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(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】P2024167557
(43)【公開日】2024-12-04
(54)【発明の名称】半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20241127BHJP
H01L 21/265 20060101ALI20241127BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 H
H01L29/80 F
H01L21/265 601J
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083719
(22)【出願日】2023-05-22
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ
(72)【発明者】
【氏名】田島 純平
(72)【発明者】
【氏名】黄 博勤
(72)【発明者】
【氏名】新留 彩
(72)【発明者】
【氏名】梶原 瑛祐
(72)【発明者】
【氏名】彦坂 年輝
(72)【発明者】
【氏名】蔵口 雅彦
【テーマコード（参考）】
5F102
【Ｆターム（参考）】
5F102FA01
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD10
5F102GJ03
5F102GK04
5F102GL04
5F102GM04
5F102GQ01
5F102GR04
5F102GR07
5F102GR12
5F102GV06
5F102GV07
5F102GV08
5F102HC07
(57)【要約】
【課題】特性を向上できる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【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半導体領域を含む。第１半導体領域は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む。第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含む。第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含む。第１領域の第２方向における位置は、第２領域の第２方向における位置と、第２電極の第２方向における位置と、の間にある。第１領域におけるフッ素の濃度は第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い。または、第１領域はフッ素を含み第２領域はフッ素を含まない。
【選択図】図１
【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半導体領域を含む。第１半導体領域は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む。第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含む。第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含む。第１領域の第２方向における位置は、第２領域の第２方向における位置と、第２電極の第２方向における位置と、の間にある。第１領域におけるフッ素の濃度は第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い。または、第１領域はフッ素を含み第２領域はフッ素を含まない。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に延びる第１電極と、
前記第１方向に延びる第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記第１方向に対して垂直である、前記第２電極と、
前記第１方向に延びる第３電極であって、前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、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電極への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差し、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は前記第３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３方向に沿い、前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、前記第３部分領域の前記第２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２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第１半導体領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含み、前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域の前記第２方向における位置は、前記第２領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まない、前記第２半導体領域と、
を備えた半導体装置。
前記第１方向に延びる第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記第１方向に対して垂直である、前記第２電極と、
前記第１方向に延びる第３電極であって、前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、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電極への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差し、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は前記第３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３方向に沿い、前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、前記第３部分領域の前記第２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２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第１半導体領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含み、前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域の前記第２方向における位置は、前記第２領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まない、前記第２半導体領域と、
を備えた半導体装置。
【請求項2】
前記第２電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、
前記第１領域から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において、前記第１半導体領域と前記第２電極部分との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
前記第１領域から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において、前記第１半導体領域と前記第２電極部分との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第２領域と前記第１領域との間の境界の前記第２方向における位置は、前記第３電極の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極部分の前記第２方向における位置と、の間にある、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならない、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第１領域の一部は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にある、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第２半導体部分は、第３領域をさらに含み、
前記第３領域は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にあり、
前記第３領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第３領域はフッ素を含まない、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第３領域は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にあり、
