２のIII族窒化物系半導体から成るソース領域と、（ｄ）前記ソース領域と前記ドリフト領域との間に設けられており第３のIII族窒化物系半導体から成るウエル領域と、（ｅ）前記ウエル領域上に設けられており前記ドリフト領域と前記ソース領域との間の伝導を制御するためのゲート電極と、（ｆ）前記ウエル領域と前記ゲート電極との間に設けられた絶縁層とを備え、前記第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは前記第１のIII族窒化物系半導体のバンドギャップより大きく、前記第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは前記第２のIII族窒化物系半導体のバンドギャップ以上である。

この縦型トランジスタによれば、第１のIII族窒化物系半導体のバンドギャップが第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップ以下であると共に、第２のIII族窒化物系半導体のバンドギャップが第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップより小さいので、高耐圧および低オン抵抗に好適な構造を有する縦型トランジスタが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドレイン領域およびドリフト領域は、第１の面および第２の面を有する導電性支持基体と、前記導電性支持基体の前記第１の面上に設けられた一または複数のエピタキシャル半導体層とを含み、当該縦型トランジスタは、（ｇ）前記導電性支持基体の前記第２の面上に設けられたドレイン電極を更に備えることができる。

この縦型トランジスタによれば、ドレイン電極とソース領域との間に導電性支持基体および窒化ガリウム系エピタキシャル半導体層が設けられているので、縦型トランジスタの高耐圧および低オン抵抗を実現することが容易になる。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記導電性支持基体はＧａＮから成ることができる。この縦型トランジスタによれば、ＧａＮから成る導電性支持基体を用いれば、格子定数の観点において、この導電性支持基体上に設けられる半導体層の窒化ガリウム系材料とＧａＮとの相性は良い。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記導電性支持基体はＳｉＣから成ることができる。この縦型トランジスタによれば、高耐圧および低オン抵抗に加えて、縦型トランジスタにおいて発生された熱を導電性支持基体を通して放出できるので、この縦型トランジスタは高い放熱特性を有する。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記導電性支持基体は１×１０^１８ｃｍ^−３以上のｎ型キャリア濃度を有する半導体から成ることが好ましい。この縦型トランジスタによれば、導電性支持基体の抵抗率が小さいので、該トランジスタのドレイン領域の抵抗が低減される。また、ドレイン電極に接触する支持基体が低抵抗になるので、ドレイン電流が支持基体全体に広がり、実効的なドレイン抵抗が小さいなる。大電流を流すために好適なトランジスタが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０≦Ｘ＜１）からなり、前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（Ｘ＜Ｙ≦１）からなり、前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Ｚ≦Ｙ）からなることが好ましい。

この縦型トランジスタでは、ドリフト領域はＧａＮまたはＡｌＧａＮからなり、ウエル領域はドリフト領域の窒化ガリウム系半導体のアルミニウム組成よりも多いアルミニウム組成のＡｌＧａＮからなり、ソース領域は、ウエル領域のアルミニウム組成以下のアルミニウム組成を有するＡｌＧａＮなることができる。この縦型トランジスタによれば、高耐圧および低オン抵抗を実現する好適な材料の組み合わせが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＧａＮからなり、前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１）からなり、前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＧａＮなることができる。故に、縦型トランジスタの高耐圧および低オン抵抗を実現する好適な組み合わせが提供される。

この縦型トランジスタでは、ドリフト領域はＧａＮからなり、ウエル領域はＡｌＧａＮからなり、ソース領域はＧａＮなることができる。この縦型トランジスタによれば、高耐圧および低オン抵抗を実現する好適な材料の組み合わせが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＵＧａ_１−ＵＮ（０＜Ｕ≦１）からなり、前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮ（０≦Ｖ＜Ｕ）からなり、前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮ（Ｕ＜Ｗ≦１）からなることができる。

この縦型トランジスタでは、ドリフト領域はＩｎＮまたはＩｎＧａＮからなり、ウエル領域は、ドリフト領域のインジウム組成より小さいインジウム組成のＩｎＧａＮまたはＧａＮからなり、ソース領域は、ドリフト領域のインジウム組成よりも大きなインジウム組成を有するＩｎＧａＮまたはＩｎＮからなることができる。この縦型トランジスタによれば、高耐圧および低オン抵抗を実現する好適な組み合わせが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＵＧａ_１−ＵＮ（０≦Ｕ≦１）からなり、前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＶＧａ_１−ＶＮ（０≦Ｖ≦１、但しＵ＝０のとき０＜Ｖ≦１）からなり、前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮ（０≦Ｗ≦１）からなることができる。

この縦型トランジスタによれば、ドリフト領域はＩｎＧａＮまたはＩｎＮからなり、ウエル領域はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域はＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＮからなることができる。或いは、この縦型トランジスタによれば、ドリフト領域はＧａＮからなり、ウエル領域はＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域はＧａＮ、ＩｎＧａＮまたはＩｎＮからなることができる。これらの縦型トランジスタによれば、高耐圧および低オン抵抗を実現する好適な組み合わせが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＡＩｎ_ＢＧａ_{１−Ａ−Ｂ}Ｎ（０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１）からなり、前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＣＩｎ_ＤＧａ_{１−Ｃ−Ｄ}Ｎ（０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１）からなり、前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＥＩｎ_ＦＧａ_{１−Ｅ−Ｆ}Ｎ（０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１）からなり、前記第１〜第３のIII族窒化物系半導体の少なくともいずれか一つは、Ａｌ、Ｉｎ、ＧａおよびＮを含む。ＡｌＧａＮよりもワイドギャップのＡｌＩｎＧａＮを用いて、高耐圧および低オン抵抗の縦型トランジスタを実現する好適な材料の組み合わせが提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ドレイン領域、前記ドリフト領域および前記ゲート電極は、所定の軸に沿って配置されており、前記ウエル領域のバンドギャップは、前記ドレイン領域から前記ゲート電極に向かう方向に前記所定の軸に沿って小さくする。

