(57)【要約】【課題】緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止した窒化物半導体装置を提供する。【解決手段】ＡｌＧａＮ層４に、インシュレータ領域８Ａを有する。このため、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図１中の点線の矢印ａに示すように、インシュレータ領域８Ａにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板上に順に積層された緩衝層、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層と
を備え、
上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、インシュレータ領域を有することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の窒化物半導体装置において、
上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極を有し、
上記インシュレータ領域は、上記ソース電極の直下に、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の窒化物半導体装置において、
上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極およびゲート電極を有し、
上記インシュレータ領域は、上記基板に平行な方向において上記ソース電極の直下から上記ゲート電極の一部の直下まで延在する領域に、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の窒化物半導体装置において、
上記ＡｌＧａＮ層上に、ドレイン電極を有し、
上記インシュレータ領域は、上記ドレイン電極の直下に、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の窒化物半導体装置において、
上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極およびドレイン電極を有し、
上記インシュレータ領域は、上記ソース電極の直下および上記ドレイン電極の直下のそれぞれに、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項６】
請求項１から３の何れか一つに記載の窒化物半導体装置において、
上記インシュレータ領域は、上記ＡｌＧａＮ層に、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項７】
請求項１から５の何れか一つに記載の窒化物半導体装置において、
上記インシュレータ領域は、上記ＧａＮ層に、位置することを特徴とする窒化物半導体装置。
【請求項８】
基板上に、緩衝層、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層を順に積層する工程と、
上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、イオンを注入して、インシュレータ領域を形成する工程と
を備えることを特徴とする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】
この発明は、例えば、窒化ガリウム半導体装置などの窒化物半導体装置、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発が行われている窒化物半導体装置は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）が主流である。
【０００３】
図１３に示すように、従来の窒化物半導体装置の一例であるＦＥＴは、基板１０１と、この基板１０１上に順に積層された緩衝層１０２、ＧａＮ層１０３およびＡｌＧａＮ層１０４とを有している（非特許文献１参照）。
【０００４】
緩衝層１０２により、基板１０１に、基板１０１とは格子の異なるＧａＮ層１０３を、形成することができる。ＡｌＧａＮ層１０４上に、ソース電極１０５、ドレイン電極１０６およびゲート電極１０７が、設けられている。
【非特許文献１】http://www.ieice.org/ken/program/index.php?tgs_regid=0698036c1105a95b7917f434a1f859f4458daf4a5943fe3d3f0a7bdbf54f8c4d&cmd=show_form&form_code=WAnE&layout=&lang=
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の窒化物半導体装置では、熱や衝撃などで緩衝層１０２に歪みが生じた場合、この緩衝層１０２の歪みにより、緩衝層１０２に電流が流れ易くなって、矢印ｇに示すように、リーク電流を招く問題があった。この結果、窒化物半導体装置の特性の劣化を招く問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止した窒化物半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の窒化物半導体装置は、
基板と、
この基板上に順に積層された緩衝層、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層と
を備え、
上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、インシュレータ領域を有することを特徴としている。
【０００８】
この発明の窒化物半導体装置によれば、上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、インシュレータ領域を有するので、熱や衝撃などで緩衝層に歪みが生じて、緩衝層に電流が流れ易くなっても、インシュレータ領域により電流の流れを阻止することで、緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【０００９】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極を有し、上記インシュレータ領域は、上記ソース電極の直下に、位置する。
【００１０】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極およびゲート電極を有し、上記インシュレータ領域は、上記基板に平行な方向において上記ソース電極の直下から上記ゲート電極の一部の直下まで延在する領域に、位置する。
【００１１】
