特許 7438918 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/337 20060101AFI20240219BHJP

   H01L 21/338 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/808 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/812 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/778 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/423 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/49 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20240219BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H01L29/80 V

H01L29/80 H

H01L29/80 U

H01L29/80 W

H01L29/80 C

H01L29/44 S

H01L21/28 301B

H01L29/58 G

H01L29/78 301B

H01L29/78 301H

H01L29/78 301V

H01L29/78 301X

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020188493

(22)【出願日】2020-11-12

(65)【公開番号】P2022077617

(43)【公開日】2022-05-24

【審査請求日】2023-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(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】スミス マシュー デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】向井 章

(72)【発明者】

【氏名】蔵口 雅彦

【審査官】恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０１７４３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／０１６２１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５６－０５４０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３５０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５９９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４９３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５０４５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１１４５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０７５６２０７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２０１３－０６２３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０７０６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３３７

Ｈ０１Ｌ ２１／３３８

Ｈ０１Ｌ ２９／４１

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２９／４２３

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７７８

Ｈ０１Ｌ ２９／８１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電形のＡｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、
第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１材料及び第２材料のいずれかを含み、前記第１材料は、前記第１導電形のＡｌ_ｙ１Ｇａ_１－ｙ１Ｎ（０≦ｙ１＜１）を含み、前記第２材料は、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１－ｙ２Ｎ（０＜ｙ２≦１）を含む、前記第２半導体領域と、
前記第１半導体領域の少なくとも一部と前記第２半導体領域との間に設けられ前記第１導電形のＡｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（０≦ｘ３＜１、ｘ３＜ｙ２）を含む第３半導体領域であって、前記第３半導体領域における前記第１導電形の不純物の濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低く、前記第１材料における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低い、前記第３半導体領域と、
を含む半導体部材と、
前記第１半導体領域と電気的に接続された第１電極と、
前記第２半導体領域と電気的に接続された第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への第１方向と交差する、前記第３電極と、
第１導電部材であって、前記第３半導体領域の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第３電極の他部と前記第１導電部材との間にある、前記第１導電部材と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第３電極と前記半導体部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備えた半導体装置。

【請求項2】

前記第３半導体領域の前記少なくとも一部は、前記第３電極の前記他部と対向する第１面を含み、
前記第３半導体領域は、前記第２半導体領域と対向する第２面を含み、
前記第１面と前記第２面との間の第１角度は、９０度よりも小さい、請求項１記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第３半導体領域の前記少なくとも一部は、前記第１導電部材と対向する第３面を含み、
前記第３面と前記第２面との間の第２角度は、９０度よりも大きい、請求項２記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第２角度と９０度との差の絶対値は、前記第１角度と９０度との差の絶対値よりも小さい、請求項３記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第２角度は、９１度以上１４９度以下である、請求項３または４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記第１角度は、３０度以上８８度以下である、請求項２～５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項7】

第２絶縁部材をさらに備え、
前記第２絶縁部材の少なくとも一部は、前記第１導電部材と前記半導体部材との間に設けられた、請求項１～６のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第１導電部材は、金属、シリコン、及び、第２導電形のＡｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１≦１）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１～７のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第１導電部材は、第２導電形のＡｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１≦１）を含み、
前記第１導電部材は、前記第３半導体領域と接した、請求項１～６のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項10】

前記第１導電部材は、前記第２電極及び前記第３電極の一方と電気的に接続された、請求項１～９のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項11】

前記第１導電部材と電気的に接続された第１導電部材端子をさらに備えた、請求項１～９のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項12】

前記第１導電部材は、前記第２方向において、複数の前記第３半導体領域の間にある、請求項１～１１のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項13】

複数の第３電極が設けられ、
前記半導体部材は、複数の前記第２半導体領域を含み、
前記複数の第２半導体領域の１つは、前記第２方向において、前記複数の第３電極の１つと、前記第１導電部材と、の間にあり、
前記複数の第２半導体領域の別の１つは、前記第２方向において、前記複数の第３電極の別の１つと、前記第１導電部材と、の間にある、請求項１～１１のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項14】

