特許 7564753 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】2024-10-01

(45)【発行日】2024-10-09

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/338 20060101AFI20241002BHJP

   H01L 29/778 20060101ALI20241002BHJP

   H01L 29/812 20060101ALI20241002BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20241002BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

H01L29/80 H

H01L29/78 301B

H01L29/78 301Y

H01L29/78 301V

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2021068881

(22)【出願日】2021-04-15

(65)【公開番号】P2022163819

(43)【公開日】2022-10-27

【審査請求日】2023-11-06

(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

【審査官】岩本 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１１７１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４３８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２２７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２９／７７８

Ｈ０１Ｌ ２９／８１２

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

Ｈ０１Ｌ ２１／３３８

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁部分は、中間領域を含み、
前記中間領域は、前記第１部分領域と前記第１絶縁領域との間に設けられ、
前記中間領域は、アルミニウム及び窒素を含む、半導体装置。

【請求項2】

前記第１絶縁領域と前記第２絶縁領域との間において、アルミニウムの組成比、及び、シリコンの組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域と前記第２絶縁領域との間において、アルミニウムの組成比、シリコンの組成比、酸素の組成比、及び、窒素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、半導体装置。

【請求項4】

前記第１絶縁部分は、中間領域を含み、
前記中間領域は、前記第１部分領域と前記第１絶縁領域との間に設けられ、
前記中間領域は、アルミニウム及び窒素を含む、請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記第１絶縁領域は、前記第１部分領域と接した、請求項１～４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項6】

前記第１絶縁部分は、第３絶縁領域をさらに含み、
前記第３絶縁領域は、前記第２絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第３絶縁領域は、シリコン及び酸素を含み、
前記第３絶縁領域は、アルミニウムを含まない、または、前記第３絶縁領域におけるアルミニウムの組成比は、前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比よりも低い、請求項１～５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項7】

前記第２絶縁領域と前記第３絶縁領域との間において、アルミニウムの組成比、及び、シリコンの組成比の少なくとも１つは、連続的に変化する、請求項６に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第１絶縁部分は、第４絶縁領域をさらに含み、
前記第４絶縁領域は、前記第３絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第４絶縁領域は、シリコン、酸素及び窒素を含み、
前記第３絶縁領域は、窒素を含まない、または、前記第３絶縁領域における窒素の組成比は、前記第４絶縁領域における窒素の組成比よりも低い、請求項６または７に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第３絶縁領域と前記第４絶縁領域との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、請求項８に記載の半導体装置。

【請求項10】

Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁部分は、第３絶縁領域をさらに含み、
前記第３絶縁領域は、前記第２絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第３絶縁領域は、シリコン及び酸素を含み、
前記第３絶縁領域は、アルミニウムを含まない、または、前記第３絶縁領域におけるアルミニウムの組成比は、前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比よりも低く、
前記第１絶縁部分は、第４絶縁領域をさらに含み、
前記第４絶縁領域は、前記第３絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第４絶縁領域は、シリコン、酸素及び窒素を含み、
前記第３絶縁領域は、窒素を含まない、または、前記第３絶縁領域における窒素の組成比は、前記第４絶縁領域における窒素の組成比よりも低く、
前記第３絶縁領域と前記第４絶縁領域との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、半導体装置。

【請求項11】

Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁部分は、第３絶縁領域をさらに含み、
前記第３絶縁領域は、前記第２絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第３絶縁領域は、シリコン及び酸素を含み、
前記第３絶縁領域は、アルミニウムを含まない、または、前記第３絶縁領域におけるアルミニウムの組成比は、前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比よりも低く、
前記第１絶縁部分は、第４絶縁領域をさらに含み、
前記第４絶縁領域は、前記第３絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第４絶縁領域は、シリコン、酸素及び窒素を含み、
前記第３絶縁領域は、窒素を含まない、または、前記第３絶縁領域における窒素の組成比は、前記第４絶縁領域における窒素の組成比よりも低く、
前記第３絶縁領域と前記第４絶縁領域との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、半導体装置。

【請求項12】

前記第２絶縁領域と前記第３絶縁領域との間において、アルミニウムの組成比、及び、シリコンの組成比の少なくとも１つは、連続的に変化する、請求項１０または１１に記載の半導体装置。

【請求項13】

前記第１絶縁部分は、第５絶縁領域をさらに含み、
前記第５絶縁領域は、前記第４絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、
前記第５絶縁領域は、シリコン、酸素及び窒素を含み、
前記第５絶縁領域における窒素の組成比は、前記第４絶縁領域における窒素の組成比よりも高い、請求項８～１２のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項14】

