本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

以往以來，已知使用氮化鎵(gan)作為半導(dǎo)體材料的具備包含p型雜質(zhì)的p型半導(dǎo)體區(qū)域和包含n型雜質(zhì)的n型半導(dǎo)體區(qū)域的半導(dǎo)體裝置(例如，專利文獻(xiàn)1等)。

專利文獻(xiàn)1中，與n型半導(dǎo)體區(qū)域相接的源電極，為了得到n型半導(dǎo)體區(qū)域和歐姆特性而由鈦(ti)和鋁(al)形成，與p型半導(dǎo)體區(qū)域相接的主電極為了得到p型半導(dǎo)體區(qū)域和歐姆特性而由鎳(ni)形成。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009－177110號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平7－045867號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平9－064337號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2006－313773號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本專利第4175157號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

專利文獻(xiàn)1中，與n型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極和與p型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極，由不同材料形成。但是，與n型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極和與p型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極由不同材料形成時(shí)，需要使各自的電極在不同工序中形成，制造工序繁瑣。因此，期望與n型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極和與p型半導(dǎo)體區(qū)域相接的電極由相同的材料形成的技術(shù)。

本發(fā)明是為了解決上述的課題的至少一部分而進(jìn)行的，可通過以下方式實(shí)現(xiàn)。

(1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可提供一種半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置具備：由含有鎵的氮化物半導(dǎo)體形成的n型半導(dǎo)體區(qū)域、與上述n型半導(dǎo)體區(qū)域相接且由上述氮化物半導(dǎo)體形成的p型半導(dǎo)體區(qū)域、與上述n型半導(dǎo)體區(qū)域歐姆接觸的第1電極、與上述p型半導(dǎo)體區(qū)域歐姆接觸的第2電極，其中，上述第1電極和上述第2電極主要由相同的金屬形成，上述相同的金屬是選自鈀、鎳、鉑中的至少一個(gè)金屬，上述n型半導(dǎo)體區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度和上述p型半導(dǎo)體區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上相同，在上述n型半導(dǎo)體區(qū)域中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差為1.0×10¹⁹cm^-3以上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，由于第1電極和第2電極主要由相同的金屬形成，因此能夠減少制造時(shí)的繁瑣度。

(2)上述半導(dǎo)體裝置中，上述第1電極與上述第2電極可以是相同的電極。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠?qū)雽?dǎo)體裝置微細(xì)化。

(3)上述半導(dǎo)體裝置中，在上述n型半導(dǎo)體區(qū)域中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差可以為1.0×10²¹cm^-3以下。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠抑制n型半導(dǎo)體區(qū)域的表面的粗糙。

(4)在上述半導(dǎo)體裝置中，上述氮化物半導(dǎo)體可以含有鋁和銦的至少一方。在該方式的半導(dǎo)體裝置中，也不妨礙由相同的金屬形成第1電極和第2電極。

(5)上述半導(dǎo)體裝置中，上述p型半導(dǎo)體區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度可以為1.0×10¹⁸cm^-3以上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠得到良好的歐姆接觸。

(6)上述半導(dǎo)體裝置中，在上述n型半導(dǎo)體區(qū)域中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差可以為5.0×10¹⁹cm^-3以上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠得到更良好的歐姆接觸。

(7)上述半導(dǎo)體裝置中，在上述n型半導(dǎo)體區(qū)域中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差可以為1.0×10²⁰cm^-3以上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠得到更良好的歐姆接觸。

(8)上述半導(dǎo)體裝置中，上述p型半導(dǎo)體區(qū)域所含的p型雜質(zhì)可以含有鎂和鋅的至少一方。該方式的半導(dǎo)體裝置中，也不妨礙由相同的金屬形成第1電極和第2電極。

(9)上述的半導(dǎo)體裝置中，上述n型半導(dǎo)體區(qū)域所含的n型雜質(zhì)可以含有硅和鍺的至少一方。該方式的半導(dǎo)體裝置中，也不妨礙由相同的金屬形成第1電極和第2電極。

(10)上述半導(dǎo)體裝置中，可以是越遠(yuǎn)離與上述第2電極接觸的面，上述p型半導(dǎo)體區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度變得越低。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，能夠減少p型半導(dǎo)體區(qū)域與第2電極的接觸電阻。

(11)上述半導(dǎo)體裝置中，上述n型半導(dǎo)體區(qū)域與上述第1電極接觸的面和上述p型半導(dǎo)體區(qū)域與上述第2電極接觸的面可以在不同平面上。根據(jù)該方式的半導(dǎo)體裝置，第1電極和第2電極主要由相同的金屬形成，因此能夠減少制造時(shí)的繁瑣度。

本發(fā)明還能夠以半導(dǎo)體裝置以外的各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，以半導(dǎo)體裝置的制造方法、使用上述制造方法制造半導(dǎo)體裝置的裝置等方式實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本申請(qǐng)發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由于第1電極和第2電極主要由相同的金屬形成，因此能夠減少制造時(shí)的繁瑣度。

