(57)【要約】【課題】  第１導電型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域の表面に、トレンチが形成されており、そのトレンチを第２導電型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域が充填している半導体装置において、電界が局所的に集中することを防止して、半導体装置の高耐圧化を実現する。【解決手段】  第１導電型の不純物を含んでいる第１のIII族窒化物半導体領域３０の表面側に、トレンチ１２，８，４が形成されている。そのトレンチ１２，８，４を、第２導電型の不純物を含んでいる第２のIII族窒化物半導体領域１４，１０，６が充填している。トレンチ１２，８，４の横断面に露出する第１のIII族窒化物半導体領域３０と第２のIII族窒化物半導体領域１４，１０，６の接合線の全長に亘って、接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない。【選択図】  図１
2008159927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトレンチが形成されているとともに第１導電型の不純物を含んでいる第１のIII族窒化物半導体領域と、
前記トレンチを充填しているとともに第２導電型の不純物を含んでいる第２のIII族窒化物半導体領域を備えており、
前記トレンチの横断面に露出する第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線の全長に亘って、その接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しないことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１のIII族窒化物半導体領域の表面に少なくとも１対のトレンチが形成されており、
その１対のトレンチの双方を第２のIII族窒化物半導体領域が充填しており、
その１対のトレンチの内側の側面を形成する前記接合線は、半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びており、
その１対のトレンチの底面を形成する前記接合線は、半導体基板の表面と平行に伸びており、
前記側面と前記底面を接続する前記接合線は、第１のIII族窒化物半導体領域に向けて凸な曲線であることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項３】
第１のIII族窒化物半導体領域の表面に少なくとも１対のトレンチが形成されており、
その１対のトレンチの双方を第２のIII族窒化物半導体領域が充填しており、
その１対のトレンチの外側の側面を形成する前記接合線は、半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びており、
その１対のトレンチの底面を形成する前記接合線は、半導体基板の表面と平行に伸びており、
前記側面と前記底面を接続する前記接合線は、第１のIII族窒化物半導体領域に向けて凸な曲線であることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項４】
第１のIII族窒化物半導体領域の表面の前記１対のトレンチに亘る範囲に積層されている第３のIII族窒化物半導体領域と、
第３のIII族窒化物半導体領域の表面の前記１対のトレンチに亘る範囲に積層されている第４のIII族窒化物半導体領域と、
前記１対のトレンチ上方に形成されており、前記第３のIII族窒化物半導体領域と前記第４のIII族窒化物半導体領域に導通している表面側の１対の低抵抗領域と、
前記第１のIII族窒化物半導体領域の裏面側に形成されている裏面側の低抵抗領域を備えており、
第３のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも第４のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップが広いことを特徴とする請求項２又は３の半導体装置。
【請求項５】
表面側の１対の低抵抗領域の間に位置する最上位のIII族窒化物半導体領域の表面上に絶縁層を介して積層されているゲート電極を有することを特徴とする請求項２から４のいずれかの半導体装置。
【請求項６】
前記トレンチがセルエリアを一巡しており、
セルエリアを一巡するトレンチを充填する第２のIII族窒化物半導体領域によって、終端ガードリングが形成されていることを特徴とする請求項１の半導体装置。
【請求項７】
第１導電型の不純物を含む第１のIII族窒化物半導体領域の表面に、第１保護膜を形成する工程と、
第１保護膜の表面の一部分に第２保護膜を形成する工程と、
第１のIII族窒化物半導体領域と第２保護膜はエッチングしないで、第１保護膜を等方的にエッチングすることによって、第２保護膜が存在しない位置から第２保護膜が存在する位置に向けて伸びる直線に沿った断面を観察したときに、第２保護膜と接している第１保護膜の端部から第１のIII族窒化物半導体領域と接している第１保護膜の端部に向けて形成されている曲線の全長に亘って、その曲線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない曲線を形成する工程と、
第２保護膜を除去する工程と、
第１保護膜と第１のIII族窒化物半導体領域の両者を、その両者の表面側から異方的にエッチングすることによって、前記直線に沿った断面を観察したときに、第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングされた面を形成する曲線の全長に亘って、その曲線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない曲線を形成する工程と、
第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングされた表面に、第２導電型の不純物を含む第２のIII族半導体領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
第２保護膜を除去した後で、第１保護膜と第１のIII族窒化物半導体領域の両者をエッチングするに先立って、第２保護膜が形成されていた第１保護膜の表面に第３保護膜を形成することを特徴とする請求項７の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐圧デバイスあるいは高周波デバイス等に使用されるIII族窒化物半導体を利用した半導体装置と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
III族窒化物半導体を利用する半導体装置であって、表面にトレンチが形成されているとともにｎ型の不純物を含んでいるIII族窒化物半導体領域（以下、ｎ型のIII族窒化物半導体領域ということがある）と、そのトレンチを充填しているとともにｐ型の不純物を含んでいるIII族窒化物半導体領域（以下、ｐ型のIII族窒化物半導体領域ということがある）を備えている半導体装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の半導体装置では、そのトレンチの横断面にｎ型のIII族窒化物半導体領域とｐ型のIII族窒化物半導体領域の接合面が露出している。その横断面に露出しているとともにそのトレンチの側面を形成する接合線は、半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びており、そのトレンチの底面を形成する接合線は、半導体基板の表面と平行に伸びている。トレンチの側面とトレンチの底面を接続する接合線は直交しており、その交点において接合線の傾きが不連続に変化している。すなわち、水平に伸びている底面（傾き＝０）と、垂直に伸びている側面（傾き＝無限大）が交点で角部を形成している。