前記第４絶縁領域と前記第５絶縁領域との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化する、請求項１３に記載の半導体装置。

【請求項15】

前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第２絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、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絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第１絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、請求項１～１４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項17】

Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第２絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、半導体装置。

【請求項18】

Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第２絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第２絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、半導体装置。

【請求項19】

Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第１絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、半導体装置。

【請求項20】

Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域におけるアルミニウムの組成比、及び、前記第１絶縁領域におけるシリコンの組成比の少なくともいずれかは、前記第１部分領域から前記第１電極への方向において、増減を繰り返す、半導体装置。

【請求項21】

第２電極と、
第３電極と、
Ａｌ_ｚ２Ｇａ_１－ｚ２Ｎ（ｚ１＜ｚ２≦１）を含む第２半導体領域と、
をさらに備え、
前記第２電極から前記第３電極への方向は、第１方向に沿い、
前記第１電極の前記第１方向における位置は、前記第２電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第１半導体領域は、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域をさらに含み、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第１方向における位置は、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第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２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２方向に沿う、請求項１～２０のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項22】

シリコン及び窒素を含む第２絶縁部材をさらに備え、
前記第１半導体部分は、前記第２方向において、前記第４部分領域と、前記第２絶縁部材の一部と、の間にあり、
前記第２半導体部分は、前記第２方向において、前記第５部分領域と、前記第２絶縁部材の別の一部と、の間にある、請求項２１に記載の半導体装置。

【請求項23】

Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
第２電極と、
第３電極と、
Ａｌ _ｚ２ Ｇａ _１－ｚ２ Ｎ（ｚ１＜ｚ２≦１）を含む第２半導体領域と、
を備え、
前記第２電極から前記第３電極への方向は、第１方向に沿い、
前記第１電極の前記第１方向における位置は、前記第２電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第１半導体領域は、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域をさらに含み、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第１方向における位置は、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第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２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２方向に沿い、
シリコン及び窒素を含む第２絶縁部材をさらに備え、
前記第１半導体部分は、前記第２方向において、前記第４部分領域と、前記第２絶縁部材の一部と、の間にあり、
前記第２半導体部分は、前記第２方向において、前記第５部分領域と、前記第２絶縁部材の別の一部と、の間にある、半導体装置。

【請求項24】

Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－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部分領域を含む、前記第１半導体領域と、
第１電極と、
前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む第１絶縁部材であって、前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含み、前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む、前記第１絶縁部材と、
第２電極と、
第３電極と、
Ａｌ _ｚ２ Ｇａ _１－ｚ２ Ｎ（ｚ１＜ｚ２≦１）を含む第２半導体領域と、
を備え、
前記第２電極から前記第３電極への方向は、第１方向に沿い、
前記第１電極の前記第１方向における位置は、前記第２電極の前記第１方向における位置と、前記第３電極の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第１半導体領域は、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域をさらに含み、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第１方向における位置は、前記第２部分領域の前記第１方向における位置と、前記第１部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第１方向における位置は、前記第１部分領域の前記第１方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第１方向における位置と、の間にあり、
前記第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２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２方向に沿い、
シリコン及び窒素を含む第２絶縁部材をさらに備え、
前記第１半導体部分は、前記第２方向において、前記第４部分領域と、前記第２絶縁部材の一部と、の間にあり、
前記第２半導体部分は、前記第２方向において、前記第５部分領域と、前記第２絶縁部材の別の一部と、の間にある、半導体装置。

【請求項25】

前記第１絶縁部分の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域と、の間にある、請求項２１～２４のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項26】

前記第１電極の少なくとも一部は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域と、の間にある、請求項２１～２５のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項27】

前記第１絶縁部材は、第２絶縁部分及び第３絶縁部分をさらに含み、
前記第２絶縁部分の一部は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第１電極との間にあり、
前記第３絶縁部分の一部は、前記第１方向において、前記第１電極と前記第５部分領域との間にある、請求項２１～２６のいずれか１つに記載の半導体装置。