前記第３領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第３領域はフッ素を含まない、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第２部分領域は、前記第１電極部分と接し、
前記第２半導体部分から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２半導体部分から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第２半導体部分は、第４領域をさらに含み、
前記第４領域は、前記第３方向において前記第１半導体領域と前記第１領域との間にあり、
前記第４領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第４領域はフッ素を含まない、請求項１に記載の半導体装置。
前記第４領域は、前記第３方向において前記第１半導体領域と前記第１領域との間にあり、
前記第４領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第４領域はフッ素を含まない、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項9】
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にある、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にある、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項10】
前記第１絶縁部材の一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第１絶縁部材の別の一部は、前記第３方向において前記第２電極と重ならず、
前記第１絶縁部材の前記一部の前記第３方向に沿う厚さは、前記第１絶縁部材の前記別の一部の前記第３方向に沿う厚さよりも薄い、請求項９に記載の半導体装置。
前記第１絶縁部材の別の一部は、前記第３方向において前記第２電極と重ならず、
前記第１絶縁部材の前記一部の前記第３方向に沿う厚さは、前記第１絶縁部材の前記別の一部の前記第３方向に沿う厚さよりも薄い、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記第２電極に電気的に接続された第２電極導電部材と、
第１絶縁部材と、
第２絶縁部材と、
をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２半導体部分と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２電極部分と前記第２電極導電部材との間にあり、
前記第１絶縁部材は、シリコン及び窒素を含み、
前記第２絶縁部材は、シリコン及び酸素を含み、
前記第２絶縁部材における窒素の濃度は前記第１絶縁部材における窒素の濃度よりも低い、または、前記第２絶縁部材は窒素を含まない、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
第１絶縁部材と、
第２絶縁部材と、
をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２半導体部分と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２電極部分と前記第２電極導電部材との間にあり、
前記第１絶縁部材は、シリコン及び窒素を含み、
前記第２絶縁部材は、シリコン及び酸素を含み、
前記第２絶縁部材における窒素の濃度は前記第１絶縁部材における窒素の濃度よりも低い、または、前記第２絶縁部材は窒素を含まない、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項12】
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材は、第１絶縁部及び第２絶縁部を含み、
前記第１絶縁部の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２半導体部分と前記第２絶縁部との間にあり、
前記第１絶縁部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならず、
前記第２絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部の前記一部は、前記第２方向において前記第１絶縁部と前記第１電極部分との間にある、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第１絶縁部材は、第１絶縁部及び第２絶縁部を含み、
前記第１絶縁部の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２半導体部分と前記第２絶縁部との間にあり、
前記第１絶縁部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならず、
前記第２絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部の前記一部は、前記第２方向において前記第１絶縁部と前記第１電極部分との間にある、請求項２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項13】
前記第２絶縁部の前記一部におけるフッ素の濃度は、前記第１絶縁部におけるフッ素の濃度よりも高い、または、
前記第２絶縁部の前記一部はフッ素を含み、前記第１絶縁部はフッ素を含まない、請求項１２に記載の半導体装置。
前記第２絶縁部の前記一部はフッ素を含み、前記第１絶縁部はフッ素を含まない、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記第１絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第２半導体領域と前記第３電極との間にある、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域の一部は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域の別の一部は、前記第２絶縁部の前記一部と、前記第２電極部分と、の間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、請求項１２に記載の半導体装置。
前記窒化物領域の一部は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域の別の一部は、前記第２絶縁部の前記一部と、前記第２電極部分と、の間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、請求項１に記載の半導体装置。
前記窒化物領域は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記第１領域におけるフッ素の濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項18】
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において前記第１半導体部分と前記第２半導体部分との間にある、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項19】
構造体を準備し、前記構造体は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域と、第１絶縁膜と、を含み、前記第２半導体領域は第１領域及び第２領域を含み、前記第２領域は、前記第１半導体領域１０と前記第１絶縁膜との間にあり、前記第１領域は前記第１絶縁膜に覆われず、
第１領域にフッ素を導入し、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まず、
電極を形成し、前記電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、前記第１電極部分は前記第１半導体領域の一部と電気的に接続され、前記第２電極部分は前記第１電極部分と電気的に接続され、前記第２電極部分は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への方向において前記第１領域と重なる、半導体装置の製造方法。
第１領域にフッ素を導入し、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まず、
電極を形成し、前記電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、前記第１電極部分は前記第１半導体領域の一部と電気的に接続され、前記第２電極部分は前記第１電極部分と電気的に接続され、前記第２電極部分は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への方向において前記第１領域と重なる、半導体装置の製造方法。