III族窒化物半導体では、ｎ型III族窒化物半導体領域の所定領域にｐ型のイオンを注入することによって、ｎ型のIII族窒化物半導体領域の所定領域をｐ型化することができない。注入したｐ型の不純物を活性化させることが困難なためである。そこで、特許文献１では、ｎ型のIII族窒化物半導体領域の表面に所定領域が開口している保護膜を形成し、保護膜が形成されていない開口からｎ型のIII族窒化物半導体領域をドライエッチングしてトレンチを形成する。ドライエッチングでトレンチを形成すると、トレンチの横断面において、トレンチの側面を形成する線とトレンチの底面を形成する線は直交する。そのトレンチ内にｐ型のIII族窒化物半導体領域を成長させているため、ｎ型のIII族窒化物半導体領域とｐ型のIII族窒化物半導体領域の接合線を観察すると、トレンチ側面を形成する接合線とトレンチの底面を形成する接合線が直交している。III族窒化物半導体では、第１導電型のIII族窒化物半導体領域内に局所的に第２導電型のIII族窒化物半導体領域を形成するために、ドライエッチング技術と結晶成長技術を組み合わせて製造しており、第１導電型のIII族窒化物半導体領域と第２導電型のIII族窒化物半導体領域の接合線は、側面と底面が直交し、傾きが不連続に変化する頂点（角部）を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２６０１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
III族窒化物半導体領域の第１導電型領域内に形成されているトレンチを充填する第２導電型領域を有する半導体装置は、その製造方法が限定されることから、トレンチの横断面に露出するｎ型のIII族窒化物半導体領域とｐ型のIII族窒化物半導体領域の接合線が、その傾きが不連続に変化する頂点（角部）を有する。傾きが不連続に変化する頂点を有していると、半導体装置に逆バイアスが印加されたときに、その頂点近傍に電界が集中してしまう。電界が集中する部分では、半導体装置の降伏電圧が小さくなってしまう。すなわち、半導体装置の耐圧が低くなってしまう。
本発明では、第１導電型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域の表面に、トレンチが形成されており、そのトレンチを第２導電型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域が充填している半導体装置において、電界が局所的に集中することを防止して、半導体装置の高耐圧化を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半導体装置内に耐圧の高い部分と耐圧の低い部分が共存する場合、半導体装置の耐圧は、耐圧が最も低い部分によって決定される。換言すると、半導体装置内の耐圧が低い部分の耐圧を改善することによって、半導体装置の耐圧を高くすることができる。本発明では、半導体装置内の耐圧が低い部分、すなわち、半導体装置に逆バイアスを印加したときに、電界が最も集中しやすい部分における、電界の集中を緩和することによって半導体装置の耐圧を高くする。
本発明の半導体装置は、表面にトレンチが形成されているとともに第１導電型の不純物を含んでいる第１のIII族窒化物半導体領域と、そのトレンチを充填しているとともに第２導電型の不純物を含んでいる第２のIII族窒化物半導体領域を備えている。そのトレンチの横断面に第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線が露出している。本発明の半導体装置は、トレンチの横断面に露出する接合線の全長に亘って、その接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない。
【０００６】
上記の半導体装置では、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域に頂点が存在しないために、半導体装置に逆バイアスが印加されたときに、局所部分に電界が集中することを防止できる。半導体装置内の耐圧が低い部分を改善することができるため、半導体装置の耐圧を高くすることができる。
本発明の半導体装置の特徴を、第１のIII族窒化物半導体領域に形成されたトレンチの横断面を観察したときに、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線の全長に亘って、その接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しないだけと評価するべきではない。上述したように、III族窒化物半導体では、第１導電型の半導体領域に第２導電型の不純物をイオン注入して、第１導電型の半導体領域内の局所的領域に第２導電型の半導体領域を形成することができない。III族窒化物半導体では、第１導電型の半導体領域に第２導電型の不純物をイオン注入しても、第２導電型の不純物の活性化が困難なためである。すなわち、従来のIII族窒化物半導体装置では、第１のIII族窒化物半導体領域内の局所的領域に第２のIII族窒化物半導体領域を形成するために、第１のIII族窒化物半導体領域をエッチングしてトレンチを形成し、そのトレンチ内部に第２のIII族窒化物半導体を結晶成長させる方法か、又は第１のIII族窒化物半導体領域の表面の全面に第２のIII族窒化物半導体領域を形成し、第２のIII族窒化物半導体領域の表面の所定範囲を第１のIII族窒化物半導体領域に至るまでエッチングしてトレンチを生成し、そのトレンチ内部から第２のIII族窒化物半導体領域の表面を覆うように第１のIII族窒化物半導体を結晶成長させる方法を採用することが常識である。その方法による限り、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点を有することがさけられない。
本発明は、従来の技術常識を打破して半導体装置の耐圧を向上させる技術である。
【０００７】
本発明の半導体装置は、第１のIII族窒化物半導体領域の表面に少なくとも１対のトレンチが形成されており、その１対のトレンチの双方を第２のIII族窒化物半導体領域が充填しており、その１対のトレンチの内側の側面を形成する接合線が半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びており、その１対のトレンチの底面を形成する接合線が半導体基板の表面と平行に伸びている場合にも有効である。この場合、トレンチの内側の側面とトレンチの底面を接続する接合線を、第１のIII族窒化物半導体領域に向けて凸な曲線とする。１対のトレンチの外側の側面を形成する接合線が、半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びている場合にも有効である。この場合、１対のトレンチの外側の側面とトレンチの底面を接続する接合線を、第１のIII族窒化物半導体領域に向けて凸な曲線とする。
【０００８】
上記の半導体装置によると、半導体装置に逆バイアスが印加されたときに、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線のうち、電界が最も集中しやすい部分において、その部分の電界集中を緩和することができる。半導体装置に逆バイアスが印加されると、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線において、その接合線の接線の傾きが大きく変化する部分に電界が集中しやすい。すなわち、半導体基板の表面に対して直交する方向に伸びている接合線と、半導体基板の表面と平行に伸びている接合線が交わる部分の近傍に電界が集中しやすい。本発明では、電界が集中しやすい部分に電界が集中しないようにすることができる。半導体装置の耐圧を高くすることができる。