附圖說明

圖1是示意地表示第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖2是表示第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的制造方法的工序圖。

圖3是示意地表示晶體生長(zhǎng)后的基板的狀態(tài)的截面圖。

圖4是示意地表示形成有膜的狀態(tài)的截面圖。

圖5是示意地表示形成有掩模的狀態(tài)的截面圖。

圖6是示意地表示在p型半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)行離子注入的狀態(tài)的截面圖。

圖7是示意地表示形成有蓋膜的狀態(tài)的截面圖。

圖8是示意地表示第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的半導(dǎo)體元件的構(gòu)成的截面圖。

圖9是從上方(+z軸向側(cè))示意地表示半導(dǎo)體元件的構(gòu)成的圖。

圖10是表示第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。

圖11是表示第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。

圖12是表示第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。

圖13是示意地表示第2實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖14是示意地表示第3實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的截面圖。

圖15是表示變形例的示意圖。

圖16是表示變形例的示意圖。

符號(hào)說明

100…半導(dǎo)體裝置

100a…半導(dǎo)體裝置

100b…半導(dǎo)體裝置

110…基板

112…半導(dǎo)體層

114…p型半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體層)

114c…p型半導(dǎo)體區(qū)域

114d…p型半導(dǎo)體區(qū)域

116…n型半導(dǎo)體區(qū)域(半導(dǎo)體層)

116a…離子注入?yún)^(qū)域

118…p型半導(dǎo)體區(qū)域

121…接觸孔

122…溝槽

124…接觸孔

128…溝槽

130…絕緣膜

141…第1電極

141a…電極

142…柵電極

143…漏電極

144…第2電極

210…膜

220…掩模

240…蓋膜

300…半導(dǎo)體元件

310…基板

311…緩沖層

312…半導(dǎo)體層

320…p型半導(dǎo)體區(qū)域

330…n型半導(dǎo)體區(qū)域

341…電極

344…電極

具體實(shí)施方式

a.第1實(shí)施方式

a－1.半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成

圖1是示意地表示第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成的截面圖。半導(dǎo)體裝置100是使用氮化鎵(gan)而形成的gan系的半導(dǎo)體裝置。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體裝置100為縱型溝槽mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor)。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體裝置100可用于電力控制，也被稱為電力設(shè)備。

圖1中，圖示了彼此正交的xyz軸。圖1的xyz軸中，x軸是從圖1的紙面左面朝著紙面右面的軸，+x軸方向是朝著紙面右面的方向，-x軸方向是朝著紙面左面的方向。圖1的xyz軸中，y軸是從圖1的紙面正面朝著紙面背面的軸，+y軸方向是朝著紙面背面的方向，-y軸方向是朝著紙面正面的方向。圖1的xyz軸中，z軸是從圖1的紙面下側(cè)朝著紙面上側(cè)的軸，+z軸方向是朝著紙面上側(cè)的方向，-z軸方向是朝著紙面下側(cè)的方向。

半導(dǎo)體裝置100具備基板110、半導(dǎo)體層112、p型半導(dǎo)體區(qū)域114、n型半導(dǎo)體區(qū)域116。p型半導(dǎo)體區(qū)域114也稱為半導(dǎo)體層114，n型半導(dǎo)體區(qū)域116也稱為半導(dǎo)體層116。半導(dǎo)體裝置100進(jìn)一步具備絕緣膜130、第1電極141、第2電極144、柵電極142、漏電極143，另外，具有溝槽122、128。

半導(dǎo)體裝置100的基板110是沿著x軸和y軸擴(kuò)展的成為板狀的半導(dǎo)體層。本實(shí)施方式中，基板110主要由含有鎵(ga)的氮化物半導(dǎo)體形成。在本實(shí)施方式中，基板110主要由氮化鎵(gan)形成。本說明書的說明中，“主要由x形成”是指以摩爾分率含有90％以上的x。在本實(shí)施方式中，基板110是含有硅(si)作為供體元素的n型半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體裝置100的半導(dǎo)體層112位于基板110的+z軸向側(cè)，是沿著x軸和y軸擴(kuò)展的第1半導(dǎo)體層。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112主要由氮化鎵(gan)形成。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112是含有硅(si)作為供體元素的n型半導(dǎo)體。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112中含有的硅(si)濃度的平均值約為1×10¹⁶cm^-3。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112是通過有機(jī)金屬氣相沉積法(mocvd：metalorganicchemicalvapordeposition)形成于基板110上的層。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112的厚度(z軸向的長(zhǎng)度)約10μm(微米)。

半導(dǎo)體裝置100的p型半導(dǎo)體區(qū)域114位于半導(dǎo)體層112的+z軸向側(cè)，是沿著x軸和y軸擴(kuò)展的第2半導(dǎo)體層。p型半導(dǎo)體區(qū)域114由含有鎵(ga)的氮化物半導(dǎo)體形成。本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114主要由氮化鎵(gan)形成。

