(57)【要約】【課題】III族窒化物半導体において品質の高いｐ型領域を形成することができる技術を提供する。【解決手段】III族窒化物半導体基板の製造方法は、III族窒化物半導体基板の第１領域にIII族元素空孔を導入する第１導入工程を備える。製造方法は、第１領域と少なくとも一部が接触する第２領域に、アクセプタ元素を導入する第２導入工程を備える。製造方法は、第２領域のアクセプタ元素を活性化するアニールを行う工程を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体基板の第１領域にIII族元素空孔を導入する第１導入工程と、
第１領域と少なくとも一部が接触する第２領域に、アクセプタ元素を導入する第２導入工程と、
前記第２領域の前記アクセプタ元素を活性化するアニールを行う工程と、
を備える、III族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１導入工程では、III族元素イオンまたは不活性ガスイオンをイオン注入する、請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
第１領域、および、第２領域を備えたIII族窒化物半導体装置であって、
前記第１領域の少なくとも一部が前記第２領域に接しており、
前記第２領域にはアクセプタ元素が含まれており、
前記第１領域の欠陥濃度は、前記第２領域の欠陥濃度よりも高い、III族窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記第２領域において、前記欠陥濃度が前記アクセプタ元素の濃度よりも低い、請求項３に記載のIII族窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記第２領域において、前記アクセプタ元素がイオン注入による不純物分布に従って存在している、請求項３または４に記載のIII族窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記第１領域の少なくとも一部には、前記III族窒化物半導体装置を構成しているIII族元素以外のIII族元素、または、不活性ガス元素が存在している、請求項３〜５の何れか１項に記載のIII族窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記第１領域の一部、および、前記第２領域の一部が表面に表出しているIII族窒化物半導体基板と、
表出している前記第１領域および前記第２領域に接触している第１電極と、
を備える、請求項３〜６の何れか１項に記載のIII族窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第２領域の一部が表面に表出しているとともに、前記第１領域が内部に形成されているIII族窒化物半導体基板と、
表出している前記第２領域に接触している第１電極と、
を備える、請求項３〜６の何れか１項に記載のIII族窒化物半導体装置。
【請求項９】
ｎ型のドリフト層と、
前記ドリフト層の上面に配置されているボディ層と、
前記ボディ層の上面から前記ドリフト層まで到達するトレンチゲートと、を備えており、
前記第１領域および前記第２領域は、前記ボディ層内に配置されており、
前記第２領域と前記トレンチゲートとの距離は、前記第１領域と前記トレンチゲートとの距離よりも小さい、請求項３〜８の何れか１項に記載のIII族窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、III族窒化物半導体装置およびIII族窒化物半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体基板の一部に欠陥領域を形成し、この欠陥領域を不純物や微小結晶欠陥のゲッタリングサイトにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