この縦型トランジスタによれば、ウエル領域は、ドリフト領域に近い部分と、ソース領域に近い部分とを有しており、ドリフト領域に近い部分のバンドギャップは、ソース領域に近い部分のバンドギャップより大きいので、低オン抵抗かつ高耐圧に好適なトランジスタ構造が提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、ドリフト領域のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３以上１×１０^１７ｃｍ^−３以下であることが好ましい。この範囲のキャリア濃度は、トランジスタの高耐圧化に好適である。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ウエル領域は埋め込み成長により形成されていることが好ましい。この縦型トランジスタによれば、優れた結晶成長のウエル領域が提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ソース領域は埋め込み成長により形成されていることが好ましい。この縦型トランジスタによれば、優れた結晶成長のソース領域が提供される。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記ソース領域は、不純物をイオン注入により導入することによって形成される。この縦型トランジスタによれば、容易にソース領域を形成することができる。

本発明に係る縦型トランジスタでは、前記絶縁層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミナ、ゲルマニウム酸化物、マグネシウム酸化物、スカンジウム酸化物、およびＡｌ_ＭＧａ_１−ＭＮ（０＜Ｍ≦１）の少なくともいずれかからなる層を含むことができる。これらの材料は、縦型トランジスタにおいて、ゲート電極に対する障壁を提供できる。

本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。

以上説明したように、本発明によれば、高いキャリア濃度を有するｐ型窒化ガリウムを用いること無い縦型トランジスタが提供される。

本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の縦型トランジスタに係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る縦型トランジスタを示す図面である。III族窒化物系縦型トランジスタ１１は、ドレイン領域１３と、ドリフト領域１５と、ソース領域１７と、ウエル領域１９と、ゲート電極２１と、絶縁層２３とを備える。ドリフト領域１５は、ドレイン領域１３上に設けられており、また第１のIII族窒化物系半導体から成る。ソース領域１７は、第２のIII族窒化物系半導体から成る。ドレイン領域１３、ドリフト領域１５およびソース領域１７は、第１導電型を有している。ドレイン領域１３のキャリア濃度はドリフト領域１５のキャリア濃度より大きいことが好ましい。ウエル領域１９は、ソース領域１７とドリフト領域１５との間に設けられている。ウエル領域１９は、第２導電型を有しており、また第３のIII族窒化物系半導体から成る。ゲート電極２１は、ウエル領域１９上に設けられており、またドリフト領域１５とソース領域１７との間の伝導を制御するように設けられている。絶縁層２３は、ウエル領域１９とゲート電極２１との間に設けられている。第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは、第１のIII族窒化物系半導体のバンドギャップより大きい。第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは、第２のIII族窒化物系半導体のバンドギャップ以上である。

縦型トランジスタ１１によれば、第１のIII族窒化物系半導体のバンドギャップが第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップ以下であると共に、第２のIII族窒化物系半導体のバンドギャップが第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップより小さいので、高耐圧および低オン抵抗に好適な構造を有する縦型トランジスタに設けられている。

図２は、プレーナゲート構造のトランジスタを模式図である。図２を参照しながら詳細に説明すれば、ソース領域１７は、ドリフト領域１５の窒化ガリウム系半導体のバンドギャップより大きなバンドギャップの半導体から成るウエル領域１９によってドリフト領域１５から分離されるので、印加電圧に応じて空乏層Ｄｅｐはウエル領域１９よりもドリフト領域１５に形成される。これ故に、高耐圧に好適な構造を有する縦型トランジスタ１１が提供される。また、ソース領域１７からのキャリアＣａｒは、ウエル領域１９の窒化ガリウム系半導体のバンドギャップよりも小さなバンドギャップの半導体から成るドリフト領域１５を走行するので、低オン抵抗に好適な構造を有する縦型トランジスタ１１が提供される。さらに、ソース領域１７が、ウエル領域１９の窒化ガリウム系半導体のバンドギャップよりも小さなバンドギャップの半導体から成れば、ソース領域１７の抵抗が低減される。ｎ型トランジスタでは、図２中に矢印Ｉの方向、つまり、ドレイン電極Ｄからソース電極Ｓに向けて電流が流れる。

図１を参照すると、縦型トランジスタ１１では、ドレイン領域１３は、導電性支持基体２５を含むことができる。導電性支持基体２５は第１の面２５ａと、第１の面２５ａに反対側の第２の面２５ｂとを有する。導電性支持基体２５の第１の面２５ａ上には、ドレイン領域１３またはドリフト領域１５のためのエピタキシャル半導体層２７が設けられており、また、ドリフト領域１５のためにエピタキシャル半導体層３１が設けられている。縦型トランジスタ１１は、導電性支持基体２５の第２の面２５ｂ上に設けられたドレイン電極２９を更に備えることができる。