第１導電形のＡｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、
第２半導体領域であって、前記第２半導体領域は、第１材料及び第２材料のいずれかを含み、前記第１材料は、前記第１導電形のＡｌ_ｙ１Ｇａ_１－ｙ１Ｎ（０≦ｙ１＜１）を含み、前記第２材料は、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１－ｙ２Ｎ（０＜ｙ２≦１）を含む、前記第２半導体領域と、
前記第１半導体領域の少なくとも一部と前記第２半導体領域との間に設けられ前記第１導電形のＡｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（０≦ｘ３＜１、ｘ３＜ｙ２）を含む第３半導体領域であって、前記第３半導体領域における前記第１導電形の不純物の濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低く、前記第１材料における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低い、前記第３半導体領域と、
を含む半導体部材と、
前記第１半導体領域と電気的に接続された第１電極と、
前記第２半導体領域と電気的に接続された第２電極と、
第３電極であって、前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への第１方向と交差し、前記第３電極の他部から前記第３半導体領域の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、前記第３電極と、
第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第３電極と前記半導体部材との間にある、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第３半導体領域の前記少なくとも一部は、前記第３電極と対向する第１面を含み、
前記第３半導体領域は、前記第２半導体領域と対向する第２面を含み、
前記第１面と前記第２面との間の第１角度は、９０度よりも小さい、半導体装置。

【請求項15】

前記第３半導体領域の前記少なくとも一部は、第１位置及び第２位置を含み、
前記第２位置は、前記第１方向において、前記第１位置と前記第２半導体領域と、の間にあり、
前記第１位置における前記第３半導体領域の前記第２方向に沿う第１幅は、前記第２位置における前記第３半導体領域の前記第２方向に沿う第２幅よりも狭い、請求項１～１４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項16】

前記第１電極の前記第１方向における位置は、前記第１半導体領域の一部の前記第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、請求項１～１５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項17】

前記半導体部材の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第２電極との間にある、請求項１～１５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項18】

Ａｌ_ｙ３Ｇａ_１－ｙ３Ｎ（ｘ１＜ｙ３≦１）を含む第１層をさらに備え、
前記第１層は、前記第１絶縁部材と前記半導体部材との間に設けられた、請求項１～１７のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項19】

前記第１半導体領域は、前記第３半導体領域と対向する対向面を含み、
前記対向面は、前記Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１ＮのIII族面に沿う、請求項１～１８のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項20】

前記第１絶縁部材の一部は、前記第１方向において、前記第１半導体領域と、前記第３電極の別の一部と、の間にある、請求項１～１９のいずれか１つに記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば窒化物半導体を用いたトランジスタなどの半導体装置がある。半導体装置において、特性の向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００８１１６４号明細書

【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、半導体部材、第１電極、第２電極、第３電極、第１導電部材及び第１絶縁部材を含む。前記第１半導体部材は、第１導電形のＡｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、第２半導体領域と、第３半導体領域と、を含む。前記第２半導体領域は、第１材料及び第２材料のいずれかを含み、前記第１材料は、前記第１導電形のＡｌ_ｙ１Ｇａ_１－ｙ１Ｎ（０≦ｙ１＜１）を含む。前記第２材料は、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１－ｙ２Ｎ（０＜ｙ２≦１）を含む。前記第３半導体領域は、前記第１半導体領域の少なくとも一部と前記第２半導体領域との間に設けられる。前記第３半導体領域は、前記第１導電形のＡｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（０≦ｘ３＜１、ｘ３＜ｙ２）を含む。前記第３半導体領域における前記第１導電形の不純物の濃度は、前記第１半導体領域における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低く、前記第１材料における前記第１導電形の前記不純物の濃度よりも低い。前記第１電極は、前記第１半導体領域と電気的に接続される。前記第２電極は、前記第２半導体領域と電気的に接続される。前記第３電極の一部から前記第２半導体領域への第２方向は、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への第１方向と交差する。前記第３半導体領域の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第３電極の他部と前記第１導電部材との間にある。前記第１絶縁部材の少なくとも一部は、前記第３電極と前記半導体部材との間にある。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】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】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】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】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】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】図６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7】図７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8】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】図９（ａ）～図９（ｄ）は、第３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】図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、第３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11】図１１（ａ）～図１１（ｄ）は、第３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】図１２は、第３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。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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。

