半导体装置及其制造方法与流程

本申请以日本专利申请2019-046606(申请日2019年3月14日)为基础，从本申请享受优先权。本申请通过参照本申请，从而包含该申请的全部内容。

本发明的实施方式一般而言涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术：

例如有使用了氮化物半导体的半导体装置。在半导体装置中，期望特性的提高。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供能够稳定地提高特性的半导体装置及其制造方法。

根据本发明的实施方式，半导体装置包括第1～第3电极、第1～第3氮化物区域、第1绝缘膜以及第2绝缘膜。所述第1氮化区域包含alx1ga1-x1n(0≤x1<1)。所述第1氮化物区域包括第1部分区域、第2部分区域、所述第1部分区域与所述第2部分区域之间的第3部分区域、所述第1部分区域与所述第3部分区域之间的第4部分区域、以及所述第3部分区域与所述第2部分区域之间的第5部分区域。从所述第1部分区域向所述第1电极的第1方向与从所述第1电极向所述第2电极的第2方向交叉。从所述第2部分区域向所述第2电极的方向沿着所述第1方向。所述第2氮化物区域包含alx2ga1-x2n(0<x2≤1，x1<x2)。所述第2氮化物区域包括第6部分区域以及第7部分区域。从所述第4部分区域向所述第6部分区域的方向沿着所述第1方向。从所述第5部分区域向所述第7部分区域的方向沿着所述第1方向。从所述第3部分区域向所述第3电极的方向沿着所述第1方向。所述第3电极的至少一部分在所述第2方向上处于所述第6部分区域与所述第7部分区域之间。所述第1绝缘膜包括第1绝缘区域以及第2绝缘区域，包含硅和氮。所述第3氮化物区域包含alx3ga1-x3n(0<x3≤1，x1<x3)。所述第3氮化物区域包括第1～第7部分。所述第1部分处于所述第3电极与所述第3部分区域之间。所述第2部分处于所述第3电极与所述第4部分区域之间。所述第3部分处于所述第3电极与所述第5部分区域之间。所述第4部分处于所述第3电极与所述第6部分区域之间。所述第5部分处于所述第3电极与所述第7部分区域之间。所述第1绝缘区域处于所述第6部分与所述第6部分区域之间。所述第2绝缘区域处于所述第7部分与所述第7部分区域之间。所述第2绝缘膜包含硅和氧。所述第2绝缘膜包括第3～7绝缘区域。所述第3绝缘区域处于所述第1部分与所述第3电极之间。所述第4绝缘区域处于所述第4部分与所述第3电极之间。所述第5绝缘区域处于所述第5部分与所述第3电极之间。所述第6部分处于所述第6绝缘区域与所述第1绝缘区域之间。所述第7部分处于所述第7绝缘区域与所述第2绝缘区域之间。

根据上述结构的半导体装置，能够提供能够稳定地提高特性的半导体装置及其制造方法。

附图说明

图1的(a)以及图1的(b)是例示第1实施方式的半导体装置的示意剖视图。

图2的(a)～图2的(c)是例示第1实施方式的半导体装置的示意图。

图3的(a)～图3的(d)是例示第1实施方式的半导体装置的x线衍射图样的图。

图4是例示半导体装置的特性的曲线图。

图5是例示半导体装置的特性的曲线图。

图6的(a)～图6的(d)是例示半导体装置的特性的曲线图。

图7是例示第2实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。

图8的(a)～图8的(d)是例示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序顺序示意剖视图。

图9的(a)～图9的(d)是例示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序顺序示意剖视图。

(附图标记说明)

10：氮化物区域；10e、10f：2维电子气；10fa：第1面；10s：基体；11～15：第1～第5部分区域；17：缓冲层；18：层叠体；18b：底部；18r：凹部；20：第2氮化物区域；20fb：第2面；20s：侧面；26：第6部分区域；27：第7部分区域；30：第3氮化物区域；41：第1绝缘膜；41a、41b：第1、第2绝缘区域；41o：开口部；42：第2绝缘膜；42c～42i：第3～第9绝缘区域；45：掩模膜；51～53：第1～第3电极；μ：沟道迁移率；110：半导体装置；lg：栅极长；vth：阈值电压；d1：距离；p1～p7：第1～第7部分；w1～w3：距离。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的各实施方式。

附图是示意性的或者概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分之间的大小的比率等未必与现实的比率相同。还存在即使在表示相同的部分的情况下，也根据附图而相互的尺寸、比率不同地被表示的情况。