【請求項28】

前記第１絶縁部材は、第４絶縁部分及び第５絶縁部分をさらに含み、
前記第２絶縁部材の前記一部は、前記第１半導体部分と前記第４絶縁部分との間にあり、
前記第２絶縁部材の前記別の一部は、前記第２半導体部分と前記第５絶縁部分との間にある、請求項２２～２４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、安定した特性が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２５２３８６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、安定した特性が得られ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、第１半導体領域、第１電極及び第１絶縁部材を含む。前記第１半導体領域は、Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜１）を含む。前記第１半導体領域は、第１部分領域を含む。前記第１絶縁部材は、前記第１部分領域と前記第１電極との間の第１絶縁部分を含む。前記第１絶縁部分は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含む。前記第２絶縁領域は、前記第１絶縁領域と前記第１電極との間に設けられる。前記第１絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含む。前記第２絶縁領域は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１（ａ）及び図１（ｂ）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（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式図である。

【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、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。

【図6】図６は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。

【図7】図７は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。

【図8】図８は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。

【図9】図９は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。

【図10】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11】図１１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12】図１２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13】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）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。

【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（ａ）及び図１（ｂ）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（ｂ）は、図１（ａ）の拡大図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１半導体領域１０、第１電極５１及び第１絶縁部材４１を含む。

【0009】

第１半導体領域１０は、Ａｌ_ｚ１Ｇａ_１－ｚ１Ｎ（０≦ｚ１＜１）を含む。組成比ｚ１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を含む。第１半導体領域１０は、第１部分領域１１を含む。

【0010】

第１絶縁部材４１は、第１絶縁部分４１ａを含む。第１絶縁部分４１ａは、第１部分領域１１と第１電極５１との間に設けられる。

【0011】

第１部分領域１１から第１電極５１への方向を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。Ｚ軸方向は、第１部分領域１１、第１絶縁部分４１ａ及び第１電極５１の積層方向に対応する。

【0012】

図１（ｂ）に示すように、第１絶縁部分４１ａは、第１絶縁領域ｒ１及び第２絶縁領域ｒ２を含む。第２絶縁領域ｒ２は、第１絶縁領域ｒ１と第１電極５１との間に設けられる。第１絶縁領域ｒ１は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ（ｘ１＜０．５）を含む。第２絶縁領域ｒ２は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ（０．５＜ｘ２）を含む。第１絶縁領域ｒ１は、例えば、ＡｌリッチのＡｌＳｉＯを含む。第２絶縁領域ｒ２は、例えば、ＳｉリッチのＡｌＳｉＯを含む。

【0013】

この例では、第１絶縁領域ｒ１は、第１部分領域１１と接する。後述するように、第１部分領域１１と第１絶縁領域ｒ１との間にＡｌ組成比が高い領域（例えばＡｌＮ領域）が設けられても良い。

【0014】

第１絶縁領域ｒ１及び第２絶縁領域ｒ２が設けられることで、半導体装置において、より安定した特性が得られる。例えば、高い熱安定性が得られる。例えば、周波数に対してより安定した特性が得られる。例えば、第１部分領域１１と第１絶縁領域ｒ１との間を含む領域における界面準位が低減できる。これにより高い安定性が得られる。例えば、周波数及び熱に対しての高い安定性が得られる。

【0015】

図１（ｂ）に示すように、第１絶縁部分４１ａは、第３絶縁領域ｒ３を含んでも良い。第３絶縁領域ｒ３は、第２絶縁領域ｒ２と第１電極５１との間に設けられる。第３絶縁領域ｒ３は、シリコン及び酸素を含む。第３絶縁領域ｒ３は、アルミニウムを含まない。または、第３絶縁領域ｒ３におけるアルミニウムの組成比は、第２絶縁領域ｒ２におけるアルミニウムの組成比よりも低い。第３絶縁領域ｒ３は、例えば、ＳｉＯ_２を含む。このような第３絶縁領域ｒ３が設けられることで、例えば、高い耐圧が得易くなる。例えば、リーク電流を抑制できる。

【0016】

図１（ａ）に示すように、この例では、半導体装置１１０は、第２電極５２、第３電極５３、及び、第２半導体領域２０を含む。第２半導体領域２０は、Ａｌ_ｚ２Ｇａ_１－ｚ２Ｎ（ｚ１＜ｚ２≦１）を含む。組成比ｚ２は、例えば、０．１５以上０．８以下である。第２半導体領域２０は、例えば、ＡｌＧａＮを含む。

【0017】

第２電極５２から第３電極５３への方向は、第１方向に沿う。第１方向は、例えば、Ｘ軸方向に沿う。第１電極５１の第１方向における位置は、第２電極５２の第１方向における位置と、第３電極５３の第１方向における位置と、の間にある。