III族窒化物半導体では、アクセプタ元素を導入する際に窒素空孔が形成されてしまう。ここでIII族窒化物半導体の一例としては、ＧａＮが挙げられる。またアクセプタ元素の一例としては、マグネシウムが挙げられる。窒素空孔の濃度が高いと、アクセプタが活性化せず、ｐ型領域を形成することができなくなってしまう場合がある。特許文献１では、このようなIII族窒化物半導体に特有の問題およびその解決手段については、開示がない。本明細書は、III族窒化物半導体において品質の高いｐ型領域を形成することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示するIII族窒化物半導体基板の製造方法の一実施形態は、III族窒化物半導体基板の第１領域にIII族元素空孔を導入する第１導入工程を備える。一実施形態は、第１領域と少なくとも一部が接触する第２領域に、アクセプタ元素を導入する第２導入工程を備える。一実施形態は、第２領域のアクセプタ元素を活性化するアニールを行う工程を備える。
【０００６】
第２領域にアクセプタ元素を導入する際に、窒素空孔が形成されてしまう。しかしアニール時に、第１領域と第２領域との接触部を介して、第２領域内の窒素空孔を第１領域へ拡散させることができる。そして、第１領域内のIII族元素空孔に窒素空孔をゲッタリングさせることができる。第２領域の窒素空孔の濃度を低下させることができる。よって第２領域をｐ型領域にすることが可能となる。
【０００７】
第１導入工程では、III族元素イオンまたは不活性ガスイオンをイオン注入してもよい。
【０００８】
本明細書に開示するIII族窒化物半導体装置の一実施形態は、第１領域、および、第２領域を備えたIII族窒化物半導体装置である。第１領域の少なくとも一部が第２領域に接している。第２領域にはアクセプタ元素が含まれている。第１領域の欠陥濃度は、第２領域の欠陥濃度よりも高い。効果の詳細は実施例で説明する。
【０００９】
第２領域において、欠陥濃度がアクセプタ元素の濃度よりも低くてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。
【００１０】
第２領域において、アクセプタ元素がイオン注入による不純物分布に従って存在していてもよい。
【００１１】
第１領域の少なくとも一部には、III族窒化物半導体を構成しているIII族元素以外のIII族元素、または、不活性ガス元素が存在していてもよい。
【００１２】
第１領域の一部、および、第２領域の一部が表面に表出しているIII族窒化物半導体基板と、表出している第１領域および第２領域に接触している第１電極と、を備えていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。
【００１３】
第２領域の一部が表面に表出しているとともに、第１領域が内部に形成されているIII族窒化物半導体基板と、表出している第２領域に接触している第１電極と、を備えていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。
【００１４】
ｎ型のドリフト層と、ドリフト層の上面に配置されているボディ層と、ボディ層の上面からドリフト層まで到達するトレンチゲートと、を備えていてもよい。第１領域および第２領域は、ボディ層内に配置されていてもよい。第２領域とトレンチゲートとの距離は、第１領域とトレンチゲートとの距離よりも小さくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る半導体装置１の断面概略図である。
【図２】実施例１に係る半導体装置１の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る半導体装置１の製造工程を示す図である。
【図４】実施例１に係る半導体装置１の製造工程を示す図である。
【図５】実施例１に係る半導体装置１の製造工程を示す図である。
【図６】欠陥濃度およびマグネシウムアクセプタ濃度の測定結果のグラフである。
【図７】欠陥濃度およびマグネシウムアクセプタ濃度の測定結果のグラフである。
【図８】実施例２に係る半導体装置１Ａの断面概略図である。
【図９】実施例３に係る半導体装置１００の断面概略図である。
【図１０】実施例４に係る半導体装置２００の断面概略図である。
【図１１】実施例５に係る半導体装置２００Ａの断面概略図である。
【図１２】実施例６に係る半導体装置３００の断面概略図である。
【図１３】実施例７に係る半導体装置３００Ａの断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
（半導体装置１の構成）
図１に、本実施例に係る半導体装置１の断面概略図を示す。半導体装置１は、トレンチゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴである。半導体装置１は、半導体基板１０を備えている。半導体基板１０は、ドレイン層３２、ドリフト層３４、ボディ層３６が積層した構造を有している。