在本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114是含有鎂(mg)作為受體元素的p型半導(dǎo)體的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114中含有的鎂(mg)濃度的平均值為1.0×10¹⁸cm^-3。在本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114是通過mocvd形成在半導(dǎo)體層112上的層。在本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114的厚度(z軸向的長(zhǎng)度)約為1.2μm。

半導(dǎo)體裝置100的n型半導(dǎo)體區(qū)域116位于p型半導(dǎo)體區(qū)域114的+z軸向側(cè)的一部分，是沿著x軸和y軸擴(kuò)展的第3半導(dǎo)體層。n型半導(dǎo)體區(qū)域116由含有鎵(ga)的氮化物半導(dǎo)體形成。本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114主要由氮化鎵(gan)形成。在本實(shí)施方式中，n型半導(dǎo)體區(qū)域116是含有硅(si)作為供體元素的n型半導(dǎo)體。

在本實(shí)施方式中，n型半導(dǎo)體區(qū)域116是通過向p型半導(dǎo)體區(qū)域114的+z軸向側(cè)的一部分進(jìn)行硅(si)的離子注入而形成的區(qū)域。因此，p型半導(dǎo)體區(qū)域114的p型雜質(zhì)濃度與n型半導(dǎo)體區(qū)域116的p型雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上相同。另外，p型半導(dǎo)體區(qū)域114與n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接。應(yīng)予說明，“實(shí)質(zhì)上相同的濃度”表示濃度之差為±10倍以內(nèi)。在本實(shí)施方式中，n型半導(dǎo)體區(qū)域116中含有的硅(si)濃度的平均值為2.1×10²⁰cm^-3。因此，本實(shí)施方式中，與n型半導(dǎo)體區(qū)域116的p型雜質(zhì)濃度實(shí)質(zhì)上相同的濃度是指2.1×10¹⁹cm^-3～2.1×10²¹cm^-3的濃度。

n型半導(dǎo)體區(qū)域116中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差為1.0×10¹⁹cm-³以上。在本實(shí)施方式中，n型雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)濃度之差為2.1×10²⁰cm-³。

半導(dǎo)體裝置100的溝槽122形成于半導(dǎo)體層112、114、116，是向半導(dǎo)體層112，114，116的厚度方向(－z軸向)凹陷的槽部。溝槽122從n型半導(dǎo)體區(qū)域116的+z軸向側(cè)貫通p型半導(dǎo)體區(qū)域114和n型半導(dǎo)體區(qū)域116到達(dá)半導(dǎo)體層112。在本實(shí)施方式中，溝槽122通過對(duì)半導(dǎo)體層112、114、116的干式蝕刻而形成。

半導(dǎo)體裝置100的溝槽128形成在p型半導(dǎo)體區(qū)域114、116，是向半導(dǎo)體層114，116的厚度方向(－z軸向)凹陷的槽部。溝槽128從p型半導(dǎo)體區(qū)域114的+z軸向側(cè)貫通p型半導(dǎo)體區(qū)域114而到達(dá)半導(dǎo)體層112。溝槽128用于從形成于基板110上的其他的元件中分離半導(dǎo)體裝置100。在本實(shí)施方式中，溝槽128與n型半導(dǎo)體區(qū)域116相比位于－x軸向側(cè)。在本實(shí)施方式中，溝槽128通過對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域114、116的干式蝕刻而形成。

半導(dǎo)體裝置100的絕緣膜130是具有電絕緣性的膜。絕緣膜130從溝槽122的內(nèi)側(cè)沿外側(cè)而形成。在本實(shí)施方式中，絕緣膜130不僅在溝槽122的內(nèi)側(cè)，還在p型半導(dǎo)體區(qū)域114和n型半導(dǎo)體區(qū)域116中的+z軸向側(cè)的面以及溝槽128的內(nèi)側(cè)形成。在本實(shí)施方式中，絕緣膜130主要由二氧化硅(sio2)形成。在本實(shí)施方式中，絕緣膜130是由原子層堆積法(ald：atomiclayerdeposition)形成的膜。

絕緣膜130具有接觸孔121和接觸孔124。接觸孔121是貫通絕緣膜130而到達(dá)n型半導(dǎo)體區(qū)域116的貫通孔。接觸孔124是貫通絕緣膜130而到達(dá)p型半導(dǎo)體區(qū)域114的貫通孔。在本實(shí)施方式中，接觸孔121、124通過對(duì)絕緣膜130的濕式蝕刻而形成。

半導(dǎo)體裝置100的第1電極141是形成于接觸孔121的電極。第1電極141與n型半導(dǎo)體區(qū)域116歐姆接觸。在此，歐姆接觸意味著接觸電阻較低的接觸，不是肖特基接觸。在本實(shí)施方式中，第1電極141主要由鈀(pd)形成。

半導(dǎo)體裝置100的第2電極144是形成于接觸孔124的電極。第2電極144與p型半導(dǎo)體區(qū)域114歐姆接觸。在本實(shí)施方式中，第2電極144主要由屬于與第1電極141的材料相同的金屬的鈀(pd)形成。