【０００９】
本発明の半導体装置の具体的な一態様では、第１のIII族窒化物半導体領域の表面の１対のトレンチに亘る範囲に積層されている第３のIII族窒化物半導体領域と、第３のIII族窒化物半導体領域の表面の１対のトレンチに亘る範囲に積層されている第４のIII族窒化物半導体領域と、１対のトレンチ上方に形成されており、第３のIII族窒化物半導体領域と第４のIII族窒化物半導体領域に導通している表面側の１対の低抵抗領域と、第１のIII族窒化物半導体領域の裏面側に形成されている裏面側の低抵抗領域を備えており、第３のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップよりも第４のIII族窒化物半導体領域のバンドギャップが広い半導体装置に具現化することができる。
【００１０】
上記の半導体装置によると、第３のIII族窒化物半導体領域と第４のIII族窒化物半導体領域によって、ヘテロ結合が形成される。第３のIII族窒化物半導体領域と第４のIII族窒化物半導体領域の間に、２次元電子ガス領域が形成される。第４のIII族窒化物半導体領域の導電型を第３のIII族窒化物半導体領域と同じ導電型にするか、又は第４のIII族窒化物半導体領域の導電型をｉ型にすることによって、同じ導電型の半導体領域内又はｉ型半導体領域内に２次元電子ガス領域が形成される。キャリアの移動抵抗が小さくなり、半導体装置のオン抵抗を小さくすることができる。
【００１１】
表面側の１対の低抵抗領域の間に位置する最上位のIII族窒化物半導体領域の表面上に絶縁層を介して積層されているゲート電極を有することが好ましい。
ゲート電極に電圧を印加することによって、ヘテロ接合面に２次元電子ガス領域を形成することができる。ノーマリオフ型の半導体装置を実現することができる。
【００１２】
本発明の半導体装置では、表面にトレンチが形成されているとともに第１導電型の不純物を含んでいる第１のIII族窒化物半導体領域を有しており、そのトレンチがセルエリアを一巡しており、セルエリアを一巡するトレンチを充填する第２のIII族窒化物半導体領域によって、終端ガードリングが形成されていることが好ましい。
上記の半導体装置によると、半導体装置に逆バイアスが印加されたときに、空乏層を終端エリアまで伸ばすことができる。終端ガードリングの横断面において終端ガードリングは頂点を有しておらず、頂点があると発生する電界集中を緩和することができる。半導体装置の耐圧を高くすることができる。
【００１３】
本発明では、半導体装置の製造方法をも提供することができる。その製造方法は、第１導電型の不純物を含む第１のIII族窒化物半導体領域の表面に、第１保護膜を形成する工程と、第１保護膜の表面の一部分に第２保護膜を形成する工程と、第１のIII族窒化物半導体領域と第２保護膜はエッチングしないで、第１保護膜を等方的にエッチングすることによって、第２保護膜が存在しない位置から第２保護膜が存在する位置に向けて伸びる直線に沿った断面を観察したときに、第２保護膜と接している第１保護膜の端部から第１のIII族窒化物半導体領域と接している第１保護膜の端部に向けて形成されている曲線の全長に亘って、その曲線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない曲線を形成する工程と、第２保護膜を除去する工程と、第１保護膜と第１のIII族窒化物半導体領域の両者を、その両者の表面側から異方的にエッチングすることによって、前記直線に沿った横断面を観察したときに、第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングされた面を形成する曲線の全長に亘って、その曲線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない曲線を形成する工程と、第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングされた表面に、第２導電型の不純物を含む第２のIII族半導体領域を形成する。
【００１４】
上記の製造方法によると、第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線の全長に亘って、その接合線の接線の傾きが不連続に変化する頂点が存在しない半導体装置を製造することができる。第１のIII族窒化物半導体領域と第２のIII族窒化物半導体領域の接合線の近傍に電界が集中することを抑制できる半導体装置を製造することができる。耐圧の高い半導体装置を製造することができる。
【００１５】
本発明の製造方法では、第２保護膜を除去した後で、第１保護膜と第１のIII族窒化物半導体領域の両者をエッチングするに先立って、第２保護膜が形成されていた第１保護膜の表面に第３保護膜を形成することができる。
第３保護膜を形成しない場合、第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングしない表面からトレンチの底面までの距離は、第１保護膜の厚さで決定してしまう。第２保護膜が形成されていた第１保護膜の表面に第３保護膜を形成することによって、第１のIII族窒化物半導体領域のエッチングしない表面からトレンチの底面までの距離を自在にコントロールすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、半導体装置に逆バイアスを印加したときに、異種導電型の半導体領域の接合面のうち、電界が最も集中しやすい部分において、その部分の電界集中を緩和することができる。ひいては、半導体装置の耐圧を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施例の主要な特徴を列記する。
（第１実施形態）
ｎ−型のIII族窒化物半導体領域の表面にトレンチが形成されている。トレンチをｐ型のIII族窒化半導体領域が充填している。
（第２実施形態）
ｐ型のIII族窒化物半導体領域１４の表面の所定部分に、不純物拡散防止膜２０が形成されている。
（第３実施形態）
セルエリアＡ１を一巡する終端エリアＡ２が形成されている。その終端エリアＡ２において、ｎ−型のIII族窒化物半導体領域の表面にトレンチ８，４が形成されている。トレンチ８の底部分にｐ型のIII族窒化物半導体領域１１０Ｙが形成されており、III族窒化物半導体領域１１０Ｙの表面にｐ＋型のIII族窒化物半導体領域１１０Ｘが形成されている。トレンチ４の底部分にｐ型のIII族窒化物半導体領域１０６Ｙが形成されており、III族窒化物半導体領域１０６Ｙの表面にｐ＋型のIII族窒化物半導体領域１０６Ｘが形成されている。
（第４実施形態）
セルエリアＡ１を一巡する終端エリアＡ２が形成されている。その終端エリアＡ２において、ｎ−型のIII族の表面にトレンチ８，４が形成されている。トレンチ８内のセルエリアＡ１側にｐ＋型のIII族窒化物半導体領域２１０Ｘが形成されており、トレンチ８内のセルエリアＡ１とは反対側にｐ型のIII族窒化物半導体領域２１０Ｙが形成されている。トレンチ４内のセルエリアＡ１側にｐ＋型のIII族窒化物半導体領域２０６Ｘが形成されており、トレンチ４内のセルエリアＡ１とは反対側にｐ型のIII族窒化物半導体領域２０６Ｙが形成されている。
【実施例】
【００１８】
