知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 株式会社デンソーの特許一覧 ▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社ミライズテクノロジーズの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126913
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】窒化物半導体装置とその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/78 20060101AFI20240912BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20240912BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 652H
H01L29/78 652C
H01L29/78 652M
H01L29/78 652G
H01L29/78 652T
H01L29/78 658E
H01L29/78 652D
H01L29/78 652B
H01L29/78 652K
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023035666
(22)【出願日】2023-03-08
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池山 和希
(57)【要約】
【課題】耐圧低下が抑制された窒化物半導体装置を提供する。
【解決手段】窒化物半導体装置１は、導電層１１と、前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域１２と、前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層１３であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域１３ｂを含む、ドリフト層と、前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層１４と、を備え、前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層１０である。
【選択図】図１
【解決手段】窒化物半導体装置１は、導電層１１と、前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域１２と、前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層１３であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域１３ｂを含む、ドリフト層と、前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層１４と、を備え、前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層１０である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
窒化物半導体装置（１，２，３，４，５，６，７，８）であって、
導電層（１１，２２，１０３）と、
前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域（１２，１１２，２１２）と、
前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層（１３）であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層と、
前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層（１４）と、を備え、
前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層（１０）である、窒化物半導体装置。
導電層（１１，２２，１０３）と、
前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域（１２，１１２，２１２）と、
前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層（１３）であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層と、
前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層（１４）と、を備え、
前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層（１０）である、窒化物半導体装置。
【請求項2】
前記導電層がｎ型の窒化物半導体層（１１，１０３）であり、
前記ドリフト層のｎ型不純物濃度が前記窒化物半導体層のｎ型不純物濃度よりも低い、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
前記ドリフト層のｎ型不純物濃度が前記窒化物半導体層のｎ型不純物濃度よりも低い、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項3】
前記凸領域（１２，２１２）は、前記窒化物半導体層の一部によって構成されている、請求項２に記載の窒化物半導体装置。
【請求項4】
前記凸領域は、その下端部に幅狭部（１１２ｂ）を有している、請求項１に記載の窒化物半導体装置。
【請求項5】
前記導電層の上面に設けられているとともに開口（４２ａ）を有するマスク層（４２）であって、前記開口を通過して前記凸領域の前記幅狭部が配置されている、マスク層、をさらに備えている、請求項４に記載の窒化物半導体装置。
【請求項6】
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、請求項５に記載の窒化物半導体装置。
【請求項7】
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、請求項１～６のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項8】
窒化物半導体装置（１，２，３，６，７，８）の製造方法であって、
ｎ型の窒化物半導体層（１１）の上面をエッチングして凸領域（１２，２１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記窒化物半導体層の上面から結晶成長して前記窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
ｎ型の窒化物半導体層（１１）の上面をエッチングして凸領域（１２，２１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記窒化物半導体層の上面から結晶成長して前記窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項9】
窒化物半導体装置（４）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、
前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、
前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項10】