在本申请说明书和各图中，关于现有的图，对与前述要素同样的要素附加相同的附图标记，适当地省略详细的说明。

(第1实施方式)

图1的(a)以及图1的(b)是例示第1实施方式的半导体装置的示意剖视图。

如图1的(a)所示，实施方式的半导体装置110包括第1电极51、第2电极52、第3电极53、第1氮化物区域10、第2氮化物区域20、第3氮化物区域30、第1绝缘膜41、以及第2绝缘膜42。

第1氮化物区域10包含alx1ga1-x1n(0≤x1<1)。al的组成比x1例如为0以上且0.05以下。第1氮化物区域10例如包含gan。第1氮化物区域10例如为半导体区域。第1氮化物区域10例如包含结晶。

第1氮化物区域10例如包括第1～第5部分区域11～15。第3部分区域13处于第1部分区域11与第2部分区域12之间。第4部分区域14处于第1部分区域11与第3部分区域13之间。第5部分区域15处于第3部分区域13与第2部分区域12之间。第1～第5部分区域11～15例如相互连续。

从第1部分区域11向第1电极51的第1方向与从第1电极51向第2电极52的第2方向交叉。

第2方向例如为x轴方向。将与x轴方向垂直的1个方向设为z轴方向。将与x轴方向以及z轴方向垂直的方向设为y轴方向。

第1方向例如为z轴方向。

从第2部分区域12向第2电极52的方向沿着第1方向(例如z轴方向)。

第2氮化物区域20包含alx2ga1-x2n(0<x2≤1，x1<x2)。第2氮化物区域20包含algan。例如，al的组成比x2为0.05以上且0.3以下。在1个例子中，第2氮化物区域20例如包含al0.3ga0.7n。第2氮化物区域20例如为半导体区域。第2氮化物区域20例如包含结晶。

第2氮化物区域20包括第6部分区域26以及第7部分区域27。从第4部分区域14向第6部分区域26的方向沿着第1方向(例如z轴方向)。从第5部分区域15向第7部分区域27的方向沿着第1方向。

从第3部分区域13向第3电极53的方向沿着第1方向(例如，z轴方向)。第3电极53的至少一部分在第2方向(x轴方向)上处于第6部分区域26与第7部分区域27之间。

第1绝缘膜41包括第1绝缘区域41a以及第2绝缘区域41b。第1绝缘膜41包含硅和氮。在1个例子中，第1绝缘膜41包含sin。

第3氮化物区域30包含alx3ga1-x3n(0<x3≤1，x1<x3)。例如，第3氮化物区域30中的al的组成比x3比第2氮化物区域20中的al的组成比x2高。在1个例子中，al的组成比x3例如超过0.3且为1以下。例如，第3氮化物区域30例如包含aln。第3氮化物区域30例如为半导体区域。如后所述，第3氮化物区域30的结晶性也可以因部位不同而不同。

第3氮化物区域30包括第1～第7部分p1～p7。第1部分p1在第1方向(例如，z轴方向)上处于第3电极53与第3部分区域13之间。第2部分p2在第2方向(x轴方向)上处于第3电极53与第4部分区域14之间。第3部分p3在第2方向(x轴方向)上处于第3电极53与第5部分区域15之间。第4部分p4在第2方向(x轴方向)上处于第3电极53与第6部分区域26之间。第5部分p5在第2方向(x轴方向)上处于第3电极53与第7部分区域27之间。第1绝缘区域41a处于第6部分p6与第6部分区域26之间。第2绝缘区域41b处于第7部分p7与第7部分区域27之间。第1～第7部分p1～p7例如相互连续。

第2绝缘膜42包含硅和氧。第2绝缘膜42例如包含氧化硅。第2绝缘膜42例如包含sio2。在1个例子中，第2绝缘膜42不包含氮。例如，第2绝缘膜42所包含的氮的浓度也可以比第1绝缘膜41所包含的氮的浓度低。

第2绝缘膜42包括第3～7绝缘区域42c～42g。第3绝缘区域42c在第1方向(例如，z轴方向)上处于第1部分p1与第3电极53之间。第4绝缘区域42d在第2方向(x轴方向)上处于第4部分p4与第3电极53之间。第5绝缘区域42e在第2方向(x轴方向)上处于第5部分p5与第3电极53之间。第6部分p6在第1方向(例如，z轴方向)上处于第6绝缘区域42f与第1绝缘区域41a之间。第7部分p7在第1方向(例如，z轴方向)上处于第7绝缘区域42g与第2绝缘区域41b之间。