図面を参照して以下に実施例を詳細に説明する。実施例では、ｎ−型のIII族窒化物半導体領域の表面にトレンチが形成されており、そのトレンチをｐ型のIII族窒化半導体領域が充填している半導体装置について説明する。III族窒化物半導体では、半導体領域内の電子の移動度は、半導体領域内の正孔の移動度よりも数１００〜数１０００倍大きい。すなわち、半導体装置のキャリアを電子にすることによって、半導体装置を高速動作させることができる。
（第１実施例）
図１に、ヘテロ接合を有する縦型のIII族窒化物半導体装置１の横断面を模式的に示す。図１は、半導体装置１のセルエリアＡ１と終端エリアＡ２を示している。図中の矢印は座標を示している。以後、＋Ｚ方向を表面側と称し、−Ｚ方向を裏面側と称することがある。半導体装置１では、実際には、セルエリアＡ１が−Ｘ方向に繰返し形成されており、半導体装置１の−Ｘ方向端部にも終端エリアＡ２が形成されている。なお、図１は断面図であるが、図面の見易さのため、一部ハッチングを省略している。
まず半導体装置１のセルエリアＡ１について説明する。
半導体装置１の裏面に、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が積層しているドレイン電極３４が形成されている。ドレイン電極３４は、ドレイン端子Ｄに接続している。ドレイン電極３４の表面に、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料とするｎ＋型のIII族窒化物半導体領域３２が形成されている。III族窒化物半導体領域３２の不純物濃度は、およそ３×１０１８ｃｍ−３に調整されている。
III族窒化物半導体領域３２の表面に、窒化ガリウムを主材料とするｎ−型のIII族窒化物半導体領域（第１のIII族窒化物半導体領域）３０が形成されている。III族窒化物半導体領域３０の不純物濃度は、およそ１×１０１６ｃｍ−３に調整されている。
【００１９】
ｎ−型のIII族窒化物半導体領域３０の表面側に、１対のトレンチ１２が形成されている。トレンチ１２は紙面垂直方向に伸びている。トレンチ１２に窒化ガリウムを主材料とするｐ＋型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）１４が充填されている。ｎ−型のIII族窒化物半導体領域３０とｐ＋型のIII族窒化物半導体領域１４が直接的に接合している。III族窒化物半導体領域１４の不純物濃度は、およそ５×１０１８ｃｍ−３に調整されている。１対のIII族窒化物半導体領域１４の間は、III族窒化物半導体領域３０によって隔てられている。平面視すると、III族窒化物半導体領域１４は、図１の紙面垂直方向に長く伸びている。すなわち、複数のIII族窒化物半導体領域１４がストライプ状に形成されている。
図１はトレンチ１２の横断面を示しており、１対のトレンチ１２の側面を形成する接合線１２ｃは、半導体装置１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ１２の底面を形成する接合線１２ａは、半導体装置１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部における接合線１２ｂは、III族窒化物半導体領域３０に向けて凸な曲線である。接合線１２ａの接線の傾きは０である。接合線１２ｃの接線の傾きは無限大である。接合線１２ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。
【００２０】
一対のIII族窒化物半導体領域１４の表面の内側の部分に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主材料とする不純物拡散防止膜２０が形成されている。不純物拡散防止膜２０は、後述するソース電極１６がIII族窒化物半導体領域１４に電気的にコンタクトする部位には形成されていない。不純物拡散防止膜２０は、窒化アルミニウムに代えて、アルミニウムを組成の一部とするIII族窒化物半導体、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコンと酸化シリコンの複合膜等を利用することもできる。すなわち、不純物拡散防止膜２０は、後述するIII族窒化物半導体領域２８に、III族窒化物半導体領域１４に含まれている不純物を拡散させない材料であればよい。
III族窒化物半導体領域３０の表面において１対のトレンチ１２，１２に亘る範囲に、窒化ガリウムを主材料とするｎ−型のIII族窒化物半導体領域２８（第３のIII族窒化物半導体領域）が形成されている。III族窒化物半導体領域２８は、III族窒化物半導体領域３０と不純物拡散防止膜２０の表面に形成されている。III窒化物半導体領域２８の不純物にはシリコンが使用されている。III窒化物半導体領域２８の不純物濃度は、およそ１×１０１６ｃｍ−３に調整されている。
III族窒化物半導体領域２８の表面において１対のトレンチ１２，１２に亘る範囲に、窒化ガリウム・アルミニウム（Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ）を主材料とするｎ−型のIII族窒化物半導体領域２６（第４のIII族窒化物半導体領域）が形成されている。III族窒化物半導体領域２６の不純物濃度は、およそ１×１０１６ｃｍ−３に調整されている。III族窒化物半導体領域２６を形成している結晶構造には、アルミニウムが含まれている。III族窒化物半導体領域２８のバンドギャップよりも、III族窒化物半導体領域２６のバンドギャップの方が広い。すなわち、III族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６の間にヘテロ接合が形成されている。III族窒化物半導体領域２６は、ｉ型のIII族窒化物半導体でもよい。III族窒化物半導体領域２８のバンドギャップよりも、III族窒化物半導体領域２６のバンドギャップの方が広ければよい。
【００２１】
１対のトレンチ１２，１２の上方に、III族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６に導通している１対のｎ＋型のソース領域１８，１８が形成されている。ソース領域１８の不純物濃度は、およそ３×１０１８ｃｍ−３に調整されている。ソース領域１８とIII族窒化物半導体領域１４の表面に、チタンとアルミニウムを積層したソース電極１６（表面側の低抵抗領域）が形成されている。ソース電極１６は、III族窒化物半導体領域１４とソース領域１８に電気的に接続している。ソース領域１８は、III族半導体領域２６とIII族窒化物半導体領域２８に電気的に接続している。すなわち、ソース電極１６は、III族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６とIII族窒化物半導体領域１４に導通している。半導体装置１を平面視すると、ソース領域１８は、III族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域２８が接する範囲には形成されていない。
III族窒化物半導体領域２６の表面に、酸化シリコンを主材料とするゲート絶縁膜２４が形成されている。ゲート絶縁膜２４は、ソース領域１８，１８の表面の一部にまで伸びて形成されている。
ゲート絶縁膜２４の表面に、ニッケル（Nｉ）を主材料とするゲート電極２２が形成されている。ゲート電極２２は、ソース領域１８，１８間の内側端部とオーバーラップする位置関係で形成されており、ソース電極１６には接していない。
【００２２】
次に半導体装置１の終端エリアＡ２について説明する。セルエリアＡ１と同じ構成については説明を省略する。