この縦型トランジスタ１１によれば、ドレイン電極２９とソース領域１７との間に導電性支持基体２５および窒化ガリウム系エピタキシャル半導体層２７、３１が設けられているので、縦型トランジスタ１１の高耐圧および低オン抵抗を実現することができる。

縦型トランジスタ１１では、導電性支持基体２５は、導電性を有する半導体から成ることができる。また、導電性支持基体２５は、III族窒化物半導体からなることが好ましい。例えば、ＧａＮから成る導電性支持基体を用いれば、格子定数の観点において、この導電性支持基体１１上に設けられる半導体層の窒化ガリウム系材料とＧａＮとの相性が良く、該窒化ガリウム系材料はＧａＮに格子整合する。また、ＳｉＣから成る導電性支持基体によれば、高耐圧および低オン抵抗に加えて、縦型トランジスタ１１において発生された熱を導電性支持基体を通して放出できる。さらにＳｉやＧａＡｓなどの一般的な半導体単結晶基板、ＺｎＯ、ＮｄＧａＯ_３などの酸化物単結晶基板も用いることもできる。

導電性支持基体２５は１×１０^１８ｃｍ^−３以上のｎ型キャリア濃度を有する半導体から成ることが好ましい。この縦型トランジスタ１１によれば、導電性支持基体２５の抵抗率が小さいので、該トランジスタ１１のドレイン領域１３の抵抗が低減される。また、ドレイン電極２９に接触する支持基体２５が低抵抗になるので、ドレイン電流が支持基体全体に広がり、実効的なドレイン抵抗が小さいなる。大電流を流すために好適なトランジスタ１１が提供される。

絶縁層２３は、シリコン酸化物（例えばＳｉＯ_２）、シリコン窒化物（例えばＳｉ_３Ｎ_４）、アルミナ（例えばＡｌ_２Ｏ_３）、ガリウム酸化物（例えばＧａ_２Ｏ_３）、マグネシウム酸化物（例えばＭｇＯ）、スカンジウム酸化物（例えばＳｃ_２Ｏ_３）、ＡｌＧａＮおよびＡｌＮの少なくともいずれかからなる層を含むことができる。これらの材料は、縦型トランジスタ１１において、ゲート電極２１に対する障壁を提供できる。

窒化ガリウム系半導体から成る半導体領域３３は、ドリフト領域１５、ソース領域１７およびウエル領域１９を含む。半導体領域３３の表面３３ａには、ソース領域１７、ウエル領域１９およびドリフト領域１５がＹ軸に沿って現れている。ソース領域１７およびウエル領域１９は、Ｘ軸の方向に伸びている。ウエル領域１９は、Ｙ軸およびＺ軸に関して、第１導電型のソース領域１７と第１導電型のドリフト領域１５との間に位置しており、ソース領域１７の一対の側面１７ａ、１７ｂおよび底面１７ｃを覆っている。ソース領域１７の表面１７ｄ上には、ソース電極３５が位置している。ウエル領域１９の表面１９ａ上には、絶縁層２３を介してゲート電極２１が設けられており、ゲート電極２１はＸ軸の方向に伸びている。ゲート電極２１からの電界により、ウエル領域１９の表層のバンドが曲げられている。

（実施例１）
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）および図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照しながら、実施例１を説明する。４×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＧａＮ基板４１を準備する。図３（Ａ）に示されるように、このＧａＮ基板４１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ⁺−ＧａＮからなるバッファ層４３を成長する。バッファ層４３は、厚み０．ｌμｍおよびキャリア濃度２×１０^１８ｃｍ^−３を有している。バッファ層４３には、ドーパントとしてＳｉが添加されている。次いで、バッファ層４３上に、ＧａＮからなるドリフト層４５を成長する。ドリフト層４５は、厚み５μｍおよびキャリア濃度４×１０^１６ｃｍ^−３を有している。ドリフト層４５は、ドーパントが添加されておらず、アンドープである。この後に、ドリフト層４５上に、ソース領域およびウエル領域のためのマスク層４７を形成する。

図３（Ｂ）に示されるように、マスク層４７を用いてドリフト層４５の一部を除去してドリフト層４５ａを形成する。この除去は、エッチャント４９を用いたエッチング（例えば、ドライエッチング）により行われることができる。ドリフト層４５ａは、ソース領域およびウエル領域のための凹部４５ｂ、４５ｃを有している。凹部４５ｂ、４５ｃの深さは、例えば０．５μｍである。

図３（Ｃ）に示されるように、マスク層４７を除去すること無く、再度ＭＯＣＶＤ法によりＡｌＧａＮ層５１を選択的に凹部４５ｂ、４５ｃに成長する。この成長により、このＡｌＧａＮ層５１は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）といったｐ型ドーパントを含むＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ｎからなり、またｐ型ドーパント濃度は、ＡｌＧａＮ層５１のキャリア濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３〜１×１０^１８ｃｍ^−３になるように添加されることが好ましい。この縦型トランジスタでは、ウエル領域のＡｌＧａＮ層５１が埋め込み成長により形成されるので、優れた結晶成長のウエル領域が提供される。ウエル領域が形成された後に、マスク層４７を除去する。この後に、ドリフト層４５ａおよびＡｌＧａＮ層５１上に、ソース領域のためのマスク層５３を形成する。