【0008】

（第１実施形態）
図１及び図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１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１を含む。

【0009】

半導体部材１０は、第１半導体領域１１、第２半導体領域１２、及び、第３半導体領域１３を含む。

【0010】

第１半導体領域１１は、第１導電形のＡｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第１導電形は、例えば、ｎ形である。実施形態において、第１導電形はｐ形でも良い。以下では、第１導電形はｎ形である。第１半導体領域１１におけるＡｌの組成比ｘ１は、例えば、０以上０．１以下である。第１半導体領域１１は、例えば、ｎ形ＧａＮを含む。第１半導体領域１１は、例えば、ｎ^＋－ＧａＮを含む。

【0011】

第２半導体領域１２は、第１材料及び第２材料のいずれかを含む。第１材料は、第１導電形のＡｌ_ｙ１Ｇａ_１－ｙ１Ｎ（０≦ｙ１＜１）を含む。第２材料は、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１－ｙ２Ｎ（０＜ｙ２≦１）を含む。第１材料におけるＡｌの組成比ｙ１は、例えば、０以上０．１以下である。第１材料は、例えば、ｎ形ＧａＮを含む。第１材料は、例えば、ｎ^＋－ＧａＮを含む。第２材料は、例えばＡｌＧａＮである。第２材料におけるＡｌの組成比ｙ２は、例えば、０．１を超え０．８以下である。

【0012】

第３半導体領域１３は、第１半導体領域１１の少なくとも一部と、第２半導体領域１２との間に設けられる。第３半導体領域１３は、第１導電形のＡｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（０≦ｘ３＜１、ｘ３＜ｙ２）を含む。第３半導体領域１３における第１導電形の不純物の濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形の不純物の濃度よりも低い。第２半導体領域１２が第１材料を含む場合、第３半導体領域１３における第１導電形の不純物の濃度は、第１材料における第１導電形の不純物の濃度よりも低い。第３半導体領域１３にけるＡｌの組成比ｘ３は、例えば０以上０．２以下である。第３半導体領域１３は、例えば、ｎ形ＧａＮを含む。第３半導体領域１３は、ｎ^－－ＧａＮを含む。

【0013】

第１半導体領域１１から第２半導体領域１２への第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。第１方向（Ｚ軸方向）は、半導体部材１０における積層方向に対応する。

【0014】

この例では、第１半導体領域１１は、第１半導体部分１１Ａ及び第２半導体部分１１Ｂを含む。第１半導体部分１１Ａと第３半導体領域１３との間に第２半導体部分１１Ｂがある。第１半導体部分１１Ａは、Ｚ軸方向において第２半導体領域１２及び第３半導体領域１３と重ならない部分を含んでも良い。

【0015】

この例では、基体１０Ｓ及び中間層１０Ｂが設けられる。基体１０Ｓと半導体部材１０との間に、中間層１０Ｂが設けられる。基体１０Ｓは、例えば、シリコン基板などを含む。中間層１０Ｂは、例えば、バッファ層である。中間層１０Ｂは、例えば、窒化物半導体を含む。中間層１０Ｂは、例えば、ＡｌＮなどを含む。中間層１０Ｂは、ＡｌＧａＮなどを含んでも良い。例えば、基体１０Ｓの上に中間層１０Ｂが設けられる。中間層１０Ｂの上に、半導体部材１０が設けられる。例えば、第１半導体領域１１の下面１１ｂは、基体１０Ｓと対向する。

【0016】

第１電極５１は、第１半導体領域１１と電気的に接続される。第２電極５２は、第２半導体領域１２と電気的に接続される。

【0017】

第３電極５３の一部５３ａから第２半導体領域１２への第２方向は、第１半導体領域１１から第２半導体領域１２への第１方向（Ｚ軸方向）と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。