半導(dǎo)體裝置100的柵電極142是介由絕緣膜130形成于溝槽122的電極。在本實(shí)施方式中，柵電極142主要由鋁(al)形成。柵電極142外加有電壓時(shí)，在p型半導(dǎo)體區(qū)域114形成反轉(zhuǎn)層，該反轉(zhuǎn)層作為溝道發(fā)揮功能，由此在第1電極141與漏電極143之間形成導(dǎo)通路徑。

半導(dǎo)體裝置100的漏電極143是形成于基板110的－z軸向側(cè)的面的電極。漏電極143與基板110歐姆接觸。在本實(shí)施方式中，漏電極143是在由鈦(ti)形成的層上層疊由鋁(al)形成的層后進(jìn)行退火處理(熱處理)的電極。

a－2.半導(dǎo)體裝置的制造方法

圖2是表示第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100的制造方法的工序圖。首先，制造者準(zhǔn)備基板110。在本實(shí)施方式中，基板110主要由氮化鎵(gan)形成，是含有硅(si)作為供體元素的n型半導(dǎo)體。

制造者在基板110上將半導(dǎo)體層112、114依次通過晶體生長(zhǎng)而形成(工序p110)。在本實(shí)施方式中，制造者使用mocvd形成半導(dǎo)體層112、114。

圖3是示意地表示晶體生長(zhǎng)后的基板110的狀態(tài)的截面圖。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體層112主要由氮化鎵(gan)形成，是含有硅(si)作為第1供體元素的n型半導(dǎo)體。另外，在本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114主要由氮化鎵(gan)形成，是含有鎂(mg)作為受體元素的p型半導(dǎo)體。如圖3所示，在基板110上形成半導(dǎo)體層112，在半導(dǎo)體層112上形成p型半導(dǎo)體區(qū)域114。應(yīng)予說明，p型半導(dǎo)體區(qū)域114中的p型雜質(zhì)濃度通過調(diào)整晶體生長(zhǎng)的條件而能夠調(diào)整到所希望的濃度。

晶體生長(zhǎng)(工序p110(參照?qǐng)D2))之后，制造者進(jìn)行用于使p型半導(dǎo)體區(qū)域114中的鎂(mg)活性化的熱處理(工序p115)。

熱處理(工序p115)后，制造者從p型半導(dǎo)體區(qū)域114的上方將供體元素離子注入(工序p120)。在本實(shí)施方式中，制造者將作為第2供體元素的硅(si)離子注入到p型半導(dǎo)體區(qū)域114中。具體而言，首先，制造者在p型半導(dǎo)體區(qū)域114上形成膜。

圖4是示意地表示形成有膜210的狀態(tài)的截面圖。膜210用于調(diào)整以離子注入而注入的雜質(zhì)的p型半導(dǎo)體區(qū)域114中的分布。即，膜210用于在將注入到p型半導(dǎo)體區(qū)域114的供體元素在p型半導(dǎo)體區(qū)域114的表面附近集聚。另外，膜210還具有防止隨著離子注入的p型半導(dǎo)體區(qū)域114中的表面的損傷的功能。本實(shí)施方式中，使用膜厚為30nm的二氧化硅(sio2)的膜作為膜210。在本實(shí)施方式中，制造者通過等離子體cvd(化學(xué)氣相沉積：chemicalvapordeposition)形成膜210。接下來，制造者在膜210上的一部分形成掩模220。

圖5是示意地表示形成有掩模220的狀態(tài)的截面圖。掩模220形成于p型半導(dǎo)體區(qū)域114的沒有注入供體元素的區(qū)域上。在本實(shí)施方式中，制造者通過光致抗蝕劑(photoresist)形成掩模220。在本實(shí)施方式中，掩模220的膜厚約為2μm。

接下來，制造者從p型半導(dǎo)體區(qū)域114的上方離子注入供體元素(工序p120)。在本實(shí)施方式中，制造者對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域114離子注入作為供體元素的硅(si)。本實(shí)施方式中，離子注入的次數(shù)為2次，將離子注入的方式在以下示出。

＜離子注入的方式＞

·第一次

加速電壓：50kev

劑量：1×10¹⁵cm-²

·第二次

加速電壓：100kev

劑量：1×10¹⁵cm-²

圖6是示意地表示在p型半導(dǎo)體區(qū)域114進(jìn)行離子注入的狀態(tài)的截面圖。通過離子注入，膜210的未被掩模220覆蓋的部分的下方，形成離子注入?yún)^(qū)域116a作為向p型半導(dǎo)體區(qū)域114注入供體元素的區(qū)域。

離子注入?yún)^(qū)域116a中的n型雜質(zhì)濃度可以通過調(diào)整膜210的材質(zhì)、膜厚、離子注入的加速電壓、劑量而調(diào)整為所希望的濃度。應(yīng)予說明，離子注入?yún)^(qū)域116a未被活性化成使被注入的n型雜質(zhì)作為供體元素發(fā)揮功能，因此不具有n型的導(dǎo)電性。因此，離子注入?yún)^(qū)域116a是電阻高的區(qū)域。