窒化物半導体装置（４，５）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記凸領域から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記凸領域から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記ボディ層の上面から結晶成長してｎ型のソース層（１５）を形成するソース層形成工程、をさらに備える、請求項８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記ボディ層の上面から結晶成長してｐ型のコンタクト層（１６）を形成するコンタクト層形成工程、をさらに備える、請求項８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、請求項９又は１０に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項14】
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、請求項８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書が開示する技術は、窒化物半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
窒化物半導体装置は、ｎ型のドリフト層上にｐ型のボディ層が部分的に設けられた構造を有しいている。ｐ型のボディ層を形成するためには、イオン注入技術又は再エピ成長技術のいずれかが選択され得る。しかしながら、窒化物半導体で構成された半導体層にイオン注入技術を利用して高活性なｐ型の拡散領域を形成することは難しい。このため、特許文献１及び特許文献２は、再エピ成長技術を利用してドリフト層上にボディ層を形成する技術を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－６０９８５号公報
【特許文献2】特開２０２１－９００１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、本発明者らの検討によると、再エピ層のうち初期層は、例えばシリコン、酸素、炭素等の不純物が多く取り込まれ、高濃度なｎ型領域になることが分かってきた。このような高濃度なｎ型領域の存在は、窒化物半導体装置の耐圧を低下させ得る。本明細書は、耐圧低下が抑制された窒化物半導体装置とその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示する窒化物半導体装置（１，２，３，４，５，６，７，８）は、導電層（１１，２２，１０３）と、前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域（１２，１１２，２１２）と、前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層（１３）であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層と、前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層（１４）と、を備えていてもよい。前記導電層は、不純物を含む半導体であってもよく、又は、金属であってもよい。前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層（１０）であってもよい。この窒化物半導体装置では、前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層で構成されているので、これらエピ層を再エピ成長させるときの初期層に形成される高濃度なｎ型領域は、少なくとも前記凸領域の周囲に形成される。この窒化物半導体装置では、前記ドリフト層が前記凸領域の上方に設けられているので、高濃度なｎ型領域とｐ型の前記ボディ層の間には前記ドリフト層が介在する。さらに、前記ドリフト層は、前記凸領域の上方において前記先細り領域を含む。このため、前記先細り領域に隣接する前記ボディ層は、前記凸領域から離れる向きに傾斜している。このように、本明細書が開示する窒化物半導体装置は、高濃度なｎ型領域とｐ型の前記ボディ層の間に距離が確保されるので、耐圧低下が抑制された構造を有している。
【0006】
本明細書が開示する窒化物半導体装置（１，２，３，６，７，８）の１つの製造方法は、ｎ型の窒化物半導体層（１１）の上面をエッチングして凸領域（１２，２１２）を形成する凸領域形成工程と、前記窒化物半導体層の上面から結晶成長して前記窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備えていてもよい。この製造方法によると、耐圧低下が抑制された構造を有する窒化物半導体装置を製造することができる。
【0007】
本明細書が開示する窒化物半導体装置（４）の１つの製造方法は、窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備えていてもよい。この製造方法によると、耐圧低下が抑制された構造を有する窒化物半導体装置を製造することができる。
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備えていてもよい。この製造方法によると、耐圧低下が抑制された構造を有する窒化物半導体装置を製造することができる。
【0008】
本明細書が開示する窒化物半導体装置（４，５）の１つの製造方法は、窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、前記凸領域から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備えていてもよい。この製造方法によると、耐圧低下が抑制された構造を有する窒化物半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図15】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図22】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図23】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図29】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図33】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図34】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【図35】窒化物半導体装置の一実施形態の要部断面図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照し、本明細書が開示する技術が適用された半導体装置及びその製造方法について説明する。以下の説明では、各図を通して実質的に共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略することがある。また、図示明瞭化を目的として、繰り返し配置されている構造についてはその一部のみに符号を付す。
【0011】
本願明細書でいう「窒化物半導体」とは、ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ（ただし、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）で定義される化合物である。