この実施形態の窒化物半導体装置によれば、上記インシュレータ領域は、上記基板に平行な方向において上記ソース電極の直下から上記ゲート電極の一部の直下まで延在する領域に、位置するので、インシュレータ領域をゲート電極の端部まで形成し、表面準位を上げることにより、ゲート電極直下のチャネルを抑制でき、ソース電極からのキャリアの移動を抑制できる。
【００１２】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記ＡｌＧａＮ層上に、ドレイン電極を有し、上記インシュレータ領域は、上記ドレイン電極の直下に、位置する。
【００１３】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記ＡｌＧａＮ層上に、ソース電極およびドレイン電極を有し、上記インシュレータ領域は、上記ソース電極の直下および上記ドレイン電極の直下のそれぞれに、位置する。
【００１４】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記インシュレータ領域は、上記ＡｌＧａＮ層に、位置する。
【００１５】
この実施形態の窒化物半導体装置によれば、上記インシュレータ領域は、上記ＡｌＧａＮ層に、位置するので、低エネルギーでイオン注入が行え、ＡｌＧａＮ層のダメージを抑制できる。
【００１６】
また、一実施形態の窒化物半導体装置では、上記インシュレータ領域は、上記ＧａＮ層に、位置する。
【００１７】
この実施形態の窒化物半導体装置によれば、上記インシュレータ領域は、上記ＧａＮ層に、位置するので、ＡｌＧａＮ層にイオンを注入する場合よりも、イオン注入量を大きくできて、ＡｌＧａＮ層にインシュレータ領域を形成する場合よりも、リーク電流の抑制効果を大きくできる。
【００１８】
また、この発明の窒化物半導体装置の製造方法は、
基板上に、緩衝層、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層を順に積層する工程と、
上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、イオンを注入して、インシュレータ領域を形成する工程と
を備えることを特徴としている。
【００１９】
この発明の窒化物半導体装置の製造方法によれば、上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、イオンを注入して、インシュレータ領域を形成する工程を有するので、熱や衝撃などで緩衝層に歪みが生じて、緩衝層に電流が流れ易くなっても、インシュレータ領域により電流の流れを阻止することで、緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の窒化物半導体装置によれば、上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、インシュレータ領域を有するので、上記緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００２１】
この発明の窒化物半導体装置の製造方法によれば、上記ＧａＮ層または上記ＡｌＧａＮ層の少なくとも一方に、イオンを注入して、インシュレータ領域を形成する工程を有するので、上記緩衝層を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の窒化物半導体装置の第１実施形態である断面図を示している。この窒化物半導体装置１０Ａは、ＦＥＴ（Heterojunction  Field  Effect  Transistor）である。
【００２４】
上記窒化物半導体装置１０Ａは、基板１と、この基板１上に順に積層された緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４とを有する。
【００２５】
上記ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７が、設けられている。ゲート電極７は、基板１に平行な方向において、ソース電極５とドレイン電極６との間に位置する。
【００２６】
上記ＡｌＧａＮ層４に、インシュレータ領域８Ａを有する。インシュレータ領域８Ａは、ソース電極５の直下に、位置する。
【００２７】
上記基板１の種類は、例えば、Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＧａＮのいずれかである。上記緩衝層２の種類は、例えば、ＧａＮおよびＡｌＮを交互に積層したものである。上記緩衝層２は、母体である基板１とＧａＮ層３との格子結合の不一致を緩和する。
【００２８】
上記ソース電極５および上記ドレイン電極６を形成する際のオーミック金属は、Ｔｉ／Ａｌ膜、Ｔｉ／Ｎｉ膜、Ｈｆ／Ａｌ膜、Ｍｏ／Ａｌ膜を主とする構成金属である。または、異なる構成金属を再形成されるソース電極５およびドレイン電極６の金属は、Ｗ／Ａｕ、ＷＮ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕである。
【００２９】
上記インシュレータ領域８Ａは、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２である。
【００３０】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ａの製造方法について説明する。
【００３１】
図２Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００３２】
そして、図２Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＡｌＧａＮ層４内に打ち込んで、図２Ｃに示すように、ＡｌＧａＮ層４内にイオン注入領域９Ａを形成する。
【００３３】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００３４】
この熱処理により、イオン注入領域９Ａのイオン活性が行われ、図２Ｄに示すように、ＡｌＧａＮ層４内に、インシュレータ領域８Ａが形成される。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ａを製造する。ソース電極５を、インシュレータ領域８Ａの直上に位置するように、形成する。
【００３５】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ａおよびその製造方法によれば、ＡｌＧａＮ層４に、インシュレータ領域８Ａを有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図１中の点線の矢印ａに示すように、インシュレータ領域８Ａにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００３６】
また、インシュレータ領域８Ａは、ＡｌＧａＮ層４に、位置するので、低エネルギーでイオン注入が行え、ＡｌＧａＮ層４のダメージを抑制できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