【0018】

第１半導体領域１０は、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をさらに含む。第２部分領域１２から第２電極５２への方向は、第２方向に沿う。第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えばＺ軸方向である。第３部分領域１３から第３電極５３への方向は、第２方向に沿う。第４部分領域１４の第１方向（Ｘ軸方向）における位置は、第２部分領域１２の第１方向における位置と、第１部分領域１１の第１方向における位置と、の間にある。第５部分領域１５の第１方向における位置は、第１部分領域１１の第１方向における位置と、第３部分領域１３の第１方向における位置と、の間にある。

【0019】

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２方向（Ｚ軸方向）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２方向に沿う。

【0020】

例えば、第２電極５２と第３電極５３との間に流れる電流は、第１電極５１の電位により制御できる。電位は、例えば、第２電極５２の電位を基準にした電位である。例えば、第２電極５２と第１電極５１との間の距離は、第１電極５１と第３電極５３との間の距離よりも短い。例えば、第１電極５１は、ゲート電極である。第２電極５２は、ソース電極である。第３電極５３は、ドレイン電極である。半導体装置１１０は、例えばトランジスタである。

【0021】

例えば、第１半導体領域１０と第２半導体領域２０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）が形成される。半導体装置１１０は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。

【0022】

図１（ａ）に示すように、半導体装置１１０は、基体１０Ｓを含んでも良い。基体１０Ｓは、例えば、基板（例えばシリコン基板、または、ＳｉＣ基板など）である。半導体装置１１０は、窒化物半導体領域１０Ｂを含んでも良い。窒化物半導体領域１０Ｂは、例えば、基体１０Ｓと第１半導体領域１０との間にある。基体１０Ｓの上に、窒化物半導体領域１０Ｂ、第１半導体領域１０及び第２半導体領域２０がこの順で設けられる。

【0023】

図１（ａ）に示すように、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は、シリコン及び窒素を含む。第２絶縁部材４２は、例えばＳｉＮを含む。第１半導体部分２１は、第２方向（Ｚ軸方向）において、第４部分領域１４と、第２絶縁部材４２の一部４２ａと、の間にある。第２半導体部分２２は、第２方向において、第５部分領域１５と、第２絶縁部材４２の別の一部４２ｂと、の間にある。第２絶縁部材４２が設けられることで、例えば、第２半導体領域２０が保護される。

【0024】

図１（ａ）に示すように、第１絶縁部分４１ａの少なくとも一部は、第１方向（Ｘ軸方向）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。この例では、第１電極５１の少なくとも一部は、第１方向（Ｘ軸方向）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。このような構成により、例えば、高いしきい値電圧が得易くなる。第１電極５１は、例えば、リセス型（またはトレンチ型）のゲート電極である。

【0025】

図１（ａ）に示すように、この例では、第１絶縁部材４１は、第２絶縁部分４１ｂ及び第３絶縁部分４１ｃを含む。第２絶縁部分４１ｂの一部は、第１方向（Ｘ軸方向）において、第４部分領域１４と第１電極５１との間にある。第３絶縁部分４１ｃの一部は、第１方向において、第１電極５１と第５部分領域１５との間にある。

【0026】

例えば、第２絶縁部分４１ｂの別の一部は、第１方向（Ｘ軸方向）において、第１半導体部分２１と第１電極５１との間にある。第３絶縁部分４１ｃの別の一部は、第１方向において、第１電極５１と第２半導体部分２２との間にある。

【0027】

第２絶縁部分４１ｂ及び第３絶縁部分４１ｃのそれぞれは、第１絶縁部分４１ａと同様の構成を有して良い。例えば、第２絶縁部分４１ｂ及び第３絶縁部分４１ｃのそれぞれは、第１絶縁領域ｒ１及び第２絶縁領域ｒ２を含んで良い。例えば、第２絶縁部分４１ｂ及び第３絶縁部分４１ｃのそれぞれは、第３絶縁領域ｒ３を含んで良い。

【0028】

第１絶縁部材４１は、第４絶縁部分４１ｄ及び第５絶縁部分４１ｅを含んでも良い。第２絶縁部材４２の一部４２ａは、第１半導体部分２１と第４絶縁部分４１ｄとの間にある。第２絶縁部材４２の別の一部４２ｂは、第２半導体部分２２と第５絶縁部分４１ｅとの間にある。

【0029】

第４絶縁部分４１ｄ及び第５絶縁部分４１ｅのそれぞれは、第１絶縁部分４１ａと同様の構成を有して良い。例えば、第４絶縁部分４１ｄ及び第５絶縁部分４１ｅのそれぞれは、第１絶縁領域ｒ１及び第２絶縁領域ｒ２を含んで良い。例えば、第４絶縁部分４１ｄ及び第５絶縁部分４１ｅのそれぞれは、第３絶縁領域ｒ３を含んで良い。