III族窒化物半導体領域３０の表面側に、トレンチ８，４が形成されている。トレンチ８，４は、セルエリアＡ１を一巡している。トレンチ８に窒化ガリウムを主材料とするｐ＋型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）１０が充填されている。トレンチ４に窒化ガリウムを主材料とするｐ＋型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）６が充填されている。III族窒化物半導体領域１０，６の不純物濃度は、およそ５×１０１８ｃｍ−３に調整されている。III族窒化物半導体領域１０，６を平面視すると、III族窒化物半導体領域１０は、セルエリアＡ１を一巡している。III族窒化物半導体領域６は、III族窒化物半導体領域１０を一巡している。III族窒化物半導体領域１０，６が形成されていることによって、半導体装置１に逆バイアスが印加されたときに、空乏層をIII族窒化物半導体１０，６の外側まで伸ばすことができる。III族窒化物半導体３０とIII族窒化物半導体領域１４の接合線１２に電界が集中することを抑制できる。以後、III族窒化物半導体領域１０，６を、終端ガードリング１０，６と称すことがある。
【００２３】
トレンチ８の側面を形成する接合線８ｃは、半導体装置１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ８の底面を形成する接合線８ａは、半導体装置１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部の接合線８ｂは、III族窒化物半導体領域３０に向けて凸な曲線である。接合線８ａの接線の傾きは０である。接合線８ｃの接線の傾きは無限大である。接合線８ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。
トレンチ４の側面を形成する接合線４ｃは、半導体装置１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ４の底面を形成する接合線４ａは、半導体装置１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部の接合線４ｂは、III族窒化物半導体領域３０に向けて凸な曲線である。接合線４ａの接線の傾きは０である。接合線４ｃの接線の傾きは無限大である。接合線４ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。
III族窒化物半導体領域３０と終端ガードリング１０，６の表面に、酸化シリコンを主材料とする絶縁膜２が形成されている。
【００２４】
半導体装置１の動作について説明する。
ｐ＋型のIII族窒化物半導体領域１４が、不純物拡散防止膜２０を介して、ｎ型のIII族窒化物半導体領域２８に対向している。ゲート電極２２に電圧を印加していない状態では、III族窒化物半導体領域１４からIII族窒化物半導体領域２８まで空乏層が形成される。その空乏層はIII族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６のヘテロ接合面よりも＋Ｚ側にまで伸びている。ヘテロ接合面が空乏化すると、ヘテロ接合面の伝導帯のエネルギー準位はフェルミ準位よりも上側に存在する。ヘテロ接合面に２次元電子ガス層が存在することができない。ゲート電極２２に電圧が印加されていない状態では、ヘテロ接合面を電子が走行できない。半導体装置１はオフしている。すなわち、半導体装置１は、ノーマリ−オフの動作を行う。
【００２５】
半導体装置１がオフのときに、ソース電極１６とドレイン電極３４の間にバイアスの電荷が印加する。III族窒化物半導体領域１４とIII族窒化物半導体領域３０の間に空乏層が形成される。接合線１２にかかる電界は、接合線１２ａと接合線１２ｃが交わる部分の近傍で最も強くなる。半導体装置１では、接合線１２ａと接合線１２ｃが交わるコーナー部にIII族窒化物半導体領域３０に向けて凸な接合線１２ｂが存在する。接合線１２ｂは接線の傾きが連続的に変化しており、全形がなめらかであり、角ばった頂点を有しない。このために局所的に電界が集中することを防止することができる。半導体装置の耐圧は、その半導体装置内の耐圧が最も低い部分の耐圧で決定される。すなわち、半導体装置をオフしたときに、電界が最も高くかかる部分の耐圧で決定される。半導体装置１は、半導体装置をオフしたときに、通常であれば電界が高くかかる部分において、その部分にかかる電界を低くすることができる。
同様に、接合線８ａと接合線８ｃの間になめらかに伸びる接合線８ｂが存在する。接合線８ａと接合線８ｃが交わる部分にかかる電界を低くすることができる。接合線４ａと接合線４ｃの間に接合線４ｂが存在する。同様に接合線４ａと接合線４ｃが交わる部分にかかる電界を低くすることができる。
【００２６】
ゲート電極に正の電圧が印加されると、ｐ＋型のIII族窒化物半導体領域１４からIII族窒化物半導体領域２６まで伸びていた空乏層が消失する。III族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６の接合線に、２次元電子ガス層が形成される。２次元電子ガス層の伝導帯のエネルギー準位は、フェミル準位よりも下側に存在する。ヘテロ接合面のポテンシャル井戸内に、２次元電子ガス層が存在する状態となる。ゲート電極２２に電圧が印加されると、２次元電子ガス層を電子が走行できるようになる。すなわち、半導体装置１はオンする。
半導体装置１がオンしている状態では、電子が、ソース領域１８からIII族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６のヘテロ接合面に形成されている２次元電子ガス層に沿って走行する。その電子は、III族窒化物半導体領域３０が＋Ｚ方向に凸に形成されている領域（一対のIII族窒化物半導体領域１４，１４に挟まれている領域）に達すると、半導体装置１内を−Ｚ方向に流れる。すなわち、電子は、III族窒化物半導体領域３０，III族窒化物半導体領域３２を経由してドレイン電極３４まで流れる。ソース電極１６とドレイン電極３４の間が導通する。
【００２７】
図１〜図１１を参照して、半導体装置１の製造方法を説明する。なお、各部の構成は、実際のサイズの縮尺を正確に表すものではない。分かり易さのため、図面の縮尺を適宜変更している。
まず、図２に示しているように、ｎ＋型の窒化ガリウムを主材料とするIII族窒化物半導体基板３２を用意する。III族窒化物半導体基板３２の厚みは約２００μｍである。
次に、図３に示しているように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を利用して、III族窒化物半導体基板３２上にｎ−型のIII族窒化物半導体領域３０を結晶成長させる。III族窒化物半導体領域３０の厚みは６μｍである。次いで、III族窒化物半導体領域３０の表面に、ＳｉＯ２を主材料とする保護膜（第１保護膜）３６を形成する。その後、保護膜３６の表面の所定領域に、レジスト膜（第２保護膜）３８を形成する。レジスト膜３８は、図１に示している半導体装置１において、III族窒化物半導体領域３０が＋Ｚ方向に突出している範囲に対応するように形成する。
【００２８】
次に、図４示しているように、保護膜３６を等方的にエッチングする。保護膜３６を等方的にエッチングするために、レジスト膜３８とIII族窒化物半導体領域３０はエッチングしないで、保護膜３６だけをエッチングする方法を採用する。例えば、フッ酸（ＨＦ）等でウェットエッチングする方法を利用することができる。保護膜３６を等方的にエッチングすることによって、保護膜３６に曲線部３６ａが形成される。
次に、図５に示しているように、レジスト膜３８を除去した後、ＳｉＯ２を主材料とする保護膜４０を形成する。保護膜４０は、III族窒化物半導体領域３０と保護膜３６の表面（図４を参照）に形成する。すなわち、保護膜４０は、上述した保護膜３６の曲線部３６ａの形状を維持したまま、III族窒化物半導体領域３０の表面に曲線部４０ａを有する状態で形成される。その後、曲線部４０ａより＋Ｚ側に位置する保護膜４０の平坦部４０ｂに、レジスト膜（第３保護膜）４２を形成する。
