氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法与流程

氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法
1.本技术以日本专利申请2021-132235(申请日2021年8月16日)为基础，基于该申请享有优先利益。本技术通过参照该申请，包括该申请的内容的全部。
技术领域
2.本发明的实施方式涉及一种氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法。


背景技术：

3.例如，使用包括氮化物半导体的晶片制造半导体装置。期望在氮化物半导体中提高质量。


技术实现要素：

4.本发明的实施方式提供能够提高质量的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法。
5.用于解决问题的方案
6.根据本发明的实施方式，氮化物半导体包括基体和氮化物构件。所述氮化物构件包括：第一氮化物区域，包含al
x1
ga
1-x1
n，其中，0《x1≤1；以及第二氮化物区域，包含al
x2
ga
1-x2
n，其中，0≤x2《1、x2《x1。所述第一氮化物区域位于所述基体与所述第二氮化物区域之间。所述第一氮化物区域包括第一部分和第二部分。所述第二部分位于所述第一部分与所述第二氮化物区域之间。所述第一部分中的氧浓度高于所述第二部分中的氧浓度。所述第二部分中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下。所述第一部分的从所述第一氮化物区域向所述第二氮化物区域的第一方向上的第一厚度比所述第二部分的所述第一方向上的第二厚度薄。
7.根据上述结构的氮化物半导体，能够提供可提高质量的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法。
附图说明
8.图1是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的示意性截面图。
9.图2是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
10.图3是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
11.图4的(a)和图4的(b)是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
12.图5是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
13.图6是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的示意性截面图。
14.图7是例示第二实施方式所涉及的半导体装置的示意性截面图。
15.图8是例示第二实施方式所涉及的半导体装置的示意性截面图。
16.图9是例示第三实施方式所涉及的氮化物半导体的制造方法的流程图。
17.(附图标记说明)
18.10m：氮化物构件；10a～10e：第一～第五部分区域；11～15：第一～第五氮化物区域；11a、11b：第一、第二部分；13a、13b：第一、第二区域；14a、14b：第一、第二膜区域；15f：第六部分区域；15g：第七部分区域；18s：基体；51～53：第一～第三电极；61：绝缘构件；61p：第一绝缘区域；110、111：氮化物半导体；120、121：半导体装置；210、211：晶片；c(o)、c(o)1：氧浓度；ct1：厚度比；dd1：缺陷密度；dd2：形状缺陷密度；int_al：二次离子强度；spl1、spl2：第一、第二试样；pz：位置；t1、t2：第一、第二区域厚度；ta、tb：第一、第二厚度；tr1～tr5：第一～第五氮化物区域厚度；tr4a、tr4b：第一、第二膜区域厚度
具体实施方式
19.以下，参照图来说明本发明的各实施方式。
20.图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等未必与实际相同。即使在表示相同的部分的情况下，也有时根据图而将彼此的尺寸、比率不同地表示。
21.在本技术说明书和各图中，对与关于已经出现的图前面叙述的要素同样的要素附加相同的符号并适当省略详细的说明。
22.(第一实施方式)
23.图1是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的示意性截面图。