接下來，制造者將供體元素向p型半導(dǎo)體區(qū)域114注入后，從p型半導(dǎo)體區(qū)域114的表面除去膜210和掩模220。在本實(shí)施方式中，制造者通過濕式蝕刻除去掩模220和膜210。由此，結(jié)束離子注入(工序p120(參照?qǐng)D2))。

進(jìn)行離子注入(工序p120)后，制造者為了使n型半導(dǎo)體區(qū)域116中的供體元素活性化而進(jìn)行活性化退火(工序p130)。活性化退火中，制造者通過對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域114進(jìn)行加熱而將具有n型的導(dǎo)電性的n型半導(dǎo)體區(qū)域116形成在p型半導(dǎo)體區(qū)域114上。首先，制造者在p型半導(dǎo)體區(qū)域114和離子注入?yún)^(qū)域116a上形成蓋膜240。

圖7是示意地表示形成有蓋膜240的狀態(tài)的截面圖。蓋膜240具有防止隨著加熱發(fā)生的p型半導(dǎo)體區(qū)域114和離子注入?yún)^(qū)域116a中的表面的損傷的功能。在本實(shí)施方式中，制造者通過等離子體cvd形成蓋膜240。另外，在本實(shí)施方式中，蓋膜240主要由氮化硅(sin)形成，膜厚約為50nm。

接下來，制造者對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域114和離子注入?yún)^(qū)域116a進(jìn)行加熱。加熱p型半導(dǎo)體區(qū)域114和離子注入?yún)^(qū)域116a的溫度優(yōu)選為800℃～1250℃。在本實(shí)施方式中，制造者在以下的條件下進(jìn)行熱處理。

＜熱處理的條件＞

氣氛氣體：氮?dú)?/p>

加熱溫度：1150℃

加熱時(shí)間：4分

利用熱處理，離子注入?yún)^(qū)域116a成為n型半導(dǎo)體區(qū)域116。熱處理后，制造者從p型半導(dǎo)體區(qū)域114和離子注入?yún)^(qū)域116a(n型半導(dǎo)體區(qū)域116)的上方除去蓋膜240。在本實(shí)施方式中，制造者通過濕式蝕刻除去蓋膜240。由此，結(jié)束活性化退火(工序p130(參照?qǐng)D2))。

進(jìn)行活性化退火(工序p130)后，制造者利用干式蝕刻形成溝槽122、128(工序p140)。在本實(shí)施方式中，制造者通過使用氯系氣體的干式蝕刻形成溝槽122、128。

形成溝槽122、128后(工序p140)，制造者形成絕緣膜130(工序p150)。在本實(shí)施方式中，制造者對(duì)在p型半導(dǎo)體區(qū)域114和n型半導(dǎo)體區(qū)域116的+z軸向側(cè)露出的表面通過ald而將絕緣膜130成膜。

其后，制造者形成第1電極141、第2電極144、柵電極142、漏電極143(工序p160)。具體而言，制造者在絕緣膜130上利用濕式蝕刻形成接觸孔121、124(參照?qǐng)D1)。其后，制造者在相同的工序中，在接觸孔121形成第1電極141，在接觸孔124形成第2電極144。形成第1電極141和第2電極144后，制造者在溝槽122上介由絕緣膜130形成柵電極142。形成柵電極142后，制造者在基板110上形成漏電極143。經(jīng)由這些工序完成半導(dǎo)體裝置100。

a－3.效果

根據(jù)第1實(shí)施方式，由于第1電極141和第2電極144主要由相同的金屬形成，因此可以利用相同的工序形成第1電極141和第2電極144。因此，能夠減少制造時(shí)的繁瑣度。

另外，利用不同工序形成第1電極141和第2電極144時(shí)，需要利用光致抗蝕劑多次形成掩模。但是，由于利用相同的工序形成第1電極141和第2電極144，因此能夠減少進(jìn)行掩模形成的次數(shù)。作為其結(jié)果，能夠減少起因于掩模形成的次數(shù)的設(shè)計(jì)誤差，能夠進(jìn)行半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化。

應(yīng)予說明，為了使第1電極141和第2電極144主要由相同的金屬形成，需要為能夠與n型半導(dǎo)體區(qū)域116得到歐姆接觸且與p型半導(dǎo)體區(qū)域114也能夠得到歐姆接觸的條件。將表明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100滿足該條件的評(píng)價(jià)試驗(yàn)在以下示出。

a－4.第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)

圖8是示意地表示第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的半導(dǎo)體元件300的構(gòu)成的截面圖。圖8中，與圖1同樣地示出xyz軸。半導(dǎo)體元件300具備基板310、緩沖層311、半導(dǎo)體層312、p型半導(dǎo)體區(qū)域320、n型半導(dǎo)體區(qū)域330、電極341、344。半導(dǎo)體元件300是為了利用基于傳送線路模型(transferlengthmodel:tlm)的方法測(cè)定接觸電阻而使用的元件。

