(57)【要約】      （修正有）【課題】特性の安定性を向上できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１１０は、第１〜第３電極４１〜４３、第１〜第３半導体領域１０、２２、２３及び中間領域３０を含む。第２電極４２から第３電極４３に向かう第１方向において、第１電極４１は、第２、第３電極４２、４３の間にある。第１半導体領域１０は、第２方向において、電極と離れる。第２、第３半導体領域２２、２３は、それぞれ、第２、第３電極４２、４３と第１半導体領域１０の間にある。第１電極４１の少なくとも一部は、第２、第３半導体領域２２、２３の間にある。中間領域３０は、第１電極４１と第１半導体領域１０との間、第１電極４１と第２半導体領域２２と間及び第１電極４１と第３半導体領域２３との間にある。中間領域３０は、Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎの化合物、または、ホウ素及び窒素を含む化合物を含む。【選択図】図１
2018120982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第２電極から前記第３電極に向かう第１方向における前記第１電極の位置は、前記第１方向における第２電極の位置と、前記第１方向における前記第３電極の位置と、との間にある、前記第３電極と、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と離れＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、
前記第２方向において前記第２電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（ｘ１≦ｘ２＜１）を含む第２半導体領域と、
前記第２方向において前記第３電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ｎ（ｘ１≦ｘ３＜１）を含む第３半導体領域と、
第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む中間領域と、
を備え、
前記第１化合物は、Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（ｘ２≦ｘ４≦１、ｘ３≦ｘ４≦１）を含み、
前記第２化合物は、ホウ素及び窒素を含み、
前記第１方向において、前記第１電極の少なくとも一部は、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置し、
前記中間領域は、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に位置した第１部分領域、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第２半導体領域との間に位置した第２部分領域、及び、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第３半導体領域との間に位置した第３部分領域と、
を含む、半導体装置。
【請求項２】
第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第２電極から前記第３電極に向かう第１方向における前記第１電極の位置は、前記第１方向における第２電極の位置と、前記第１方向における前記第３電極の位置と、との間にある、前記第３電極と、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と離れ第１窒化物半導体を含む第１半導体領域と、
前記第２方向において前記第２極と前記第１半導体領域との間に設けられ第２窒化物半導体を含む第２半導体領域と、
前記第２方向において前記第３電極と前記第１半導体領域との間に設けられ第３窒化物半導体を含む第３半導体領域と、
第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む中間領域と、
を備え、
前記第２半導体領域の第２バンドギャップエネルギーは、前記第１半導体領域の第１バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第３半導体領域の第３バンドギャップエネルギーは、前記第１バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第１化合物のバンドギャップエネルギーは、前記第２バンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第３バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第２化合物は、ホウ素及び窒素を含み、
前記第１方向において、前記第１電極の少なくとも一部は、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置し、
前記中間領域は、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に位置した第１部分領域、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第２半導体領域との間に位置した第２部分領域、及び、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第３半導体領域との間に位置した第３部分領域と、
を含む、半導体装置。
【請求項３】
前記中間領域は、
前記第１化合物を含む第１化合物領域と、
前記第２化合物を含む第２化合物領域と、