24.如图1所示，实施方式所涉及的氮化物半导体110包括基体18s和氮化物构件10m。晶片210包括氮化物半导体110。
25.基体18s例如包含硅。基体18s例如是硅基板。
26.氮化物构件10m包括第一氮化物区域11和第二氮化物区域12。
27.氮化物构件10m也可以包括第三氮化物区域13、第四氮化物区域14以及第五氮化物区域15等。第四氮化物区域14和第五氮化物区域15对应于功能层。第三氮化物区域13、第四氮化物区域14以及第五氮化物区域15是根据需要设置的，也可以省略。也可以视为第三氮化物区域13、第四氮化物区域14以及第五氮化物区域15的至少某一个包括在第二氮化物区域12中。
28.第一氮化物区域11包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)。第一氮化物区域11中的al的组成比x1例如为0.35以上且1以下。在一个例子中，第一氮化物区域11包含aln。
29.第二氮化物区域12包含al
x2
ga
1-x2
n(0≤x2《1、x2《x1)。第二氮化物区域12包含algan或gan。第一氮化物区域11位于基体18s与第二氮化物区域12之间。
30.将从第一氮化物区域11向第二氮化物区域12的方向设为第一方向。将第一方向设为z轴方向。将相对于z轴方向垂直的一个方向设为x轴方向。将相对于z轴方向和x轴方向垂直的方向设为y轴方向。
31.基体18s、第一氮化物区域11以及第二氮化物区域12是沿着x-y平面的层状。
32.第一氮化物区域11包括第一部分11a和第二部分11b。第二部分11b位于第一部分11a与第二氮化物区域12之间。例如，第一部分11a可以与基体18s相接。例如，第二部分11b可以与第二氮化物区域12相接。第一部分11a与第二部分11b之间的边界既可以不明确，也可以明确。
33.第一部分11a中的氧浓度高于第二部分11b中的氧浓度。第二部分11b中的氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下。
34.如图1所示，第一部分11a的从第一氮化物区域11向第二氮化物区域12的第一方向(z轴方向)上的第一厚度ta比第二部分11b的第一方向上的第二厚度tb薄。可知，通过这样的结构，能够抑制氮化物构件10m中的缺陷。例如，能够抑制起因于缺陷的泄漏电流。根据实施方式，能够提供可提高质量的氮化物半导体和半导体装置。
35.例如认为，缺陷是起因于形成于基体18s之上的氮化物构件10m中的位错而形成的。缺陷例如是凹坑(pit)。认为，通过设置氧浓度高的第一部分11a，例如能够抑制位错的传播。例如在第一部分11a包含aln的情况下，氧使al氧化。被氧化的al例如抑制位错的传播。被氧化的al例如作为阻止位错的掩模发挥功能。通过设置氧浓度高的第一部分11a，降低缺陷。
36.认为，如果在第一氮化物区域11的整体中提高氧浓度，则高密度的氧阻碍aln的生长。由此，例如平坦性容易变低。通过除了设置氧浓度高的第一部分11a以外，还设置氧浓度低的第二部分11b，能够抑制aln的生长的阻碍。例如，容易获得高的平坦性。
37.第一氮化物区域11的从第一氮化物区域11向第二氮化物区域12的第一方向(z轴方向)上的厚度tr1(参照图1)可以是第一部分11a的第一厚度ta与第二部分11b的第二厚度tb之和。
38.图2是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
39.图2例示了氮化物半导体110的sims(secondary ion mass spectrometry：二次离子质谱法)分析结果。在图2中，横轴是z轴方向上的位置pz。图2的左侧的纵轴是氧浓度c(o)。图2的右侧的纵轴是al的二次离子强度int_al。
40.如图2所示，在基体18s与第二氮化物区域12之间设置有第一氮化物区域11。第一氮化物区域11包括第一部分11a和第二部分11b。在基体18s与第二部分11b之间存在第一部分11a。第一部分11a中的氧浓度c(o)高于第二部分11b中的氧浓度c(o)。
41.如后述那样，关于氧浓度c(o)不同的这样的多个部分，在形成成为第一氮化物区域11的层时能够通过变更温度来形成。除此以外，还能够根据在形成成为第一氮化物区域11的层时的生长速度或氨气的分压等而形成氧浓度的差。例如，如果温度低，则氧浓度c(o)变高。例如，如果生长速度快，则氧浓度c(o)变高。例如，如果氨气的分压高，则氧浓度c(o)变高。