【００１７】
ドレイン層３２は、ｎ＋型のＧａＮ基板である。ドレイン層３２の裏面には、ドレイン電極５２が形成されている。ドレイン層３２の表面には、ドリフト層３４が形成されている。ドリフト層３４は、ドレイン層３２の表面上にエピタキシャル成長したｎ−型のＧａＮ層である。ドナー濃度は１Ｅ＋１６ｃｍ−３とした。ボディ層３６は、ドリフト層３４上にエピタキシャル成長したｐ型のＧａＮ層である。アクセプタ濃度は１Ｅ＋１７ｃｍ−３とした。ソース領域３８は、ボディ層３６の表面３６ａの一部の範囲に臨む位置に形成された、ｎ＋型のＧａＮ領域である。
【００１８】
ボディ層３６内には、ボディコンタクト領域４６および欠陥領域４７が配置されている。ボディコンタクト領域４６は、ボディ層３６の表面３６ａの一部の範囲に臨む位置に形成された、ｐ＋型のＧａＮ領域である。ボディコンタクト領域４６には、アクセプタ元素が、イオン注入による不純物分布に従って存在している。イオン注入による不純物分布の一例としては、ガウス分布が挙げられる。本実施例では、アクセプタ元素として、マグネシウムが注入されている。具体的には、ボディ層３６の表面３６ａからその深さ方向（−ｚ方向）にマグネシウムを注入することによって、ボディコンタクト領域４６が形成されている。ボディコンタクト領域４６では、欠陥濃度（すなわち窒素空孔の濃度）が、アクセプタ元素の濃度（すなわちマグネシウム濃度）よりも低い。ボディコンタクト領域４６におけるマグネシウム濃度は、例えば１Ｅ＋１９ｃｍ−３である。また窒素空孔の濃度は、例えば、１Ｅ＋１８ｃｍ−３である。
【００１９】
ボディコンタクト領域４６内には、欠陥領域４７が配置されている。すなわち、欠陥領域４７の少なくとも一部がボディコンタクト領域４６に接している。欠陥領域４７は、結晶欠陥や、III族元素であるガリウムによる空孔が形成されている領域である。欠陥領域４７には、窒素が存在している。窒素は、不活性ガス元素の一例である。欠陥領域４７の欠陥濃度（すなわち窒素空孔の濃度）は、ボディコンタクト領域４６の欠陥濃度（すなわち窒素空孔の濃度）よりも高い。
【００２０】
トレンチゲート電極４０は、ボディ層３６の表面３６ａから、ソース領域３８とボディ層３６を貫通してドリフト層３４に侵入している。トレンチゲート電極４０は、ゲート絶縁膜４２で側面および底面が覆われたトレンチＴ１内に形成された電極である。トレンチゲート電極４０は、トレンチＴ１外を延びており、ゲート電極５０と接触している。トレンチゲート電極４０は、多結晶シリコンなどで形成されている。
【００２１】
層間絶縁膜４８は、ゲート電極５０およびソース電極４４の絶縁を確保するための層である。層間絶縁膜４８の開口部Ａ１における半導体基板１０の表面には、欠陥領域４７の上面の一部、ボディコンタクト領域４６の上面の一部、ソース領域３８の上面の一部、が表出している。欠陥領域４７、ボディコンタクト領域４６およびソース領域３８の上面には、ソース電極４４が接触している。
【００２２】
（半導体装置１の製造方法）
図２〜図５を参照して、半導体装置１の製造方法について説明する。図２のフローチャートのステップＳ１において、ソース領域形成工程が行われる。具体的には、ドレイン層３２、ドリフト層３４、ボディ層３６が積層している半導体基板１０を用意する。半導体基板１０は、ＭＯＶＰＥ法によって、ドレイン層３２上にドリフト層３４およびボディ層３６を成長させることで形成してもよい。  周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、ソース領域３８に対応する開口部を備えたマスクを加工する。マスクを介してボディ層３６にシリコンまたはゲルマニウムをイオン注入する。これにより、ｎ+型のソース領域３８が形成される。
【００２３】
ステップＳ２において、欠陥領域形成工程が行われる。具体的には、欠陥領域４７に対応する開口部を備えたマスクを介して、ボディ層３６に窒素をイオン注入する。これにより、欠陥領域４７が形成され、図３に示す構造が完成する。欠陥領域４７は、ガリウム空孔が形成されている領域である。欠陥領域４７の面内の形状は、マスクの開口部の形状によって制御可能である。また窒素を注入するときのエネルギーを調節することによって、欠陥領域４７のボディ層３６の表面３６ａからの深さプロファイルを調節することができる。また、窒素のドーズ量を調節することによって、欠陥領域４７におけるガリウム空孔の存在濃度を調節することができる。