【0012】
（第１実施形態の窒化物半導体装置１）
図１に示すように、窒化物半導体装置１は、ｎ+型の窒化物半導体層１１と、ｎ+型の窒化物半導体の凸領域１２と、ｎ-型の窒化物半導体のドリフト層１３と、ｐ-型の窒化物半導体のボディ層１４と、ｎ++型の窒化物半導体のソース層１５と、を備えている。この例では、これら各層及び領域はいずれも窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成されている。ドリフト層１３とボディ層１４とソース層１５は、後述の製造方法で説明するように、窒化物半導体層１１の上面から再エピ成長技術を利用して成膜された層であり、エピ層１０とも称される。
図１に示すように、窒化物半導体装置１は、ｎ+型の窒化物半導体層１１と、ｎ+型の窒化物半導体の凸領域１２と、ｎ-型の窒化物半導体のドリフト層１３と、ｐ-型の窒化物半導体のボディ層１４と、ｎ++型の窒化物半導体のソース層１５と、を備えている。この例では、これら各層及び領域はいずれも窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成されている。ドリフト層１３とボディ層１４とソース層１５は、後述の製造方法で説明するように、窒化物半導体層１１の上面から再エピ成長技術を利用して成膜された層であり、エピ層１０とも称される。
【0013】
窒化物半導体層１１は、この例ではＧａＮ自立基板である。窒化物半導体層１１は、その上面から窒化半導体がエピタキシャル成長可能な下地基板であればよく、ＧａＮ自立基板に代えて、例えば、ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板であってもよく、ＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板であってもよく、ＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板であってもよい。窒化物半導体層１１のｎ型不純物濃度は、特に限定されるものではないが、例えば１×１０17～１×１０22ｃｍ-3であってもよい。窒化物半導体層１１は、窒化物半導体装置１における機能からドレイン層とも称される。なお、窒化物半導体層１１は、導電層の一例である。
【0014】
凸領域１２は、窒化物半導体層１１の上面の少なくとも一部に設けられており、窒化物半導体層１１の上面から上方に向けて突出している。凸領域１２は、後述の製造方法で説明するように、窒化物半導体層１１の上面をエッチングして形成された領域であり、窒化物半導体層１１の一部でもある。凸領域１２は、平面視したときに、一方向に沿って長く延びていてもよく、島状に分散配置されていてもよい。なお、凸領域１２は、窒化物半導体であればよく、その導電型及び不純物濃度は特に限定されるものではない。例えば、凸領域１２がｐ型の窒化物半導体であってもよい。また、凸領域１２は単層で構成されていなくてもよい。例えば、凸領域１２は不純物濃度が異なる複数の層が積層して構成されていてもよく、異なる導電型の層が積層して構成されていてもよく、アンドープの層を含んで積層して構成されていてもよい。
【0015】
ドリフト層１３は、凸領域１２を被覆するとともに窒化物半導体層１１の上方に設けられている。ドリフト層１３のｎ型不純物濃度は、窒化物半導体層１１のｎ型不純物濃度よりも低い。ドリフト層１３のｎ型不純物濃度は、特に限定されるものではないが、例えば１×１０15～１×１０18ｃｍ-3であってもよい。
【0016】
ドリフト層１３は、平板状領域１３ａと、先細り領域１３ｂと、を有している。平板状領域１３ａは、窒化物半導体層１１上においてエピ層１０の面方向に、即ち、窒化物半導体層１１の上面に対して平行に延びた平板状の形態を有している。この例では、平板状領域１３ａは、窒化物半導体層１１の上面と凸領域１２の頂面及び側面に接しており、所定の厚みを有している。先細り領域１３ｂは、平板状領域１３ａの上面の一部に設けられており、凸領域１２の上方において上向きに先細り形状の形態を有している。先細り領域１３ｂは、エピ層１０の上面まで延びている。先細り領域１３ｂの側面は、平板状領域１３ａの上面に接する位置からエピ層１０の上面の位置まで連続的に傾斜している。このように、先細り領域１３ｂは、断面が台形状に構成されている。
【0017】
ドリフト層１３のうち窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の頂面及び側面と接する部分に高濃度なｎ型領域１３ｃが存在する。または、窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の頂面及び側面とドリフト層１３の間に高濃度なｎ型領域１３ｃが介在している、ということもできる。後述の製造方法で説明するように、この高濃度なｎ型領域１３ｃは、再エピ成長時の初期層である。
【0018】
ボディ層１４は、ドリフト層１３上に設けられている。より具体的には、ボディ層１４は、ドリフト層１３の平板状領域１３ａ上であって、ドリフト層１３の先細り領域１３ｂの側面に隣接して配置されている。ボディ層１４の一部は、エピ層１０の上面に露出する位置に配置されている。このように、ボディ層１４は、下方に向けて先細り形状の形態を有している。ボディ層１４の下端１４ａは、凸領域１２の上端１２ａよりも上方に位置している。この例に代えて、ボディ層１４の下端１４ａは、凸領域１２の上端１２ａよりも下方に設けられていてもよい。即ち、ボディ層１４は、その下端１４ａが隣り合う凸領域１２の間の領域に侵入するように構成されていてもよい。
【0019】
ソース層１５は、ボディ層１４上に設けられており、エピ層１０の上面に露出する位置に配置されている。ソース層１５は、ボディ層１４によってドリフト層１３から隔てられている。
【0020】
窒化物半導体装置１はさらに、ドレイン電極２２と、ソース電極２４と、プレーナー型の絶縁ゲート３０と、を備えている。
【0021】
ドレイン電極２２は、窒化物半導体層１１の下面に接するように設けられており、窒化物半導体層１１にオーミック接触している。ソース電極２４は、絶縁ゲート３０を覆うようにエピ層１０の上方に設けられている。ソース電極２４は、エピ層１０の上面からソース層１５を貫通してボディ層１４に達するコンタクト部２４ａを有している。ソース電極２４のコンタクト部２４ａは、ボディ層１４及びソース層１５にオーミック接触している。
【0022】
絶縁ゲート３０は、エピ層１０の上面の一部に設けられており、ゲート絶縁膜３２及びゲート電極３４を有している。ゲート絶縁膜３２は、エピ層１０の上面に接している。ゲート電極３４は、ゲート絶縁膜３２を介してエピ層１０の上面に対向している。特に、ゲート電極３４は、ドリフト層１３の先細り領域１３ｂとソース層１５を隔てるボディ層１４にゲート絶縁膜３２を介して対向するように設けられている。また、ゲート電極３４は、層間絶縁膜３６によってソース電極２４から絶縁されている。
【0023】
次に、窒化物半導体装置１の動作を説明する。使用時には、例えばソース電極２４よりもドレイン電極２２が正となる電圧が印加される。ゲート電極３４にゲート閾値電圧よりも高い正電圧が印加されると、ドリフト層１３の先細り領域１３ｂとソース層１５を隔てるボディ層１４に反転層が形成され、窒化物半導体装置１がターンオンする。このとき、反転層を経由してソース層１５から先細り領域１３ｂに電子が流入する。先細り領域１３ｂに流入した電子は、その先細り領域１３ｂを縦方向に流れて窒化物半導体層１１に向かう。これにより、ドレイン電極２２とソース電極２４が導通する。
【0024】