【0030】

図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式図である。 これらの図は、第１絶縁部分４１ａにおける組成比を例示している。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、ＡｌまたはＳｉの組成比Ｃ１である。これらの図には、Ａｌの組成比Ｃ（Ａｌ）、及び、Ｓｉの組成比Ｃ（Ｓｉ）が示されている。

【0031】

図２（ａ）に示すように、第１構成ＣＦ１において、第２絶縁領域ｒ２における組成比Ｃ（Ａｌ）は、第１絶縁領域ｒ１における組成比Ｃ（Ａｌ）よりも低い。第３絶縁領域ｒ３における組成比Ｃ（Ａｌ）は、第２絶縁領域ｒ２における組成比Ｃ（Ａｌ）よりも低い。第２絶縁領域ｒ２における組成比Ｃ（Ｓｉ）は、第１絶縁領域ｒ１における組成比Ｃ（Ｓｉ）よりも高い。第３絶縁領域ｒ３における組成比Ｃ（Ｓｉ）は、第２絶縁領域ｒ２における組成比Ｃ（Ｓｉ）よりも高い。第１構成においては、第１絶縁領域ｒ１を含む領域において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、実質的に一定である。第３絶縁領域ｒ３を含む領域において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、実質的に一定である。第１絶縁領域ｒ１と第３絶縁領域ｒ３との間において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、連続的に変化する。この例では、組成比は、Ｚ軸方向において、直線的に変化する。

【0032】

図２（ｂ）に示すように、第２構成ＣＦ２において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、滑らかに、連続的に変化する。連続的な組成比の変化により、例えば、欠陥が抑制し易くなる。

【0033】

図２（ｃ）に示すように、第３構成ＣＦ３において、第２絶縁領域ｒ２の一部において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、実質的に一定である。例えば、第１絶縁領域ｒ１と第２絶縁領域ｒ２との間において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、滑らかに連続的に変化する。例えば、第２絶縁領域ｒ２と第３絶縁領域ｒ３との間において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、滑らかに連続的に変化する。

【0034】

このように、実施形態において、第１絶縁領域ｒ１と第２絶縁領域ｒ２との間において、アルミニウムの組成比Ｃ（Ａｌ）、及び、シリコンの組成比Ｃ（Ｓｉ）の少なくともいずれかは、連続的に変化して良い。

【0035】

実施形態において、第２絶縁領域ｒ２と第３絶縁領域ｒ３との間において、アルミニウムの組成比（Ａｌ）、及び、シリコンの組成比Ｃ（Ｓｉ）の少なくとも１つは、連続的に変化して良い。

【0036】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置を例示する模式図である。
これらの図は、第１絶縁部分４１ａにおける組成比を例示している。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、ＡｌまたはＳｉの組成比Ｃ１である。

【0037】

図３（ａ）に示すように、第４構成ＣＦ４において、第１絶縁領域ｒ１と第３絶縁領域ｒ３との間において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、増減を繰り返す。このように、第２絶縁領域ｒ２におけるアルミニウムの組成比Ｃ（Ａｌ）、及び、第２絶縁領域ｒ２におけるシリコンの組成比Ｃ（Ｓｉ）の少なくともいずれかは、Ｚ軸方向（第１部分領域１１から第１電極５１への方向）において、増減を繰り返して良い。

【0038】

図３（ｂ）に示すように、第５構成ＣＦ５において、第１絶縁領域ｒ１において、組成比Ｃ（Ａｌ）及び組成比Ｃ（Ｓｉ）は、増減を繰り返す。このように、第１絶縁領域ｒ１におけるアルミニウムの組成比Ｃ（Ａｌ）、及び、第１絶縁領域ｒ１におけるシリコンの組成比Ｃ（Ｓｉ）の少なくともいずれかは、Ｚ軸方向（第１部分領域１１から第１電極５１への方向）において、増減を繰り返して良い。

【0039】

構成ＣＦ１～構成ＣＦ５の特性は、例えば、元素の拡散の程度などにより得られても良い。これらの特性は、例えば、組成比に関する分析手法に依存する解像度により、区別されても良い。