【0018】

第３半導体領域１３の少なくとも一部は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第３電極５３の他部５３ｂと、第１導電部材６１と、の間にある。

【0019】

第１絶縁部材４１の少なくとも一部は、第３電極５３と半導体部材１０との間にある。この例では、第１絶縁部材４１の一部４１ａは、第３電極５３と半導体部材１０との間にある。

【0020】

半導体装置１１０は、第２絶縁部材４２を含んでも良い。第２絶縁部材４２の少なくとも一部は、第１導電部材６１と半導体部材１０との間に設けられる。

【0021】

実施形態において、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の電位により制御される。第３電極５３の電位は、例えば、第２電極５２の電位を基準とした電位である。第１電極５１は、例えば、ドレイン電極である。第２電極５２は、例えば、ソース電極である。第３電極５３は、例えば、ゲート電極である。第１絶縁部材４１の一部４１ａは、例えば、ゲート絶縁膜である。半導体装置１１０は、例えばトランジスタである。第２半導体領域１２が第２材料を含む場合、第３半導体領域１３と第２半導体領域１２との間の界面の近傍に、キャリア領域（例えば、２次元電子ガスなど）が形成されても良い。

【0022】

実施形態において、第１導電部材６１の電位を制御することで、例えば、しきい値電圧を制御できる。例えば、高いしきい値電圧が得られる。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。

【0023】

図１に示すように、半導体装置１１０は、第１導電部材端子６１Ｔを含んでも良い。第１導電部材端子６１Ｔは、第１導電部材６１と電気的に接続される。この例では、第１導電部材端子６１Ｔは、導電層６５を介して、第１導電部材６１と電気的に接続される。第１導電部材端子６１Ｔの電位により、例えば、しきい値電圧が制御できる。第１導電部材６１は、例えば、バックバリアとして機能する。

【0024】

１つの例において、第１導電部材６１は、金属、シリコン、及び、第２導電形のＡｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１≦１）よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１導電部材６１は、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、チタン、ニッケル及びタングステンなどの金属を含んでも良い。第１導電部材６１は、例えば、ポリシリコンなどを含んでも良い。第１導電部材６１は、ｐ形のＡｌＧａＮ、または、ｐ形のＧａＮなどを含んでも良い。後述するように、第１導電部材６１が第２導電形のＡｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎを含む場合、第２絶縁部材４２が省略されても良い。

【0025】

図１に示すように、実施形態において、第１電極５１の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１半導体領域１１の一部（例えば、第１半導体部分１１Ａ）の第１方向における位置と、第２電極５２の第１方向における位置と、の間にある。例えば、第１電極５１から第２電極５２への方向が、半導体部材１０における積層方向に沿っている。これにより、第１電極５１と第２電極５２との間のＸ軸方向における距離を短くできる。例えば、素子面積を小さくできる。例えば、単位面積当たりの電流を大きくできる。例えば、低いオン抵抗が得られる。

【0026】

図１に示すように、第３半導体領域１３の上記の少なくとも一部は、第１面Ｆ１を含む。第１面Ｆ１は、第３電極５３の上記の他部５３ｂと対向する。第３半導体領域１３は、第２面Ｆ２を含む。第２面Ｆ２は、第２半導体領域１２と対向する。第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間の角度を第１角度θ１とする。実施形態において、第１角度θ１は、９０度よりも小さくて良い。第１面Ｆ１は、例えば、逆テーパ状である。第１角度θ１が９０度よりも小さいことで、例えば、しきい値電圧を高くできる。

【0027】

図１に示すように、第１半導体領域１１は、対向面１１ｆを含む。対向面１１ｆは、第３半導体領域１３と対向する。対向面１１ｆは、例えば、第１半導体領域１１の上面に対応する。対向面１１ｆは、下面１１ｂと第３半導体領域１３との間にある。