【００２４】
ステップＳ３において、ボディコンタクト領域形成工程が行われる。具体的には、ボディコンタクト領域４６に対応する開口部を備えたマスクを介して、ボディ層３６にマグネシウムをイオン注入する。これにより、ボディコンタクト領域４６が形成され、図４に示す構造が完成する。マグネシウムを注入するときのエネルギーを調節することによって、ボディコンタクト領域４６の深さを調節することができる。また、マグネシウムのドーズ量を調節することによって、ボディコンタクト領域４６におけるマグネシウム濃度を調節することができる。
【００２５】
ステップＳ４において、アニール工程が行われる。具体的には、半導体基板１０を１２００℃以上に加熱する。第１の効果として、欠陥領域４７とボディコンタクト領域４６との接触部を介して、ボディコンタクト領域４６内の窒素空孔を欠陥領域４７へ拡散させることができる。その結果、欠陥領域４７では、ガリウム空孔・窒素空孔の複合欠陥が形成される。複合欠陥は、熱的に安定であるため、窒素空孔は欠陥領域４７内に固定化される。すなわち、欠陥領域４７内のガリウム空孔に窒素空孔をゲッタリングさせることができる。第２の効果として、ソース領域３８のシリコンまたはゲルマニウムを活性化することができる。またボディコンタクト領域４６のアクセプタ元素であるマグネシウムを活性化することができる。
【００２６】
ステップＳ５において、トレンチゲート電極形成工程が行われる。具体的には、周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工により、ソース領域３８およびボディ層３６を突き抜けてドリフト層３４に到達するトレンチＴ１を加工する。トレンチＴ１内および半導体基板１０の表面に、ゲート絶縁膜４２を形成する。ゲート絶縁膜４２は、ＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３等を原子堆積法などで堆積させて形成した絶縁膜である。ボロンなどの不純物をドープしたポリシリコンをＬＰ−ＣＶＤ法で成膜する。周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、トレンチＴ１周囲のポリシリコンを除去する。これにより、図５に示す構造が形成される。次に、図５に示す構造を熱処理する。熱処理を行うことで、ポリシリコンの抵抗率を低くすることができる。
【００２７】
ステップＳ６において、ソース電極およびゲート電極形成工程が行われる。具体的には、トレンチゲート電極４０の上面に層間絶縁膜４８を成膜する。そして周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、ソース電極４４およびゲート電極５０を形成する領域の層間絶縁膜４８およびゲート絶縁膜４２を除去する。金属層を成膜する。周知のフォトリソグラフィー技術およびドライエッチング加工を用いて、金属層を、ソース電極４４およびゲート電極５０に加工する。
【００２８】
ステップＳ７において、ドレイン電極形成工程が行われる。具体的には、ドレイン層３２の裏面に、金属層を成膜する。形成した電極に対して熱処理を行う。熱処理を行うことで、ソース電極、ドレイン電極の接触抵抗を低くすることができる。以上により、図１に示す半導体装置１が完成する。
【００２９】
（半導体装置１の動作）
図１に示す半導体装置１は、ドレイン電極５２を高電位に接続し、ソース電極４４を接地し、ゲート電極５０に加える電位を変化させる。ゲート電極５０に正電位を加えると、ゲート絶縁膜４２を介してトレンチゲート電極４０に対向している領域Ｒ１のｐ−型のボディ層３６がｎ型に反転し、反転層によってｎ＋型のソース領域３８とｎ−型のドリフト層３４が導通し、ソース電極４４とドレイン電極５２の間を電流が流れる。ゲート電極５０に正電位を加えるのを停止すると、領域Ｒ１の反転層が消失し、ドリフト層３４に空乏層が伸長して、ソース電極４４とドレイン電極５２の間が高抵抗な状態となる。
【００３０】
（効果）