を含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２化合物領域は、前記第１化合物領域と前記第１電極との間に位置した、請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記第１化合物領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下であり、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記第２化合物領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下である、請求項３または４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記中間領域は、
前記第１化合物を含む複数の第１化合物領域と、
前記第２化合物を含む複数の第２化合物領域と、
を含み、
前記複数の第１化合物領域、及び、前複数の第２化合物領域は、交互に並ぶ、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記複数の第１化合物領域の１つの前記第２方向に沿う厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下であり、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記複数の第２化合物領域の１つの前記第２方向に沿う厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下である、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記中間領域は、前記第２化合物を含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記中間領域は、前記第２化合物を含み、
前記第２化合物は、アルミニウムをさらに含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２半導体領域の前記第２方向に沿う厚さは、５ナノメートル以上５０ナノメートル以下であり、
前記第３半導体領域の前記第２方向に沿う厚さは、５ナノメートル以上５０ナノメートル以下である、請求項１〜９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】
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】
【特許文献１】特許５７２４３３９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、特性の安定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、第１電極、第２電極、第３電極、第１半導体領域、第２半導体領域、第３半導体領域及び中間領域を含む。前記第２電極から前記第３電極に向かう第１方向における前記第１電極の位置は、前記第１方向における第２電極の位置と、前記第１方向における前記第３電極の位置と、との間にある。前記第１半導体領域は、前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と離れ、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第１半導体領域は、前記第２方向において前記第２電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（ｘ１≦ｘ２＜１）を含む。前記第３半導体領域は、前記第２方向において前記第３電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ｎ（ｘ１≦ｘ３＜１）を含む。前記中間領域は、第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む。前記第１化合物は、Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（ｘ２≦ｘ４≦１、ｘ３≦ｘ４≦１）を含む。前記第２化合物は、ホウ素及び窒素を含む。前記第１方向において、前記第１電極の少なくとも一部は、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置する。前記中間領域は、前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に位置した第１部分領域、前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第２半導体領域との間に位置した第２部分領域、及び、前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第３半導体領域との間に位置した第３部分領域と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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】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３】第３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。  
本実施形態に係る半導体装置１１０は、第１電極４１、第２電極４２、第３電極４３、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２、第３半導体領域２３及び中間領域３０を含む。
【０００９】
第２電極４２から第３電極４３に向かう方向を第１方向とする。
【００１０】
第１方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１１】
第１方向（Ｘ軸方向）における第１電極４１の位置は、第１方向における第２電極４２の位置と、第１方向における第３電極４３の位置と、との間にある。Ｘ軸方向に沿って、第２電極４２の少なくとも一部、第１電極４１の少なくとも一部、及び、第３電極４３の少なくとも一部がこの順で並ぶ。
【００１２】
第１電極４１は、例えば、ゲート電極である。第２電極４２は、例えば、ソース電極である。第３電極４３は、例えばドレイン電極である。