【００２９】
次に、図６に示しているように、レジスト膜４２と保護膜４０を、両者の表面から異方的にエッチングする。異方的エッチングするために、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングを利用することができる。レジスト膜４２の厚さを調節することによって、接合線１２ｃ，８ｃ，４ｃ（図１を参照）の長さを調節することができる。
【００３０】
次に、図７（ａ），（ｂ）に示しているように、保護膜４０とIII族窒化物半導値体領域３０を、両者の表面側から異方的にエッチングする。図７（ａ）に示しているように、曲率部４０ａがエッチングされて消失するまでの間は、曲率部４０ａに覆われている部分のIII族窒化物半導体領域３０よりも、曲率部４０ａに覆われていない部分のIII族窒化物半導体領域３０の方が多くエッチングされる。この現象は、窒化ガリウムと酸化シリコンのエッチングされる速度が異なることが原因である。例えば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）装置を利用した場合、窒化ガリウムは０．１５μｍ／分でエッチングされるのに対して、酸化シリコンは０．０５μｍ／分でエッチングされる。すなわち、窒化ガリウムよりも、酸化シリコンの方がエッチングされる速度が遅い。よって、図７（ｂ）に示すように、III族窒化物半導体領域３０に形成される曲線部１２ｂの曲率半径は、保護膜４０に形成されていた曲線部４０ａの曲率半径よりも大きくなる。
【００３１】
図５と図６で説明した工程は、必ずしも必須ではない。図１において、ｐ＋型のIII族半導体領域１４，１０，６の−Ｚ方向への深さに応じて適宜採用することができる。図５と図６の工程を省略する場合、図４に示しているレジスト膜３８を除去した後、III族窒化物半導体領域３０と保護膜３６を、両者の表面側から異方的にエッチングをすればよい。その場合、図１における接合線１２ｃ，８ｃ，４ｃは形成されない。水平な接合線１２ａ，８ａ，４ａと、その線から連続して外側に向けて凸に湾曲する曲線がIII族窒化物半導体領域３０の表面に交わる接合線が形成される。
【００３２】
次に、図８に示すように、ＭＯＣＶＤ法を利用して、III族窒化物半導体領域３０の露出している表面から、III族窒化物半導体領域３０のエッチングされていない表面までｐ型のIII族窒化物半導体領域１４，１０．６を結晶成長させる。次いで、III族窒化物半導体領域１４の表面に、ＡｌＮを主材料とする不純物拡散防止膜２０を形成する。
次に、図９に示すように、保護膜４０を除去した後、終端エリアＡ２（図１を参照）のIII族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域１０．６の表面に、酸化シリコンの保護膜４２を形成する。その後、III族窒化物半導体領域３０の露出している表面と不純物拡散防止膜２０の表面に窒化ガリウム２８を結晶成長させる。結晶成長する窒化ガリウム領域２８の不純物量は、III族窒化物半導体領域３０と同一量に調整されている。すなわち、結晶成長した窒化ガリウム領域２８とIII族窒化物半導体領域３０は連続した一つの領域と評価することができる。III族窒化物半導体領域３０の表面に形成した窒化ガリウム２８の厚みは約１００ｎｍである。次いで、III族窒化物半導体領域２８の表面に、III族窒化物半導体領域２６を結晶成長させる。III族窒化物半導体領域２６の厚みは、５０ｎｍである。ここで、III族窒化物半導体領域２８とIII族窒化物半導体領域２６の間にヘテロ接合が形成される。
【００３３】
次に、図１０に示すように、ＣＶＤ法を利用して、III族窒化物半導体領域２６の表面に酸化シリコンの保護膜４４を形成する。保護膜４４は、III族窒化物半導体領域２６の表面の全面に形成した後に、リソグラフィー技術とエッチング技術を利用して、ソース領域１８とソース電極１６を形成する部分（図１を参照）が除去される。その後、イオン注入を実施してソース領域１８を形成する。イオン注入は、窒素をドーズ量１×１０１５ｃｍ−２、加速電圧３５ｅＶで注入した後、シリコンをドーズ量１×１０１５ｃｍ−２、加速電圧６５ｅＶで注入する。図１０の矢印は、イオン注入が実施される範囲を示している。なお、ここで、シリコンをイオン注入するに先立って、窒素をイオン注入することによって、ソース領域１８中の電子数が増加して、ソース領域１８の抵抗が低くなる効果が得られる。次に、保護膜４４を除去した後に、ソース領域１８とIII族窒化物半導体領域２６の表面に酸化シリコンの保護膜４６（図１１も参照）を形成して、窒素雰囲気中で１３００℃で５分間アニールする。アニールすることによって、イオン注入した不純物（シリコン）を活性化させる。
【００３４】
次に、図１１に示すように、ソース電極１６を形成する部分（図１を参照）の保護膜４６とソース領域１８と不純物拡散防止膜２０をエッチングして、III族窒化物半導体領域１４を露出させる。エッチングは、ＲＩＥ装置を利用して実施する。
次に、図１に示すように、保護膜４６と保護膜４２を除去した後、ゲート絶縁膜２４と絶縁膜２を形成する。ゲート絶縁膜２４の厚さは、５０ｎｍに調整されている。保護膜２の厚さも、５０ｎｍに調整されている。次いで、チタン１０ｎｍとアルミニウム１００ｎｍを蒸着して、ソース領域１８の表面とIII族窒化物半導体領域１４の表面にソース電極１６を形成する。次いで、チタン１０ｎｍとアルミニウム１００ｎｍを蒸着して、III族窒化物半導体領域３２の裏面にドレイン電極３４を形成する。
次に、窒素雰囲気中で、５００℃で２分間アニールする。アニールによって、ソース電極とソース領域１８及びIII族窒化物半導体領域１４の接触抵抗を低くすることができる。同様に、ドレイン電極３４とIII族窒化物半導体領域３２の接触抵抗を低くすることができる。上記の工程を経て、図１に示している半導体装置１を得ることができる。
【００３５】
実施例１の半導体装置１は、トレンチ１２の側面と底面を接続するために、トレンチ１２の両側（＋Ｘ側と−Ｘ側）に−Ｚ側に凸な曲線の接合線１２ｂが形成されている。しかしながら、トレンチ１２の側面の片側（＋Ｘ側又は−Ｘ側）に接合線１２ｂが形成されており、他方の側面と底面は直交していてもよい。この事象は、トレンチ８，４についても同様である。特に終端エリアのトレンチ８，４の場合、接合線８ｂ，４ｂが外側に形成されていることが好ましい。また、トレンチ１２に接合線１２ｂが形成されており、トレンチ８，４には接合線８ｂ，４ｂが形成されていなくてもよい。この場合は、接合線８ａと接合線８ｃが直交して交わる。半導体装置１において、トレンチ１２，８，４のいずれかにIII族窒化物半導体領域３０に向けて凸な曲線の接合線が形成されていればよい。
【００３６】
（第２実施例）
図１２を参照して、本実施例の半導体装置１０１を説明する。半導体装置１０１は、半導体装置１の変形例である。第１実施例と実質的に同様の構成については、同じ参照番号を付して説明を省略する。