ゲート電極３４がソース電極２４と同電位にされると、反転層が消失し、窒化物半導体装置１がターンオフする。このとき、ドリフト層１３とボディ層１４のｐｎ接合面からドリフト層１３内に空乏層が伸びる。特に、ドリフト層１３のうち先細り領域１３ｂは、実質的に完全空乏化される。ここで、窒化物半導体装置１では、高濃度なｎ型領域１３ｃが、ドリフト層１３とボディ層１４のｐｎ接合面から離れた位置に形成されている。窒化物半導体装置１では、ドリフト層１３が窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の頂面及び側面を被覆するように設けられているので、高濃度なｎ型領域１３ｃとボディ層１４の間にはｎ型不純物濃度が低いドリフト層１３が介在する。さらに、ドリフト層１３は、凸領域１２の上方において先細り領域１３ｂを含む。このため、先細り領域１３ｂに隣接するボディ層１４は、凸領域１２から離れる向きに傾斜している。このように、窒化物半導体装置１では、高濃度なｎ型領域１３ｃとボディ層１４の間に距離が確保されるので、ドリフト層１３とボディ層１４のｐｎ接合面から伸びる空乏層の伸展が阻害されることが抑制される。この結果、窒化物半導体装置１は高い耐圧を有することができる。
【0025】
（窒化物半導体装置１の製造方法）
まず、図２に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、図３に示すように、エッチング技術を利用して窒化物半導体層１１の上面の一部を除去し、凸領域１２を形成する。
まず、図２に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、図３に示すように、エッチング技術を利用して窒化物半導体層１１の上面の一部を除去し、凸領域１２を形成する。
【0026】
次に、図４及び図５に示すように、エピタキシャル成長技術を利用して窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の頂面及び側面からドリフト層１３を結晶成長させる。このとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、凸領域１２の上方に先細り領域１３ｂを形成することができる。また、再エピ層であるドリフト層１３のうち初期層は、例えばシリコン、酸素、炭素等の不純物が多く取り込まれ、高濃度なｎ型領域１３ｃが形成される。この例では、ドリフト層１３のうち窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の側面及び頂面と接する部分に高濃度なｎ型領域１３ｃが形成される。この例では、窒化物半導体層１１の上面ならびに凸領域１２の頂面及び側面からドリフト層１３を結晶成長させていたが、この例に代えて、高濃度なｎ型エピ層を成長させた後に、ドリフト層１３を結晶成長させてもよい。
【0027】
次に、図６に示すように、エピタキシャル成長技術を利用してドリフト層１３の上面からボディ層１４を結晶成長させる。このとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、ボディ層１４の上面にはドリフト層１３の先細り領域１３ｂの形状に対応した凹凸を形成することができる。
【0028】
次に、図７に示すように、エピタキシャル成長技術を利用してボディ層１４の上面からソース層１５を結晶成長させる。このとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、ソース層１５の上面の平坦に形成することができる。この例に代えて、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、ソース層１５の上面に凹凸が形成されるようにソース層１５が成膜されてもよい。ドリフト層１３とボディ層１４とソース層１５は、同一チャンバー内で連続成長して形成され、エピ層１０を構成する。
【0029】
次に、図８に示すように、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）又は異方性ウェットエッチング技術を利用してエピ層１０の上面を平坦化し、ドリフト層１３の先細り領域１３ｂを露出させる。
【0030】
次に、図９に示すように、成膜技術を利用してエピ層１０の上面にゲート絶縁膜３２及びゲート電極３４を成膜する。
【0031】
次に、図１０に示すように、エッチング技術を利用してゲート電極３４の一部を除去し、絶縁ゲート３０を形成する。
【0032】
次に、図１１に示すように、成膜技術を利用してゲート電極３４を覆うようにエピ層１０上に層間絶縁膜３６を形成する。
【0033】
次に、図１２に示すように、エッチング技術を利用して層間絶縁膜３６及びゲート絶縁膜３２の一部を除去し、エピ層１０の上面を露出させる。さらに、エッチング技術を利用してエピ層１０の上面からソース層１５を貫通してボディ層１４に達するコンタクトホールを形成する。
【0034】
最後に、窒化物半導体層１１の下面にドレイン電極２２を形成し、エピ層１０の上面にソース電極２４を形成することにより、窒化物半導体装置１を製造することができる。
【0035】
（窒化物半導体装置１の製造方法の変形例）
まず、図１３に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、エピタキシャル成長技術を利用して窒化物半導体層１１の上面からｎ型エピ層１１ａを結晶成長させる。ｎ型エピ層１１ａのｎ型不純物濃度は、窒化物半導体層１１のｎ型不純物濃度よりも低い。なお、ｎ型エピ層１１ａに代えて、アンドープのエピ層が形成されてもよい。
まず、図１３に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、エピタキシャル成長技術を利用して窒化物半導体層１１の上面からｎ型エピ層１１ａを結晶成長させる。ｎ型エピ層１１ａのｎ型不純物濃度は、窒化物半導体層１１のｎ型不純物濃度よりも低い。なお、ｎ型エピ層１１ａに代えて、アンドープのエピ層が形成されてもよい。
【0036】
次に、図１４に示すように、エッチング技術を利用してｎ型エピ層１１ａを貫通するとともに窒化物半導体層１１の上面の一部を除去し、凸領域１２を形成する。このように、この製造方法で形成される凸領域１２は、ｎ型不純物濃度が相対的に濃い層が下側に配置され、ｎ型不純物濃度が相対的に薄い層（又は、アンドープの層）が上側に配置された積層体で構成されている。
【0037】
その後、図４～図１２で説明した工程を実施することにより、窒化物半導体装置１を製造することができる。この製造方法によると、ドリフト層１３を結晶成長させるとき（図４及び図５参照）の初期層である高濃度なｎ型領域１３ｃに含まれるｎ型不純物が、凸領域１２の低濃度なｎ型エピ層１１ａ（又は、アンドープの層）に拡散し、ｎ型領域１３ｃのｎ型不純物濃度が低下し得る。このため、この製造方法によると、より高耐圧な窒化物半導体装置１を製造することができる。
【0038】
（第２実施形態の窒化物半導体装置２）
図１５に示されるように、窒化物半導体装置２は、コンタクト層１６を備えていることを特徴としている。コンタクト層１６は、ボディ層１４上に設けられており、エピ層１０の上面に露出する位置に配置されている。コンタクト層１６のｐ型不純物濃度は、ボディ層１４のｐ型不純物濃度よりも高い。このような構成によると、ボディ層１４とソース電極２４は、コンタクト層１６を介して低いコンタクト抵抗で接続される。また、コンタクト層１６が設けられている場合、ソース電極２４のコンタクト部２４ａ（図１参照）は不要である。窒化物半導体装置２も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。