図３（Ｄ）に示されるように、マスク層５３を用いてＡｌＧａＮ層５１の一部を除去してＡｌＧａＮ層５１ａを形成する。この除去は、エッチャント５５を用いたエッチング（例えば、ドライエッチング）により行われることができる。ＡｌＧａＮ層５１ａは、ソース領域のための凹部５１ｂ、５１ｃを有している。凹部５１ｂ、５１ｃの深さは、例えば０．１μｍである。

図４（Ａ）に示されるように、マスク層５３を除去すること無く、再度ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層５７を選択的に凹部５１ｂ、５１ｃに成長する。この成長により、このＧａＮ層５７は、例えばシリコン（Ｓｉ）といったｎ型ドーパントを含んでおり、またキャリア濃度４×１０^１８ｃｍ^−３を有するｎ⁺−ＧａＮからなる。この成長により、凹部５１ｂ、５１ｃは埋まり、ソース領域が形成される。この縦型トランジスタでは、ソース領域のためのＧａＮ層５７が埋め込み成長により形成されるので、優れた結晶成長のソース領域が提供される。ソース領域が形成された後に、マスク層５３を除去する。

図４（Ｂ）に示されるように、半導体領域５９の表面に現れたＡｌＧａＮ層５１ａを覆うように、ゲート絶縁膜のための絶縁層６１が形成される。絶縁層６１は、ソース領域のためのＧａＮ層５７上に位置する開口６１ａを有する。絶縁層６１の材料としては、厚さ１０〜５００ｎｍのＳｉＯ_２を用いる。

図４（Ｃ）に示されるように、ＧａＮ層５７およびウエル領域５１ａに接触するソース電極６３を形成する。ソース電極６３の材料として、例えばＴｉ／Ａｌを用いることができる。図４（Ｄ）に示されるように、ゲート電極６５およびドレイン電極６７を形成する。ゲート電極６５は、ＡｌＧａＮ層５１ａの表層の導電率を変調するように、絶縁層６１およびＡｌＧａＮ層５１ａ（ウエル領域）上に形成される。ゲート電極６５の材料としては、例えばＮｉ／Ａｕを用いることができる。ドレイン電極６７は、基板４１の裏面４１ａに形成される。ドレイン電極６７の材料として、例えばＴｉ／Ａｌを用いることができる。これらの工程の後に、窒化ガリウム系縦型トランジスタ構造が完成される。このトランジスタの動作特性を調べたところ、耐圧は１２００Ｖを超え、オン抵抗は１．３ｍΩｃｍ^２であり、またドレイン電流は１．２ｋＡｃｍ^−２である。これまでにない高耐圧および低オン抵抗を実現でき、大電流を流すことが可能な縦型トランジスタが実現された。オン抵抗は、トランジスタのオン状態におけるドレイン電流（Ｉｄｓ）−電圧（Ｖｄｓ）特性から求めた。また、耐圧は、ピンチオフした状態におけるＩｄｓ−Ｖｄｓ特性から求めた。

図５は、導電性基板のキャリア濃度とトランジスタのオン抵抗との関係を示す図面である。１×１０^１７ｃｍ^−３、３×１０^１７ｃｍ^−３、１×１０^１８ｃｍ^−３、４×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有する複数の窒化ガリウム基板を準備する。これらの基板上に、実施例１と同様な作製条件で縦型トランジスタを作製すると共に、これらのトランジスタのオン抵抗を測定した。基板のキャリア濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３以上であれば、良好なオン抵抗が得られる。

図６は、ドリフト領域のキャリア濃度とトランジスタのオン抵抗および耐圧との関係を示す図面である。ドリフト領域の形成条件を除いて他の条件は実施例１と同様な作製条件を用いて縦型トランジスタを作製すると共に、これらのトランジスタのオン抵抗を測定した。ドリフト領域をＭＯＣＶＤ法による成長条件は、ドリフト領域のキャリア濃度が５×１０^１４ｃｍ^−３、２×１０^１５ｃｍ^−３、５×１０^１５ｃｍ^−３、２×１０^１７ｃｍ^−３になるように決定されている。図６に示されるように、ドリフト領域のキャリア濃度は１×１０^１５ｃｍ^−３以上であることが好ましく、トランジスタのオン抵抗を低くすることができる。ドリフト領域のキャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^−３以下であることが好ましく、トランジスタの耐圧が向上する。

（実施例２）
３×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有する６Ｈ−ＳｉＣ基板上に、実施例１と同様な作製条件を用いて、縦型トランジスタ構造を形成した。このトランジスタの耐圧は１１００Ｖを超え、そのオン抵抗は２．５ｍΩ・ｃｍ^２であり、またドレイン電流は１．４ｋＡｃｍ^−２である。ＧａＮ基板を用いたトランジスタと同様に、高耐圧および低オン抵抗を実現でき、大電流を流すことが可能な縦型トランジスタがＳｉＣ基板を用いて実現された。