【００１３】
第１半導体領域１０は、第２方向において、第１電極４１、第２電極４２及び第３電極４３と離れる。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１半導体領域１０は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。
【００１４】
第２半導体領域２２は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第２電極４２と第１半導体領域１０との間に設けられる。第２半導体領域２２は、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（ｘ１≦ｘ２＜１）を含む。
【００１５】
第３半導体領域２３は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第３電極４３と第１半導体領域１０との間に設けられる。第３半導体領域２３は、Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ｎ（ｘ１≦ｘ３＜１）を含む。
【００１６】
第１方向（Ｘ軸方向）において、第１電極４１の少なくとも一部は、第２半導体領域２２と第３半導体領域２３との間に位置する。第１電極４１は、例えば、リセス型のゲート電極である。
【００１７】
中間領域３０は、第１部分領域３０ａ、第２部分領域３０ｂ及び第３部分領域３０ｃを含む。この例では、第４部分領域３０ｄ及び第５部分領域３０ｅがさらに設けられている。
【００１８】
第１部分領域３０ａは、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第１電極４１と第１半導体領域１０との間に位置する。第２部分領域３０ｂは、第１方向（Ｘ軸方向）において、第１電極４１の上記の一部と、第２半導体領域２２と、の間に位置する。第３部分領域は、第１方向（Ｘ軸方向）において、第１電極４１の上記の一部と、第３半導体領域２３と、の間に位置する。
【００１９】
第２半導体領域２２の少なくとも一部は、第２方向（例えばＺ軸方向）において、第４部分領域３０ｄと第１半導体領域１０との間に位置する。第３半導体領域２３の少なくとも一部は、第２方向において、第５部分領域３０ｅと第１半導体領域１０との間に位置する。
【００２０】
第２半導体領域２２は、第２電極４２と電気的に接続される。第３半導体領域２３は、第３電極４３と電気的に接続される。
【００２１】
中間領域３０は、第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む。第１化合物は、Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（ｘ２≦ｘ４≦１、ｘ３≦ｘ４≦１）を含む。第２化合物は、ホウ素及び窒素を含む。例えば、中間領域３０の少なくとも一部は、微結晶を含んでも良い。例えば、中間領域３０は、非晶質領域を含んでも良い。
【００２２】
例えば、第１半導体領域１０は、ＧａＮを含む。第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３は、ＡｌＧａＮを含む。中間領域３０は、例えば、ＡｌＮ及びＢＮの少なくともいずれかを含む。
【００２３】
バンドギャップエネルギーに着目すると、例えば、以下のようである。第２半導体領域２２の第２バンドギャップエネルギーは、第１半導体領域１０の第１バンドギャップエネルギーよりも大きい。第３半導体領域２３の第３バンドギャップエネルギーは、第１バンドギャップエネルギーよりも大きい。中間領域３０に含まれる第１化合物のバンドギャップエネルギーは、第２バンドギャップエネルギーよりも大きく、第３バンドギャップエネルギーよりも大きい。
【００２４】
このように、中間領域３０のバンドギャップエネルギーは大きい。このため。中間領域３０は、実質的に絶縁膜として機能する。中間領域３０は、例えば、ゲート絶縁膜として機能する。
【００２５】
例えば、第１半導体領域１０は、Ｚ軸方向において、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３と重なる部分を有する。これらの重なる部分に、２次元電子ガス２５（２ＤＥＧ）が生成される。２次元電子ガス２５は、半導体装置１１０において、キャリアとなる。例えば、半導体装置１１０において、ノーマリオフの動作が可能である。例えば、半導体装置１１０は、ＭＩＳ型のトランジスタである。
【００２６】
実施形態においては、中間領域３０は、窒化物の第１化合物、及び、窒化物の第２化合物を含む。このため、中間領域３０の化学的性質は、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３のそれぞれの化学的性質に近い。例えば、高い親和性が得られる。
【００２７】
実施形態においては、中間領域３０は、酸素を実質的に含まない。一方、参考例として、ゲート絶縁膜として、アルミニウム酸化膜などの酸化物が用いられる。この参考例においては、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３が、中間領域３０と接する部分近傍において、酸化され易い。これにより、所望の特性が得にくくなる場合がある。この参考例において、酸化膜の中間領域３０が窒化される場合がある。これにより、所望の特性が得にくくなる場合がある。
【００２８】
これに対して、実施形態においては、中間領域３０は、窒化物の第１化合物、及び、窒化物の第２化合物を含む。このため、窒化物半導体領域の上記の酸化が、抑制される。実施形態においては、酸化物のゲート絶縁膜を用いたときにおけるゲート絶縁膜の窒化が生じない。
【００２９】
上記の第１化合物、及び、上記の第２化合物におけるバンドギャップエネルギーは、十分に高い。このため、リーク電流が抑制できる。
【００３０】