第2绝缘膜42也可以还包括第8绝缘区域42h以及第9绝缘区域42i。第8绝缘区域42h在第2方向(x轴方向)上处于第4部分p4与第3电极53之间。第9绝缘区域42i处于第5部分p5与第3电极53之间。

例如，第1氮化物区域10以及第2氮化物区域20包含于层叠体18。例如，在基体10s之上设置层叠体18。例如，在基体10s之上形成缓冲层17。在缓冲层17之上，第1氮化物区域10外延生长。在第1氮化物区域10之上，第2氮化物区域20外延生长。在第2氮化物区域20之上形成第1绝缘膜41。层叠体18也可以包括第1绝缘膜41。例如，经由第1绝缘膜41的开口部去除层叠体18的一部分，形成凹部(凹陷、或者沟槽)。凹部的底部位于第1氮化物区域10中。在凹部的底面(第1氮化物区域10的一部分)、凹部的侧面(第1氮化物区域10的一部分以及第2氮化物区域20的一部分)、以及层叠体18的表面(例如上表面)设置第3氮化物区域30。例如，第3氮化物区域30的至少一部分外延生长。第3氮化物区域30例如为再生长层。在形成第3氮化物区域30之后，形成第2绝缘膜42。例如，形成第1～第3电极51～53。由此，能够得到半导体装置110。

第1电极51例如作为源极电极发挥功能。第2电极52例如作为漏极电极发挥功能。第3电极53例如作为栅极电极发挥功能。第2绝缘膜42例如作为栅极绝缘膜发挥功能。第1绝缘膜41例如作为保护膜发挥功能。例如，能够根据第3电极53的电位(例如栅极电压)来控制在第1电极51与第2电极52之间流过的电流(漏极电流)。栅极电压例如为以第1电极51的电位为基准的第3电极53的电位。

例如，在第1氮化物区域10的第2氮化物区域20一侧的部分，例如，产生2维电子气10e。2维电子气10e成为载流子区域。半导体装置110例如为hemt(highelectronmobilitytransistor，高电子迁移率晶体管)。

在实施方式的半导体装置110中，在z轴方向上，在第3电极53与第3部分区域13之间设置第3氮化物区域30的第1部分p1。例如，在第1部分区域11的第1部分p1一侧的部分形成2维电子气10f。由此，例如，能够得到高的沟道迁移率。

在实施方式中，第3氮化物区域30除了包括第3部分区域13(例如，gan)之上的第1部分p1之外，还包括凹部的侧面部分(例如，第2～第5部分p2～p5)、以及第2氮化物区域20之上的部分(第6部分p6以及第7部分p7)。这些部分为连续的。通过设置这样的第3氮化物区域30，从而例如易于在第1部分p1得到良好的结晶性。由此，例如，能够稳定地形成2维电子气10f。由此，能够稳定地得到更高的沟道迁移率。根据实施方式，能够提供能够稳定地提高特性的半导体装置。

在实施方式中，设置第1绝缘膜41。利用第1绝缘膜41，在形成凹部时，第2氮化物区域20的上表面被保护。能够抑制第2氮化物区域20的劣化。

在实施方式中，第3氮化物区域30的第1部分p1设置于第1氮化物区域10的第3部分区域13之上。由此，例如，在第1部分p1，易于得到良好的结晶性。

另一方面，第3氮化物区域30的第6部分p6设置于第1绝缘膜41的第1绝缘区域41a之上。第3氮化物区域30的第7部分p7设置于第1绝缘膜41的第2绝缘区域41b之上。这样，第1部分p1与第6部分p6的基底不同。第1部分p1与第7部分p7的基底不同。因此，在这些部分，也可以是结晶性等不同。

图2的(a)～图2的(c)是例示第1实施方式的半导体装置的示意图。图2的(a)以及图2的(b)为半导体装置110的stem(scanningtransmissionelectronmicroscope，扫描透射电子显微镜)像。图2的(a)对应于包括第1部分p1的区域。图2的(b)对应于包括第2部分p2、第4部分p4以及第6部分p6的区域。图2的(c)示出了图2的(a)所示的区域与半导体装置110所包含的区域(氮化物区域等)的关系。

图3的(a)～图3的(d)是例示第1实施方式的半导体装置的x线衍射图样的图。

图3的(a)～图3的(d)分别对应于第1部分p1、第2部分p2、第4部分p4以及第6部分p6。

从图2的(a)、图2的(b)以及图3的(a)～图3的(d)可知，在第3氮化物区域30所包含的多个区域，结晶性互不相同。例如，第1部分p1的结晶性比第6部分p6的结晶性高。第1部分p1的结晶性比第7部分p7的结晶性高。第1部分p1的结晶性高，从而例如易于得到高的沟道迁移率。