【請求項20】
前記構造体は、第２絶縁膜をさらに含み、
前記第１絶縁膜は、前記第２領域と前記第２絶縁膜の一部との間にあり、
前記第１領域と前記第２絶縁膜との間には前記第１絶縁膜が設けられず、
前記第２絶縁膜はフッ素を含み、
前記フッ素の前記導入は、前記第２絶縁膜に含まれるフッ素の少なくとも一部を前記第１領域に移動させることを含む、請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１絶縁膜は、前記第２領域と前記第２絶縁膜の一部との間にあり、
前記第１領域と前記第２絶縁膜との間には前記第１絶縁膜が設けられず、
前記第２絶縁膜はフッ素を含み、
前記フッ素の前記導入は、前記第２絶縁膜に含まれるフッ素の少なくとも一部を前記第１領域に移動させることを含む、請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、半導体装置において、特性の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－０９５６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、特性を向上できる半導体装置及び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半導体領域及び第２半導体領域を含む。前記第１電極は、第１方向に延びる。前記第２電極は、前記第１方向に延びる。前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記第１方向に対して垂直である。前記第３電極は、前記第１方向に延びる。前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にある。前記第１半導体領域は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第１半導体領域は、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電極への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する。前記第２部分領域から前記第２電極への方向は前記第３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３方向に沿う。前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、前記第３部分領域の前記第２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２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある。前記第２半導体領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む。前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含む。前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は前記第３方向に沿う。前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は前記第３方向に沿う。前記第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１領域の前記第２方向における位置は、前記第２領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極の前記第２方向における前記位置と、の間にある。前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い。または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まない。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の実施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。
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。
【0008】
（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平面図である。
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２は、図１のＡ１－Ａ２線断面図である。
図１及び図２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半導体領域１０及び第２半導体領域２０を含む。
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平面図である。
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２は、図１のＡ１－Ａ２線断面図である。
図１及び図２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半導体領域１０及び第２半導体領域２０を含む。
【0009】
図１に示すように、第１電極５１、第２電極５２及び第３電極５３は、第１方向Ｄ１に延びる。第１電極５１から第２電極５２への第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して垂直である。
【0010】
第１方向Ｄ１をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｙ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。例えば、第２方向Ｄ２は、Ｘ軸方向である。
【0011】
第１方向Ｄ１における第１電極５１の長さは、第２方向Ｄ２における第１電極５１の長さ（幅）よりも長い。第１方向Ｄ１における第２電極５２の長さは、第２方向Ｄ２における第２電極５２の長さ（幅）よりも長い。第１方向Ｄ１における第３電極５３の長さは、第２方向Ｄ２における第３電極５３の長さ（幅）よりも長い。第１電極５１、第２電極５２及び第３電極５３は、第１方向に延びるストライプである。
【0012】
第３電極５３の第２方向Ｄ２における位置は、第１電極５１の第２方向Ｄ２における位置と、第２電極５２の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。
【0013】
第１半導体領域１０は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。組成比ｘ１は、例えば０以上０．１以下である。第１半導体領域１０は、例えば、ＧａＮ層である。
【0014】
図２に示すように、第１半導体領域１０は、第１部分領域１１、第２部分領域１２、第３部分領域１３、第４部分領域１４及び第５部分領域１５を含む。第１部分領域１１から第１電極５１への第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｚ軸方向である。
【0015】
第２部分領域１２から第２電極５２への方向は、第３方向Ｄ３に沿う。第３部分領域１３から第３電極５３への方向は、第３方向Ｄ３に沿う。第１部分領域１１は、第３方向Ｄ３において第１電極５１と重なる。第２部分領域１２は、第３方向Ｄ３において第２電極５２と重なる。第３部分領域１３は、第３方向Ｄ３において第３電極５３と重なる。
【0016】
第４部分領域１４の第２方向Ｄ２における位置は、第１部分領域１１の第２方向Ｄ２における位置と、第３部分領域１３の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第５部分領域１５の第２方向Ｄ２における位置は、第３部分領域１３の第２方向Ｄ２における位置と、第２部分領域１２の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。
【0017】
第２半導体領域２０は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む。組成比ｘ２は、例えば、０．２以上０．３５以下である。第２半導体領域２０は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。第２半導体領域２０は、第１半導体部分２１及び第２半導体部分２２を含む。第４部分領域１４から第１半導体部分２１への方向は、第３方向Ｄ３に沿う。第５部分領域１５から第２半導体部分２２への方向は、第３方向Ｄ３に沿う。
【0018】
第２半導体部分２２は、第１領域２２ａ及び第２領域２２ｂを含む。第１領域２２ａの第２方向Ｄ２における位置は、第２領域２２ｂの第２方向Ｄ２における位置と、第２電極５２の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第１領域２２ａにおけるフッ素の濃度は、第２領域２２ｂにおけるフッ素の濃度よりも高い。または、第１領域２２ａはフッ素を含み、第２領域２２ｂはフッ素を含まない。
【0019】