42.以下，说明关于改变了第二部分11b中的氧浓度c(o)时的缺陷密度的实验结果的例子。
43.图3是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
44.图3的横轴是第二部分11b中的氧浓度c(o)1。图3的纵轴是成为泄漏的原因的缺陷密度dd1。关于缺陷密度dd1，例如能够通过使用光学显微镜观察氮化物构件10m的表面来进行检测。例如，在使用光学显微镜的观察中，计算每1cm2的凹坑的数量，根据计算来得到缺陷密度dd1。
45.如图3所示，在第二部分11b中的氧浓度c(o)1为3
×
10
16
/cm3以上且1
×
10
18
/cm3以下时，缺陷密度dd1低。在氧浓度c(o)1小于3
×
10
16
/cm3时，缺陷密度dd1高。在氧浓度c(o)1超过1
×
10
18
/cm3时，缺陷密度dd1高。
46.如图3所示，第二部分11b中的氧浓度c(o)1和缺陷密度dd1的特性是临界性的。在氧浓度c(o)1为约3
×
10
13
/cm3的附近时，缺陷密度dd1急剧地变化。在氧浓度c(o)1为约1
×
10
18
/cm3的附近时，缺陷密度dd1急剧地变化。
47.以下，说明关于第一部分11a的第一厚度ta与第二部分11b的第二厚度tb的大小关系与缺陷密度的关系的实验例。
48.图4的(a)和图4的(b)是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
49.在这些图中，横轴是z轴方向上的位置pz。纵轴是氧浓度c(o)。图4的(a)对应于第一试样spl1。图4的(b)对应于第二试样spl2。在第一试样spl1中，第一厚度ta比第二部分11b薄。在第二试样spl2中，第一厚度ta比第二部分11b厚。如以下说明的那样，可知在第一厚度ta比第二部分11b薄时，得到更低的缺陷密度。
50.图5是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的图表。
51.图5的横轴是厚度比ct1。厚度比ct1是第一部分11a的第一厚度ta相对于第二部分11b的第二厚度tb的比。图5的纵轴是形状缺陷密度dd2。形状缺陷的一部分形成成为泄漏的原因的缺陷。在图5的实验例中，第一厚度ta与第二厚度tb之和为200nm，是固定的。
52.如图5所示，如果厚度比ct1低，则形状缺陷密度dd2低。厚度比ct1例如优选为0.8以下。厚度比ct1例如也可以是0.5以下。厚度比ct1例如也可以是0.3以下。通过低的厚度比ct1，得到低的形状缺陷密度dd2。通过低的形状缺陷密度dd2，得到低的缺陷密度dd1。通过低的形状缺陷密度dd2，成为泄漏的原因的缺陷的密度降低。
53.如图2所示，在氧浓度c(o)高的第一部分11a中，氧浓度c(o)急剧地变化。在氧浓度c(o)低的第二部分11b中，氧浓度c(o)不会急剧地变化。例如认为，通过在第一部分11a中氧浓度c(o)急剧地下降，能够有效地抑制aln的生长的阻碍。由此，例如有效地得到高的平坦性。
54.例如，第一部分11a中的氧浓度c(o)相对于第一方向(z轴方向)的变化率高于第二部分11b中的氧浓度c(o)相对于第一方向的变化率。通过这样的分布(profile)，能够抑制缺陷，得到高的平坦性。例如能够提供可提高质量的氮化物半导体和半导体装置。
55.第一部分11a中的氧浓度c(o)例如优选为超过1
×
10
18
/cm3且3.6
×
10
20
/cm3以下。认为，如果第一部分11a中的氧浓度c(o)过高，则aln的生长被阻碍。由此，例如平坦性容易变低。
56.第一部分11a中的氧浓度c(o)例如优选为2.5
×
10
19
/cm3以上。由此，能够有效地抑制位错的传播。
57.如图2所示，第二氮化物区域12中的氧浓度c(o)低于第二部分11b中的氧浓度c(o)。由此，在第二氮化物区域12中得到高的平坦性。容易得到高质量的第二氮化物区域12。第二氮化物区域12中的氧浓度c(o)例如优选为1
×
10
17
/cm3以下。容易得到高质量的第二氮化物区域12。
58.在实施方式中，第一厚度ta优选为5nm以上且150nm以下。通过使第一厚度ta为5nm以上，例如容易得到低的缺陷密度。通过使第一厚度ta为150nm以下，容易得到均质的第一部分11a。
59.在实施方式中，第二厚度tb优选为50nm以上且300nm以下。如上所述，第二厚度tb比第一厚度ta厚。通过使第二厚度tb为50nm以上，例如容易得到均质的第二部分11b。通过
使第二厚度tb为300nm以下，例如容易得到低的缺陷密度。