半導(dǎo)體元件300的基板310主要由藍(lán)寶石形成。半導(dǎo)體元件300的緩沖層311是通過mocvd形成在基板310上的層。

半導(dǎo)體元件300的半導(dǎo)體層312是通過mocvd形成在緩沖層311上的層。半導(dǎo)體層312是主要由氮化鎵(gan)形成的本征半導(dǎo)體(i型半導(dǎo)體)。

半導(dǎo)體元件300的p型半導(dǎo)體區(qū)域320是通過mocvd形成在半導(dǎo)體層312上的區(qū)域。p型半導(dǎo)體區(qū)域320主要由氮化鎵(gan)形成，是含有鎂(mg)作為受體元素的p型半導(dǎo)體。半導(dǎo)體元件300預(yù)先進(jìn)行用于使p型半導(dǎo)體區(qū)域320中的鎂(mg)活性化的熱處理。

半導(dǎo)體元件300的n型半導(dǎo)體區(qū)域330是通過對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域320的離子注入而形成的區(qū)域。因此，n型半導(dǎo)體區(qū)域330中的p型雜質(zhì)濃度與p型半導(dǎo)體區(qū)域320中的p型雜質(zhì)濃度相同。n型半導(dǎo)體區(qū)域330是主要由氮化鎵(gan)形成的區(qū)域。應(yīng)予說明，p型半導(dǎo)體區(qū)域320的結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體裝置100的p型半導(dǎo)體區(qū)域114對(duì)應(yīng)，n型半導(dǎo)體區(qū)域330的結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體裝置100的n型半導(dǎo)體區(qū)域116對(duì)應(yīng)。

電極341是與n型半導(dǎo)體區(qū)域330相接的電極，電極344是與p型半導(dǎo)體區(qū)域320相接的電極。應(yīng)予說明，電極341與半導(dǎo)體裝置100的第1電極141對(duì)應(yīng)。電極344與半導(dǎo)體裝置100的第2電極144對(duì)應(yīng)。

圖9是從上方(+z軸向側(cè))示意地表示半導(dǎo)體元件300的構(gòu)成的圖。電極341的x軸向的寬度與電極344的x軸向的寬度相同，為200μm。另外，電極341在y軸向分別以四個(gè)并排配置，y軸向中的各個(gè)電極344的間隔從+y軸向側(cè)依次為5μm、10μm、15μm。電極344的配置也相同。該評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，在相互鄰接的電極341彼此中流通電流，另外，在相互鄰接的電極344彼此中流通電流，由此測(cè)定接觸電阻。

圖10是表示第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖10中，各項(xiàng)目表示以下的內(nèi)容。“電極”的項(xiàng)目表示電極341和電極344的材料及厚度。“p型雜質(zhì)mg濃度(na)[cm^-3]”表示n型半導(dǎo)體區(qū)域330中的作為p型雜質(zhì)的鎂(mg)的濃度[cm^-3]?！皀型雜質(zhì)si濃度(nd)[cm^-3]”表示n型半導(dǎo)體區(qū)域330中的作為n型雜質(zhì)的硅(si)的濃度[cm^-3]?！皀d－na[cm^-3]”表示從n型雜質(zhì)si濃度(nd)[cm^-3]中減去p型雜質(zhì)mg濃度(na)[cm^-3]的濃度[cm^-3]。濃度均是表示利用二次離子質(zhì)量分析法(sims：secondaryionmassspectrometry)測(cè)定的值。應(yīng)予說明，各濃度優(yōu)選測(cè)定與電極相接的面中的濃度，但由于利用二次離子質(zhì)量分析法分析時(shí)，最表面很難進(jìn)行正確的分析，因此表示距離最表面深度為25nm的地點(diǎn)的濃度。

“接觸電阻[ω·cm²]”表示利用基于傳送線路模型(transferlengthmodel:tlm)的方法測(cè)定接觸電阻的值[ω·cm²]。該項(xiàng)目中的“‐”表示電阻過高而無法評(píng)價(jià)接觸電阻。另外，“評(píng)價(jià)結(jié)果”是將接觸電阻如下評(píng)價(jià)的結(jié)果。

·a：接觸電阻為2.0×10^-4ω·cm²以下情況

·b：接觸電阻大于2.0×10^-4ω·cm²且為2.0×10^-3ω·cm²以下的情況

·c：接觸電阻大于2.0×10^-3ω·cm²而無法評(píng)價(jià)接觸電阻的情況

通常，已知對(duì)n型gan形成使用鈀(pd)、鎳(ni)的電極時(shí)，不能得到歐姆特性(例如，參照“a.c.schmits,etal.journalofelectricmaterials,vol.27,no.4,p.255-260(1998)”)。但是，根據(jù)圖10所示的實(shí)施例1～7的結(jié)果可知，“nd－na[cm^-3]”為1.0×10¹⁹cm^-3以上時(shí)，接觸電阻低，在對(duì)n型半導(dǎo)體區(qū)域330形成使用鈀(pd)、鎳(ni)的電極的情況下也能夠得到歐姆特性。應(yīng)予說明，“nd－na[cm^-3]”小于6.0×10¹⁸cm^-3時(shí)，如比較例1和2所示，可知在n型半導(dǎo)體區(qū)域330形成使用鈀(pd)、鎳(ni)的電極的情況下，也無法得到歐姆特性。