例如，第1部分p1的至少一部分包含结晶。第6部分p6的至少一部分也可以为非晶态。第7部分p7的至少一部分也可以为非晶态。

第3氮化物区域30的侧面部分(例如，第2部分p2)形成于氮化物半导体之上。因此，侧面部分处的结晶性比较高。例如，第2部分p2的结晶性比第6部分p6的结晶性高。例如，第2部分p2的结晶性比第4部分p4的结晶性高。例如，第3部分p3的结晶性比第7部分p7的结晶性高。例如，第1部分p1以及第2部分p2的结晶性比第4部分p4以及第5部分p5的结晶性高。

第4部分p4形成于氮化物半导体之上。因此，第4部分p4的结晶性比较高。例如，第4部分p4的结晶性比第6部分p6的结晶性高。例如，第5部分p5的结晶性比第7部分p7的结晶性高。

在实施方式中，第3电极53在x轴方向上与第1氮化物区域10的一部分对置，与第2氮化物区域20对置。第3电极53例如为凹陷型的栅极电极。例如，第2氮化物区域20之下的2维电子气10e由第3电极53以及第2绝缘膜42(栅极绝缘膜)隔断。由此，能够增高阈值电压，易于稳定地得到常截止(normally-off)特性。

根据发明者的实验可知，阈值电压因上述凹部的深度以及栅极长lg变化而变化。以下，说明实验结果的例子。

如图1的(b)所示，第3部分区域13包括与第1部分p1对置的第1面10fa。第6部分区域26包括与第1绝缘区域41a对置的第2面20fb。第1面10fa对应于凹部的底面(下表面)。第2面20fb对应于第2氮化物区域20的上表面。

将第1面10fa的沿着第1方向(z轴方向)的位置与第2面20fb的沿着第1方向(z轴方向)的位置之间的沿着第1方向(z轴方向)的距离设为距离d1。距离d1对应于凹部的深度(凹陷深度)。

如图1的(b)所示，将第1绝缘区域41a与第2绝缘区域41b之间的沿着第2方向(x轴方向)的距离设为距离w1。将第6部分区域26与第7部分区域27之间的沿着第2方向(x轴方向)的距离设为距离w2。将第2部分p2与第3部分p3之间的沿着第2方向(x轴方向)的距离设为距离w3。在凹部的侧面为垂直的情况下，这些距离实质上相互相同。这些距离例如对应于栅极长lg。这些距离比侧面的倾斜所致的距离之差大。因此，也可以在实用上，作为栅极长lg，使用这些距离中的任意距离。以下，栅极长lg为距离w2。

在实验的样品方面，第1氮化物区域10为gan。第2氮化物区域20为al0.25ga0.75n。第2氮化物区域20的厚度(z轴方向的长度)为30nm。第3氮化物区域30为aln。第3氮化物区域30的厚度(例如，第1部分p1的z轴方向的长度)为0.5nm。第1绝缘膜41为sin。第1绝缘膜41的厚度(z轴方向的长度)为10nm。第2绝缘膜42为sio2。第2绝缘膜42的厚度(例如，第3绝缘区域42c的z轴方向的长度)为30nm。第1～第3电极51～53包含tin。

制作凹部的深度(距离d1)、以及栅极长lg被变更后的多个样品。评价这些样品的阈值电压以及沟道迁移率。

图4以及图5是例示半导体装置的特性的曲线图。

这些图示出了栅极长lg为1μm的样品的特性的测定结果。在样品方面，沟道宽度“wg”为20μm。“wg”例如对应于第1电极51以及第2电极52的、相互对置的部分的y轴方向的长度。这些图的横轴为距离d1(nm，凹部的深度)。图4的纵轴为阈值电压vth(v)。阈值电压vth对应于漏极电流成为1×10^-6a的栅极电压。在该例中，在将漏极电流设为“id”，将沟道宽度wg设为“wg”时，在漏极电流为1×10^-6a时，“id/wg”为5×10^-4a/mm。图5的纵轴为沟道迁移率μ(cm²/vs，电场效应迁移率)。图5的纵轴为对数显示。

从图4可知，当距离d1(凹部的深度)如15nm那样短时，阈值电压vth为负。在该情况下，能够得到常导通(normally-on)的动作。当距离d1变长时，阈值电压vth上升，成为正。在该情况下，能够得到常截止的动作。从图4可知，当距离d1超过50nm时，阈值电压vth急剧地上升。在距离d1为60nm以上的情况下，能够得到高的正的阈值电压vth。距离d1优选为80nm以上。能够稳定地得到高的正的阈值电压vth。距离d1优选为100nm以上。能够更稳定地得到高的正的阈值电压vth。