実施形態においては、例えば、第１半導体領域１０の上に、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３となる半導体膜が形成される。この半導体膜の一部が除去され、リセス部（例えば孔）が形成される。リセス部の中、及び、半導体膜の上面に、中間領域３０が形成される。この後、リセス部に導電材料が埋め込まれることで、第１電極４１が形成される。
【００３１】
上記の半導体膜の一部の除去の工程において、孔の底部において、第１半導体領域１０に損傷が生じる場合がある。さらに、上記の半導体膜の一部の除去の工程において、孔の側部において、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３に損傷が生じる場合がある。これにより、特性のばらつきが大きくなる場合がある。特性が不安定になる場合がある。特に、ゲート絶縁膜として、酸化物を用いる場合には、特性の均一性が低下し易い。
【００３２】
一方、実施形態においては、孔の底部において、第１半導体領域１０の上に、窒化物の中間領域３０が形成される。さらに、この中間領域３０は、孔の側面にも形成される。孔の側面において、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３の表面の上に、中間領域３０が形成される。形成される中間領域３０の材料の化学的性質は、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３のそれぞれの化学的性質に近い。このため、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３の表面部分の膜質が損なわれない。例えば、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３の表面部分の膜質が、回復する。
【００３３】
実施形態によれば、特性の安定性を向上できる半導体装置が提供できる。
【００３４】
実施形態において、中間領域３０は、第２化合物を含む。この場合、中間領域３０は、ＢＮを含む。第２化合物は、ホウ素及び窒素に加えてアルミニウムをさらに含んでも良い。この場合、中間領域３０は、例えば、Ｂｘ５Ａｌ１−ｘ５Ｎ（０≦ｘ５≦１）を含む。
【００３５】
中間領域３０の厚さは、例えば、１ナノメートル（ｎｍ）以上１００ｎｍ以下である。図１に示すように、第１部分領域３０ａの第２方向（例えば、Ｚ軸方向）に沿う厚さを厚さｔｇとする。厚さｔｇは、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。これにより、例えば、第１電極４１と第１半導体領域１０とが電気的に絶縁される。例えば、中間領域３０は、良好なゲート絶縁膜として機能する。
【００３６】
例えば、中間領域３０は、第１半導体領域１０と接する。例えば、第１半導体領域１０は、第２方向（例えばＺ軸方向）において第１電極４１と重なる部分１０ｐを含む。第１部分領域３０ａは、上記の重なる部分１０ｐと、物理的に接しても良い。
【００３７】
例えば、第２部分領域３０ｂは、第２半導体領域２２と、物理的に接しても良い。第３部分領域３０ｃは、第３半導体領域２３と、物理的に接しても良い。例えば、中間領域３０の、第１半導体領域１０と接する部分１０ｐにおいて、２次元電子ガス２５（２ＤＥＧ）が実質的に誘起されない。これにより、例えば、半導体装置１１０において、ノーマリオフの動作が可能である。例えば、中間領域３０が第１半導体領域１０の結晶方位を引き継いでいなくても良い。これにより、２次元電子ガス２５の誘起が抑制される。例えば、中間領域３０の少なくとも一部は、アモルファスでも良い。これにより、２次元電子ガス２５の誘起が抑制される。
【００３８】
実施形態において、第１半導体領域１０は、例えば、ＧａＮを含む。実施形態において、第１半導体領域１０に含まれるアルミニウムの組成比は、例えば、０．０１未満でも良い。一方、第２半導体領域２２に含まれるアルミニウムの組成比は、０．０１以上０．３以下でも良い。第３半導体領域２３に含まれるアルミニウムの組成比は、０．０１以上０．３以下でも良い。
【００３９】
第２半導体領域２２に含まれるアルミニウムの組成比は、第３半導体領域２３に含まれるアルミニウムの組成比と、実質的に同じでも良い。例えば、第２半導体領域２２に含まれるアルミニウムの組成比と、第３半導体領域２３に含まれるアルミニウムの組成比と、の差の、第２半導体領域２３に含まれるアルミニウムの組成比に対する比は、０．１以下である。
【００４０】
実施形態において、第２半導体領域２３の第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う厚さは、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第３半導体領域２３の第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う厚さは、例えば、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。これにより、例えば、第１半導体領域１０と第２半導体領域２２とが重なる部分、及び、第１半導体領域１０と第３半導体領域２３とが重なる部分において、２次元電子ガス２５（２ＤＥＧ）が生成される。
【００４１】
図１に示す例では、基板１０Ｓ及びバッファ層１０Ｂが設けられている。基板１０Ｓの上にバッファ層１０Ｂが設けられる。バッファ層１０Ｂの上に、第１半導体領域１０が設けられる。第１半導体領域１０の上に、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３が設けられる。これらの半導体領域の上に、中間領域３０、及び、上記の電極が設けられる。
【００４２】
（第２実施形態）  
図２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。  