【0028】

実施形態において、対向面１１ｆは、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１ＮのIII族面に沿う。例えば、対向面１１ｆは、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１ＮのＧａ面である。このような半導体部材１０において、第３半導体領域１３の第１面Ｆ１が、逆テーパ状である。これにより、高いしきい値電圧が得易い。

【0029】

図１に示すように、第３半導体領域１３の上記の少なくとも一部は、第３面Ｆ３を含む。第３面Ｆ３は、第１導電部材６１と対向する。第２絶縁部材４２が設けられる場合は、第３面Ｆ３は、第２絶縁部材４２を介して、第１導電部材６１と対向する。第３面Ｆ３と第２面Ｆ２との間の角度を第２角度θ２とする。第２角度θ２は、９０度よりも大きい。例えば、第３面Ｆ３は、順テーパ状である。

【0030】

例えば、Ｚ軸方向と第１面Ｆ１との間の角度の絶対値は、Ｚ軸方向と第３面Ｆ３との間の角度の絶対値よりも大きい。例えば、第１面Ｆ１の傾斜角度は、第３面Ｆ３の傾斜角度よりも大きい。例えば、第２角度θ２と９０度との差の絶対値は、第１角度θ１と９０度との差の絶対値よりも小さい。例えば、第２角度θ２は、９１度以上１４９度以下である。例えば、第１角度θ１は、３０度以上８８度以下である。

【0031】

上記のような第１角度θ１及び第２角度θ２により、第１電極５１と第２電極５２との間に流れる電流経路において、電流狭窄構造が形成される。

【0032】

図２に示すように、第３半導体領域１３の上記の少なくとも一部は、第１位置ｐ１及び第２位置ｐ２を含む。第２位置ｐ２は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１位置ｐ１と第２半導体領域１２と、の間にある。第１位置ｐ１における第３半導体領域１３の第２方向（Ｘ軸方向）に沿う幅を第１幅ｗ１とする。第２位置ｐ２における第３半導体領域１３の第２方向に沿う幅を第２幅ｗ２とする。第１幅ｗ１は、第２幅ｗ２よりも狭い。

【0033】

実施形態において、第３電極５３の電位に応じて、第３半導体領域１３に空乏層が形成される。第１導電部材６１の電位に応じて、第３半導体領域１３に空乏層が形成される。２つの空乏層の間の領域が電流経路となる。電流経路のＸ軸方向に沿う幅は、Ｚ軸方向に沿って変化する。第１幅ｗ１が第２幅ｗ２よりも狭いことで、電流が狭窄される。例えば、しきい値電圧をより安定して高くできる。

【0034】

第１角度θ１及び第２角度θ２を制御することで、しきい値電圧を精度良く制御できる。

【0035】

実施形態において、例えば、第１面Ｆ１が逆テーパ状であることで、第３半導体領域１３における電界が局所的に高くなることが抑制できる。これにより、例えば、高い耐圧が得易くなる。
図１に示すように、第１導電部材６１は、第１方向（Ｚ軸方向）における１つの端部６１Ｂを含む。端部６１Ｂは、第１半導体領域１１の側の端部である。端部６１Ｂの第１方向における位置は、対向面１１ｆの第１方向における位置と、第２面Ｆ２の第１方向における位置との間にある。

【0036】

図１に示すように、半導体装置１１０において、複数の第１電極５１、複数の第２電極５２、及び、複数の第３電極５３が設けられても良い。例えば、第１導電部材６１は、第２方向（Ｘ軸方向）において、複数の第３半導体領域１３の間にある。

【0037】

半導体部材１０は、複数の第２半導体領域１２を含んでも良い。複数の第２半導体領域１２の１つは、第２方向において、複数の第３電極５３の１つと、第１導電部材６１と、の間にある。複数の第２半導体領域１２の別の１つは、第２方向において、複数の第３電極５３の別の１つと、第１導電部材６１と、の間にある。

【0038】

図１に示すように、第３電極５３の一部は、第１絶縁部材４１を介して、第２半導体領域１２の上に設けられても良い。例えば、第１絶縁部材４１の一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１半導体領域１１と、第３電極５３の別の一部と、の間にあっても良い。例えば、第３電極５３による制御動作がより安定する。