図１５に示されるように、窒化物半導体装置２は、コンタクト層１６を備えていることを特徴としている。コンタクト層１６は、ボディ層１４上に設けられており、エピ層１０の上面に露出する位置に配置されている。コンタクト層１６のｐ型不純物濃度は、ボディ層１４のｐ型不純物濃度よりも高い。このような構成によると、ボディ層１４とソース電極２４は、コンタクト層１６を介して低いコンタクト抵抗で接続される。また、コンタクト層１６が設けられている場合、ソース電極２４のコンタクト部２４ａ（図１参照）は不要である。窒化物半導体装置２も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。
【0039】
（窒化物半導体装置２の製造方法）
ボディ層１４を成膜するまでの工程は、窒化物半導体装置１の製造方法と同一である（図２～図６、図１３～図１４参照）。次に、図１６に示すように、エピタキシャル成長技術を利用してボディ層１４の上面からコンタクト層１６を結晶成長させる。このとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、コンタクト層１６の上面の平坦に形成することができる。この例に代えて、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、コンタクト層１６の上面に凹凸が形成されるようにコンタクト層１６が成膜されてもよい。ドリフト層１３とボディ層１４とコンタクト層１６は、同一チャンバー内で連続成長して形成され、エピ層１０を構成する。
ボディ層１４を成膜するまでの工程は、窒化物半導体装置１の製造方法と同一である（図２～図６、図１３～図１４参照）。次に、図１６に示すように、エピタキシャル成長技術を利用してボディ層１４の上面からコンタクト層１６を結晶成長させる。このとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、コンタクト層１６の上面の平坦に形成することができる。この例に代えて、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、コンタクト層１６の上面に凹凸が形成されるようにコンタクト層１６が成膜されてもよい。ドリフト層１３とボディ層１４とコンタクト層１６は、同一チャンバー内で連続成長して形成され、エピ層１０を構成する。
【0040】
次に、図１７に示すように、ＣＭＰ又は異方性ウェットエッチング技術を利用してエピ層１０の上面を平坦化し、ドリフト層１３の先細り領域１３ｂを露出させる。
【0041】
次に、図１８に示すように、イオン注入技術を利用してエピ層１０の表面の一部にｎ型不純物を注入し、ソース層１５を形成する。
【0042】
その後、窒化物半導体装置１の製造方法と同一の工程により、絶縁ゲート３０、層間絶縁膜３６、ドレイン電極２２及びソース電極２４を形成することにより、窒化物半導体装置２を製造することができる。
【0043】
（窒化物半導体装置２の変形例）
図１９に示されるように、窒化物半導体装置２の変形例は、イオン注入に代えて、成膜技術を利用してエピ層１０の上面の一部にソース層１５が成膜されていることを特徴としている。窒化物半導体装置２の変形例も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。
図１９に示されるように、窒化物半導体装置２の変形例は、イオン注入に代えて、成膜技術を利用してエピ層１０の上面の一部にソース層１５が成膜されていることを特徴としている。窒化物半導体装置２の変形例も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。
【0044】
（窒化物半導体装置２の変形例の製造方法）
エピ層１０の上面を平坦化するまでの工程は、窒化物半導体装置２の製造方法と同一である（図１６～図１７参照）。次に、図２０に示すように、エピ層１０の上面にマスク８２を形成する。マスク８２は、ソース層１５の形成範囲に対応して開口している。次に、エッチング技術を利用してマスク８２の開口から露出するエピ層１０の上面をエッチングし、窪み１５ａを形成する。なお、この窪み１５ａは、ソース層１５とチャネルの接続を良好なものにするために形成されるものであり、必ずしも形成される必要はない。
エピ層１０の上面を平坦化するまでの工程は、窒化物半導体装置２の製造方法と同一である（図１６～図１７参照）。次に、図２０に示すように、エピ層１０の上面にマスク８２を形成する。マスク８２は、ソース層１５の形成範囲に対応して開口している。次に、エッチング技術を利用してマスク８２の開口から露出するエピ層１０の上面をエッチングし、窪み１５ａを形成する。なお、この窪み１５ａは、ソース層１５とチャネルの接続を良好なものにするために形成されるものであり、必ずしも形成される必要はない。
【0045】
次に、図２１に示すように、成膜技術を利用してソース層１５を成膜する。ソース層１５は、エピ層１０の窪み１５ａ内に所定の厚みで形成される。次に、マスク８２をリフトオフし、マスク８２上に堆積したＧａＮ堆積物を除去する。その後、上記した他の窒化物半導体装置の製造方法と同一の工程により、窒化物半導体装置２の変形例を製造することができる。
【0046】
（第３実施形態の窒化物半導体装置３）
図２２に示されるように、窒化物半導体装置３は、トレンチ型の絶縁ゲート１３０を備えていることを特徴としている。絶縁ゲート１３０は、エピ層１０の上面からソース層１５及びボディ層１４を貫通してドリフト層１３の先細り領域１３ｂに達するトレンチ内に設けられている。ゲート絶縁膜１３２は、そのトレンチの内壁に設けられている。ゲート電極１３４は、そのトレンチ内に設けられており、ゲート絶縁膜１３２を介してソース層１５、ボディ層１４及びドリフト層１３の先細り領域１３ｂの各々に対向している。ゲート電極１３４は、層間絶縁膜３６によってソース電極２４から絶縁されている。窒化物半導体装置３も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。なお、窒化物半導体装置３も、窒化物半導体装置２と同様に、コンタクト層１６が設けられていてもよい。
図２２に示されるように、窒化物半導体装置３は、トレンチ型の絶縁ゲート１３０を備えていることを特徴としている。絶縁ゲート１３０は、エピ層１０の上面からソース層１５及びボディ層１４を貫通してドリフト層１３の先細り領域１３ｂに達するトレンチ内に設けられている。ゲート絶縁膜１３２は、そのトレンチの内壁に設けられている。ゲート電極１３４は、そのトレンチ内に設けられており、ゲート絶縁膜１３２を介してソース層１５、ボディ層１４及びドリフト層１３の先細り領域１３ｂの各々に対向している。ゲート電極１３４は、層間絶縁膜３６によってソース電極２４から絶縁されている。窒化物半導体装置３も、窒化物半導体装置１と同様に、高い耐圧を有することができる。なお、窒化物半導体装置３も、窒化物半導体装置２と同様に、コンタクト層１６が設けられていてもよい。
【0047】
（窒化物半導体装置３の製造方法）
ソース層１５を成膜するまでの工程は、窒化物半導体装置１の製造方法と同一である（図２～図７参照）。ここで、ソース層１５を成膜するとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、ソース層１５の上面の平坦にしてもよいし、ソース層１５の上面に凹凸が形成されるようにソース層１５が成膜されてもよい。次に、エッチング技術を利用してエピ層１０の上面からソース層１５及びボディ層１４を貫通してドリフト層１３の先細り領域１３ｂに達するトレンチを形成する。次に、既知の製造技術を利用してトレンチ内に絶縁ゲート１３０を形成する。上記した他の窒化物半導体装置の製造方法と同一の工程により、窒化物半導体装置３を製造することができる。なお、ソース電極２４のコンタクト部２４ａは、絶縁ゲート１３０用のトレンチを形成するときに同時に形成してもよいし、別の工程で形成してもよい。