本実施形態に係る半導体装置１１１も、第１電極４１、第２電極４２、第３電極４３、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２、第３半導体領域２３及び中間領域３０を含む。半導体装置１１１においては、中間領域３０は、複数の化合物領域を含む。これらの化合物領域は、窒化物を含む。半導体装置１１１におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１０の構成と同様である。以下、半導体装置１１１における中間領域３０について説明する。
【００４３】
中間領域３０は、第１化合物領域３１及び第２化合物領域３２を含む。第１化合物領域３１及び第２化合物領域３２は、窒化物を含む。第１化合物領域３１は、第１化合物（例えばＡｌＮなど）を含む。第２化合物領域３２は、第２化合物（ＢＮなど）を含む。これらの化合物領域は、積層されている。
【００４４】
このような中間領域３０は、伝導帯及び価電子帯のそれぞれにおいて、半導体領域（第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３）に対して大きなバンドギャップエネルギーのオフセットを有する。例えば、第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、高い絶縁性が得られる。例えば、高いしきい値電圧が安定して得られる。良好なノーマリオフの動作が安定して得られる。ゲート絶縁膜としての良好な特性が得られる。
【００４５】
図２に示した例では、第２化合物領域３２は、第１化合物領域３１と第１電極４１との間に位置している。実施形態において、第１化合物領域３１が、第２化合物領域３２と第１電極４１との間に位置しても良い。第２化合物領域３２が第１化合物領域３１と第１電極４１との間に位置している場合、Ａｌを含む第１化合物領域３１が、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３に近くなる。これらの領域の間において、親和性が高い。これらの領域の化学的性質は、半導体領域（第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３）の化学的性質に近い。例えば、より均一で高い品質の中間領域３０が得られる。例えば、中間領域３０と半導体領域（第１半導体領域１０、第２半導体領域２２及び第３半導体領域２３）との間で高い品質の界面が得られる。
【００４６】
第２化合物領域３２（例えばＢＮなど）が第１化合物領域３１（例えばＡｌＮなど）と第１電極４１との間に位置している場合、例えば、第１化合物領域３１（例えばＡｌＮなど）は、第１半導体領域１０（例えばＧａＮ）と接する。この場合、第１化合物領域３１（例えばＡｌＮなど）の伝導帯下端のエネルギー準位は、第１半導体領域１０（例えばＧａＮ）の伝導帯下端のエネルギー準位よりも高くなる。一方、第２化合物領域３２（例えばＢＮなど）の価電子帯上端のエネルギー準位は、第１半導体領域１０（例えばＧａＮ）の価電子帯上端のエネルギー準位よりも低くなる。例えば、第１化合物領域３１及び第２化合物領域３２を含む中間領域３０は、伝導帯及び価電子帯のそれぞれにおいて、第１半導体領域１０に対して大きなバンドギャップエネルギーのオフセットを有する。第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、高い絶縁性が得られる。例えば、高いしきい値電圧が安定して得られる。良好なノーマリオフの動作が安定して得られる。ゲート絶縁膜としての良好な特性が得られる。
【００４７】
第１半導体領域１０は、第２方向（例えば、Ｚ軸方向）において第１電極４１と重なる部分１０ｐを含む。第１化合物領域３１は、例えば、上記の重なる部分１０ｐと接する。例えば、第１化合物領域３１の、第１半導体領域１０と接する部分１０ｐにおいて、２次元電子ガス２５（２ＤＥＧ）が実質的に誘起されない。例えば、半導体装置１１１において、ノーマリオフの動作が可能である。例えば、中間領域３０が第１半導体領域１０の結晶方位を引き継いでいなくて良い。これにより、２次元電子ガス２５の誘起が抑制される。例えば、中間領域３０の少なくとも一部は、アモルファスでも良い。これにより、２次元電子ガス２５の誘起が抑制される。
【００４８】
例えば、第１化合物領域３１の一部は、第２半導体領域２２と接しても良い。第１化合物領域３１の別の一部は、第３半導体領域２３と接しても良い。
【００４９】
第２方向において第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、第１化合物領域３１の第２方向に沿う厚さを厚さｔ１とする。厚さｔ１は、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第２方向において第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、第２化合物領域３２の第２方向に沿う厚さを厚さｔ２とする。厚さｔ２は、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。例えば、第１電極４１と第１半導体領域１０とが電気的に絶縁される。良好なゲート絶縁膜が得られる。
【００５０】
（第３実施形態）  
図３は、第３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。  
本実施形態に係る半導体装置１１２も、第１電極４１、第２電極４２、第３電極４３、第１半導体領域１０、第２半導体領域２２、第３半導体領域２３及び中間領域３０を含む。半導体装置１１２における中間領域３０においては、複数の第１化合物領域３１、及び、複数の第２化合物領域３２が設けられる。半導体装置１１２におけるこれ以外の構成は、半導体装置１１１の構成と同様である。以下、半導体装置１１２における中間領域３０について説明する。
【００５１】
中間領域３０は、第１化合物を含む複数の第１化合物領域３１と、第２化合物を含む複数の第２化合物領域３２と、を含む。複数の第１化合物領域３１、及び、数の第２化合物領域３２は、交互に並ぶ。例えば、中間領域３０のうちで、最も外側に位置する領域は、例えば、第１化合物領域３１である。この領域は、例えば、第２化合物領域３２でも良い。
【００５２】