【0040】

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は、第１絶縁部分４１ａの１つの例を示している。図４に示すように、第１絶縁部分４１ａの少なくとも一部は、複数の第１層Ｌａ及び複数の第２層Ｌｂを含んでも良い。複数の第１層Ｌａは、例えば、アルミニウム及び酸素を含む。複数の第２層Ｌｂは、例えば、シリコン及び酸素を含む。複数の第１層Ｌａのそれぞれは、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により形成されて良い。複数の第２層Ｌｂのそれぞれは、例えばＡＬＤにより形成されて良い。例えば、第１層Ｌａの密度、及び、第２層Ｌｂの密度を変更することで、Ａｌ及びＳｉの組成比が変更できる。

【0041】

このような構成において、例えば、第４構成ＣＦ４または第５構成ＣＦ５に例示した構成が得られても良い。

【0042】

以下、半導体装置の特性の例について説明する。

【0043】

図５は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図５は、第１試料ＳＰ１、第２試料ＳＰ２及び第３試料ＳＰ３の特性を例示する。第１試料ＳＰ１においては、第１絶縁部分４１ａは、ＡｌリッチのＡｌ_１－ｘａＳｉ_ｘａＯである。第１試料ＳＰ１において、組成比ｘａは、０．４２である。第２試料ＳＰ２においては、第１絶縁部分４１ａは、ＳｉリッチのＡｌ_１－ｘａＳｉ_ｘａＯである。第２試料ＳＰ２において、組成比ｘａは、０．５８である。第３試料ＳＰ３においては、第１絶縁部分４１ａは、ＳｉＯ_２である。図５の横軸は、周波数ｆ１である。縦軸は、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１である。変化ｄＶＦＢ１は、周波数ｆ１で測定されたフラットバンド電圧と、１００ｋＨｚで測定されたフラットバンド電圧と、の差に対応する。

【0044】

図５に示すように、第３試料ＳＰ３においては、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１は、周波数ｆ１によって大きく変化する。第１試料ＳＰ１においては、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１の周波数ｆ１による変化は非常に小さい。第２試料ＳＰ２においては、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１の周波数ｆ１による変化は、第１試料ＳＰ１と第３試料ＳＰ３との間である。

【0045】

このように、ＡｌリッチのＡｌＳｉＯにおいては、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１の周波数依存性は小さい。例えば、ＡｌリッチのＡｌＳｉＯにより、第１絶縁部分４１ａと第１半導体領域１０との間の領域において、欠陥が抑制される。欠陥の抑制により、フラットバンド電圧の変化ｄＶＦＢ１の周波数依存性は小さくなると考えられる。

【0046】

図６は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図６は、第１試料ＳＰ１、第２試料ＳＰ２及び第３試料ＳＰ３の特性が例示されている。図６の横軸は、温度Ｔｍである。縦軸は、温度Ｔｍにおけるフラットバンド電圧と、２５℃におけるフラットバンド電圧と、の差ｄＶＦＢ２である。

【0047】

図６に示すように、第３試料ＳＰ３においては、差ｄＶＦＢ２が大きい。第３試料ＳＰ３においては、フラットバンド電圧の変化が非常に大きい。第１試料ＳＰ１においては、差ｄＶＦＢ２は、小さい。第２試料ＳＰ２における差ｄＶＦＢ２は、第１試料ＳＰ１と第３試料ＳＰ３との間である。

【0048】

このように、ＡｌリッチのＡｌＳｉＯにおいては、フラットバンド電圧の変化の温度依存性が小さい。

【0049】

第１半導体領域１０と接する絶縁領域が高いＡｌ組成比を有することで、周波数の変化に対して高い安定性が得られる。第１半導体領域１０と接する絶縁領域が高いＡｌ組成比を有することで、温度の変化に対して高い安定性が得られる。

【0050】

図７は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図７は、正バイアス電圧印加におけるフラットバンド電圧の変化（シフト）を例示している。第１～第３試料ＳＰ１～ＳＰ３において、第１電極５１に＋１５Ｖの正バイアス電圧が印加される。印加時の温度は、１５０℃である。正バイアス電圧の印加の時間の経過と共に、フラットバンド電圧が変化する。図７の横軸は、時間ｔｍである。図７の縦軸は、１５０℃における、フラットバンド電圧の初期値からの差ｄＶＦＢ３である。

【0051】

図７に示すように、第３試料ＳＰ３（ＳｉＯ_２）において、フラットバンド電圧が実質的に変化しない。または、フラットバンド電圧は、僅かに正方向にシフトする。第２試料ＳＰ２（ＳｉリッチのＡｌＳｉＯ）において、フラットバンド電圧が負方向にシフトする。シフトの程度は小さい。第１試料ＳＰ１（ＡｌリッチのＡｌＳｉＯ）において、フラットバンド電圧が大きく負方向にシフトする。

