特許ウォッチ

公開番号2024068299
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-20
出願番号2022178633
出願日2022-11-08
発明の名称窒化物半導体及び半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 21/338 20060101AFI20240513BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】特性の向上が可能な窒化物半導体及び半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、窒化物半導体は、窒化物部材を含む。前記窒化物部材は、第1窒化物領域、第2窒化物領域及び中間領域を含む。前記第1窒化物領域は、Fe及びMnよりなる群から選択された少なくとも1つを含む第1元素を含むAl_x1Ga_1-x1N(0≦x1<1)を含む。前記第2窒化物領域は、Al_x2Ga_1-x2N(0≦x2<1)を含む。前記第1窒化物領域から前記第2窒化物領域への方向は、第1方向に沿う。前記中間領域は、前記第1窒化物領域と前記第2窒化物領域との間に設けられる。前記中間領域は、酸素を含むAl_z1Ga_1-z1N(0<z1≦1、x1<z1、x2<z1)を含む。前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含み、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、酸素を含むＡｌ
ｚ１
Ｇａ
１－ｚ１
Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる、窒化物半導体。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記中間領域における酸素の濃度は、前記第１窒化物領域における酸素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域は酸素を含まず、
前記中間領域における酸素の前記濃度は、前記第２窒化物領域の前記第１方向における中間位置における酸素の濃度よりも高い、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項３】
前記中間領域における酸素の前記濃度は、５×１０
１６
ｃｍ
－３
以上であり、
前記第１窒化物領域における酸素の前記濃度は、５×１０
１６
ｃｍ
－３
未満であり、
前記中間位置における酸素の前記濃度は、５×１０
１６
ｃｍ
－３
未満である、請求項２に記載の窒化物半導体。
【請求項４】
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高い、または、前記第２窒化物領域は、前記第１元素を含まない、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項５】
前記第１濃度は、１×１０
１７
ｃｍ
－３
以上である、請求項４に記載の窒化物半導体。
【請求項６】
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、請求項４に記載の窒化物半導体。
【請求項７】
前記中間濃度の前記変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高い、請求項６に記載の窒化物半導体。
【請求項８】
前記第１方向に沿う前記中間領域の中間領域厚さは、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下である、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項９】
前記第１方向に沿う前記第２窒化物領域の第２窒化物領域厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項８に記載の窒化物半導体。
【請求項１０】
前記第１方向に沿う前記第１窒化物領域の第１窒化物領域厚さは、１０μｍ以上１０００μｍ以下である、請求項９に記載の窒化物半導体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、窒化物半導体及び半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、窒化物半導体に基づく半導体装置において、特性の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２１３６２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、特性の向上が可能な窒化物半導体及び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、窒化物半導体は、窒化物部材を含む。前記窒化物部材は、第１窒化物領域、第２窒化物領域及び中間領域を含む。前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第２窒化物領域は、Ａｌ
ｘ２
Ｇａ
１－ｘ２
Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む。前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う。前記中間領域は、前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられる。前記中間領域は、酸素を含むＡｌ
ｚ１
Ｇａ
１－ｚ１
Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む。前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
図５は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、窒化物半導体を例示するグラフである。
図７は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示する電子顕微鏡写真像である。
図８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。
【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実施形態に係る窒化物半導体を例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係る窒化物半導体１１０は、窒化物部材１０Ｍを含む。
【０００９】
窒化物部材１０Ｍは、第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び中間領域１２Ｍを含む。窒化物部材１０Ｍは、例えば結晶である。第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び中間領域１２Ｍは、例えば結晶である。
【００１０】
第１窒化物領域１１は、Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎ（０≦ｘ１＜１）は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含む。Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎにおいて、組成比ｘ１は、例えば、０以上０．１以下である。Ａｌ
ｘ１
Ｇａ
１－ｘ１
Ｎは、例えば、ＧａＮで良い。第１窒化物領域１１は、例えば、第１元素を含むＧａＮで良い。第１窒化物領域１１は、例えば、ＦｅドープＧａＮまたはＭｎドープＧａＮである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許