例えば、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、第１電極５１の電位を基準とした電位で良い。例えば、第１電極５１は、ソース電極として機能する。例えば、第２電極５２は、ドレイン電極として機能する。例えば、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。
【0020】
図２に示すように、第１半導体領域１０は、第２半導体領域２０と対向する部分を含む。この部分にキャリア領域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１１０は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。
【0021】
例えば、第１電極５１と第３電極５３との間の第２方向Ｄ２における距離は、第３電極５３と第２電極５２との間の第２方向Ｄ２における距離よりも短い。より安定した特性が得られる。
【0022】
実施形態において、第２電極５２に印加される電圧は、第３電極５３に印加される電圧よりも高い。このため、第２電極５２の近い領域において、高い電界が集中し、動作が不安定になりやすい。例えば、第２電極５２の端部に生じる高い電界によりトラップが生成され易い。これにより、例えば、特性が変化し易くなる。例えば、電流コラプスが生じる場合がある。
【0023】
実施形態においては、上記のように、第２電極５２に近い第１領域２２ａはフッ素を含む。フッ素を第１領域２２ａにおいては、例えば、トラップの生成が抑制される。これにより、第２電極５２に近い領域において高い電界が集中した場合においても、安定した特性が維持し易くなる。例えば、電流コラプスが抑制される。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。
【0024】
実施形態においては、フッ素の濃度が低い、または、フッ素を含まない第２領域２２ｂが設けられる。例えば、第３電極５３と第２電極５２との間に対応する第２半導体部分２２の全域がフッ素を含む場合に比べて、低いオン抵抗を維持し易い。実施形態によれば、例えば、安定した特性と、低いオン抵抗と、が得られる。
【0025】
実施形態に係る１つの例において、第１領域２２ａにおけるフッ素の濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である。トラップがより安定して抑制できる。一方、第２領域２２ｂにおけるフッ素の濃度は、１×１０１６ｃｍ－３未満である。低いオン抵抗が安定して得易い。
【0026】
１つの例において、フッ素の濃度が違いに異なる第１領域２２ａ及び第２領域２２ｂは、第２半導体領域２０へのフッ素のマスクを用いた選択的導入などにより得られる。
【0027】
図３は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式的断面図である。
図３は、半導体装置１１０の第２電極５２を含む部分を拡大して例示している。
図３に示すように、第２電極５２は、第１電極部分５２ａ及び第２電極部分５２ｂを含む。第１領域２２ａから第１電極部分５２ａの少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第１領域２２ａの少なくとも一部は、第３方向Ｄ３において、第１半導体領域１０と第２電極部分５２ｂとの間にある。第１電極部分５２ａは、第２部分領域１２（及び第２半導体部分２２）と電気的に接続される。
図３は、半導体装置１１０の第２電極５２を含む部分を拡大して例示している。
図３に示すように、第２電極５２は、第１電極部分５２ａ及び第２電極部分５２ｂを含む。第１領域２２ａから第１電極部分５２ａの少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第１領域２２ａの少なくとも一部は、第３方向Ｄ３において、第１半導体領域１０と第２電極部分５２ｂとの間にある。第１電極部分５２ａは、第２部分領域１２（及び第２半導体部分２２）と電気的に接続される。
【0028】
例えば、第２電極部分５２ｂは、ひさし部分である。第２電極部分５２ｂは、ドレイン側のフィールドプレートとして機能しても良い。第２電極部分５２ｂの端部において、高い電界が局所的に生じやすい。フッ素を含む第１領域２２ａが第２電極部分５２ｂの下に設けられることで、特性がより安定し易くなる。
【0029】
図３において、破線で囲まれた領域１０Ｆはフッ素を含む。第１領域２２ａの少なくとも一部は、領域１０Ｆに含まれる。図１及び図３に示すように、第２領域２２ｂと第１領域２２ａとの間の境界２２ｘは、第３電極５３と第２電極５２との間にある。境界２２ｘの第２方向Ｄ２における位置は、第３電極５３の第２方向Ｄ２における位置と、第２電極部分５２ｂの第２方向における位置と、の間にある。例えば、第１領域２２ａの少なくとも一部は、第３方向Ｄ３において第２電極部分５２ｂと重ならない。第２電極部分５２ｂの第３電極５３の側の端部において、高い電界が集中し易い。境界２２ｘの位置が第３電極５３の側にあることで、特性を変動させる原因となるトラップをより安定して抑制できる。安定した特性がより得易い。
【0030】
図３に示すように、この例では、フッ素を含む領域は、第１電極部分５２ａの下には設けられない。例えば、第２半導体部分２２は、第３領域２２ｃをさらに含んでも良い。第３領域２２ｃは、第３方向Ｄ３において第２部分領域１２と第１電極部分５２ａとの間にある。第３領域２２ｃにおけるフッ素の濃度は、第１領域２２ａにおけるフッ素の濃度よりも低い。または、第３領域２２ｃはフッ素を含まない。第１電極部分５２ａと重なる領域がフッ素を含まないことで、例えば、低いコンタクト抵抗が得られる。これにより、低いオン抵抗が得やすくなる。
【0031】
図３に示すように、第２半導体部分２２は、第４領域２２ｄをさらに含んで良い。第４領域２２ｄは、第３方向Ｄ３において第１半導体領域１０と第１領域２２ａとの間にある。第４領域２２ｄにおけるフッ素の濃度は、第１領域２２ａにおけるフッ素の濃度よりも低い。または、第４領域２２ｄはフッ素を含まない。
【0032】
例えば、フッ素の濃度が高い領域（第１領域２２ａ）は、第２半導体部分２２の表面側に局所的に設けられても良い。特性に影響を与えるトラップは、第２半導体部分２２の表面側に生じやすい。フッ素の濃度が高い領域（第１領域２２ａ）が第２半導体部分２２の表面側に局所的に設けられることで、特性の変動が効果的に抑制できる。フッ素の濃度が低い第４領域２２ｄが設けられることで、例えば、低いオン抵抗が得易い。
【0033】
図３に示すように、半導体装置１１０は、第１絶縁部材４１をさらに含んで良い。第１絶縁部材４１の少なくとも一部は、第１領域２２ａと第２電極部分５２ｂとの間にある。
【0034】
第１絶縁部材４１の一部４１ｐは、第１領域２２ａと第２電極部分５２ｂとの間にある。第１絶縁部材４１の別の一部４１ｑは、第３方向Ｄ３において第２電極５２と重ならない。第１絶縁部材４１の一部４１ｐの第３方向Ｄ３に沿う厚さを厚さｔ４１ｐとする。第１絶縁部材４１の別の一部４１ｑの第３方向Ｄ３に沿う厚さを厚さｔ４１ｑとする。厚さｔ４１ｐは、厚さｔ４１ｑよりも薄い。第１絶縁部材４１の一部４１ｐは、第１領域２２ａと重なる。このような厚さの差が設けられる場合も、第１領域２２ａが設けられることで、安定した特性が効果的に得られる。
【0035】
この例では、第１絶縁部材４１は、第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂを含む。第１絶縁部４１ａの少なくとも一部は、第３方向Ｄ３において第２半導体部分２２と第２絶縁部４１ｂとの間にある。第１絶縁部４１ａは、第３方向Ｄ３において第２電極部分５２ｂと重ならない。第２絶縁部４１ｂの一部は、第３方向Ｄ３において第１領域２２ａと第２電極部分５２ｂとの間にある。第２絶縁部４１ｂのこの一部は、第２方向Ｄ２において第１絶縁部４１ａと第１電極部分５２ａとの間にある。このように、第１絶縁部材４１において積層構造が適用されても良い。
【0036】
１つの例において、第１絶縁部４１ａは、ＣＶＤ（例えば、ＬＰＣＶＤ：Low-Pressure Chemical Vapor Deposition）などにより形成できる。第２絶縁部４１ｂは、例えば、ＣＶＤ（例えば、ＰＥＣＶＤ：plasma-enhanced chemical vapor deposition）などにより形成できる。例えば、第１絶縁部４１ａの膜質は、第２絶縁部４１ｂの膜質よりも高い。より安定した特性が得易い。第１絶縁部材４１（第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂ）は、例えば、シリコン及び窒素を含んで良い。第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂ）は、例えば、窒化シリコンを含む。安定した特性が得易い。第１絶縁部材４１（第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂ）は、例えば、シリコン及び酸素を含んで良い。
【0037】
図２に示すように、第１絶縁部４１ａの一部は、第３方向Ｄ３において第２半導体領域２０と第３電極５３との間に設けられても良い。第１絶縁部４１ａのこの一部は、第３方向Ｄ３において第３電極５３と重なる。第１絶縁部４１ａのこの一部は、例えば、ゲート絶縁膜として機能する。
【0038】
図２に示すように、この例では、第３電極５３は、第３電極部分５３ｃ及び第４電極部分５３ｄを含む。この例では、第３電極部分５３ｃは、第１絶縁部４１ａの一部と接する。第４電極部分５３ｄは、第３電極部分５３ｃと電気的に接続される。第４電極部分５３ｄは、例えば、ひさし部分である。