在实施方式中，例如如上所述，将与包括第1方向以及第2方向的平面交叉的方向设为第3方向。第3方向例如为y轴方向。此时，将第1电极51以及第2电极52的一方的、与第1电极51以及第2电极52的另一方对置的部分的沿着第3方向的长度设为wg(米)。将在第1电极51与第2电极52之间流过的电流设为id(安培)。在实施方式中，id/wg为5×10^-4a/mm时的、以第1电极51的电位为基准的第3电极53的电位(例如，阈值电压vth)为正。在id/wg为5×10^-4a/mm以上的情况下，以第1电极51的电位为基准的第3电极53的电位为正。

从图5可知，当距离d1(凹部的深度)如15nm那样短时，能够得到高的沟道迁移率。然而，如关于图4而说明那样，在该情况下，阈值电压vth为负。

另一方面，如图5所示，在距离d1为60nm～300nm的范围，沟道迁移率μ实质上不发生变化。

在实施方式中，距离d1优选为60nm以上。由此，能够得到高的正的阈值电压vth和比较高的稳定的沟道迁移率μ。

在上述例中，第2氮化物区域20的厚度为30nm。在实施方式中，距离d1优选为第2氮化物区域20的厚度的两倍以上。距离d1优选为第2氮化物区域20的厚度的2.5倍以上。距离d1更优选为第2氮化物区域20的厚度的3倍以上。距离d1进而优选为第2氮化物区域20的厚度的3.3倍以上。

以下，说明使栅极长lg变化后的样品中的阈值电压vth的测定结果的例子。

图6的(a)～图6的(d)是例示半导体装置的特性的曲线图。

这些图的横轴为栅极长lg(μm)。纵轴为阈值电压vth。图6的(a)～图6的(d)分别对应于距离d1为45nm、100nm、120nm以及160nm的结果。

如图6的(a)所示，在距离d1为45nm的情况下，当栅极长lg变短时，阈值电压vth下降。这被认为对应于作为“短沟道效应”而普遍知晓的现象。另一方面，如图6的(b)～图6的(d)所示，在距离d1为100nm、120nm以及160nm的情况下，当在栅极长lg为1μm～3μm的范围，栅极长lg变短时，阈值电压vth上升。这样的现象以往未知晓。被认为是在距离d1(凹部的深度)变长时特异性地产生的现象。

在实施方式中，栅极长lg更优选为3μm以下。由此，例如，易于得到高的阈值电压vth。

在实施方式中，在凹部的底部，优选杂质少。例如，凹部的形成例如通过使用了包含从由bcl3以及cl2构成的群选择出的至少1个的气体的干蚀刻来进行。当该气体所包含的元素残留于第3部分区域13时，例如，沟道迁移率μ有时下降。例如也可以通过在形成凹部之后，在氨等气氛中进行热处理，从而使气体所包含的元素的浓度下降。

例如，第3部分区域13包含包括与第1部分p1对置的第1面10fa(参照图1的(b))的区域。包括第1面10fa的该区域中的硼的浓度例如为1×10¹⁸atoms/cm³以下。包括第1面10fa的区域中的硼的浓度例如约为9×10¹⁷atoms/cm³。包括第1面10fa的区域中的硼的浓度例如为1×10¹⁶atoms/cm³以上。

包括第1面10fa的区域中的氯的浓度例如为1×10¹⁶atoms/cm³以下。包括第1面10fa的区域中的氯的浓度例如约为4×10¹⁵atoms/cm³。包括第1面10fa的区域中的氯的浓度例如约为1×10¹⁵atoms/cm³以上。

第1面10fa优选为平坦的。例如，在形成凹部之后，在氨等气氛中进行热处理，从而第1面10fa的平坦性提高。例如，第1面10fa的表面粗糙度(例如，均方根rms)为1nm以下。第1面10fa的表面粗糙度例如约为202pm。

第1面10fa的表面(第3部分区域13的表面)比较平坦(参照图2的(a))。而且，第3氮化物区域30的第1部分p1的表面也比较平坦(参照图2的(a))。另一方面，第3氮化物区域30的侧面部分(例如第4部分p4等)的表面的凹凸比第1部分p1的表面的凹凸大。

(第2实施方式)