【0039】

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１１１は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１に加えて、第１層４５を含む。半導体装置１１１におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。

【0040】

第１層４５は、第１絶縁部材４１と半導体部材１０との間に設けられる。第１層４５は、Ａｌ_ｙ３Ｇａ_１－ｙ３Ｎ（ｘ１＜ｙ３≦１）を含む。第１層４５は、例えば、ＡｌＮまたはＡｌＧａＮを含む。第１層４５におけるＡｌの組成比ｙ３は、例えば、０．８以上であることが好ましい。第１層４５が設けられることで、例えば、より高いしきい値が得られる。

【0041】

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１１２は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１２においては、第２電極５２は、第１導電部材６１と電気的に接続される。半導体装置１１２におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。例えば、高いしきい値電圧が得られる。素子面積をさらに小さくできる。例えば、より低いオン抵抗が得易くなる。

【0042】

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１１３は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１３においては、第３電極５３は、第１導電部材６１と電気的に接続される。半導体装置１１３におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。

【0043】

半導体装置１１３において、例えば、第３電極５３は、接続部材６１Ｌを介して第１導電部材６１と電気的に接続されても良い。例えば、第３電極５３と電気的に接続された第３電極端子５３Ｔが設けられても良い。第３電極端子５３Ｔと第１導電部材端子６１Ｔとは、接続部材６１Ｌにより電気的に接続されても良い。例えば、高いしきい値電圧が得られる。

【0044】

このように、実施形態において、第１導電部材６１は、第２電極５２及び第３電極５３の一方と電気的に接続されても良い。

【0045】

半導体装置１１０～１１３においては、第１電極５１の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１半導体領域１１の一部（第１半導体部分１１Ａ）の第１方向における位置と、第２電極５２の第１方向における位置と、の間にある。

【0046】

図６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に示すように、実施形態に係る半導体装置１１４は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１４における第１電極５１の位置は、半導体装置１１０における第１電極５１の位置とは異なる。半導体装置１１４におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。

【0047】

半導体装置１１４においては、半導体部材１０の少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１電極５１と第２電極５２との間にある。例えば、半導体装置のＸ軸方向のサイズを小さくできる。半導体装置１１４においては、素子面積をさらに小さくできる。例えば、より低いオン抵抗が得易くなる。

【0048】

図７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７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１５は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３、第１導電部材６１、及び、第１絶縁部材４１を含む。半導体装置１１５においては、第２絶縁部材４２が省略されている。半導体装置１１５におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様でよい。

【0049】

半導体装置１１５において、第１導電部材６１は、第２導電形のＡｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１≦１）を含む。第１導電部材６１は、例えば、ｐ形のＡｌＧａＮ、または、ｐ形のＧａＮを含む。この場合、第１導電部材６１は、第３半導体領域１３と接して良い。例えば、第１導電部材６１は、半導体部材１０と接して良い。第２絶縁部材４２が省略可能である。半導体装置の構成が簡単になる。

【0050】

（第２実施形態）
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１２０は、半導体部材１０、第１電極５１、第２電極５２、第３電極５３及び第１絶縁部材４１を含む。半導体部材１０は、第１半導体領域１１、第２半導体領域１２及び第３半導体領域１３を含む。第１半導体領域１１は、第１導電形のＡｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体領域１２は、第１材料及び第２材料のいずれかを含む。第１材料は、第１導電形のＡｌ_ｙ１Ｇａ_１－ｙ１Ｎ（０≦ｙ１＜１）を含む。第２材料は、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１－ｙ２Ｎ（０＜ｙ２≦１）を含む。第３半導体領域１３は、第１半導体領域１１の少なくとも一部と、第２半導体領域１２と、の間に設けられる。第３半導体領域１３は、第１導電形のＡｌ_ｘ３Ｇａ_１－ｘ３Ｎ（０≦ｘ３＜１、ｘ３＜ｙ２）を含む。第３半導体領域１３における第１導電形の不純物の濃度は、第１半導体領域１１における第１導電形の不純物の濃度よりも低い。第３半導体領域１３における第１導電形の不純物の濃度は、第１材料における第１導電形の不純物の濃度よりも低い。