【0039】
図２に示すように、この例では、第１電極５１は、第５電極部分５１ｅ及び第６電極部分５１ｆを含む。第５電極部分５１ｅは、第１部分領域１１（及び第１半導体部分２１）と電気的に接続される。第６電極部分５１ｆは、第５電極部分５１ｅと電気的に接続される。第６電極部分５１ｆは、例えば、ひさし部分である。
【0040】
図２に示すように、半導体装置１１０は、基体１８ｓ及び窒化物層１８ｂを含んで良い。基体１８ｓと第２半導体領域２０との間に第１半導体領域１０が設けられる。基体１８ｓと第１半導体領域１０との間に窒化物層１８ｂが設けられる。基体１８ｓは、例えば、シリコン基板などで良い。窒化物層１８ｂは、例えば、Ａｌ、Ｇａ及び窒素を含む。窒化物層１８ｂは、例えば、ＡｌｍＧａＮを含む。このＡｌＧａＮ層は、例えばバッファ層である。窒化物層１８ｂは第１半導体領域１０と対向する領域を含む。この領域は、炭素を含むＧａＮ層を含んで良い。
【0041】
例えば、図３に例示する構成を含む第１試料において、電圧ストレス試験後のオン抵抗は、電圧ストレス試験前の初期値の値の３倍である。第１領域２２ａが設けられない第２試料において、電圧ストレス試験後のオン抵抗は、電圧ストレス試験前の初期値の値の６倍である。第１領域２２ａが設けられることにより、オン抵抗の変動は１／２になる。電圧ストレス試験においては、ゲートオフ状態で定格電圧のドレイン電圧が１０００秒印加される。
【0042】
以下、第２電極を含む領域の種々の構成のいくつかの例について説明する。
【0043】
図４は、第１実施形態に係る半導体装置の一部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１１１において、第１絶縁部材４１は、第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂを含む。第２絶縁部４１ｂの一部は、第３方向Ｄ３において第１領域２２ａと第２電極部分５２ｂとの間にある。第２絶縁部４１ｂのこの一部におけるフッ素の濃度は、第１絶縁部４１ａにおけるフッ素の濃度よりも高い。または、第２絶縁部４１ｂのこの一部はフッ素を含み、第１絶縁部４１ａはフッ素を含まない。このように、第１領域２２ａと重なる第２絶縁部４１ｂは、フッ素を含んでも良い。フッ素を含む第１領域２２ａが安定して得易い。１つの例において、フッ素を含む第２絶縁部４１ｂから、フッ素が第１領域２２ａに供給されても良い。
図４に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１において、第１絶縁部材４１は、第１絶縁部４１ａ及び第２絶縁部４１ｂを含む。第２絶縁部４１ｂの一部は、第３方向Ｄ３において第１領域２２ａと第２電極部分５２ｂとの間にある。第２絶縁部４１ｂのこの一部におけるフッ素の濃度は、第１絶縁部４１ａにおけるフッ素の濃度よりも高い。または、第２絶縁部４１ｂのこの一部はフッ素を含み、第１絶縁部４１ａはフッ素を含まない。このように、第１領域２２ａと重なる第２絶縁部４１ｂは、フッ素を含んでも良い。フッ素を含む第１領域２２ａが安定して得易い。１つの例において、フッ素を含む第２絶縁部４１ｂから、フッ素が第１領域２２ａに供給されても良い。
【0044】
図５は、第１実施形態に係る半導体装置の一部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１１２において、第２部分領域１２は、第１電極部分５２ａと接する。第２半導体部分２２から第１電極部分５２ａの少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。このような半導体装置１１２においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。
図５に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２において、第２部分領域１２は、第１電極部分５２ａと接する。第２半導体部分２２から第１電極部分５２ａの少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。このような半導体装置１１２においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。
【0045】
図６は、第１実施形態に係る半導体装置の一部を例示する模式的断面図である。
図６に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３において、第１領域２２ａの一部は、第３方向Ｄ３において第２部分領域１２と第１電極部分５２ａとの間にある。このように、フッ素を含む第１領域２２ａは、第１電極部分５２ａの下にも設けられて良い。
図６に示すように、実施形態に係る半導体装置１１３において、第１領域２２ａの一部は、第３方向Ｄ３において第２部分領域１２と第１電極部分５２ａとの間にある。このように、フッ素を含む第１領域２２ａは、第１電極部分５２ａの下にも設けられて良い。
【0046】
図７は、第１実施形態に係る半導体装置の一部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１１４において、第１領域２２ａは、第１半導体領域１０と第１絶縁部４１ａとの間に設けられても良い。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１４において、第１領域２２ａは、第１半導体領域１０と第１絶縁部４１ａとの間に設けられても良い。
【0047】
上記の半導体装置１１１～１１４において、半導体装置１１０に関して説明した他の構成が適用されて良い。
【0048】
図８は、第１実施形態に係る半導体装置の一部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１１５において、第２電極５２は、窒化物領域５２Ｎと、導電領域５２Ｃと、を含む。窒化物領域５２Ｎの一部は、第２部分領域１２と導電領域５２Ｃとの間にある。窒化物領域５２Ｎの別の一部は、第２絶縁部４１ｂの一部と、第２電極部分５２ｂと、の間にある。窒化物領域５２Ｎの材料は、導電領域５２Ｃの材料と異なる。
図８に示すように、実施形態に係る半導体装置１１５において、第２電極５２は、窒化物領域５２Ｎと、導電領域５２Ｃと、を含む。窒化物領域５２Ｎの一部は、第２部分領域１２と導電領域５２Ｃとの間にある。窒化物領域５２Ｎの別の一部は、第２絶縁部４１ｂの一部と、第２電極部分５２ｂと、の間にある。窒化物領域５２Ｎの材料は、導電領域５２Ｃの材料と異なる。
【0049】
例えば、窒化物領域５２Ｎは、ガリウム及び窒素を含む。窒化物領域５２Ｎは、ｎ形のＧａＮである。導電領域５２Ｃは、例えば、金属である。このように、第２電極５２の一部は、半導体を含んで良い。例えば、より低いオン抵抗が得やすくなる。
半導体装置１１５においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。安定した特性が得られる。半導体装置１１５において、半導体装置１１０～１１４に関して説明した構成が適用されて良い。
半導体装置１１５においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。安定した特性が得られる。半導体装置１１５において、半導体装置１１０～１１４に関して説明した構成が適用されて良い。
【0050】
図９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９に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第２電極導電部材５２Ｐ、第１絶縁部材４１及び第２絶縁部材４２を含む。、第２電極導電部材５２Ｐ及び第２絶縁部材４２を除く構成は、半導体装置１１０～１１５の構成が適用されて良い。
図９に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第２電極導電部材５２Ｐ、第１絶縁部材４１及び第２絶縁部材４２を含む。、第２電極導電部材５２Ｐ及び第２絶縁部材４２を除く構成は、半導体装置１１０～１１５の構成が適用されて良い。
【0051】
半導体装置１２０において、第２電極導電部材５２Ｐは、第２電極５２に電気的に接続される。第１絶縁部材４１の少なくとも一部は、第２半導体部分２２と第２電極部分５２ｂとの間にある。第２絶縁部材４２の少なくとも一部は、第２電極部分５２ｂと第２電極導電部材５２Ｐとの間にある。第２電極導電部材５２Ｐは、例えばフィールドプレートとして機能する。電界の集中がより緩和される。
【0052】
第１絶縁部材４１は、シリコン及び窒素を含む。第２絶縁部材４２は、シリコン及び酸素を含む。第２絶縁部材４２における窒素の濃度は、第１絶縁部材４１における窒素の濃度よりも低い。または、第２絶縁部材４２は窒素を含まない。このような複数の絶縁部材により、より安定した特性が得易い。
【0053】
図９に示すように、第１電極導電部材５１Ｐが設けられて良い。第１電極導電部材５１Ｐは、第１電極５１と電気的に接続される。この例では、図９の断面とは異なる位置で、。第１電極導電部材５１Ｐは、第１電極５１と電気的に接続される。別の第１電極導電部材５１Ｑが設けられて良い。別の第１電極導電部材５１Ｑは、第１電極５１と電気的に接続される。