半導体装置１０１は、ｎ−型のIII族窒化物半導体領域３０の表面側に、ｐ型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域１１４，１１０，１０６が形成されている。III族窒化物半導体領域１１４では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域１１４Ｘと、III族窒化物半導体領域１１４Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域１１４Ｙが形成されている。III族窒化物半導体領域１１０では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域１１０Ｘと、III族窒化物半導体領域１１０Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域１１０Ｙが形成されている。III族窒化物半導体領域１０６では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域１０６Ｘと、III族窒化物半導体領域１０６Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域１０６Ｙが形成されている。
半導体装置にバイアスが印加されると、トレンチの側面と底面が交わるコーナー部に電界が集中しやすい。また、ｐ型のIII族窒化物半導体領域とｎ型のIII族窒化物半導体領域が直接接合している場合、ｐ型のIII族窒化物半導体領域の不純物濃度が高いと、より電界が集中し易い。本実施例の半導体装置１０１は、III族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域１１４，１１０，１０６の接合線において、電界が集中し易い部分のIII族窒化物半導体領域１１４，１１０，１０６の不純物濃度を低くしている。すなわち、III族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域１１４，１１０，１０６が接合する接合線において、その接合線の接線の傾きが大きく変化する部分の電界集中をより効果的に緩和することができる。
【００３７】
半導体装置１０１の製造方法について説明する。
図１〜図７（ｂ）までの工程は、半導体装置１と同様のため説明を省略する。次いで、III族窒化物半導体領域３０の表面からIII族窒化物半導体領域１１４Ｙ，１１０Ｙ，１０６Ｙを所定の高さまで結晶成長させる。III族窒化物半導体領域１１４Ｙ，１１０Ｙ，１０６Ｙの不純物濃度は、１×１０１８ｃｍ−３に調整されている。次いで、III族窒化物半導体領域１１４Ｙ，１１０Ｙ，１０６Ｙの表面から窒化物半導体領域１１４Ｘ，１１０Ｘ，１０６Ｘを結晶成長させる。III族窒化物半導体領域１１４Ｘ，１１０Ｘ，１０６Ｘの不純物濃度は、５×１０１８ｃｍ−３に調整されている。後の工程は、実施例１と同様にして製造することができる。
【００３８】
（第３実施例）
図１３を参照して、本実施例の半導体装置２０１を説明する。半導体装置２０１は、半導体装置１の変形例である。第１実施例と実質的に同様の構成については、同じ参照番号を付して説明を省略する。
半導体装置２０１は、終端エリアＡ２において、ｎ−型のIII族窒化物半導体領域３０の表面側に、ｐ型の不純物を含むIII族窒化物半導体領域２１０，２０６が形成されている。III族窒化物半導体領域２１０では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族窒化物半導体領域２１０Ｘと、III族窒化物半導体領域２１０Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域２１０Ｙが形成されている。III族窒化物半導体領域２１０Ｘは、III族窒化物半導体領域２１０の内側を形成している。III族窒化物半導体領域２１０Ｙは、III族窒化物半導体領域２１０の外側を形成している。III族窒化物半導体領域２０６では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族窒化物半導体領域２０６Ｘと、III族窒化物半導体領域２０６Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域２０６Ｙが形成されている。III族窒化物半導体領域２０６Ｘは、III族窒化物半導体領域２０６の内側を形成している。III族窒化物半導体領域２０６Ｙは、III族窒化物半導体領域２０６の外側を形成している。
半導体装置にバイアスが印加されると、トレンチの側面のなかでも半導体装置の外側（セルエリアＡ１とは反対側）の側面に電界が集中しやすい。本実施例の半導体装置２０１は、III族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域２１０，２０６の接合線において、電界が集中し易い部分のIII族窒化物半導体領域２１０，２０６の不純物濃度を低くしている。すなわち、III族窒化物半導体領域３０とIII族窒化物半導体領域２１０，２０６が接合する接合線において、半導体装置の外側の接合線の接線の傾きが大きく変化する部分の電界集中をより効果的に緩和することができる。
【００３９】
半導体装置２０１の製造方法について説明する。
図１〜図８までの工程は、実施例１と同様のため説明を省略する。その後、図３〜図７（ｂ）と同様の手法、すなわち、第１保護膜を形成し、その表面に第２保護膜を形成する。第１保護膜と第２保護膜を等方的にエッチングし、第２保護膜を除去した後に、第１保護膜と半導体領域１０，６の外側部分を異方的にエッチングする。エッチングされないIII族窒化物半導体領域１０，６が、図１３のIII族窒化物半導体領域２１０Ｘ，２１０Ｙである。その後、III族窒化物半導体領域３０の露出している表面からIII族窒化物半導体領域２１０Ｙ，２０６Ｙを結晶成長させる。III族窒化物半導体領域２１０Ｘ，２０６Ｙの不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３に調整されている。
【００４０】
（第４実施例）
図１４を参照して、本実施例の半導体装置４０１を説明する。半導体装置４０１は、半導体装置１，１０１，２０１，３０１のようにヘテロ接合を有する半導体装置ではない。半導体装置４０１は、異種導電型のIII族窒化物半導体同士が接するダイオードである。まず、半導体装置４０１のセルエリアＡ１について説明する。
半導体装置４０１の裏面に、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）が積層しているカソード電極４３４が形成されている。カソード電極４３４の表面に、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料とするｎ＋型のIII族窒化物半導体領域４３２が形成されている。III族窒化物半導体領域４３２の表面に、窒化ガリウムを主材料とするｎ−型のIII族窒化物半導体領域（第１のIII族窒化物半導体領域）４３０が形成されている。
III族窒化物半導体領域４３０の表面側に、トレンチ４１２が形成されている。トレンチ４１２は紙面垂直方向に伸びている。トレンチ４１２に窒化ガリウムを主材料とするｐ型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）４１４が充填されている。トレンチ４１２の側面を形成する接合線４１２ｃは、半導体装置４０１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ４１２の底面を形成する接合線４１２ａは、半導体装置４０１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部における接合線４１２ｂは、III族窒化物半導体領域４３０に向けて凸な曲線である。接合線４１２ａの接線の傾きは０である。接合線４１２ｃの接線の傾きは無限大である。接合線４１２ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。