イオン注入により導入される主な欠陥は、ドナー型の窒素空孔である。ソース領域３８などｎ型領域では、窒素空孔があっても不活性化しない。しかしボディコンタクト領域４６などのｐ型領域では、窒素空孔により容易に不活性化しｎ型化してしまう。そこで本実施例に記載の技術では、ステップＳ４のアニール工程によって、欠陥領域４７とボディコンタクト領域４６との接触部を介して、ボディコンタクト領域４６内の窒素空孔を欠陥領域４７へ拡散させることができる。そして、欠陥領域４７内のガリウム空孔に窒素空孔をゲッタリングさせることができる。これにより、ボディコンタクト領域４６の窒素空孔濃度を低減することができるため、ボディコンタクト領域４６を品質の高いｐ型ＧａＮにすることが可能となる。またこれにより、ボディコンタクト領域４６において、欠陥濃度（すなわち窒素空孔の濃度）を、アクセプタ元素であるマグネシウムの濃度よりも低くすることができる。これにより、ボディコンタクト領域４６が窒素空孔により不活性化されてしまうことを防止できる。ボディコンタクト領域４６がｎ型化してしまうことがない。
【００３１】
ソース電極４４は、低濃度のｐ型ＧａＮに対してはオーミック接触しないが、高濃度のｐ型ＧａＮに対してはオーミック接触する。本実施例の半導体装置１では、図１の開口部Ａ１において、ボディコンタクト領域４６の上面の一部がソース電極４４に接触している。そしてボディコンタクト領域４６は、欠陥領域４７のゲッタリング作用により、高濃度のｐ型ＧａＮとされている。従って、ソース電極４４とボディコンタクト領域４６とをオーミック接触させることが可能である。
【００３２】
ゲート絶縁膜４２を介してトレンチゲート電極４０に対向している領域Ｒ１（図１参照）には反転層が形成される。すなわち領域Ｒ１は、半導体装置１のしきい値電圧を決定する領域である。従って領域Ｒ１近傍に欠陥が存在すると、しきい値電圧が変動してしまう場合がある。本実施例の半導体装置１では、ボディコンタクト領域４６とトレンチゲート電極４０との距離Ｄ１（図１参照）は、欠陥領域４７とトレンチゲート電極４０との距離Ｄ２よりも小さい。すなわち、領域Ｒ１から遠い領域に欠陥領域４７を配置している。これにより、欠陥領域４７にゲッタリングされた欠陥が、しきい値電圧に影響を与えてしまうことがない。しきい値電圧の変動を抑制することが可能となる。
【００３３】
（欠陥濃度の測定結果）
図６および図７に、欠陥濃度およびマグネシウムアクセプタ濃度の測定結果のグラフを示す。図６および図７は、カソードルミネセンス（ＣＬ）法を用いた測定結果である。縦軸は、カソードルミネッセンスの強度である。横軸は光のエネルギーである。典型的な測定条件例を、以下に記載する。電子線加速電圧：３ｋＶ、電子線の照射電流：１ｎＡ、電子線のプローブ径：数ｎｍ、分光器：回折格子型分光器（３００ｎｍ）、回折格子：６００ｇ／ｍｍ、スリット幅：１０マイクロメートル、試料温度：１０Ｋ。
【００３４】
エネルギーＥ１（２．３５ｅＶ）におけるカソードルミネセンス強度が、ＧＬ強度である。ＧＬ強度は、窒素空孔濃度に対応している。エネルギーＥ２（３．２７ｅＶ）におけるカソードルミネセンス強度が、ＤＡＰ強度である。ＤＡＰ強度は、マグネシウムアクセプタ濃度に対応している。すなわち、ＧＬ強度とＤＡＰ強度を比較することで、窒素空孔濃度とマグネシウムアクセプタ濃度の何れが高いかを測定することができる。図６の例では、ＤＡＰ強度の方がＧＬ強度よりも高い。従って、図６の測定領域では、窒素空孔濃度よりもマグネシウムアクセプタ濃度が高いことが分かる。一方、図７の例では、ＧＬ強度の方がＤＡＰ強度よりも高い。従って、図７の測定領域では、窒素空孔濃度よりもマグネシウムアクセプタ濃度が低いことが分かる。
【００３５】
カソードルミネセンスでは、ＳＥＭ像で位置の確認を行いながら、任意の場所の状態分析を行うことができる。すなわち局所分析が可能である。従って、半導体装置の断面をカソードルミネセンスを用いて詳細に測定することで、当該半導体装置が図１のボディコンタクト領域４６および欠陥領域４７の構造を備えているか否かを特定することが可能である。
【実施例２】
【００３６】
（半導体装置１Ａの構成）
図８に、実施例２に係る半導体装置１Ａの断面概略図を示す。実施例２に係る半導体装置１Ａは、実施例１に係る半導体装置１に対して、欠陥領域４７Ａの形状が異なっている。以下の説明において、実施例２に係る半導体装置１Ａと実施例１に係る半導体装置１とで同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
ボディコンタクト領域４６の内部には、欠陥領域４７Ａが配置されている。すなわち、欠陥領域４７Ａの少なくとも一部がボディコンタクト領域４６に接している。層間絶縁膜４８の開口部Ａ１における半導体基板１０の表面には、ボディコンタクト領域４６の上面の一部、および、ソース領域３８の上面の一部、が表出している。ボディコンタクト領域４６およびソース領域３８の上面には、ソース電極４４が接触している。