ソース層１５を成膜するまでの工程は、窒化物半導体装置１の製造方法と同一である（図２～図７参照）。ここで、ソース層１５を成膜するとき、成長温度、ガス流量及び圧力等を調整することにより、ソース層１５の上面の平坦にしてもよいし、ソース層１５の上面に凹凸が形成されるようにソース層１５が成膜されてもよい。次に、エッチング技術を利用してエピ層１０の上面からソース層１５及びボディ層１４を貫通してドリフト層１３の先細り領域１３ｂに達するトレンチを形成する。次に、既知の製造技術を利用してトレンチ内に絶縁ゲート１３０を形成する。上記した他の窒化物半導体装置の製造方法と同一の工程により、窒化物半導体装置３を製造することができる。なお、ソース電極２４のコンタクト部２４ａは、絶縁ゲート１３０用のトレンチを形成するときに同時に形成してもよいし、別の工程で形成してもよい。
【0048】
（第４実施形態の窒化物半導体装置４）
図２３に示されるように、窒化物半導体装置４は、窒化物半導体層１１とドリフト層１３の間に絶縁体のマスク層４２が設けられていることを特徴としている。マスク層４２は、特に限定されるものではないが、例えば酸化シリコン、窒化シリコン又はＤＬＣであってもよい。マスク層４２には開口４２ａが形成されており、凸領域１１２がその開口４２ａを通過するように配置されている。凸領域１１２は、後述の製造方法で説明するように、マスク層４２の開口４２ａに露出する窒化物半導体層１１の上面から結晶成長して形成されたエピ層である。凸領域１１２は、マスク層４２上において開口４２ａよりも幅広に形成されている。換言すると、凸領域１１２は、その下端部に幅狭部１１２ｂを有しており、その幅狭部１１２ｂがマスク層４２の開口４２ａを通過するように配置されている。この例では、凸領域１１２の断面形状が三角形状である。凸領域１１２の断面形状は、エピ成長して形成するときの成長条件により様々な形状とすることができる。また、凸領域１１は、隣り合う凸領域１１２が繋がるような大きさで形成されてもよい。凸領域１１２のｎ型不純物濃度は、ドリフト層１３のｎ型不純物濃度よりも高い。凸領域１１２のｎ型不純物濃度は、特に限定されるものではないが、例えば１×１０16～１×１０20ｃｍ-3であってもよい。
図２３に示されるように、窒化物半導体装置４は、窒化物半導体層１１とドリフト層１３の間に絶縁体のマスク層４２が設けられていることを特徴としている。マスク層４２は、特に限定されるものではないが、例えば酸化シリコン、窒化シリコン又はＤＬＣであってもよい。マスク層４２には開口４２ａが形成されており、凸領域１１２がその開口４２ａを通過するように配置されている。凸領域１１２は、後述の製造方法で説明するように、マスク層４２の開口４２ａに露出する窒化物半導体層１１の上面から結晶成長して形成されたエピ層である。凸領域１１２は、マスク層４２上において開口４２ａよりも幅広に形成されている。換言すると、凸領域１１２は、その下端部に幅狭部１１２ｂを有しており、その幅狭部１１２ｂがマスク層４２の開口４２ａを通過するように配置されている。この例では、凸領域１１２の断面形状が三角形状である。凸領域１１２の断面形状は、エピ成長して形成するときの成長条件により様々な形状とすることができる。また、凸領域１１は、隣り合う凸領域１１２が繋がるような大きさで形成されてもよい。凸領域１１２のｎ型不純物濃度は、ドリフト層１３のｎ型不純物濃度よりも高い。凸領域１１２のｎ型不純物濃度は、特に限定されるものではないが、例えば１×１０16～１×１０20ｃｍ-3であってもよい。
【0049】
（窒化物半導体装置４の製造方法）
まず、図２４に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、成膜技術を利用して窒化物半導体層１１の上面にマスク層４２を成膜する。次に、エッチング技術を利用してマスク層４２の一部を除去し、開口４２ａを形成する。
まず、図２４に示すように、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を準備する。次に、成膜技術を利用して窒化物半導体層１１の上面にマスク層４２を成膜する。次に、エッチング技術を利用してマスク層４２の一部を除去し、開口４２ａを形成する。
【0050】
次に、図２５に示すように、エピタキシャル成長技術を利用してマスク層４２の開口４２ａに露出する窒化物半導体層１１の上面から凸領域１１２を結晶成長させる。上記したように、この時の成長条件により、凸領域１１２の断面形状は様々な形状とすることができ、凸領域１１２は隣り合う凸領域１１２が繋がるような大きさで形成することもできる。その後、上記した他の窒化物半導体装置の製造方法と同一の工程により、窒化物半導体装置４が製造される。この製造方法によると、マスク層４２によって窒化物半導体層１１に存在している転位がドリフト層１３に伝搬することが抑制される。このため、窒化物半導体装置４は、低リーク電流な特性を有することができる。窒化物半導体装置４では、マスク層４２によって電流経路が遮られている。しかしながら、凸領域１１２のｎ型不純物濃度が高く調整されているので、オン抵抗の増大が抑えられている。
【0051】
上記では、ＧａＮ自立基板である窒化物半導体層１１を下地基板として用いた例を説明した。この例に代えて、図２６示すように、ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板１００を下地基板として窒化物半導体装置４を構成してもよい。ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板１００は、シリコン層１０１とバッファ層１０２とＧａＮ層１０３が積層して構成されており、シリコン層１０１上にバッファ層１０２を介してＧａＮ層１０３を結晶成長して形成される。マスク層４２を備えた窒化物半導体装置４は、転位の伝搬を抑制することができる。このため、このような転位の多いＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板１００を下地基板として用いたとしても、窒化物半導体装置４は良好な特性を有することができる。なお、ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板１００に代えてＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板又はＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板を下地基板として用いても同様である。ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板、ＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板又はＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板を下地基板に用いて製造することことにより、低コストで窒化物半導体装置４を製造することができる。
【0052】
ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板１００のバッファ層１０２は抵抗が高い。このため、図２７に示すように、エッチング技術を利用してシリコン層１０１とバッファ層１０２の一部を除去してドレイン電極２２とＧａＮ層１０３が接するように構成してもよい。この場合、マスク層４２の開口４２ａの下方にはドレイン電極２２が配置されるようにシリコン層１０１とバッファ層１０２の一部を除去してもよい。この例では、マスク層４２の開口４２ａを通過する電流経路に対応してドレイン電極２２が配置されるので、抵抗を低下させる効果が高い。残存させたシリコン層１０１とバッファ層１０２によってウェハハンドリング中の強度を確保しつつ、抵抗を低下させることができる。