第2实施方式涉及半导体装置的制造方法。

图7是例示第2实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。

如图7所示，准备层叠体18(步骤s110)。层叠体18包括包含alx1ga1-x1n(0≤x1<1)的第1氮化物区域10、包含alx2ga1-x2n(0<x2≤1，x1<x2)的第2氮化物区域20以及第1绝缘膜41。在第1氮化物区域10与第1绝缘膜41之间设置第2氮化物区域20。

从第1绝缘膜41侧去除层叠体18的一部分而在层叠体18中形成凹部(步骤s120)。然后，使第1氮化物区域10的一部分在凹部的底部露出。

形成包含alx3ga1-x3n(0<x3≤1，x1<x3)的第3氮化物区域30(步骤s130)。第3氮化物区域30形成于在凹部的底部露出的第1氮化物区域10、第2氮化物区域20的侧面、以及第1绝缘膜41。

在形成第3氮化物区域30之后，形成第2绝缘膜42(步骤s140)。

形成电极(第1～第3电极51～53)(步骤s150)。步骤s150例如在形成第2绝缘膜42(步骤s140)之后实施。从第1电极51向第2电极52的第2方向(x轴方向)与从第1氮化物区域10向第2氮化物区域20的第1方向(例如z轴方向)交叉。第3电极53的第2方向上的位置处于第1电极51的第2方向上的位置与第2电极52的第2方向上的位置之间。第3电极53的至少一部分处于凹部的剩余的空间。

以下，说明本实施方式的半导体装置110的制造方法的例子。

图8的(a)～图8的(d)、以及图9的(a)～图9的(d)是例示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序顺序示意剖视图。在这些图中，省略了缓冲层17。

如图8的(a)所示，在基体10s之上，设置第1氮化物区域10。在第1氮化物区域10之上设置第2氮化物区域20。基体10s例如为硅基板。

如图8的(b)所示，在第2氮化物区域20之上设置第1绝缘膜41。能够得到层叠体18。

如图8的(c)所示，在第1绝缘膜41之上形成具有预定的开口的掩模膜45。

如图8的(d)所示，将掩模膜45用作掩模，去除第1绝缘膜41的一部分。由此，在第1绝缘膜41中形成开口部41o。

如图9的(a)所示，将第1绝缘膜41用作掩模，去除层叠体18的一部分。在层叠体18中形成凹部18r(步骤s120)。在凹部18r的底部18b，第1氮化物区域10的一部分露出。

此时，凹部18r的深度对应于第2氮化物区域20的上表面与底部18b之间的z轴方向上的距离d1。距离d1例如优选为60nm以上。距离d1例如优选为第2氮化物区域20的厚度的两倍以上。

如图9的(b)所示，形成第3氮化物区域30(步骤s130)。第3氮化物区域30形成于在凹部18r的底部18b露出的第1氮化物区域10、第2氮化物区域20的侧面20s以及第1绝缘膜41的上表面。

如图9的(c)所示，形成第2绝缘膜42。

如图9的(d)所示，形成第1～第3电极51～53。从第1电极51向第2电极52的第2方向(x轴方向)与从第1氮化物区域10向第2氮化物区域20的第1方向(z轴方向)交叉。第3电极53的第2方向上的位置处于第1电极51的第2方向上的位置与第2电极52的第2方向上的位置之间。第3电极53的至少一部分处于凹部18r的剩余的空间。在第2方向(x轴方向)上，第3电极53与第1氮化物区域10对置。

在上述制造方法中，第3氮化物区域30形成于在凹部18r的底部18b露出的第1氮化物区域10、第2氮化物区域20的侧面20s以及第1绝缘膜41的上表面。在第3氮化物区域30的第1部分p1(参照图1的(a))，能够得到良好的结晶性。通过使用第1绝缘膜41来形成凹部18r，从而第2氮化物区域20的损伤少。通过以覆盖第3氮化物区域30的方式形成第2绝缘膜42，从而保护第3氮化物区域30。

根据实施方式，能够提供能够稳定地提高特性的半导体装置及其制造方法。

在实施方式中，第3氮化物区域30优选通过原子层沉积(ald)来形成。由此，例如，在凹部18r也能够均匀地形成第3氮化物区域30。

第1绝缘膜41例如包含硅和氮。第2绝缘膜42例如包含硅和氧。第2绝缘膜42不包含氮。或者，第2绝缘膜42所包含的氮的浓度比第1绝缘膜41所包含的氮的浓度低。例如，通过第1绝缘膜41保护第2氮化物区域20。例如，在第2绝缘膜42作为栅极绝缘膜发挥功能时，能够得到稳定的特性。