半導体装置１１２においては、交互に並ぶ複数の第１化合物領域３１及び複数の第２化合物領域３２が設けられることにより、例えば、第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、高い絶縁性が得られる。例えば、高いしきい値電圧が安定して得られる。良好なノーマリオフの動作が安定して得られる。ゲート絶縁膜としての良好な特性が得られる。
【００５３】
図３に示した例では、複数の第１化合物領域３１の数は２であり、複数の第２化合物領域３２の数は、２である。これらの数は、３以上でも良い。
【００５４】
第２方向（Ｚ軸方向）において第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、複数の第１化合物領域３１の１つの第２方向に沿う厚さを厚さｔ１とする。厚さｔ１は、例えば、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。第２方向において第１電極４１と第１半導体領域１０との間において、複数の第２化合物領域３２の１つの第２方向に沿う厚さを厚さｔ２とする。厚さｔ２は、例えば、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。例えば、第１電極４１と第１半導体領域１０とが電気的に絶縁される。良好なゲート絶縁膜が得られる。
【００５５】
実施形態は、以下の構成を含んでも良い。  
（構成１）  
第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第２電極から前記第３電極に向かう第１方向における前記第１電極の位置は、前記第１方向における第２電極の位置と、前記第１方向における前記第３電極の位置と、との間にある、前記第３電極と、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と離れＡｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体領域と、
前記第２方向において前記第２電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２Ｎ（ｘ１≦ｘ２＜１）を含む第２半導体領域と、
前記第２方向において前記第３電極と前記第１半導体領域との間に設けられ、Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３Ｎ（ｘ１≦ｘ３＜１）を含む第３半導体領域と、
第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む中間領域と、
を備え、
前記第１化合物は、Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４Ｎ（ｘ２≦ｘ４≦１、ｘ３≦ｘ４≦１）を含み、
前記第２化合物は、ホウ素及び窒素を含み、
前記第１方向において、前記第１電極の少なくとも一部は、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置し、
前記中間領域は、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に位置した第１部分領域、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第２半導体領域との間に位置した第２部分領域、及び、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第３半導体領域との間に位置した第３部分領域と、
を含む、半導体装置。
（構成２）  
第１電極と、
第２電極と、
第３電極であって、前記第２電極から前記第３電極に向かう第１方向における前記第１電極の位置は、前記第１方向における第２電極の位置と、前記第１方向における前記第３電極の位置と、との間にある、前記第３電極と、
前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と離れ第１窒化物半導体を含む第１半導体領域と、
前記第２方向において前記第２極と前記第１半導体領域との間に設けられ第２窒化物半導体を含む第２半導体領域と、
前記第２方向において前記第３電極と前記第１半導体領域との間に設けられ第３窒化物半導体を含む第３半導体領域と、
第１化合物及び第２化合物の少なくともいずれかを含む中間領域と、
を備え、
前記第２半導体領域の第２バンドギャップエネルギーは、前記第１半導体領域の第１バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第３半導体領域の第３バンドギャップエネルギーは、前記第１バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第１化合物のバンドギャップエネルギーは、前記第２バンドギャップエネルギーよりも大きく、前記第３バンドギャップエネルギーよりも大きく、
前記第２化合物は、ホウ素及び窒素を含み、
前記第１方向において、前記第１電極の少なくとも一部は、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間に位置し、
前記中間領域は、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間に位置した第１部分領域、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第２半導体領域との間に位置した第２部分領域、及び、
前記第１方向において前記第１電極の前記一部と前記第３半導体領域との間に位置した第３部分領域と、
を含む、半導体装置。
（構成３）  
前記中間領域は、
前記第１化合物を含む第１化合物領域と、
前記第２化合物を含む第２化合物領域と、
を含む、構成１または２に記載の半導体装置。
（構成４）  
前記第２化合物領域は、前記第１化合物領域と前記第１電極との間に位置した、構成３記載の半導体装置。
（構成５）
前記第１半導体領域は、前記第２方向において前記第１電極と重なる部分を含み、