【００３８】
欠陥領域４７Ａは、半導体基板１０の表面には表出していない。このような欠陥領域４７Ａは、前述したステップＳ２の欠陥領域形成工程において、窒素を注入するときのエネルギーを調節することによって、形成することが可能である。このような欠陥領域４７Ａを備えた半導体装置１Ａでは、実施例１に係る半導体装置１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３９】
（半導体装置１００の構成）
図９に、実施例３に係る半導体装置１００の断面概略図を示す。実施例３に係る半導体装置１００は、図９に示すように、本技術を半導体素子の周辺領域Ｒ１１に適用した例である。具体的には、ｎ型のＧａＮ層４内の一部に、ｐ型のガードリング１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを形成した例である。半導体装置１００では、半導体チップの中央領域Ｒ１２にダイオードが形成されている。なお、中央領域Ｒ１２に形成する素子はダイオードに限定されず、様々な素子を形成することができる。
【００４０】
ｎ型のＧａＮ基板２の裏面には、裏面電極１８が形成されている。ＧａＮ基板２の表面上には、ｎ型のＧａＮ層４が配置されている。ＧａＮ層４の表面上には、ｐ型のＧａＮ層６が配置されている。ｐ型のＧａＮ層６とｎ型のＧａＮ層４によって、縦型のダイオード構造が得られる。周辺領域Ｒ１１において、ＧａＮ層４にはｐ型のガードリング１６ａ〜１６ｄが配置されている。ガードリング１６ａ〜１６ｄは、ガードリング１６ａ〜１６ｄに対応する開口部を備えたマスクを介して、ＧａＮ層４にマグネシウムをイオン注入することで形成することができる。
【００４１】
ガードリング１６ａ〜１６ｄの内部には、欠陥領域１７ａ〜１７ｄが配置されている。すなわち、欠陥領域１７ａ〜１７ｄの少なくとも一部がガードリング１６ａ〜１６ｄに接している。欠陥領域１７ａ〜１７ｄの内容は、前述した欠陥領域４７と同様である。周辺領域Ｒ１１において、ＧａＮ層４およびガードリング１６ａ〜１６ｄの表面には、絶縁膜２０が形成されている。ＧａＮ層６の上面６ａには、表面電極２２が配置されている。
【００４２】
（効果）
ガードリング１６ａ〜１６ｄ内の窒素空孔を、欠陥領域１７ａ〜１７ｄ内のガリウム空孔にゲッタリングさせることができる。これにより、ガードリング１６ａ〜１６ｄの窒素空孔濃度を低減することができるため、ガードリング１６ａ〜１６ｄを品質の高いｐ型ＧａＮにすることが可能となる。ガードリング１６ａ〜１６ｄの電界緩和機能を高めることができる。
【００４３】
ｐ型のガードリング１６ａ〜１６ｄと、ｎ型のＧａＮ層４とのｐｎ接合部には、電界が集中する。電界集中部の近傍に欠陥が存在すると、耐圧が低下してしまう場合がある。本実施例の半導体装置１００では、欠陥領域１７ａ〜１７ｄを、ガードリング１６ａ〜１６ｄの内部に配置している。すなわち、ｐｎ接合部から遠い領域に欠陥領域１７ａ〜１７ｄを配置している。これにより、欠陥領域１７ａ〜１７ｄにゲッタリングされた欠陥が、耐圧に影響を与えてしまうことがない。
【実施例４】
【００４４】
（半導体装置２００の構成）
図１０に、実施例４に係る半導体装置２００の断面概略図を示す。半導体装置２００は、プレーナゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴである。図１０の半導体装置２００において、ドレイン層７２はｎ＋型ＧａＮ基板である。ドレイン層７２の裏面にはドレイン電極７１が形成されている。ドレイン層７２の表面には、ｎ型ＧａＮ層のドリフト層７３が配置されている。ボディ領域７４ａおよび７４ｂは、ドリフト層７３の表面７３ａからマグネシウムをイオン注入して熱処理することで得られた、ｐ−型伝導領域である。ソース領域７５ａおよび７５ｂは、表面７３ａからシリコンを注入して熱処理することで得られたｎ＋型伝導領域である。
【００４５】