也可以在形成第3氮化物区域30(步骤s130)之前，对在凹部18r的底部18b露出的第1氮化物区域10进行热处理。热处理例如在包含氨的气氛中进行。由此，例如，去除在形成凹部18r时使用的气体所包含的元素。例如，底部18b的表面(第1面10fa)的平坦性提高。

实施方式也可以包括以下的技术方案。

(技术方案1)

一种半导体装置，具备：

第1电极；

第2电极；

第1氮化物区域，包含alx1ga1-x1n(0≤x1<1)，所述第1氮化物区域包括第1部分区域、第2部分区域、所述第1部分区域与所述第2部分区域之间的第3部分区域、所述第1部分区域与所述第3部分区域之间的第4部分区域、以及所述第3部分区域与所述第2部分区域之间的第5部分区域，从所述第1部分区域向所述第1电极的第1方向与从所述第1电极向所述第2电极的第2方向交叉，从所述第2部分区域向所述第2电极的方向沿着所述第1方向；

第2氮化物区域，包含alx2ga1-x2n(0<x2≤1，x1<x2)，所述第2氮化物区域包括第6部分区域以及第7部分区域，从所述第4部分区域向所述第6部分区域的方向沿着所述第1方向，从所述第5部分区域向所述第7部分区域的方向沿着所述第1方向；

第3电极，从所述第3部分区域向所述第3电极的方向沿着所述第1方向，所述第3电极的至少一部分在所述第2方向上处于所述第6部分区域与所述第7部分区域之间；

第1绝缘膜，包括第1绝缘区域以及第2绝缘区域，包含硅和氮；

第3氮化物区域，包含alx3ga1-x3n(0<x3≤1，x1<x3)，所述第3氮化物区域包括第1～第7部分，所述第1部分处于所述第3电极与所述第3部分区域之间，所述第2部分处于所述第3电极与所述第4部分区域之间，所述第3部分处于所述第3电极与所述第5部分区域之间，所述第4部分处于所述第3电极与所述第6部分区域之间，所述第5部分处于所述第3电极与所述第7部分区域之间，所述第1绝缘区域处于所述第6部分与所述第6部分区域之间，所述第2绝缘区域处于所述第7部分与所述第7部分区域之间；以及

第2绝缘膜，包含硅和氧，所述第2绝缘膜包括第3～7绝缘区域，所述第3绝缘区域处于所述第1部分与所述第3电极之间，所述第4绝缘区域处于所述第4部分与所述第3电极之间，所述第5绝缘区域处于所述第5部分与所述第3电极之间，所述第6部分处于所述第6绝缘区域与所述第1绝缘区域之间，所述第7部分处于所述第7绝缘区域与所述第2绝缘区域之间。

(技术方案2)

根据技术方案1所记载的半导体装置，其中，

所述第1部分的结晶性比所述第6部分的结晶性高。

(技术方案3)

根据技术方案1所记载的半导体装置，其中，

所述第1部分的至少一部分包含结晶，

所述第6部分的至少一部分为非晶态。

(技术方案4)

根据技术方案1所记载的半导体装置，其中，

所述第2部分的结晶性比所述第6部分的结晶性高。

(技术方案5)

根据技术方案1所记载的半导体装置，其中，

所述第4部分的结晶性比所述第6部分的结晶性高。

(技术方案6)

根据技术方案1～5中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第2绝缘膜还包括第8绝缘区域以及第9绝缘区域，

所述第8绝缘区域处于所述第4部分与所述第3电极之间，

所述第9绝缘区域处于所述第5部分与所述第3电极之间。

(技术方案7)

根据技术方案1～6中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第2绝缘膜不包含氮，或者，

所述第2绝缘膜所包含的氮的浓度比所述第1绝缘膜所包含的氮的浓度低。

(技术方案8)

根据技术方案1～7中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第3部分区域包括与所述第1部分对置的第1面，

所述第6部分区域包括与所述第1绝缘区域对置的第2面，

所述第1面的沿着所述第1方向的位置与所述第2面的沿着所述第1方向的位置之间的沿着所述第1方向的距离为60nm以上。

(技术方案9)

根据技术方案1～8中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第3部分区域包含包括与所述第1部分对置的第1面的区域，

包括所述第1面的所述区域中的硼的浓度为1×10¹⁸atoms/cm³以下。

(技术方案10)

根据技术方案1～8中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第3部分区域包含包括与所述第1部分对置的第1面的区域，

包括所述第1面的所述区域中的氯的浓度为1×10¹⁶atoms/cm³以下。

(技术方案11)