【0053】
図２８に示すように、窒化物半導体装置４では、マスク層４２が除去されていてもよい。この例の窒化物半導体装置４は、図２５に示すように、凸領域１１２を形成した後、ドリフト層１３を成膜する前に、エッチング技術を利用してマスク層４２を除去することで製造される。
【0054】
（第５実施形態の窒化物半導体装置５）
図２９に示されるように、窒化物半導体装置５は、窒化物半導体層１１が除去されていることを特徴としている。凸領域１１２がドレイン電極２２の上面の一部に設けられている。ドリフト層１３が凸領域１１２を被覆するとともにドレイン電極２２の上面に接するように設けられている。なお、ドレイン電極２２は、導電層の一例である。
図２９に示されるように、窒化物半導体装置５は、窒化物半導体層１１が除去されていることを特徴としている。凸領域１１２がドレイン電極２２の上面の一部に設けられている。ドリフト層１３が凸領域１１２を被覆するとともにドレイン電極２２の上面に接するように設けられている。なお、ドレイン電極２２は、導電層の一例である。
【0055】
（窒化物半導体装置５の製造方法）
図３０に示すように、窒化物半導体層１１上に各種構造を形成する工程は、窒化物半導体装置４の製造方法と同一である。
図３０に示すように、窒化物半導体層１１上に各種構造を形成する工程は、窒化物半導体装置４の製造方法と同一である。
【0056】
次に、図３１に示すように、ＣＭＰ技術、ウェットエッチング技術又はレーザー剥離技術を利用して窒化物半導体層１１を除去する。
【0057】
次に、図３２に示すように、ウェットエッチング技術を利用してマスク層４２を除去する。
【0058】
その後、ドリフト層１３及び凸領域１１２の下面にドレイン電極２２を成膜することで、窒化物半導体装置５が製造される。
【0059】
窒化物半導体装置５も、窒化物半導体装置４と同様に、ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板、ＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板又はＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板を下地基板に用いて製造することができる。特に、窒化物半導体装置５では、ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板、ＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板又はＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板が最終的に除去されるので、高抵抗なバッファ層が存在しない。ＧａＮ－ｏｎ－Ｓｉ基板、ＧａＮ－ｏｎ－ＳｉＣ基板又はＧａＮ－ｏｎ－サファイア基板が下地基板に用いられる窒化物半導体装置５は、低いオン抵抗を有するとともに低コストで製造され得る。
【0060】
上記で説明した各実施形態の窒化物半導体装置は、以下で説明するように変形することができる。
【0061】
凸領域１２,１１２の断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば台形状、半円状又は三角形状であってもよい。また、図３３に示す窒化物半導体装置６のように、隣り合う凸領域２１２が繋がるように構成されていてもよい。即ち、窒化物半導体層１１の上面に平坦面がなく、窒化物半導体層１１の上面の全体に凸領域２１２が形成されていてもよい。
【0062】
上記各実施形態では、ボディ層１４に形成される反転層がチャネルとなる構造を例示した。この例に代えて、本明細書が開示する技術は、２次元電子ガス層がチャネルとなる構造に適用することもできる。図３４に示す窒化物半導体装置７は、プレーナー型の絶縁ゲート３０とエピ層１０の間にヘテロ接合層５０を備えていることを特徴とする。ヘテロ接合層５０は、下側窒化物半導体層５２と上側窒化物半導体層５４を有している。下側窒化物半導体層５２は、エピ層１０の上面に接している。下側窒化物半導体層５２は、例えば窒化ガリウムであってもよい。上側窒化物半導体層５４は、下側窒化物半導体層５２に接しており、下側窒化物半導体層５２を介してエピ層１０の上面に対向している。上側窒化物半導体層５４は、下側窒化物半導体層５２よりもバンドギャップが広い窒化物半導体であり、例えば窒化アルミニウムガリウムであってもよい。これにより、下側窒化物半導体層５２と上側窒化物半導体層５４のヘテロ接合面近傍に２次元電子ガス層が形成される。２次元電子ガス層の電子密度は、ゲート電極３４に印可する電圧によって制御可能である。このように、窒化物半導体装置７では、２次元電子ガス層がチャネルとなる構造を備えており、スイッチング素子として動作することができる。窒化物半導体装置７では、ボディ層１４に反転層のチャネルが形成されない。このため、窒化物半導体装置７では、他の例に比較してボディ層１４のｐ型不純物の濃度を高くしてもよい。なお、絶縁ゲート３０のゲート絶縁膜３２がｐ型の窒化物半導体に置換されてもよい。この場合の窒化物半導体装置も、同様の作用機能を有することができる。
【0063】
本明細書が開示する技術は、図３５に示す窒化物半導体装置８にも適用することができる。窒化物半導体装置８は、ゲート電極２３４がボディ層１４の上面にオーミック接触していることを特徴とする。窒化物半導体装置８では、ゲート電極２３４に印可する電圧に基づいてドリフト層１３の先細り領域１３ｂとボディ層１４のｐｎ接合に形成される空乏層幅を制御することができる。これにより、ゲート電極２３４に印可する電圧に基づいてドリフト層１３の先細り領域１３ｂを流れる電流密度を制御することができる。窒化物半導体装置８は、スイッチング素子として動作することができる。窒化物半導体装置８も、窒化物半導体装置７と同様に、ボディ層１４に反転層のチャネルが形成されない。このため、窒化物半導体装置８も、他の例に比較してボディ層１４のｐ型不純物の濃度を高くしてもよい。
【0064】
以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。
【0065】
（特徴１）
窒化物半導体装置（１，２，３，４，５，６，７，８）であって、
導電層（１１，２２，１０３）と、
前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域（１２，１１２，２１２）と、
前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層（１３）であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層と、
前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層（１４）と、を備え、
前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層（１０）である、窒化物半導体装置。
窒化物半導体装置（１，２，３，４，５，６，７，８）であって、
導電層（１１，２２，１０３）と、
前記導電層の上面の少なくとも一部に設けられている窒化物半導体の凸領域（１２，１１２，２１２）と、
前記導電層の上方に設けられているｎ型のドリフト層（１３）であって、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層と、
前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接しているｐ型のボディ層（１４）と、を備え、