ドリフト層７３内には、ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂが配置されている。ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂは、ドリフト層７３の表面７３ａからマグネシウムをイオン注入して熱処理することで得られた、ｐ＋型伝導領域である。ボディコンタクト領域７９ａ、７９ｂの内部には、欠陥領域８０ａおよび８０ｂが配置されている。すなわち、欠陥領域８０ａおよび８０ｂの少なくとも一部が、ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂに接している。表面７３ａには、ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂの上面、ソース領域７５ａおよび７５ｂの上面の一部、が表出している。ボディコンタクト領域７９ａ、７９ｂおよびソース領域７５ａ、７５ｂの上面には、ソース電極７６ａ、７６ｂが接触している。また、ソース領域７５ａおよび７５ｂ、ボディ領域７４ａおよび７４ｂ、ドリフト層７３の上面には、ゲート絶縁膜７７を介してゲート電極７８が配置されている。
【００４６】
（効果）
ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂ内の窒素空孔に加えて、ボディ領域７４ａおよび７４ｂ内の窒素空孔も、欠陥領域８０ａおよび８０ｂ内のガリウム空孔にゲッタリングさせることができる。これにより、ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂや、ボディ領域７４ａおよび７４ｂの窒素空孔濃度を低減することで、これらの領域を品質の高いｐ型ＧａＮにすることが可能となる。
【００４７】
ゲート絶縁膜７７を介してゲート電極７８に対向している領域Ｒ２１ａおよびＲ２１ｂには反転層が形成される。すなわち領域Ｒ２１ａおよびＲ２１ｂは、半導体装置１のしきい値電圧を決定する領域である。本実施例の半導体装置２００では、欠陥領域８０ａおよび８０ｂを、ボディコンタクト領域７９ａ、７９ｂの内部に配置している。すなわち、領域Ｒ２１ａおよびＲ２１ｂから遠い領域に欠陥領域８０ａおよび８０ｂを配置している。これにより、欠陥領域８０ａおよび８０ｂにゲッタリングされた欠陥が、しきい値電圧に影響を与えてしまうことがない。
【００４８】
ｐ型のボディ領域７４ａおよび７４ｂと、ｎ型のドリフト層７３とのｐｎ接合部には、電界が集中する。電界集中部の近傍に欠陥が存在すると、耐圧が低下してしまう場合がある。本実施例の半導体装置２００では、欠陥領域８０ａおよび８０ｂを、ボディコンタクト領域７９ａ、７９ｂの内部に配置している。すなわち、ｐｎ接合部から遠い領域に欠陥領域８０ａおよび８０ｂを配置している。これにより、欠陥領域８０ａおよび８０ｂにゲッタリングされた欠陥が、耐圧に影響を与えてしまうことがない。
【実施例５】
【００４９】
（半導体装置２００Ａの構成）
図１１に、実施例５に係る半導体装置２００Ａの断面概略図を示す。実施例５に係る半導体装置２００Ａは、実施例４に係る半導体装置２００に対して、欠陥領域の配置位置が異なっている。以下の説明において、実施例５に係る半導体装置２００Ａと実施例４に係る半導体装置２００とで同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
ボディ領域７４ａおよび７４ｂの内部には、欠陥領域８０ａＡおよび８０ｂＡが配置されている。これにより、ボディ領域７４ａおよび７４ｂ内の窒素空孔に加えて、ボディコンタクト領域７９ａおよび７９ｂ内の窒素空孔も、欠陥領域８０ａＡおよび８０ｂＡ内のガリウム空孔にゲッタリングさせることができる。このような欠陥領域８０ａＡおよび８０ｂＡを備えた半導体装置２００Ａでは、実施例４に係る半導体装置２００と同様の効果を得ることができる。
【実施例６】
【００５１】
（半導体装置３００の構成）
図１２に、実施例６に係る半導体装置３００の断面概略図を示す。半導体装置２００は、プレーナゲートを備えた横型ＭＯＳＦＥＴである。図１２において、８０は絶縁基板であり、８２ａ、８２ｂは絶縁壁である。８１はｎ型ＧａＮ層である。ボディ領域８３は、ｎ型ＧａＮ層８１の表面８１ａからマグネシウムを注入して熱処理することで得られたｐ−型伝導領域である。ソース領域８５およびドレイン領域８８は、表面８１ａからＳｉを注入して熱処理することで得られたｎ型伝導領域である。
【００５２】