前記第１化合物領域は、前記重なる部分と接した、構成３または４に記載の半導体装置。
（構成６）  
前記第１化合物領域の一部は、前記第２半導体領域と接し、
前記第１化合物領域の別の一部は、前記第３半導体領域と接した、構成３〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成７）  
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記第１化合物領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下であり、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記第２化合物領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下である、構成３〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成８）  
前記中間領域は、
前記第１化合物を含む複数の第１化合物領域と、
前記第２化合物を含む複数の第２化合物領域と、
を含み、
前記複数の第１化合物領域、及び、前複数の第２化合物領域は、交互に並ぶ、構成１または２に記載の半導体装置。
（構成９）  
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記複数の第１化合物領域の１つの前記第２方向に沿う厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下であり、
前記第２方向において前記第１電極と前記第１半導体領域との間において、前記複数の第２化合物領域の１つの前記第２方向に沿う厚さは、０．５ナノメートル以上１０ナノメートル以下である、構成８記載の半導体装置。
（構成１０）  
前記中間領域は、前記第２化合物を含む、構成１または２に記載の半導体装置。
（構成１１）  
前記中間領域は、前記第２化合物を含み、
前記第２化合物は、アルミニウムをさらに含む、構成１または２に記載の半導体装置。
（構成１２）  
前記第１部分領域の前記第２方向に沿う厚さは、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下である、構成１または２に記載の半導体装置。
（構成１３）  
前記中間領域は、第４部分領域及び第５部分領域をさらに含み、
前記第２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４部分領域と前記第１半導体領域との間に位置し、
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５部分領域と前記第１半導体領域との間に位置した、構成１〜１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１４）  
前記第１半導体領域は、前記第２方向において前記第１電極と重なる部分を含み、
前記第１部分領域は、前記重なる部分と接した、構成１〜１３のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１５）  
前記第２部分領域は、前記第２半導体領域と接し、
前記第３部分領域は、前記第３半導体領域と接した、構成１〜１４のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１６）  
前記第１半導体領域は、ＧａＮを含む、構成１〜１５のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１７）  
前記第１半導体領域に含まれるアルミニウムの組成比は、０．０１未満である、構成１〜１５のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１８）  
前記第２半導体領域に含まれるアルミニウムの組成比は、０．０１以上０．３以下である、構成１〜１７のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成１９）  
前記第２半導体領域に含まれるアルミニウムの組成比と、前記第３半導体領域に含まれるアルミニウムの組成比と、の差の、前記第２半導体領域に含まれるアルミニウムの前記組成比に対する比は、０．１以下である、構成１〜１８のいずれか１つに記載の半導体装置。
（構成２０）  
前記第２半導体領域の前記第２方向に沿う厚さは、５ナノメートル以上５０ナノメートル以下であり、
前記第３半導体領域の前記第２方向に沿う厚さは、５ナノメートル以上５０ナノメートル以下である、構成１〜１９のいずれか１つに記載の半導体装置。
【００５６】
実施形態によれば、特性の安定性を向上できる半導体装置を提供できる。
【００５７】
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。
【００５８】
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領域、部分領域、電極、バッファ層及び基板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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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】
【００６３】
１０…第１半導体領域、  １０Ｂ…バッファ層、  １０Ｓ…基板、  １０ｐ…部分、  ２２…第２半導体領域、  ２３…第３半導体領域、  ２５  ２次元電子ガス、  ３０…中間領域、  ３０ａ〜３０ｅ…第１〜第５部分領域、  ３１、３２…第１、第２化合物領域、  ４１〜４３…第１〜第３電極、  １１０〜１１２…半導体装置、  ｔ１、ｔ２、ｔｇ…厚さ
【図１】
2018120982.tif 000003
【図２】
2018120982.tif 000004
【図３】
2018120982.tif 000005