【0052】

正バイアス電圧印加におけるフラットバンド電圧のシフトは、例えば、可動電荷に起因すると考えられる。

【0053】

第１絶縁部分４１ａが、ＳｉＯ_２またはＳｉリッチのＡｌＳｉＯを含むことで、正バイアス電圧印加におけるフラットバンド電圧のシフトを抑制できる。第１絶縁部分４１ａが第２絶縁領域ｒ２を含むことで、フラットバンド電圧のシフトを抑制できる。第１絶縁部分４１ａが第３絶縁領域ｒ３を含むことで、フラットバンド電圧のシフトをさらに抑制できる。

【0054】

図８は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図８は、第１絶縁部分４１ａがＡｌ _１－ｘａＳｉ_ｘａＯである場合の特性を例示している。図７の横軸は、組成比ｘａである。縦軸は、破壊電圧に関する評価パラメータＰ１である。評価パラメータＰ１は、破壊電圧の第１絶縁部分４１ａの厚さに対する比である。図８には、７００℃、８００℃または９００℃の熱処理における特性が例示されている。

【0055】

図８に示すように、組成比ｘａが低く、Ａｌの組成比が高いと、評価パラメータＰ１が小さくなり、破壊電圧が低くなる。組成比ｘａが高く、Ｓｉの組成比が高いと、評価パラメータＰ１が大きくなり、破壊電圧が高くなる。Ｓｉの組成比が高いと、例えば、可動電荷（例えばイオン）が抑制できると考えられる。

【0056】

例えば、第１絶縁部分４１ａが、高Ｓｉ組成領域（例えば第３絶縁領域ｒ３）を含むことで、高い耐圧が得られる。

【0057】

図９は、半導体装置の特性を例示するグラフ図である。
図９は、第１絶縁部分４１ａがＡｌ _１－ｘａＳｉ_ｘａＯである場合の特性を例示している。図７の横軸は、組成比ｘａである。縦軸は、リーク電流密度Ｌｃ１である。

【0058】

図９に示すように、組成比ｘａが低く、Ａｌの組成比が高いと、リーク電流密度Ｌｃ１が高くなる。組成比ｘａが高く、Ｓｉの組成比が高いと、リーク電流密度Ｌｃ１が低くなる。Ｓｉの組成比が高いと、例えば、可動電荷（例えばイオン）が抑制できると考えられる。その結果、低いリーク電流密度Ｌｃ１が得られると考えられる。

【0059】

例えば、第１絶縁部分４１ａが高Ｓｉ組成領域（例えば第３絶縁領域ｒ３）を含むことで、低いリーク電流が得られる。

【0060】

以下、第１絶縁部分４１ａに関するいくつかの例について説明する。
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１１１において、第１絶縁部分４１ａは、第４絶縁領域ｒ４をさらに含む。第４絶縁領域ｒ４は、第３絶縁領域ｒ３と第１電極５１との間に設けられる。第４絶縁領域ｒ４は、シリコン、酸素及び窒素を含む。第４絶縁領域ｒ４は、アルミニウム、シリコン、酸素及び窒素を含んでも良い。第３絶縁領域ｒ３は、窒素を含まない。または、第３絶縁領域ｒ３における窒素の組成比は、第４絶縁領域ｒ４における窒素の組成比よりも低い。第４絶縁領域ｒ４は、例えば、ＯリッチのＡｌＳｉＯＮを含む。

【0061】

第１電極５１は、例えばＴｉＮを含む。第１電極５１は、第１絶縁部分４１ａに対向する部分を含む。この対向する部分がＴｉＮを含んでも良い。上記のような第４絶縁領域ｒ４が設けられることで、例えば、より高い安定性が得られる。

【0062】

第３絶縁領域ｒ３と第４絶縁領域ｒ４との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化して良い。欠陥が抑制され、より高い安定性が得られる。

【0063】

図１１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１１に示すように、実施形態に係る半導体装置１１２において、第１絶縁部分４１ａは、第５絶縁領域ｒ５をさらに含む。第５絶縁領域ｒ５は、第４絶縁領域ｒ４と第１電極５１との間に設けられる。第５絶縁領域ｒ５は、シリコン、酸素及び窒素を含む。第５絶縁領域ｒ５は、アルミニウム、シリコン、酸素及び窒素を含んでも良い。第５絶縁領域ｒ５における窒素の組成比は、第４絶縁領域ｒ４における窒素の組成比よりも高い。上記のような第５絶縁領域ｒ５が設けられることで、例えば、より高い安定性が得られる。