60.第一氮化物区域11例如包含aln。第二氮化物区域12例如包含algan。基体18s例如包含硅。
61.如图1所示，氮化物构件10m也可以包括第三氮化物区域13。第三氮化物区域13例如包含al
x3
ga
1-x3
n(0≤x3≤1)。第三氮化物区域13例如包含algan或gan。如后述那样，第三氮化物区域13例如可以具有层叠构造。第三氮化物区域13的厚度(第三氮化物区域厚度tr3：参照图1))例如为1000nm以上且8000nm以下。
62.如图1所示，如已经说明的那样，氮化物构件10m也可以包括第四氮化物区域14和第五氮化物区域15。第四氮化物区域14包含al
x4
ga
1-x4
n(0≤x4《1)。第四氮化物区域14中的al的组成比x4例如为0以上且0.5以下。第四氮化物区域14例如包含gan。第四氮化物区域14中的al的组成比x4低于第三氮化物区域13中的al的组成比。第四氮化物区域14的厚度(第四氮化物区域厚度tr4(参照图1))例如为50nm以上且5000nm以下。
63.如图1所示，第四氮化物区域14也可以包括第一膜区域14a和第二膜区域14b。第一膜区域14a位于第三氮化物区域13与第二膜区域14b之间。第一膜区域14a包含碳。第二膜区域14b不包含碳。或者，第二膜区域14b中的碳浓度低于第一膜区域14a中的碳浓度。通过设置包含碳的第一膜区域14a，例如容易得到低的位错密度。通过碳浓度低的第二膜区域14b，例如容易得到高的电子迁移率。第一膜区域14a的厚度(第一膜区域厚度tr4a(参照图1))例如为100nm以上且3000nm以下。第二膜区域14b的厚度(第二膜区域厚度tr4b(参照图1))例如为50nm以上且2000nm以下。
64.第五氮化物区域15包含al
x5
ga
1-x5
n(0《x5≤1、x4《x5)。第五氮化物区域15中的al的组成比x5例如为0.05以上且0.35以下。第五氮化物区域15例如是algan。第五氮化物区域15的厚度(第五氮化物区域厚度tr5(参照图1))例如为15nm以上且50nm以下。第二氮化物区域12位于第一氮化物区域11与第五氮化物区域15之间。第三氮化物区域13位于第二氮化物区域12与第五氮化物区域15之间。第四氮化物区域14位于第三氮化物区域13与第五氮化物区域15之间。第四氮化物区域14位于第二氮化物区域12与第五氮化物区域15之间。
65.例如，在第四氮化物区域14的与第五氮化物区域15相向的部分形成有载流子区域。载流子区域例如是二维电子气。在基于氮化物半导体110的半导体装置中，载流子区域用于半导体装置的动作。
66.关于氮化物构件10m，例如使用包含iii族元素(al或ga)的原料气体和包含v族元素(n)的原料气体，例如通过mocvd(metal organic chemical vapor deposition：金属有机气相沉积)法等来形成。
67.实施方式所涉及的半导体装置110例如包括基体18s和氮化物构件10m。氮化物构件10m包括包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)的第一氮化物区域11。第一氮化物区域11包括第一部分11a和第二部分11b。第一部分11a位于基体18s与第二部分11b之间。第一部分11a中的氧浓度高于第二部分11b中的氧浓度。第二部分11b中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下。第一部分11a的从基体18s向第一氮化物区域11的第一方向上的第一厚度ta比第二部分11b的第一方向上的第二厚度tb薄。能够抑制起因于缺陷的泄漏电流。能够提供可提高质量的氮化物半导体和半导体装置。
68.图6是例示第一实施方式所涉及的氮化物半导体的示意性截面图。
69.如图6所示，在实施方式所涉及的氮化物半导体111和晶片211中，第三氮化物区域13具有层叠构造。
70.例如，第三氮化物区域13包括多个第一区域13a和多个第二区域13b。在从第一氮化物区域11向第二氮化物区域12的第一方向(z轴方向)上，多个第一区域13a的一个位于多个第二区域13b的一个与多个第二区域13b的另一个之间。多个第二区域13b的上述的一个位于多个第一区域13a的上述的一个与多个第一区域13a的另一个之间。例如，第一区域13a与第二区域13b沿着z轴方向交替地设置。
71.第一区域13a包含al
y1
ga
1-y1
n(0《y1≤1)。第二区域13b包含al
y2
ga
1-y2
n(0≤y2《y1)。