図３は、この発明の窒化物半導体装置の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、インシュレータ領域の位置が相違する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、第２の実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂでは、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｂを有する。インシュレータ領域８Ｂは、ソース電極５の直下に、位置する。
【００３９】
インシュレータ領域８Ｂは、ＧａＮ層３にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２、Ｍｇ、Ｂのいずれかである。
【００４０】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ｂの製造方法について説明する。
【００４１】
図４Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００４２】
そして、図４Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＧａＮ層３内に打ち込んで、図４Ｃに示すように、ＧａＮ層３内にイオン注入領域９Ｂを形成する。
【００４３】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００４４】
この熱処理により、イオン注入領域９Ｂのイオン活性が行われ、図４Ｄに示すように、ＧａＮ層３内に、インシュレータ領域８Ｂが形成される。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ｂを製造する。ソース電極５を、インシュレータ領域８Ｂの直上に位置するように、形成する。
【００４５】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ｂおよびその製造方法によれば、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｂを有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図３中の点線の矢印ｂに示すように、インシュレータ領域８Ｂにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００４６】
また、インシュレータ領域８Ｂは、ＧａＮ層３に、位置するので、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入する場合よりも、イオン注入量を大きくできて、ＡｌＧａＮ層４にインシュレータ領域を形成する場合よりも、リーク電流の抑制効果を大きくできる。
【００４７】
（第３の実施形態）
図５は、この発明の窒化物半導体装置の第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、インシュレータ領域の位置が相違する。なお、この第３の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４８】
図５に示すように、第３の実施形態の窒化物半導体装置１０Ｃでは、ＡｌＧａＮ層４に、インシュレータ領域８Ｃを有する。インシュレータ領域８Ｃは、基板１に平行な方向においてソース電極５の直下からゲート電極７の一部の直下まで延在する領域に、位置する。
【００４９】
インシュレータ領域８Ｃは、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２である。
【００５０】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ｃの製造方法について説明する。
【００５１】
図６Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００５２】
そして、図６Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＡｌＧａＮ層４内に打ち込んで、図６Ｃに示すように、ＡｌＧａＮ層４内にイオン注入領域９Ｃを形成する。
【００５３】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００５４】
この熱処理により、イオン注入領域９Ｃのイオン活性が行われ、図６Ｄに示すように、ＡｌＧａＮ層４内に、インシュレータ領域８Ｃが形成される。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ｃを製造する。ソース電極５、および、ゲート電極７の一部を、インシュレータ領域８Ｃの直上に位置するように、形成する。
【００５５】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ｃおよびその製造方法によれば、ＡｌＧａＮ層４に、インシュレータ領域８Ｃを有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図５中の点線の矢印ｃに示すように、インシュレータ領域８Ｃにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００５６】
また、インシュレータ領域８Ｃは、ソース電極５の直下からゲート電極７の一部の直下まで延在する領域に、位置するので、インシュレータ領域８Ｃをゲート電極７の端部まで形成し、表面準位を上げることにより、ゲート電極７直下のチャネルを抑制でき、ソース電極５からのキャリアの移動を抑制できる。
【００５７】
また、インシュレータ領域８Ｃは、ＡｌＧａＮ層４に、位置するので、低エネルギーでイオン注入が行え、ＡｌＧａＮ層４のダメージを抑制できる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図７は、この発明の窒化物半導体装置の第４の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第４の実施形態では、インシュレータ領域の位置が相違する。なお、この第４の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５９】
図７に示すように、第４の実施形態の窒化物半導体装置１０Ｄでは、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｄを有する。インシュレータ領域８Ｄは、基板１に平行な方向においてソース電極５の直下からゲート電極７の一部の直下まで延在する領域に、位置する。