從得到更低的接觸電阻的觀點(diǎn)考慮，“nd－na[cm^-3]”優(yōu)選為1.7×10¹⁹cm^-3以上，更優(yōu)選為3.0×10¹⁹cm^-3以上，進(jìn)一步優(yōu)選為5.0×10¹⁹cm^-3以上，更優(yōu)選為1.0×10²⁰cm^-3以上。另一方面，從抑制由離子注入所致的半導(dǎo)體的表面的粗糙的觀點(diǎn)考慮，“nd－na[cm^-3]”優(yōu)選為1.0×10²¹cm^-3以下，更優(yōu)選為4.0×10²⁰cm^-3以下。另外，“p型雜質(zhì)mg濃度(na)[cm^-3]”優(yōu)選為1.0×10¹⁸cm^-3以上。

a－5.第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)

試驗(yàn)者使用第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的實(shí)施例2和實(shí)施例7的樣品對(duì)接觸電阻和熱處理的有無及熱處理溫度的關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

圖11是表示第2評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖11中，“熱處理溫度[℃]”表示熱處理的溫度，其它的項(xiàng)目表示與圖10相同的內(nèi)容。在“熱處理溫度[℃]」”的項(xiàng)目中“無”表示不進(jìn)行熱處理。熱處理?xiàng)l件是在氮?dú)夥障?分鐘。應(yīng)予說明，圖10中的實(shí)施例2與圖11中的實(shí)施例8表示相同的結(jié)果，圖10中的實(shí)施例7和圖11中的實(shí)施例13表示相同的結(jié)果。

由圖11所示的結(jié)果可知，接觸電阻沒有因熱處理的有無、熱處理溫度之差而發(fā)生變動(dòng)。即，可知“nd－na[cm^-3]”為1.0×10¹⁹cm^-3以上時(shí)，能夠得到熱穩(wěn)定性高的半導(dǎo)體裝置。另外，由圖11所示的結(jié)果可知形成電極后，可以進(jìn)行熱處理，也可以不進(jìn)行。

a－6.第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)

試驗(yàn)者對(duì)代替作為第1評(píng)價(jià)試驗(yàn)的電極使用的鈀(pd)、鎳(ni)，使用其他金屬作為電極的情況下，能否得到對(duì)p型半導(dǎo)體區(qū)域320的歐姆特性，進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

圖12是表示第3評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果的圖。該試驗(yàn)中，試驗(yàn)者對(duì)是否能夠由iv特性得到歐姆特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。作為代替鈀(pd)和鎳(ni)的電極，使用了從與半導(dǎo)體接觸的一側(cè)依次層疊鈦(ti)層(厚度：30nm)和鋁(al)層(厚度：300nm)而成的電極(也稱為“比較電極”)。

圖12中，示出了從紙面左側(cè)依次(i)使用鈀(pd)作為電極時(shí)的結(jié)果和(ii)使用鎳(ni)作為電極的結(jié)果以及(iii)使用比較電極的結(jié)果。圖12中縱軸表示電流[ma]，橫軸表示電壓[v]。

根據(jù)圖12所示的結(jié)果可知，在使用鈀(pd)、鎳(ni)作為電極的情況下，在電極與半導(dǎo)體之間能夠得到歐姆特性。另一方面，使用比較電極的情況下，可知直至外加±5v以上的電壓，電流不流動(dòng)，在比較電極與半導(dǎo)體之間沒有得到歐姆特性。換言之，可知對(duì)于鈀(pd)、鎳(ni)，能夠?qū)型gan得到歐姆特性，而對(duì)于比較電極，對(duì)p型gan得不到歐姆特性。

b.第2實(shí)施方式

圖13是示意地表示第2實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100a的構(gòu)成的截面圖。半導(dǎo)體裝置100a與第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100相比，第1電極141和第2電極144由相同的電極141a形成的點(diǎn)上不同，除此以外相同。即，半導(dǎo)體裝置100a具備具有第1實(shí)施方式中的第1電極141和第2電極144的功能且第1實(shí)施方式中的第1電極141和第2電極144連續(xù)相連的電極141a。通過形成這樣的方式，能夠進(jìn)行半導(dǎo)體裝置100a的微細(xì)化。第1實(shí)施方式中，為了不使第1電極141和第2電極144接觸，需要考慮由光致抗蝕劑所致的圖案的極限尺寸，而在第2實(shí)施方式中，與第1實(shí)施方式相比，可以不考慮這些。