III族窒化物半導体領域４１４では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域４１４Ｘと、III族窒化物半導体領域４１４Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域４１４Ｙが形成されている。
III族窒化物半導体領域４１４の表面の一部に、絶縁膜４０２が形成されている。III族窒化物半導体領域４１４の表面の絶縁膜４０２が形成されていない部分にアノード電極４１６が接続している。アノード電極４１６は、III族窒化物半導体領域４３０の上方にも形成されているが、アノード電極４１６とIII族窒化物半導体領域４３０は絶縁膜４０２によって、電気的に分離されている。アノード電極４１６は、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）が積層して形成されている。
【００４１】
次に終端エリアＡ２について説明する。セルエリアＡ１と同じ構成については説明を省略する。
III族窒化物半導体領域４３０の表面側に、トレンチ４０８，４０４が形成されている。トレンチ４０８，４０４はセルエリアを一巡している。トレンチ４０８の側面を形成する接合線４０８ｃは、半導体装置４０１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ４０８の底面を形成する接合線４０８ａは、半導体装置４０１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部における接合線４０８ｂは、III族窒化物半導体領域４３０に向けて凸な曲線である。接合線４０８ａの接線の傾きは０である。接合線４０８ｃの接線の傾きは無限大である。接合線４０８ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。トレンチ４０４の側面を形成する接合線４０４ｃは、半導体装置４０１の±Ｚ方向に伸びている。トレンチ４０４の底面を形成する接合線４０４ａは、半導体装置４０１の±Ｘ方向に伸びている。側面と底面を接続するコーナー部における接合線４０４ｂは、III族窒化物半導体領域４３０に向けて凸な曲線である。接合線４０４ａの接線の傾きは０である。接合線４０４ｃの接線の傾きは無限大である。接合線４０４ｂでは、接線の傾きが０から無限大の間を連続的に変化しており、不連続に変化する頂点が存在しない。
トレンチ４０８に窒化ガリウムを主材料とするｐ型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）４１０が充填されている。III族窒化物半導体領域４１０では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域４１０Ｘと、III族窒化物半導体領域４１０Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域４１０Ｙが形成されている。トレンチ４０４に窒化ガリウムを主材料とするｐ型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）４０６が充填されている。III族窒化物半導体領域４０６では、ｐ型の不純物を濃く含むIII族半導体領域４０６Ｘと、III族窒化物半導体領域４０６Ｘよりもｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域４１０Ｙが形成されている。
本実施例の半導体装置４０１では、接合線４１２ａと接合線４１２ｃの間になめらかに伸びる接合線４１２ｂが存在する。接合線４１２ａと接合線４１２ｃが交わる部分にかかる電界を低くすることができる。同様に、接合線４０８ａと接合線４０８ｃが交わる部分にかかる電界を低くすることができる。接合線４０４ａと接合線４０４ｃが交わる部分にかかる電界も低くすることができる。
本実施例の半導体装置４０１は、さらに、電界が集中し易い部分のIII族窒化物半導体領域４１４，４１０，４０６の不純物濃度を低くしている。すなわち、III族窒化物半導体領域４３０とIII族窒化物半導体領域４１４，４１０，４０６が接合する接合線において、その接合線の接線の傾きが大きく変化する部分の電界集中をより効果的に緩和することができる。
【００４２】
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。
上記実施例では、終端エリアに終端ガードリングが２つ形成されている。しかしながら、終端ガードリングの数は２つに限定されない。終端ガードリングが１つでもよいし、終端ガードリングが３つ以上形成されていてもよい。また、終端ガードリングが形成されていなくてもよい。
上記第４実施例では、ｎ型のIII族窒化物半導体領域に形成されているトレンチの表面側にｐ型の不純物を濃く含むIII族窒化物半導体領域が形成されており、トレンチの底側にｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域が形成されている。しかしながら、第３実施例に示すように、セルエリア側にｐ型の不純物を濃く含むIII族窒化物半導体領域を形成して、セルエリアとは反対側にｐ型の不純物を薄く含むIII族窒化物半導体領域を形成してもよい。
また、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の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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施例の半導体装置の断面図を示す。
【図２】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図３】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図４】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図５】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図６】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図７】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図８】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図９】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図１０】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図１１】第１実施例の半導体装置の製造工程を示す。
【図１２】第２実施例の半導体装置の断面図を示す。
【図１３】第３実施例の半導体装置の断面図を示す。
【図１４】第４実施例の半導体装置の断面図を示す。
【符号の説明】
【００４４】
４，８，１２：トレンチ
６，１０，１０６，１１０，２０６，２１０：終端ガードリング（第２のIII族窒化物半導体領域）
１４，１１４：ｐ＋型のIII族窒化物半導体領域（第２のIII族窒化物半導体領域）
１６：ソース電極
１８：ソース領域
２０：不純物拡散防止膜
２２：ゲート電極
２４：ゲート絶縁膜
３０：ｎ−型のIII族窒化物半導体領域（第１のIII族窒化物半導体領域）
３４：ドレイン電極
【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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【図１４】
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