前記ドリフト層及び前記ボディ層がエピ層（１０）である、窒化物半導体装置。
【0066】
（特徴２）
前記導電層がｎ型の窒化物半導体層（１１，１０３）であり、
前記ドリフト層のｎ型不純物濃度が前記窒化物半導体層のｎ型不純物濃度よりも低い、特徴１に記載の窒化物半導体装置。
前記導電層がｎ型の窒化物半導体層（１１，１０３）であり、
前記ドリフト層のｎ型不純物濃度が前記窒化物半導体層のｎ型不純物濃度よりも低い、特徴１に記載の窒化物半導体装置。
【0067】
（特徴３）
前記凸領域（１２，２１２）は、前記窒化物半導体層の一部によって構成されている、特徴２に記載の窒化物半導体装置。
前記凸領域（１２，２１２）は、前記窒化物半導体層の一部によって構成されている、特徴２に記載の窒化物半導体装置。
【0068】
（特徴４）
前記凸領域は、その下端部に幅狭部（１１２ｂ）を有している、特徴１又は２に記載の窒化物半導体装置。
前記凸領域は、その下端部に幅狭部（１１２ｂ）を有している、特徴１又は２に記載の窒化物半導体装置。
【0069】
（特徴５）
前記導電層の上面に設けられているとともに開口（４２ａ）を有するマスク層（４２）であって、前記開口を通過して前記凸領域の前記幅狭部が配置されている、マスク層、をさらに備えている、特徴４に記載の窒化物半導体装置。
前記導電層の上面に設けられているとともに開口（４２ａ）を有するマスク層（４２）であって、前記開口を通過して前記凸領域の前記幅狭部が配置されている、マスク層、をさらに備えている、特徴４に記載の窒化物半導体装置。
【0070】
（特徴６）
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、特徴５に記載の窒化物半導体装置。
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、特徴５に記載の窒化物半導体装置。
【0071】
（特徴７）
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、特徴１～６のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、特徴１～６のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置。
【0072】
（特徴８）
窒化物半導体装置（１，２，３，６，７，８）の製造方法であって、
ｎ型の窒化物半導体層（１１）の上面をエッチングして凸領域（１２，２１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記窒化物半導体層の上面から結晶成長して前記窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
窒化物半導体装置（１，２，３，６，７，８）の製造方法であって、
ｎ型の窒化物半導体層（１１）の上面をエッチングして凸領域（１２，２１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記窒化物半導体層の上面から結晶成長して前記窒化物半導体層よりもｎ型不純物濃度が低いｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【0073】
（特徴９）
窒化物半導体装置（４）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、
前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
窒化物半導体装置（４）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、
前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【0074】
（特徴１０）
窒化物半導体装置（４，５）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記凸領域から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
窒化物半導体装置（４，５）の製造方法であって、
窒化物半導体層（１１，１０３）の上面にマスク層（４２）を形成する工程であって、前記マスク層は開口（４２ａ）を有する、マスク層形成工程と、
前記マスク層の開口から露出する前記窒化物半導体層の前記上面から結晶成長して凸領域（１１２）を形成する凸領域形成工程と、
前記凸領域から結晶成長してｎ型のドリフト層（１３）を成膜する工程であって、前記ドリフト層は前記窒化物半導体層の上方に設けられており、前記凸領域の上方において上向きに先細り形状の先細り領域（１３ｂ）を含む、ドリフト層成膜工程と、
前記ドリフト層の上面から結晶成長してｐ型のボディ層（１４）を成膜する工程であって、前記ボディ層は前記ドリフト層の前記先細り領域に隣接している、ボディ層成膜工程と、を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【0075】
（特徴１１）
前記ボディ層の上面から結晶成長してｎ型のソース層（１５）を形成するソース層形成工程、をさらに備える、特徴８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
前記ボディ層の上面から結晶成長してｎ型のソース層（１５）を形成するソース層形成工程、をさらに備える、特徴８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【0076】
（特徴１２）
前記ボディ層の上面から結晶成長してｐ型のコンタクト層（１６）を形成するコンタクト層形成工程、をさらに備える、特徴８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
前記ボディ層の上面から結晶成長してｐ型のコンタクト層（１６）を形成するコンタクト層形成工程、をさらに備える、特徴８～１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【0077】
（特徴１３）
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、特徴９又は１０に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
前記凸領域は、前記ドリフト層よりもｎ型不純物濃度が高い、特徴９又は１０に記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【0078】
（特徴１４）
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、特徴８～１３のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
前記ボディ層の下端（１４ａ）は、前記凸領域の上端（１２ａ）よりも上方に位置する、特徴８～１３のいずれか１つに記載の窒化物半導体装置の製造方法。
【0079】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0080】
１，２，３，４，５，６，７，８：窒化物半導体装置、 １０：エピ層、 １１：窒化物半導体層、 １２，１１２，２１２：凸領域、 １３：ドリフト層、 １４：ボディ層、 １５：ソース層、 １６：コンタクト層、 ２２：ドレイン電極、 ２４：ソース電極、 ３０，１３０：絶縁ゲート、 ３２，１３２：ゲート絶縁膜、 ３４，１３４，２３４：ゲート電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】