【0064】

第４絶縁領域ｒ４と第５絶縁領域ｒ５との間において、窒素の組成比、及び、酸素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化して良い。欠陥が抑制され、より高い安定性が得られる。

【0065】

図１２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１２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絶縁部分４１ａは、中間領域ｒｘを含む。中間領域ｒｘは、第１部分領域１１と第１絶縁領域ｒ１との間に設けられる。中間領域ｒｘは、アルミニウム及び窒素を含む。中間領域ｒｘは、例えば、ＡｌＮを含む。１つの例において、中間領域ｒｘにおけるアルミニウムの組成比は、第１絶縁領域におけるアルミニウムの組成比よりも高い。中間領域ｒｘが設けられる場合も、例えば、周波数の変化に対して高い安定性が得られる。例えば、温度の変化に対して高い安定性が得られる。

【0066】

このような中間領域ｒｘは、半導体装置１１０～１１２のいずれにおいても適用されて良い。

【0067】

（第２実施形態）
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）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１３（ｂ）は、図１３（ａ）の拡大図である。
図１３（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１半導体領域１０、第１電極５１及び第１絶縁部材４１を含む。

【0068】

半導体装置１２０においても、第１半導体領域１０は、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第１半導体領域１０は、第１部分領域１１を含む。第１絶縁部材４１は、第１絶縁部分４１ａを含む。第１絶縁部分４１ａは、第１部分領域１１と第１電極５１との間に設けられる。第１絶縁部分４１ａは、第１絶縁領域ｒ１及び第２絶縁領域ｒ２を含む。第２絶縁領域ｒ２は、第１絶縁領域ｒ１と第１電極５１との間に設けられる。

【0069】

半導体装置１２０においては、第１絶縁領域ｒ１は、Ａｌ_１－ｘ１Ｓｉ_ｘ１Ｏ_ｙ１Ｎ_１－ｙ１（ｘ１＜０．５、ｙ１＜０．５）を含む。第２絶縁領域ｒ２は、Ａｌ_１－ｘ２Ｓｉ_ｘ２Ｏ_ｙ２Ｎ_１－ｙ２（０．５＜ｘ２、０．５＜ｙ２）を含む。このような構成により、例えば、周波数の変化に対して高い安定性が得られる。例えば、温度の変化に対して高い安定性が得られる。安定した特性が得られる半導体装置を提供できる。

【0070】

半導体装置１２０において、第１絶縁領域ｒ１と第２絶縁領域ｒ２との間において、アルミニウムの組成比、シリコンの組成比、酸素の組成比、及び、窒素の組成比の少なくともいずれかは、連続的に変化して良い。欠陥が抑制され、より安定した特性が得られる。

【0071】

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、半導体装置１２０において、第１絶縁部分４１ａは、上記の第３絶縁領域ｒ３をさらに含んでも良い。半導体装置１２０において、第１絶縁部分４１ａは、上記の第４絶縁領域ｒ４、第５絶縁領域ｒ５及び中間領域ｒｘの少なくともいずれかをさらに含んでも良い。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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比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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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】

【0080】

１０…半導体領域、 １０Ｂ…窒化物半導体領域、 １０Ｓ…基体、 １１～１５…第１～第５部分領域、 ２０…第２半導体領域、 ２１、２２…第１、第２半導体部分、 ４１…第１絶縁部材、 ４１ａ～４１ｅ…第１～第５絶縁部分、 ４２…第２絶縁部材、 ４２ａ、４２ｂ…一部、 ５１～５３…第１～第３電極、 １１０～１１３、１２０…半導体装置、 Ｃ１、Ｃ（Ａｌ）、Ｃ（Ｓｉ）組成比、 ＣＦ１～ＣＦ５…第１～第５構成、 Ｌａ、Ｌｂ…第１、第２層、 Ｌｃ１…リーク電流密度、 Ｐ１…評価パラメータ、 ＳＰ１～ＳＰ３…第１～第３試料、 Ｔｍ…温度、 ｄＶＦＢ１…変化、 ｄＶＦＢ２、ｄＶＦＢ３…差、 ｆ１…周波数、 ｐＺ…位置、 ｒ１～ｒ５…第１～第５絶縁領域、 ｒｘ…中間領域、 ｘａ…組成比

【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】