ボディ領域８３内には、ボディコンタクト領域９０が配置されている。ボディコンタクト領域９０は、表面８１ａからマグネシウムをイオン注入して熱処理することで得られた、ｐ＋型伝導領域である。ボディコンタクト領域９０の内部には、欠陥領域９１が配置されている。ボディ領域８３の上面の一部、ボディコンタクト領域９０の上面、およびソース領域８５の上面の一部には、ソース電極８４が接触している。ドレイン領域８８の上面の一部には、ドレイン電極８９が接触している。また、ソース領域８５の上面の一部、ボディ領域８３の上面の一部、ｎ型ＧａＮ層８１の上面の一部には、ゲート絶縁膜８６を介してゲート電極８７が配置されている。
【００５３】
このような欠陥領域９１を備えた半導体装置３００では、実施例４に係る半導体装置２００と同様の効果を得ることができる。
【実施例７】
【００５４】
（半導体装置３００Ａの構成）
図１３に、実施例７に係る半導体装置３００Ａの断面概略図を示す。実施例７に係る半導体装置３００Ａは、実施例６に係る半導体装置３００に対して、欠陥領域の配置位置が異なっている。以下の説明において、実施例７に係る半導体装置３００Ａと実施例６に係る半導体装置３００とで同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
ボディ領域８３の内部には、欠陥領域９１Ａが配置されている。これにより、ボディ領域８３内の窒素空孔に加えて、ボディコンタクト領域９０内の窒素空孔も、欠陥領域９１Ａ内のガリウム空孔にゲッタリングさせることができる。このような欠陥領域９１Ａを備えた半導体装置３００Ａでは、実施例６に係る半導体装置３００と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【００５７】
（変形例）
欠陥領域４７を形成する際に注入する元素は、窒素に限られない。アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性ガス元素や、水素（Ｈ）元素などを用いてもよい。または、本実施例のIII族窒化物半導体であるＧａＮを構成しているIII族元素であるガリウム（Ｇａ）以外のIII族元素を用いてもよい。このようなIII族元素の一例としては、アルミニウム（Ａｌ）が挙げられる。欠陥領域４７を形成するためにイオン注入された元素は、欠陥領域４７の少なくとも一部に存在することになる。従って例えば、アルミニウム（Ａｌ）を用いて欠陥領域４７を形成した場合には、アルミニウムが欠陥領域４７の少なくとも一部に存在する。
【００５８】
欠陥領域形成工程（ステップＳ２）とボディコンタクト領域形成工程（ステップＳ３）の実施順番は限定されない。これらの工程の順番を入れ替えてもよいし、これらの工程間に他の工程を挿入してもよい。
【００５９】
半導体基板１０を構成するIII族窒化物半導体はＧａＮに限定されるものではなく、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）、または、その混晶等であってもよい。
【００６０】
上記の実施例では、ｐ型領域を形成するためのII族元素の一例としてマグネシウム（Ｍｇ）を用いていたが、この構成に限定されるものではない。II族元素は、例えばベリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）等であってもよい。
【００６１】
また、実施例１および２では、欠陥領域が３個の場合を説明した。また実施例３〜７では、欠陥領域が１個の場合を説明した。しかし、この形態に限られず、欠陥領域の数は任意であってよい。
【００６２】
ＧａＮ基板は、III族窒化物半導体基板の一例である。欠陥領域４７は、第１領域の一例である。ガリウム空孔は、III族元素空孔の一例である。ステップＳ２は、第１導入工程の一例である。ボディコンタクト領域４６は、第２領域の一例である。マグネシウムは、アクセプタ元素の一例である。ステップＳ３は、第２導入工程の一例である。ステップＳ４は、アニールを行う工程の一例である。アルミニウムイオンは、III族元素イオンの一例である。窒素、アルゴン、ヘリウムは、不活性ガス元素の一例である。ソース電極４４は、第１電極の一例である。
【符号の説明】
【００６３】
１：半導体装置、１０：半導体基板、３２：ドレイン層、３４：ドリフト層、３６：ボディ層、３８：ソース領域、４０：トレンチゲート電極、４２：ゲート絶縁膜、４４：ソース電極、４６：ボディコンタクト領域、４７：欠陥領域、５０：ゲート電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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