【００６０】
インシュレータ領域８Ｄは、ＧａＮ層３にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２、Ｍｇ、Ｂのいずれかである。
【００６１】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ｄの製造方法について説明する。
【００６２】
図８Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００６３】
そして、図８Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＧａＮ層３内に打ち込んで、図８Ｃに示すように、ＧａＮ層３内にイオン注入領域９Ｄを形成する。
【００６４】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００６５】
この熱処理により、イオン注入領域９Ｄのイオン活性が行われ、図８Ｄに示すように、ＧａＮ層３内に、インシュレータ領域８Ｄが形成される。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ｄを製造する。ソース電極５、および、ゲート電極７の一部を、インシュレータ領域８Ｄの直上に位置するように、形成する。
【００６６】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ｄおよびその製造方法によれば、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｄを有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図７中の点線の矢印ｄに示すように、インシュレータ領域８Ｄにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００６７】
また、インシュレータ領域８Ｄは、ソース電極５の直下からゲート電極７の一部の直下まで延在する領域に、位置するので、インシュレータ領域８Ｄをゲート電極７の端部まで形成し、表面準位を上げることにより、ゲート電極７直下のチャネルを抑制でき、ソース電極５からのキャリアの移動を抑制できる。
【００６８】
また、インシュレータ領域８Ｄは、ＧａＮ層３に、位置するので、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入する場合よりも、イオン注入量を大きくできて、ＡｌＧａＮ層４にインシュレータ領域を形成する場合よりも、リーク電流の抑制効果を大きくできる。
【００６９】
（第５の実施形態）
図９は、この発明の窒化物半導体装置の第５の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第５の実施形態では、インシュレータ領域の位置が相違する。なお、この第５の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７０】
図９に示すように、第５の実施形態の窒化物半導体装置１０Ｅでは、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｅを有する。インシュレータ領域８Ｅは、ドレイン電極６の直下に、位置する。
【００７１】
インシュレータ領域８Ｅは、ＧａＮ層３にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２、Ｍｇ、Ｂのいずれかである。
【００７２】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ｅの製造方法について説明する。
【００７３】
図１０Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００７４】
そして、図１０Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＧａＮ層３内に打ち込んで、図１０Ｃに示すように、ＧａＮ層３内にイオン注入領域９Ｅを形成する。
【００７５】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００７６】
この熱処理により、イオン注入領域９Ｅのイオン活性が行われ、図１０Ｄに示すように、ＧａＮ層３内に、インシュレータ領域８Ｅが形成される。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ｅを製造する。ドレイン電極６を、インシュレータ領域８Ｅの直上に位置するように、形成する。
【００７７】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ｅおよびその製造方法によれば、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｅを有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図９中の点線の矢印ｅに示すように、インシュレータ領域８Ｅにより電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００７８】
また、インシュレータ領域８Ｅは、ＧａＮ層３に、位置するので、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入する場合よりも、イオン注入量を大きくできて、ＡｌＧａＮ層４にインシュレータ領域を形成する場合よりも、リーク電流の抑制効果を大きくできる。
【００７９】
（第６の実施形態）
図１１は、この発明の窒化物半導体装置の第６の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第６の実施形態では、インシュレータ領域の位置が相違する。なお、この第６の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１１に示すように、第６の実施形態の窒化物半導体装置１０Ｆでは、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｆ１，８Ｆ２を有する。第１のインシュレータ領域８Ｆ１は、ドレイン電極６の直下に、位置する。第２のインシュレータ領域８Ｆ２は、ソース電極５の直下に、位置する。
【００８１】
インシュレータ領域８Ｆ１，８Ｆ２は、ＧａＮ層３にイオンを注入することにより、形成される。このイオンの種類は、例えば、Ｏ２、Ｍｇ、Ｂのいずれかである。
【００８２】
次に、上記構成の窒化物半導体装置１０Ｆの製造方法について説明する。
【００８３】
図１２Ａに示すように、基板１上に、緩衝層２、ＧａＮ層３およびＡｌＧａＮ層４を順に積層してから、ＡｌＧａＮ層４上にバリア層１１を形成する。このバリア層１１は、イオン注入を行う領域のみ開口している。
【００８４】