【0051】

第１電極５１は、第１半導体領域１１と電気的に接続される。第２電極５２は、第２半導体領域１２と電気的に接続される。第３電極５３の一部５３ａから第２半導体領域１２への第２方向は、第１半導体領域１１から第２半導体領域１２への第１方向（例えばＺ軸方向）と交差する。第３電極５３の他部５３ｂから第３半導体領域１３の少なくとも一部への方向は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。第１絶縁部材４１の少なくとも一部は、第３電極５３と半導体部材１０との間にある。

【0052】

第３半導体領域１３の上記の少なくとも一部は、第３電極５３と対向する第１面Ｆ１を含む。第３半導体領域１３は、第２半導体領域１２と対向する第２面Ｆ２を含む。第１面Ｆ１と第２面Ｆ２との間の第１角度θ１は、９０度よりも小さい。例えば、第１面Ｆ１は、逆テーパ状である。このような第１角度θ１により、例えば、高いしきい値電圧が得られる。特性を向上できる半導体装置を提供できる。

【0053】

半導体装置１２０において、第１半導体領域１１は、第３半導体領域１３と対向する対向面１１ｆを含む。対向面１１ｆは、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１ＮのIII族面に沿う。対向面１１ｆは、例えば、Ｇａ面である。

【0054】

半導体装置１２０において、第１導電部材６１及び第２絶縁部材４２を除いて、第１実施形態に関して説明した構成が適用できる。

【0055】

例えば、第３半導体領域１３の上記の少なくとも一部は、第１位置ｐ１及び第２位置ｐ２を含む。第２位置ｐ２は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１位置ｐ１と第２半導体領域１２と、の間にある。第１位置ｐ１における第３半導体領域１３の第２方向に沿う第１幅ｗ１は、第２位置ｐ２における第３半導体領域１３の第２方向に沿う第２幅ｗ２よりも狭い。例えば、電流経路において電流狭窄構造が設けられる。例えば、高いしきい値電圧が得易い。

【0056】

半導体装置１２０においては、第１電極５１の第１方向（Ｚ軸方向）における位置は、第１半導体領域１１の一部（例えば、第１半導体部分１１Ａ）の第１方向における位置と、第２電極５２の第１方向における位置と、の間にある。第２実施形態において、半導体装置１１４と同様に、半導体部材１０の少なくとも一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１電極５１と第２電極５２との間に設けられても良い。

【0057】

第２実施形態において、半導体装置１１１と同様に、Ａｌ_ｙ３Ｇａ_１－ｙ３Ｎ（ｘ１＜ｙ３≦１）を含む第１層４５が設けられても良い。第１層４５は、第１絶縁部材４１と半導体部材１０との間に設けられる。より高いしきい値が得られる。

【0058】

第１実施形態及び第２実施形態において、基体１０Ｓは、例えば、シリコン、炭化シリコン、サファイア、窒化ガリウム及び窒化アルミニウムよりなる群から選択された少なくとも１つを含んでも良い。第１電極５１は、例えば、チタン、アルミニウム、ニッケル、銀、タンタル、白金、モリブデン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２電極５２は、例えば、チタン、アルミニウム、ニッケル、銀、タンタル、白金、モリブデン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、窒化チタン、ニッケル、白金、金、銅及びタングステンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１絶縁部材４１及び第２絶縁部材４２の少なくともいずれかは、シリコン、アルミニウム、ハフニウム及びチタンよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素及び窒素よりなる群から選択された少なくとも１つと、を含む。

【0059】

（第３実施形態）
第３実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。以下、第３実施形態の１つの例として、半導体装置１１０の製造方法の例について説明する。

【0060】

図９（ａ）～図９（ｄ）、図１０（ａ）～図１０（ｄ）、図１１（ａ）～図１１（ｄ）、及び、図１２は、第３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半導体部分１１Ａが準備される。第１半導体部分１１Ａは、基体１０Ｓの上に設けられた中間層１０Ｂの上に設けられる。