根据技术方案1～8中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第3部分区域包括与所述第1部分对置的第1面，

所述第1面的表面粗糙度为1nm以下。

(技术方案12)

根据技术方案1～11中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第1绝缘区域与所述第2绝缘区域之间的沿着所述第2方向的距离为3μm以下。

(技术方案13)

根据技术方案1～12中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述第6部分区域与所述第7部分区域之间的沿着所述第2方向的距离为3μm以下。

(技术方案14)

根据技术方案1～13中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述x3比所述x2高。

(技术方案15)

根据技术方案1～13中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

所述x1为0以上且0.05以下，

所述x2为0.05以上且0.3以下，

所述x3超过0.3且为1以下。

(技术方案16)

根据技术方案1～15中的任意一项所记载的半导体装置，其中，

在将与包括所述第1方向以及所述第2方向的平面交叉的方向设为第3方向，将所述第1电极以及所述第2电极的一方的、与所述第1电极以及所述第2电极的另一方对置的部分的沿着所述第3方向的长度设为wg(米)，将在所述第1电极与所述第2电极之间流过的电流设为id(安培)时，

id/wg为5×10^-4a/mm时的以所述第1电极的电位为基准的所述第3电极的电位为正。

(技术方案17)

一种半导体装置的制造方法，其中，

准备层叠体，该层叠体包括包含alx1ga1-x1n(0≤x1<1)的第1氮化物区域、包含alx2ga1-x2n(0<x2≤1，x1<x2)的第2氮化物区域、以及第1绝缘膜，在所述第1氮化物区域与所述第1绝缘膜之间设置有所述第2氮化物区域，

从所述第1绝缘膜侧去除所述层叠体的一部分而在所述层叠体中形成凹部，使所述第1氮化物区域的一部分在所述凹部的底部露出，

在所述凹部的所述底部露出的所述第1氮化物区域、所述第2氮化物区域的侧面、以及所述第1绝缘膜形成包含alx3ga1-x3n(0<x3≤1，x1<x3)的第3氮化物区域，

在形成所述第3氮化物区域之后，形成第2绝缘膜，

在形成所述第2绝缘膜之后，形成所述第1～第3电极，从所述第1电极向所述第2电极的第2方向与从所述第1氮化物区域向所述第2氮化物区域的第1方向交叉，所述第3电极的所述第2方向上的位置处于所述第1电极的所述第2方向上的位置与所述第2电极的所述第2方向上的位置之间，所述第3电极的至少一部分处于所述凹部的剩余的空间。

(技术方案18)

根据技术方案17所记载的半导体装置的制造方法，其中，

所述第3氮化物区域通过原子层沉积而形成。

(技术方案19)

根据技术方案17或者18所记载的半导体装置的制造方法，其中，

所述第1绝缘膜包含硅和氮，

所述第2绝缘膜包含硅和氧，

所述第2绝缘膜不包含氮，或者，

所述第2绝缘膜所包含的氮的浓度比所述第1绝缘膜所包含的氮的浓度低。

(技术方案20)

根据技术方案1～19中的任意一项所记载的半导体装置的制造方法，其中，

在所述第3氮化物区域的所述形成之前，在包含氨的气氛中对在所述凹部的所述底部露出的所述第1氮化物区域进行热处理。

根据实施方式，能够提供能够稳定地提高特性的半导体装置及其制造方法。

在本申请说明书中，“垂直”以及“平行”不仅包括严格的垂直以及严格的平行，例如还包括制造工序中的误差等，只要实质上垂直以及实质上平行即可。

以上，参照具体例，说明了本发明的实施方式。但是，本发明并不限定于这些具体例。例如，关于半导体装置所包含的氮化物区域、电极以及绝缘膜等各要素的具体的结构，只要通过由本领域技术人员从公知的范围适当地选择，能够同样地实施本发明，得到同样的效果，就包含于本发明的范围。

另外，在技术上可能的范围组合各具体例中的任意两个以上的要素而成的例子也只要包含本发明的要旨，就包含于本发明的范围。

此外，作为本发明的实施方式，本领域技术人员根据上述半导体装置及其制造方法来适当设计变更地实施而得到的所有的半导体装置及其制造方法也只要包含本发明的要旨，就属于本发明的范围。

此外，在本发明的思想的范畴，只要是本领域技术人员就能够想到各种变更例以及修正例，这些变更例以及修正例也被理解为属于本发明的范围。

说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，未意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式被实施，能够在不脱离发明的要旨的范围进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨，并且包含于专利权利要求书所记载的发明及与其等同的范围。