（実施例３）
図７（Ａ）〜図７（Ｅ）を参照しながら、実施例３を説明する。４×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＧａＮ基板７１を準備する。図７（Ａ）に示されるように、このＧａＮ基板７１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ⁺−ＧａＮからなるバッファ層７３を成長する。バッファ層７３は、厚み０．ｌμｍおよびキャリア濃度２×１０^１８ｃｍ^−３を有している。バッファ層７３には、ドーパントとしてＳｉが添加されている。次いで、バッファ層７３上に、ｎ−Ｉｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎからなるドリフト層７５を成長する。ドリフト層７５の厚みは５μｍであり、またドリフト層７５はアンドープでありキャリア濃度５×１０^１６ｃｍ^−３を有している。この後に、ドリフト層７５上に、ソース領域およびウエル領域のためのマスク層７７を形成する。

図７（Ｂ）に示されるように、マスク層７７を用いてドリフト層７５の一部を除去してドリフト層７５ａを形成する。この除去は、エッチャント７９を用いたエッチング（例えば、ドライエッチング）により行われることができる。ドリフト層７５ａは、ソース領域およびウエル領域のための凹部７５ｂ、７５ｃを有している。凹部７５ｂ、７５ｃの深さは、例えば１μｍである。

図７（Ｃ）に示されるように、マスク層７７を除去すること無く、再度ＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ層８１を選択的に凹部７５ｂ、７５ｃに成長する。この成長により、このＧａＮ層８１は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）といったｐ型ドーパントを含んでおり、またｐ型ドーパント濃度は、ＧａＮ層８１のキャリア濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３〜１×１０^１８ｃｍ^−３になるように添加されることが好ましい。この縦型トランジスタでは、ウエル領域のＧａＮ層８１が埋め込み成長により形成されるので、優れた結晶成長のウエル領域が提供される。ウエル領域が形成された後に、マスク層７７を除去する。この後に、ドリフト層７５ａおよびＧａＮ層８１上に、ソース領域のためのマスク層８３を形成する。

図７（Ｄ）に示されるように、マスク層８３を用いてＧａＮ層８１の一部を選択的に除去してＧａＮ層８１ａを形成する。この除去は、エッチング（例えば、ドライエッチング）により行われることができる。ＧａＮ層５１ａは、ソース領域のための凹部８１ｂ、８１ｃを有している。凹部８１ｂ、８１ｃの深さは、例えば０．３μｍである。図７（Ｅ）に示されるように、マスク層８３を除去すること無く、再度ＭＯＣＶＤ法によりＩｎＧａＮ層８７を選択的に凹部８１ｂ、８１ｃに成長する。この成長により、このＩｎＧａＮ層８７は、例えばシリコン（Ｓｉ）といったｎ型ドーパントを含んでおり、またキャリア濃度６×１０^１８ｃｍ^−３を有するｎ^＋Ｉｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎからなる。この成長により、凹部８１ｂ、８１ｃは埋まり、ソース領域が形成される。この縦型トランジスタでは、ソース領域のＩｎＧａＮ層８７が埋め込み成長により形成されるので、優れた結晶成長のソース領域が提供される。ソース領域が形成された後に、マスク層８３を除去する。

実施例１と同様にして、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を形成すする。これらの工程の後に、窒化ガリウム縦型トランジスタ構造が完成される。このトランジスタの動作特性を調べたところ、耐圧は１０００Ｖを超え、オン抵抗は１．０ｍΩｃｍ^２であり、またドレイン電流は１．０ｋＡｃｍ^−２である。上記の実施例と同様に、高耐圧および低オン抵抗を実現でき、大電流を流すことが可能な縦型トランジスタが実現された。

（実施例４）
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）を参照しながら、実施例４を説明する。４×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＧａＮ基板９１を準備する。実施例３と同様に、ｎ⁺−ＧａＮからなるバッファ層９３およびｎ型ＩｎＧａＮからなるドリフト層９５を成長する。この後に、図８（Ａ）に示されるように、ドリフト層９５上にソース領域およびウエル領域のためのマスク層９７を形成する。

図８（Ｂ）に示されるように、マスク層９７を用いてドリフト層９５の一部を除去してドリフト層９５ａを形成する。ドリフト層９５ａは、ソース領域およびウエル領域のための凹部９５ｂ、９５ｃを有している。図８（Ｃ）に示されるように、マスク層９７を除去すること無く、再度ＭＯＣＶＤ法によりｐ型ＧａＮ領域９９を選択的に凹部９５ｂ、９５ｃに埋め込み成長する。このｐ型ＧａＮ領域９９は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）といったｐ型ドーパントを含んでいる。ウエル領域が形成された後に、マスク層９７を除去する。

この後に、図８（Ｄ）に示されるように、ｎ型ドリフト層９５ａおよびｐ型ＧａＮ領域９９上に、ソース領域のためのマスク層１０１を形成する。マスク層１０１を用いてｐ型ＧａＮ層９９の一部を選択的にｎ型ドーパント（例えばシリコン）のイオン１０２をイオン注入に打ち込む。イオン注入後に、アニールによりドーパントを活性化させて、キャリア濃度１×１０^１８ｃｍ^−３のｎ+−ＧａＮ領域１０３をｐ型ＧａＮ領域９９ａ（ウエル領域）内に形成する。ソース領域が、イオン打ち込みにより不純物を導入することによって形成されるので、ソース領域の形成が容易である。次いで、実施例１と同様にして、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を形成する。これらの工程の後に、縦型トランジスタ構造が完成される。このトランジスタの動作特性を調べたところ、耐圧は１２００Ｖを超え、オン抵抗は２．５ｍΩ・ｃｍ^２であり、またドレイン電流は１．１ｋＡｃｍ^−２である。上記の実施例と同様に、高耐圧および低オン抵抗を実現でき、大電流を流すことが可能な縦型トランジスタが実現された。