そして、図１２Ｂに示すように、イオンを、矢印Ｉ方向に、ＧａＮ層３内に打ち込んで、図１２Ｃに示すように、ＧａＮ層３内に、第１のイオン注入領域９Ｆ１および第２のイオン注入領域９Ｆ２を形成する。第１のイオン注入領域９Ｆ１および第２のイオン注入領域９Ｆ２は、離隔した位置にある。
【００８５】
その後、バリア層１１を取り除いて、ＡｌＧａＮ層４の表面を保護膜で被覆してから、１１００℃以上の熱処理を行う。この保護膜は、熱処理によるＡｌＧａＮ層４の表面のダーメジを防ぐ。
【００８６】
この熱処理により、イオン注入領域９Ｆ１，９Ｆ２のイオン活性が行われ、図１２Ｄに示すように、ＧａＮ層３内に、インシュレータ領域８Ｆ１，８Ｆ２が形成される。第１のインシュレータ領域８Ｆ１および第２のインシュレータ領域８Ｆ２は、離隔した位置にある。その後、ＡｌＧａＮ層４上に、ソース電極５、ドレイン電極６およびゲート電極７を、形成して、窒化物半導体装置１０Ｆを製造する。ドレイン電極６を、第１のインシュレータ領域８Ｆ１の直上に位置するように、形成する。ソース電極５を、第２のインシュレータ領域８Ｆ２の直上に位置するように、形成する。
【００８７】
上記構成の窒化物半導体装置１０Ｆおよびその製造方法によれば、ＧａＮ層３に、インシュレータ領域８Ｆ１，８Ｆ２を有するので、熱や衝撃などで緩衝層２に歪みが生じて、緩衝層２に電流が流れ易くなっても、図１１中の点線の矢印ｆ１に示すように、第１のインシュレータ領域８Ｆ１により電流の流れを阻止すると共に、図１１中の点線の矢印ｆ２に示すように、第２のインシュレータ領域８Ｆ２により電流の流れを阻止することで、緩衝層２を介したリーク電流の増加を抑制して、特性の劣化を防止できる。
【００８８】
また、インシュレータ領域８Ｆ１，８Ｆ２は、ＧａＮ層３に、位置するので、ＡｌＧａＮ層４にイオンを注入する場合よりも、イオン注入量を大きくできて、ＡｌＧａＮ層４にインシュレータ領域を形成する場合よりも、リーク電流の抑制効果を大きくできる。
【００８９】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、ＧａＮ層およびＡｌＧａＮ層の両方に、インシュレータ領域を有するようにしてもよい。この場合、ＧａＮ層へのイオン注入量は、ＡｌＧａＮ層へのイオン注入量よりも多くすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の窒化物半導体装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２Ａ】図１の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図１の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図１の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図３】本発明の窒化物半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図４Ａ】図３の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図３の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図３の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】図３の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図５】本発明の窒化物半導体装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図６Ａ】図５の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】図５の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図６Ｃ】図５の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図６Ｄ】図５の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図７】本発明の窒化物半導体装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図８Ａ】図７の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図８Ｂ】図７の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図８Ｃ】図７の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図８Ｄ】図７の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図９】本発明の窒化物半導体装置の第５実施形態を示す断面図である。
【図１０Ａ】図９の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図９の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図９の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１０Ｄ】図９の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の窒化物半導体装置の第６実施形態を示す断面図である。
【図１２Ａ】図１１の窒化物半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１１の窒化物半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図１２Ｃ】図１１の窒化物半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１２Ｄ】図１１の窒化物半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１３】従来の窒化物半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  基板
２  緩衝層
３  ＧａＮ層
４  ＡｌＧａＮ層
５  ソース電極
６  ドレイン電極
７  ゲート電極
８Ａ〜８Ｆ１，８Ｆ２  インシュレータ領域
９Ａ〜９Ｆ１，８Ｆ２  イオン注入領域
１０Ａ〜１０Ｆ  窒化物半導体装置
１１  バリア層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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