【0054】
例えば、第２半導体部分２２は第１電極導電部材５１Ｐと重なる領域を含んで良い。この領域はフッ素を含んでも良い。トラップの生成がより抑制される。とり安定した特性が得やすくなる。
【0055】
図９に示すように、第２電極導電部材５２Ｐ、第１電極導電部材５１Ｐ、及び、第２絶縁部材４２の上に、第３絶縁部材４３が設けられても良い。第３絶縁部材４３は、例えば、窒化シリコンを含んで良い。
【0056】
図１０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１０に示すように、実施形態に係る半導体装置１２１において、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において第１半導体部分２１と第２半導体部分２２との間にある。例えば、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において第４部分領域１４と第５部分領域１５との間にある。半導体装置１２１において、第３電極５３は、例えば、リセス型のゲート電極である。例えば、高いしきい値電圧が得られる。半導体装置１２１においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。安定した特性が得られる。
図１０に示すように、実施形態に係る半導体装置１２１において、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において第１半導体部分２１と第２半導体部分２２との間にある。例えば、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において第４部分領域１４と第５部分領域１５との間にある。半導体装置１２１において、第３電極５３は、例えば、リセス型のゲート電極である。例えば、高いしきい値電圧が得られる。半導体装置１２１においても、フッ素を含む第１領域２２ａが設けられる。安定した特性が得られる。
【0057】
半導体装置１２１において、第１絶縁部４１ａの一部は、第２方向Ｄ２において、第１半導体部分２１と第３電極５３の少なくとも一部との間にある。第１絶縁部４１ａの別の一部は、第２方向Ｄ２において、第３電極５３の少なくとも一部と第２半導体部分２２との間にある。
【0058】
（第２実施形態）
第２実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。以下では、第２電極５２を含む部分の製造方法について説明する。
第２実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。以下では、第２電極５２を含む部分の製造方法について説明する。
【0059】
【0060】
構造体１０Ｂは、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域１０と、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域２０と、第１絶縁膜４１ｆと、を含む。第２半導体領域２０は、第１領域２２ａ及び第２領域２２ｂを含む。第２領域２２ｂは、第１半導体領域１０と第１絶縁膜４１ｆとの間にある。第１領域２２ａは、第１絶縁膜４１ｆに覆われない。
【0061】
図１１（ａ）に示すように、第１領域２２ａにフッ素を導入する。例えば、第１絶縁膜４１ｆをマスクとして用いたイオン注入などによりフッ素が導入されて良い。第１領域２２ａにおけるフッ素の濃度は、第２領域２２ｂにおけるフッ素の濃度よりも高い。または、第１領域２２ａはフッ素を含み、第２領域２２ｂはフッ素を含まない。
【0062】
図１１（ｂ）に示すように、電極５０を形成する。電極５０は、第１電極部分５２ａ及び第２電極部分５２ｂを含む。第１電極部分５２ａは第１半導体領域１０の一部と電気的に接続される。第２電極部分５２ｂは第１電極部分５２ａと電気的に接続される。第２電極部分５２ｂは、第１半導体領域１０から第２半導体領域２０への方向（第３方向Ｄ３）において第１領域２２ａと重なる。
【0063】
このようして、例えば、半導体装置１１０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の製造方法を提供できる。
【0064】
上記において、電極５０は、第２電極５２に対応する。第１絶縁膜４１ｆは、例えば、第１絶縁部４１ａに対応する。電極５０の形成の前に、第２絶縁部４１ｂが形成されて良い。
【0065】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２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１２（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、構造体１０Ｂが準備される。この例では、構造体１０Ｂは、第２絶縁膜４２ｆをさらに含む。第１絶縁膜４１ｆは、第２領域２２ｂと第２絶縁膜４２ｆの一部との間にある。第１領域２２ａと第２絶縁膜４２ｆとの間には第１絶縁膜４１ｆが設けられない。第２絶縁膜４２ｆは、フッ素を含む。
図１２（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置の製造方法において、構造体１０Ｂが準備される。この例では、構造体１０Ｂは、第２絶縁膜４２ｆをさらに含む。第１絶縁膜４１ｆは、第２領域２２ｂと第２絶縁膜４２ｆの一部との間にある。第１領域２２ａと第２絶縁膜４２ｆとの間には第１絶縁膜４１ｆが設けられない。第２絶縁膜４２ｆは、フッ素を含む。
【0066】
図１２（ｂ）に示すように、第２絶縁膜４２ｆからフッ素を第１領域２２ａに移動させる。例えば、熱処理などによる拡散により、フッ素が第２絶縁膜４２ｆから第１領域２２ａに移動する。これにより、フッ素を含む第１領域２２ａが得られる。このとき、第１絶縁膜４１ｆにより、フッ素の移動が抑制される。これにより、第２領域２２ｂにおけるフッ素の濃度は低い。または、第２領域２２ｂは、フッ素を実質的に含まない。
【0067】
このように、フッ素の導入は、第２絶縁膜４２ｆに含まれるフッ素の少なくとも一部を第１領域２２ａに移動させることを含んで良い。このような製造方法により、例えば、半導体装置１１０が得られる。
【0068】
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。
【0069】
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方向に延びる第１電極と、
前記第１方向に延びる第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記第１方向に対して垂直である、前記第２電極と、
前記第１方向に延びる第３電極であって、前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、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電極への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差し、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は前記第３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３方向に沿い、前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、前記第３部分領域の前記第２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２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第１半導体領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含み、前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域の前記第２方向における位置は、前記第２領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まない、前記第２半導体領域と、
を備えた半導体装置。
（構成１）
第１方向に延びる第１電極と、
前記第１方向に延びる第２電極であって、前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記第１方向に対して垂直である、前記第２電極と、