（実施例５）
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）を参照しながら、実施例５を説明する。４×１０^１８ｃｍ^−３のキャリア濃度を有するＧａＮ基板１１１を準備する。実施例１と同様に、ｎ⁺−ＧａＮからなるバッファ層１１３およびｎ⁻−ＧａＮからなるドリフト層１１５を成長する。この後に、図９（Ａ）に示されるように、ドリフト層１１５上にソース領域およびウエル領域のためのマスク層１１７を形成する。図９（Ｂ）に示されるように、マスク層１１７を用いてドリフト層１１５の一部を除去してドリフト層１１５ａを形成する。ドリフト層１１５ａは、ソース領域およびウエル領域のための凹部１１５ｂ、１１５ｃを有している。

図９（Ｃ）に示されるように、マスク層１１７を除去すること無く、ウエル領域のためのｐ型Ａｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１）領域１１９を選択的に凹部１１５ｂ、１１５ｃにＭＯＣＶＤ法により埋め込み成長する。このｐ型Ａｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ領域１１９のアルミニウム組成は、当該Ａｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ領域１１９の成長が進むにつれて小さくなる。アルミニウム組成の一例は、成長開始Ｙ＝０．１および成長終了Ｙ＝０．６であり、図１０（Ａ）に示されるように直線的に変化するプロファイルによって表される。アルミニウム組成の別の例は、図１０（Ｂ）に示されるように、緩やかに曲線的に変化するプロファイルによって表される。アルミニウム組成の別の例は、図１０（Ｃ）に示されるように、階段状に変化するプロファイルによって表される。次いで、先行する実施例と同様にして、ソース領域、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を形成すする。これらの工程の後に、縦型トランジスタ構造が完成される。このトランジスタの動作特性を調べたところ、耐圧は１４００Ｖを超え、オン抵抗は２．２ｍΩｃｍ^２であり、またドレイン電流は１．３ｋＡｃｍ^−２である。上記の実施例と同様に、高耐圧および低オン抵抗を実現でき、大電流を流すことが可能な縦型トランジスタが実現された。

この実施例のように、ウエル領域では、ドリフト領域からゲート電極に向かう軸に沿ってバンドギャップが小さくなっている。このアルミニウム組成によれば、トランジスタの耐圧を上昇させると共に、トランジスタのオン抵抗を低減することができる。

好適な実施例を説明したが、実施の形態は、上記の実施例に記載された特定の構成に限定されるものではなく、例えば、図１１に示されるような組み合わせも用いることができる。再び図１を参照しながら、高耐圧および低オン抵抗な縦型トランジスタを実現する好適な組み合わせを説明する。

図１２（Ａ）に示されるように、縦型トランジスタ１１のうちの窒化ガリウム系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ＜１）からなり、ソース領域１７はＧａＮなる。また、縦型トランジスタ１１の別の一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌＮからなり、ソース領域１７はＧａＮなる。これらのトランジスタは（ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ）または（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ）の組み合わせを用いるので、結晶成長が容易である。また、ソース領域に用いるＧａＮでは良好な結晶性を容易に得ることができることから、低オン抵抗化が図れる。

図１２（Ｂ）に示されるように、縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５の第１の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）からなり、ウエル領域１９の第３の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（Ｘ＜Ｙ＜１）からなり、ソース領域１７の第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Ｚ≦Ｙ）からなることが好ましい。

縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５の第１の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）からなり、ウエル領域１９の第３のIII族窒化物系半導体はＡｌＮからなり、ソース領域１７の第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Ｚ≦１）からなることが好ましい。

窒化ガリウム系縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５の第１の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０＜Ｘ＜１）からなり、ウエル領域１９の第３の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（Ｘ＜Ｙ＜１）からなり、ソース領域１７の第２の窒化ガリウム系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮからなることが好ましい。

縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５の第１の窒化ガリウム系半導体はＡｌＧａＮからなり、ウエル領域１９の第３の窒化ガリウム系半導体はＡｌＮからなり、ソース領域１７の第２のIII族窒化物系半導体はＡｌＮからなることが好ましい。

縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ＜１）からなり、ソース領域１７は、ウエル領域１９のアルミニウム組成以下のアルミニウム組成を有するＡｌ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Ｚ≦１）からなることが好ましい。

縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌＮからなり、ソース領域１７はＡｌＧａＮからなることが好ましい。

窒化ガリウム系縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ＜１）からなり、ソース領域１７はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮからなることが好ましい。

縦型トランジスタ１１の一例では、ドリフト領域１５はＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌＮからなり、ソース領域１７はＡｌＮからなることが好ましい。
これらのトランジスタは（ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ）または（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ）の組み合わせを用いるので、各領域のＡｌＧａＮの組成を最適値に設計することで、格子定数の違いから生じる歪を低減することが可能となり、特性向上を図ることができる。

図１２（Ｃ）に示されるように、縦型トランジスタ１１のうちの窒化ガリウム系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９は、ドリフト領域１５のインジウム組成より小さいインジウム組成のＩｎＧａＮからなり、ソース領域１７は、ドリフト領域１５のインジウム組成よりも大きなインジウム組成を有するＩｎＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、トランジスタの主要部を構成できる。優れたオン抵抗のトランジスタが提供される。