c.第3實(shí)施方式

圖14是示意地表示第3實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100b的構(gòu)成的截面圖。半導(dǎo)體裝置100b與第1實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置100比較，在p型半導(dǎo)體區(qū)域114與第2電極144之間具備p型半導(dǎo)體區(qū)域118的點(diǎn)上不同，除此以外相同。本實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域118是作為p型雜質(zhì)的鎂(mg)濃度高于p型半導(dǎo)體區(qū)域114的層。本實(shí)施方式中，越遠(yuǎn)離與第2電極144接觸的面，p型半導(dǎo)體區(qū)域的p型雜質(zhì)濃度越變低。通過制成這樣的方式，能夠降低p型半導(dǎo)體區(qū)域118與第2電極144的接觸電阻。應(yīng)予說明，第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100b中，第1電極141與第2電極144形成不同電極，但第1電極141和第2電極144可以由相同的電極形成。

d.其它實(shí)施方式

本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式、實(shí)施例，在不脫離其主旨的范圍能由各種構(gòu)成實(shí)現(xiàn)。例如，為了解決上述課題的一部分或全部或者為了實(shí)現(xiàn)上述的效果的一部分或全部，可以適當(dāng)?shù)靥鎿Q、組合發(fā)明內(nèi)容中記載的與各方式中的技術(shù)特征對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式、實(shí)施例、變形例中的技術(shù)特征。另外，只要該技術(shù)特征在本說明書中未指明為必須特征，則可以適當(dāng)?shù)貙⑵鋭h除。

上述實(shí)施方式中，第2電極144與p型半導(dǎo)體區(qū)域114相接的面和第1電極141與n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接的面為相同平面上。但是，本發(fā)明并不限于此。第2電極144和p型半導(dǎo)體區(qū)域114相接的面和第1電極141與n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接的面可以為不是相同平面上，而是不同平面上。

圖15和圖16是表示變形例的示意圖，是表示第2電極144與p型半導(dǎo)體區(qū)域114相接的面和第1電極141與n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接的面不是相同平面上的形態(tài)的示意圖。圖15中，第2電極144和p型半導(dǎo)體區(qū)域114c相接的面與第1電極141和n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接的面相比位于下方(－z軸向側(cè))。圖16中，第1電極141和n型半導(dǎo)體區(qū)域116相接的面與第2電極144和p型半導(dǎo)體區(qū)域114d相接的面相比位于下方(－z軸向側(cè))。應(yīng)予說明，圖16中，在n型半導(dǎo)體區(qū)域116的下方配置基板110，但可以在z軸向中的n型半導(dǎo)體區(qū)域116和基板110之間配置p型半導(dǎo)體區(qū)域114d。

使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不限于上述實(shí)施方式中說明的縱型溝槽mosfet，例如，可以為pn結(jié)合二極管、絕緣柵雙極晶體管(igbt)等。

上述實(shí)施方式中，第1電極141和第2電極144主要由鈀(pd)形成。但是，本發(fā)明不限于此?？梢允褂面?ni)、鉑(pt)代替鈀(pd)。這些元素均為第10族元素，物理化學(xué)特性相似。另外，鈀(pd)的功函數(shù)為5.12ev，鎳(ni)的功函數(shù)為5.15ev，鉑(pt)的功函數(shù)為5.65ev。即，這些的元素的功函數(shù)均為5.1ev以上，在該點(diǎn)上這些元素的特性相似。

上述的實(shí)施方式中，基板的材質(zhì)并不局限于氮化鎵(gan)，可以為氮化鋁鎵(algan)，可以為氮化銦鎵(ingan)，也可以為氮化鋁鎵銦(algainn)。另外，鋁、鎵、銦的配合比沒有特別限定。

上述的實(shí)施方式中，p型半導(dǎo)體區(qū)域114所含的受體元素為鎂(mg)，例如可以為鋅(zn)。

上述的實(shí)施方式中，n型半導(dǎo)體區(qū)域116所含的供體元素為硅(si)，例如可以為鍺(ge)。

上述的實(shí)施方式中，離子注入的次數(shù)可以為1次，可以為2次，也可以為3次以上。離子注入的條件(例如，加速電壓及劑量等)可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。膜210的膜厚可以根據(jù)離子注入的條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏Ａ硗?，?10的材質(zhì)并不局限于二氧化硅(sio2)，可以為氮化硅(sin)、酸氮化硅(sion)、氧化鋁(al2o3)。

上述的實(shí)施方式中，絕緣膜的材質(zhì)只要為具有電絕緣性的材質(zhì)即可，除了二氧化硅(sio2)以外，可以為氮化硅(sinx)、氧化鋁(al2o3)、氮化鋁(aln)、氧化鋯(zro2)、氧化鉿(hfo2)、酸氮化硅(sion)、酸氮化鋁(alon)、酸氮化鋯(zron)、酸氮化鉿(hfon)等中的至少一個(gè)。絕緣膜可以為單層，也可以為2層以上。形成絕緣膜的手法并不局限于ald，可以為ecr濺射，也可以為ecr－cvd。