前記第１方向に延びる第３電極であって、前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域であって、前記第１半導体領域は、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電極への第３方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差し、前記第２部分領域から前記第２電極への方向は前記第３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３方向に沿い、前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における位置と、前記第３部分領域の前記第２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２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における位置と、の間にある、前記第１半導体領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１半導体部分及び第２半導体部分を含み、前記第４部分領域から前記第１半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２半導体部分への方向は前記第３方向に沿い、前記第２半導体部分は、第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域の前記第２方向における位置は、前記第２領域の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まない、前記第２半導体領域と、
を備えた半導体装置。
【0070】
（構成２）
前記第２電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、
前記第１領域から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において、前記第１半導体領域と前記第２電極部分との間にある、構成１に記載の半導体装置。
前記第２電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、
前記第１領域から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において、前記第１半導体領域と前記第２電極部分との間にある、構成１に記載の半導体装置。
【0071】
（構成３）
前記第２領域と前記第１領域との間の境界の前記第２方向における位置は、前記第３電極の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極部分の前記第２方向における位置と、の間にある、構成２に記載の半導体装置。
前記第２領域と前記第１領域との間の境界の前記第２方向における位置は、前記第３電極の前記第２方向における前記位置と、前記第２電極部分の前記第２方向における位置と、の間にある、構成２に記載の半導体装置。
【0072】
（構成４）
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならない、構成３に記載の半導体装置。
前記第１領域の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならない、構成３に記載の半導体装置。
【0073】
（構成５）
前記第１領域の一部は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にある、構成２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第１領域の一部は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にある、構成２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0074】
（構成６）
前記第２半導体部分は、第３領域をさらに含み、
前記第３領域は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にあり、
前記第３領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第３領域はフッ素を含まない、構成２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２半導体部分は、第３領域をさらに含み、
前記第３領域は、前記第３方向において前記第２部分領域と前記第１電極部分との間にあり、
前記第３領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第３領域はフッ素を含まない、構成２～４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0075】
（構成７）
前記第２部分領域は、前記第１電極部分と接し、
前記第２半導体部分から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２部分領域は、前記第１電極部分と接し、
前記第２半導体部分から前記第１電極部分の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0076】
（構成８）
前記第２半導体部分は、第４領域をさらに含み、
前記第４領域は、前記第３方向において前記第１半導体領域と前記第１領域との間にあり、
前記第４領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第４領域はフッ素を含まない、構成１～７のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２半導体部分は、第４領域をさらに含み、
前記第４領域は、前記第３方向において前記第１半導体領域と前記第１領域との間にあり、
前記第４領域におけるフッ素の濃度は、前記第１領域におけるフッ素の前記濃度よりも低い、または、前記第４領域はフッ素を含まない、構成１～７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0077】
（構成９）
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にある、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にある、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0078】
（構成１０）
前記第１絶縁部材の一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第１絶縁部材の別の一部は、前記第３方向において前記第２電極と重ならず、
前記第１絶縁部材の前記一部の前記第３方向に沿う厚さは、前記第１絶縁部材の前記別の一部の前記第３方向に沿う厚さよりも薄い、構成９に記載の半導体装置。
前記第１絶縁部材の一部は、前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第１絶縁部材の別の一部は、前記第３方向において前記第２電極と重ならず、
前記第１絶縁部材の前記一部の前記第３方向に沿う厚さは、前記第１絶縁部材の前記別の一部の前記第３方向に沿う厚さよりも薄い、構成９に記載の半導体装置。
【0079】
（構成１１）
前記第２電極に電気的に接続された第２電極導電部材と、
第１絶縁部材と、
第２絶縁部材と、
をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２半導体部分と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２電極部分と前記第２電極導電部材との間にあり、
前記第１絶縁部材は、シリコン及び窒素を含み、
前記第２絶縁部材は、シリコン及び酸素を含み、
前記第２絶縁部材における窒素の濃度は前記第１絶縁部材における窒素の濃度よりも低い、または、前記第２絶縁部材は窒素を含まない、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２電極に電気的に接続された第２電極導電部材と、
第１絶縁部材と、
第２絶縁部材と、
をさらに備え、
前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２半導体部分と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部材の少なくとも一部は、前記第２電極部分と前記第２電極導電部材との間にあり、
前記第１絶縁部材は、シリコン及び窒素を含み、
前記第２絶縁部材は、シリコン及び酸素を含み、
前記第２絶縁部材における窒素の濃度は前記第１絶縁部材における窒素の濃度よりも低い、または、前記第２絶縁部材は窒素を含まない、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0080】
（構成１２）
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材は、第１絶縁部及び第２絶縁部を含み、
前記第１絶縁部の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２半導体部分と前記第２絶縁部との間にあり、
前記第１絶縁部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならず、
前記第２絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部の前記一部は、前記第２方向において前記第１絶縁部と前記第１電極部分との間にある、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
第１絶縁部材をさらに備え、
前記第１絶縁部材は、第１絶縁部及び第２絶縁部を含み、
前記第１絶縁部の少なくとも一部は、前記第３方向において前記第２半導体部分と前記第２絶縁部との間にあり、