窒化ガリウム系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮからなり、ソース領域１７は、ドリフト領域１５のインジウム組成よりも大きなインジウム組成を有するＩｎＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ドリフト領域１５およびソース領域１７を構成できる。良好なオン抵抗のトランジスタが提供される。

III族窒化物系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はドリフト領域１５のインジウム組成より小さいインジウム組成のＩｎＧａＮからなり、ソース領域１７はＩｎＮからなることができる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ドリフト領域１５およびウエル領域１９を構成できる。また、有効質量が小さいＩｎＮを用いてソース領域１７を構成できる。良好なオン抵抗のトランジスタが提供される。

窒化ガリウム系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＩｎＧａＮからなり、ソース領域１７は、ウエル領域１９のインジウム組成よりも大きなインジウム組成を有するＩｎＧａＮからなることができる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ウエル領域１９およびソース領域１７を構成できる。良好なオン抵抗のトランジスタが提供される。

III族窒化物系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮからなり、ソース領域１７はＩｎＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ドリフト領域１５を構成できる。また、有効質量が小さいＩｎＮを用いてドリフト領域１５を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

III族窒化物系縦型トランジスタの一例では、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮからなり、ソース領域１７はＩｎＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ソース領域１７を構成できる。また、有効質量が小さいＩｎＮを用いてドリフト領域１７を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

III族窒化物系縦型トランジスタの一例は、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＩｎＧａＮからなり、ソース領域１７はＩｎＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ウエル領域１９を構成できる。また、有効質量が小さいＩｎＮを用いてドリフト領域１５およびソース領域１７を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

図１２（Ｄ）に示されるように、縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＩｎＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いてドリフト領域１５およびソース領域１７を構成できる。良好なオン抵抗のトランジスタが提供される。

縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＩｎＮからなることができる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ドリフト領域１５を構成できる。また、有効質量が小さいＩｎＮを用いてソース領域１７を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＧａＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ドリフト領域１５を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＩｎＧａＮからなる。窒化ガリウム系材料のなかで移動度の大きなＩｎＧａＮを用いて、ソース領域１７を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＩｎＮからなる。有効質量が小さいＩｎＮを用いてドリフト領域１５およびソース領域１７を構成できる。トランジスタのオン抵抗を低くできる。

縦型トランジスタ１１によれば、ドリフト領域１５はＩｎＮからなり、ウエル領域１９はＧａＮ、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮからなり、ソース領域１７はＧａＮからなる。有効質量が小さいＩｎＮを用いてドリフト領域１５を構成できる。

II族窒化物系縦型トランジスタ１１では、ドリフト領域１５第１のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＡＩｎ_ＢＧａ_{１−Ａ−Ｂ}Ｎ（０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１）からなり、ウエル領域１９の第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＣＩｎ_ＤＧａ_{１−Ｃ−Ｄ}Ｎ（０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１）からなり、ソース領域１７の第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＥＩｎ_ＦＧａ_{１−Ｅ−Ｆ}Ｎ（０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１）からなり、第１〜第３のIII族窒化物系半導体の少なくともいずれか一つは、Ａｌ、Ｉｎ、ＧａおよびＮを含む。ＡｌＧａＮよりもワイドギャップのＡｌＩｎＧａＮを用いて、高耐圧および低オン抵抗のIII族窒化物系縦型トランジスタを実現する好適な材料の組み合わせが提供される。

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

図１は、第１の実施の形態に係るIII族窒化物系縦型トランジスタを示す図面である。 図２は、縦型トランジスタの動作を説明する図面である。 図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、実施例１のためのトランジスタの作製を説明する図面である。 図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、実施例１のためのトランジスタの作製を説明する図面である。 図５は、導電性基板のキャリア濃度とトランジスタのオン抵抗との関係を示す図面である。 図６は、ドリフト領域のキャリア濃度とトランジスタのオン抵抗および耐圧との関係を示す図面である。 図７（Ａ）〜図７（Ｅ）は、実施例３のためのトランジスタの作製を説明する図面である。 図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、実施例４のためのトランジスタの作製を説明する図面である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、実施例５のためのトランジスタの作製を説明する図面である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、ウエル領域のアルミニウム組成のいくつかの例を示す図面である。 図１１は、本発明の実施の形態のための材料の組み合わせを示す図面である。 図１２は、本発明の実施の形態のためのバンドダイアグラムを示す図面である。