【0061】

図９（ｂ）に示すように、第１半導体部分１１Ａの上に、第１処理層７１ａ、第２処理層７１ｂ及び第３処理層７１ｃが形成される。これらの層の材料は互いに異なっても良い。

【0062】

図９（ｃ）に示すように、上記の処理層の上にレジスト層７２が設けられ、レジスト層７２の一部が除去される。レジスト層７２をマスクとして用いて、第１処理層７１ａ、第２処理層７１ｂ及び第３処理層７１ｃのそれぞれの一部が除去される。これらの処理層の材料が異なるため、残ったこれらの処理層の側面の角度は、互いに異なる。例えば、第２処理層７１ｂの側面は、順テーパ状である。処理層が除去された領域において、第１半導体部分１１Ａの表面が露出する。

【0063】

図９（ｄ）に示すように、露出された第１半導体部分１１Ａの表面の上に、第２半導体部分１１Ｂ、第３半導体領域１３及び第２半導体領域１２を成長される。これにより、半導体部材１０が得られる。

【0064】

図１０（ａ）に示すように、第１処理層７１ａ、第２処理層７１ｂ及び第３処理層７１ｃを除去する。

【0065】

図１０（ｂ）に示すように、絶縁膜７３及び絶縁膜７４を形成する。絶縁膜７３は、例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、及び、酸化アルミニウムシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。絶縁膜７４は、例えば、フォトレジスト、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、及び、酸化アルミニウムシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

【0066】

図１０（ｃ）に示すように、絶縁膜７３及び絶縁膜７４の一部を除去する。絶縁膜７３及び絶縁膜７４をマスクとして用いて、半導体部材１０に孔７４Ｈが形成される。孔７４Ｈの底部は、第３半導体領域１３に届く。

【0067】

図１０（ｄ）に示すように、孔７４Ｈに第２絶縁部材４２を形成し、さらに、第１導電部材６１を形成する。

【0068】

図１１（ａ）に示すように、絶縁膜７３及び絶縁膜７４を除去する。図１１（ｂ）に示すように、第１絶縁部材４１を形成する。図１１（ｃ）に示すように、第３電極５３を形成する。図１１（ｄ）に示すように、第１電極５１、及び、第２電極５２を形成する。図１２に示すように、第１絶縁部材４１の一部を除去して、導電層６５を形成する。これにより、半導体装置１１０が形成できる。

【0069】

第１実施形態及び第２実施形態に係る他の半導体装置も、上記と同様の製造方法を適宜変更することで、製造できる。実施形態に係る製造方法によれば、特性を向上できる半導体装置を製造できる。

【0070】

実施形態によれば、特性を向上できる半導体装置が提供できる。

【0071】

本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。

【0072】

なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、Ｂ_ｘＩｎ_ｙＡｌ_ｚＧａ_{１－ｘ－ｙ－ｚ}Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

【0073】

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、電極、導電部材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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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】

【0078】

１０…半導体部材、
１０Ｂ…中間層、
１０Ｓ…基体、
１１～１３…第１～第３半導体領域、
１１Ａ、１１Ｂ…第１、第２半導体部分、
１１ｂ…下面、
１１ｆ…対向面、
４１、４２…第１、第２絶縁部材、
４１ａ…一部、
４５…第１層、
５１～５３…第１～第３電極、
５３Ｔ…第３電極端子、
５３ａ…一部、
５３ｂ…他部、
６１…第１導電部材、
６１Ｌ…接続部材、
６１Ｔ…第１導電部材端子、
６１Ｂ…端部、
６５…導電層、
７１ａ～７１ｃ…第１～第３処理層、
７２…レジスト層、
７３、７４…絶縁膜、
７４Ｈ…孔、
θ１、θ２…第１、第２角度、
１１０～１１５，１２０…半導体装置
Ｆ１～Ｆ３…第１～第３面、
ｐ１、ｐ２…第１、第２位置、
ｗ１、ｗ２…第１、第２幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】