前記第１絶縁部は、前記第３方向において前記第２電極部分と重ならず、
前記第２絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第１領域と前記第２電極部分との間にあり、
前記第２絶縁部の前記一部は、前記第２方向において前記第１絶縁部と前記第１電極部分との間にある、構成２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0081】
（構成１３）
前記第２絶縁部の前記一部におけるフッ素の濃度は、前記第１絶縁部におけるフッ素の濃度よりも高い、または、
前記第２絶縁部の前記一部はフッ素を含み、前記第１絶縁部はフッ素を含まない、構成１２に記載の半導体装置。
前記第２絶縁部の前記一部におけるフッ素の濃度は、前記第１絶縁部におけるフッ素の濃度よりも高い、または、
前記第２絶縁部の前記一部はフッ素を含み、前記第１絶縁部はフッ素を含まない、構成１２に記載の半導体装置。
【0082】
（構成１４）
前記第１絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第２半導体領域と前記第３電極との間にある、構成１２または１３に記載の半導体装置。
前記第１絶縁部の一部は、前記第３方向において前記第２半導体領域と前記第３電極との間にある、構成１２または１３に記載の半導体装置。
【0083】
（構成１５）
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域の一部は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域の別の一部は、前記第２絶縁部の前記一部と、前記第２電極部分と、の間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、構成１２～１４のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域の一部は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域の別の一部は、前記第２絶縁部の前記一部と、前記第２電極部分と、の間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、構成１２～１４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0084】
（構成１６）
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、構成１～１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第２電極は、窒化物領域と、導電領域と、を含み、
前記窒化物領域は、前記第２部分領域と前記導電領域との間にあり、
前記窒化物領域は、ガリウム及び窒素を含む、構成１～１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0085】
（構成１７）
前記第１領域におけるフッ素の濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１～１５のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第１領域におけるフッ素の濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１～１５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0086】
（構成１８）
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において前記第１半導体部分と前記第２半導体部分との間にある、構成１～１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において前記第１半導体部分と前記第２半導体部分との間にある、構成１～１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【0087】
（構成１９）
構造体を準備し、前記構造体は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域と、第１絶縁膜と、を含み、前記第２半導体領域は第１領域及び第２領域を含み、前記第２領域は、前記第１半導体領域１０と前記第１絶縁膜との間にあり、前記第１領域は前記第１絶縁膜に覆われず、
第１領域にフッ素を導入し、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まず、
電極を形成し、前記電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、前記第１電極部分は前記第１半導体領域の一部と電気的に接続され、前記第２電極部分は前記第１電極部分と電気的に接続され、前記第２電極部分は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への方向において前記第１領域と重なる、半導体装置の製造方法。
構造体を準備し、前記構造体は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２＜１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体領域と、第１絶縁膜と、を含み、前記第２半導体領域は第１領域及び第２領域を含み、前記第２領域は、前記第１半導体領域１０と前記第１絶縁膜との間にあり、前記第１領域は前記第１絶縁膜に覆われず、
第１領域にフッ素を導入し、前記第１領域におけるフッ素の濃度は前記第２領域におけるフッ素の濃度よりも高い、または、前記第１領域はフッ素を含み前記第２領域はフッ素を含まず、
電極を形成し、前記電極は、第１電極部分及び第２電極部分を含み、前記第１電極部分は前記第１半導体領域の一部と電気的に接続され、前記第２電極部分は前記第１電極部分と電気的に接続され、前記第２電極部分は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への方向において前記第１領域と重なる、半導体装置の製造方法。
【0088】
（構成２０）
前記構造体は、第２絶縁膜をさらに含み、
前記第１絶縁膜は、前記第２領域と前記第２絶縁膜の一部との間にあり、
前記第１領域と前記第２絶縁膜との間には前記第１絶縁膜が設けられず、
前記第２絶縁膜はフッ素を含み、
前記フッ素の前記導入は、前記第２絶縁膜に含まれるフッ素の少なくとも一部を前記第１領域に移動させることを含む、構成１９に記載の半導体装置の製造方法。
前記構造体は、第２絶縁膜をさらに含み、
前記第１絶縁膜は、前記第２領域と前記第２絶縁膜の一部との間にあり、
前記第１領域と前記第２絶縁膜との間には前記第１絶縁膜が設けられず、
前記第２絶縁膜はフッ素を含み、
前記フッ素の前記導入は、前記第２絶縁膜に含まれるフッ素の少なくとも一部を前記第１領域に移動させることを含む、構成１９に記載の半導体装置の製造方法。
【0089】
実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置及びその製造方法が提供される。
【0090】
以上、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電極、半導体領域、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。
【0091】
各例のいずれか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。
【0092】
本発明の実施の形態として上述した半導体装置及びその製造方法を基にして、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及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0093】
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。
【0094】
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。
【符号の説明】
【0095】
１０：第１半導体領域、 １０Ｂ：構造体、 １０Ｆ：領域、 １０ｃ：キャリア領域、 １１～１５：第１～第５部分領域、 １８ｂ：窒化物層、 １８ｓ：基体、 ２０：第２半導体領域、 ２１、２２：第１、第２半導体部分、 ２２ａ～２２ｄ：第１～第４領域、 ２２ｘ：境界、 ４１～４３：第１～第３絶縁部材、 ４１ａ、４１ｂ：第１、第２絶縁部、 ４１ｆ：第１絶縁膜、 ４１ｐ、４１ｑ：一部、 ４２ｆ：第２絶縁膜、 ５０：電極、 ５１～５３：第１～第３電極、 ５１Ｐ、５１Ｑ：第１電極導電部材、 ５１ｅ、５１ｆ：第５、第６電極部分、 ５２Ｃ：導電領域、 ５２Ｎ：窒化物領域、 ５２Ｐ：第２電極導電部材、 ５２ａ、５２ｂ：第１、第２電極部分、 ５３ｃ、５３ｄ：第３、第４電極部分、 １１０～１１５、１２０、１２１：半導体装置、 Ｄ１～Ｄ３：第１～第３方向、 ｔ４１ｐ、ｔ４１ｑ：厚さ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】