符号の説明

１１…III族窒化物系縦型トランジスタ、１３…ドレイン領域、１５…ドリフト領域、１７…ソース領域、１７ａ、１７ｂ…ソース領域側面、１７ｃ…ソース領域底面、１７ｄ…ソース領域表面、１９…ウエル領域、１９ａ…ウエル領域表面、２１…ゲート電極、２３…絶縁層、２５…導電性支持基体、２７、３１…窒化ガリウム系エピタキシャル半導体層、２９…ドレイン電極、３５…ソース電極、４１…ＧａＮ基板、４３…ｎ⁺−ＧａＮバッファ層、４５、４５ａ…ドリフト層、４５ｂ、４５ｃ…凹部、４７…マスク層、５１、５１ａ…ＡｌＧａＮ層、５３…マスク層、５１ｂ、５１ｃ…凹部、６１…絶縁層、６３…ソース電極、６５…ゲート電極、６７…ドレイン電極、７１…ＧａＮ基板、７３…ｎ⁺−ＧａＮバッファ層、７５…ｎ−Ｉｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎドリフト層、７７…マスク層、７５ｂ、７５ｃ…凹部、８１…ＧａＮ層、８１ｂ、８１ｃ…凹部、８３…マスク層、８７…ＩｎＧａＮ層、９１…ＧａＮ基板、９３…ｎ⁺−ＧａＮバッファ層、９５、９５ａ…ｎ型ＩｎＧａＮドリフト層、９５ｂ、９５ｃ…凹部、９７…マスク層、９９…ｐ型ＧａＮ領域、１０１…マスク層、１０３…ｎ+−ＧａＮ領域、１１１…ＧａＮ基板、１１３…ｎ⁺−ＧａＮバッファ層、１１５、１１５ａ…ｎ⁻−ＧａＮドリフト層、１１７…マスク層、１１５ｂ、１１５ｃ…凹部、１１９…ｐ型Ａｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ領域

Claims (16)

1. ドレイン領域と、
   前記ドレイン領域上に設けられており第１のIII族窒化物系半導体から成る第１導電型のドリフト領域と、
   第１導電型を有しており第２のIII族窒化物系半導体から成るソース領域と、
   前記ソース領域と前記ドリフト領域との間に設けられており第３のIII族窒化物系半導体から成る第２導電型のウエル領域と、
   前記ウエル領域上に設けられており前記ドリフト領域と前記ソース領域との間の伝導を制御するためのゲート電極と、
   前記ウエル領域と前記ゲート電極との間に設けられた絶縁層と
   を備え、
   前記第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは前記第１のIII族窒化物系半導体のバンドギャップより大きく、
   前記第３のIII族窒化物系半導体のバンドギャップは前記第２のIII族窒化物系半導体のバンドギャップ以上である、ことを特徴とする縦型トランジスタ。
2. 前記ドレイン領域および前記ドリフト領域は、第１の面および第２の面を有する導電性支持基体と、前記導電性支持基体の前記第１の面上に設けられた一または複数のエピタキシャル半導体層とを含み、
   当該縦型トランジスタは、前記導電性支持基体の前記第２の面上に設けられたドレイン電極を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載された縦型トランジスタ。
3. 前記導電性支持基体はＧａＮから成る、ことを特徴とする請求項２に記載された縦型トランジスタ。
4. 前記導電性支持基体はＳｉＣから成る、ことを特徴とする請求項２に記載された縦型トランジスタ。
5. 前記導電性支持基体は１×１０^１８ｃｍ^−３以上の第１導電型キャリア濃度を有する半導体から成る、ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
6. 前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＸＧａ_１−ＸＮ（０≦Ｘ＜１）からなり、
   前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（Ｘ＜Ｙ≦１）からなり、
   前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＺＧａ_１−ＺＮ（０＜Ｚ≦Ｙ）からなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
7. 前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＧａＮからなり、
   前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＹＧａ_１−ＹＮ（０＜Ｙ≦１）からなり、
   前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＧａＮなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
8. 前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＵＧａ_１−ＵＮ（０＜Ｕ≦１）からなり、
   前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＶＧａ_１−ＶＮ（０≦Ｖ＜Ｕ）からなり、
   前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮ（Ｕ＜Ｗ≦１）からなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
9. 前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＵＧａ_１−ＵＮ（０≦Ｕ≦１）からなり、
   前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＶＧａ_１−ＶＮ（０≦Ｖ≦１、但しＵ＝０のとき０＜Ｖ≦１）からなり、
   前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＩｎ_ＷＧａ_１−ＷＮ（０≦Ｗ≦１）からなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
10. 前記ドリフト領域の前記第１のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＡＩｎ_ＢＧａ_{１−Ａ−Ｂ}Ｎ（０≦Ａ≦１、０≦Ｂ≦１）からなり、
    前記ウエル領域の前記第３のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＣＩｎ_ＤＧａ_{１−Ｃ−Ｄ}Ｎ（０≦Ｃ≦１、０≦Ｄ≦１）からなり、
    前記ソース領域の前記第２のIII族窒化物系半導体はＡｌ_ＥＩｎ_ＦＧａ_{１−Ｅ−Ｆ}Ｎ（０≦Ｅ≦１、０≦Ｆ≦１）からなり、
    前記第１〜第３のIII族窒化物系半導体の少なくともいずれか一つは、Ａｌ、Ｉｎ、ＧａおよびＮを含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
11. 前記ドレイン領域、前記ドリフト領域および前記ゲート電極は、所定の軸に沿って配置されており、
    前記ウエル領域のバンドギャップは、前記ドレイン領域から前記ゲート電極に向かう方向に前記所定の軸に沿って小さくなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
12. 前記ドリフト領域のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３以上１×１０^１７ｃｍ^−３以下である、ことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
13. 前記ウエル領域は埋め込み成長により形成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
14. 前記ソース領域は埋め込み成長により形成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
15. 前記ソース領域は、不純物のイオン注入により導入することによって形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。
16. 前記絶縁層は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミナ、ガリウム酸化物、マグネシウム酸化物、スカンジウム酸化物、およびＡｌ_ＭＧａ_１−ＭＮ（０＜Ｍ≦１）の少なくともいずれかからなる層を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載された縦型トランジスタ。

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