72.第一区域13a中的al组成比(组成比y1)例如为0.75以上且1以下。在一个例子中，第一区域13a是aln。
73.第二区域13b中的al组成比(组成比y2)例如为0.06以上且0.3以下。在一个例子中，第二区域13b是al
0.13
ga
0.87
n。
74.在一个例子中，组成比y1为组成比x1以下。在一个例子中，组成比y2高于组成比x2。
75.例如，多个第一区域13a的一个也可以与第二氮化物区域12相接。例如，多个第二区域13b的一个也可以与第二氮化物区域12相接。例如，多个第一区域13a的一个也可以与第四氮化物区域14相接。例如，多个第二区域13b的一个也可以与第四氮化物区域14相接。多个第一区域13a和多个第二区域13b例如可以形成超晶格构造。多个第一区域13a的数量与多个第二区域13b的数量之差的绝对值既可以是0，也可以是1。多个第一区域13a的数量例如为10以上且200以下。多个第一区域13a的一个也可以被视为第二氮化物区域12。
76.多个第一区域13a各自具有沿着第一方向(z轴方向)的第一区域厚度t1。例如，第一区域厚度t1比第二氮化物区域12的沿着第一方向的第二氮化物区域厚度tr2薄。多个第二区域13b各自具有沿着第一方向的第二区域厚度t2。例如，第二区域厚度t2比第二氮化物区域厚度tr2薄。例如，第一区域厚度t1比第二区域厚度t2薄。
77.例如，多个第一区域13a各自的沿着第一方向的第一区域厚度t1比第一氮化物区域11的沿着第一方向的第一氮化物区域厚度tr1薄。多个第二区域13b各自的沿着第一方向的第二区域厚度t2比第一氮化物区域厚度tr1薄。
78.第一区域厚度t1例如为3nm以上且10nm以下。在一个例子中，第一区域厚度t1为5nm。第二区域厚度t2例如为15nm以上且40nm以下。在一个例子中，第二区域厚度t2为25nm。
79.在具有这样的构造的第三氮化物区域13中，例如在第一区域13a与第二区域13b之间的界面，位错容易弯曲。容易得到更低的位错密度。通过设置al的组成比不同的多个区域，例如容易得到高的耐压。
80.以下，说明氮化物半导体111(晶片211)的制作方法的例子。
81.通过有机清洗和酸清洗来处理基体18s。将基体18s导入到mocvd装置。在氢气氛中，在1000℃下对基体18s的表面进行热处理。通过热处理，例如去除基体18s的表面的氧化膜。
82.之后，形成第一氮化物区域11。例如，使用三甲基铝(tmal)和氨(nh3)，在780℃下形成成为第一部分11a的aln层。第一部分11a的第一厚度ta例如为80nm(例如，5nm以上且150nm以下)。形成第一部分11a时的生长温度例如为550℃以上且800℃以下。
83.之后，将基板温度设为1020℃，使用tmal和nh3来形成成为第二部分11b的aln层。第二部分11b的第二厚度tb例如为250nm(例如，90nm以上且300nm以下)。形成第二部分11b时的生长温度例如为1000℃以上且1100℃以下。
84.关于第一部分11a和第二部分11b中的氧浓度c(o)，例如能够利用温度(基体18s的温度)或氨分压来改变。通过降低温度，氧浓度c(o)上升。通过提高氨分压，氧浓度c(o)上升。例如，形成第一部分11a时的氨分压为73pa，形成第二部分11b时的氨分压为6pa。例如，形成第二部分11b时的氨分压相对于形成第一部分11a时的氨分压为1/10以下。
85.例如，第二部分11b实质上不包含碳。或者，第二部分11b中的碳的浓度例如低于第一部分11a中的碳的浓度。例如，第二部分11b中的碳的浓度相对于第一部分11a中的碳的浓度的比为0.05以下。通过使第一部分11a包含碳，例如在氮化物构件10m中容易得到低的位错密度。例如，在包含碳的第一部分11a中，位错的方向容易弯曲。由此，传播到第二部分11b的位错减少。例如，第二部分11b中的碳的浓度相对于第一部分11a中的碳的浓度的比也可以为0.0001以上。
86.之后，形成第二氮化物区域12。例如，使用tmal、三甲基镓(tmga)以及氨，在960℃下形成成为第二氮化物区域12的至少一部分的algan层。该algan层例如是碳掺杂al
0.12
ga
0.88
n层。第二氮化物区域12的厚度(第二氮化物区域厚度tr2)例如为250nm(例如，50nm以上且2000nm以下)。第二氮化物区域12中的碳浓度例如为4.0
×
10
18
/cm3。例如，第二氮化物区域12中的碳的浓度高于第一氮化物区域11中的碳的浓度。通过使第二氮化物区域12包含碳，例如在氮化物构件10m中容易得到低的位错密度。例如，在包含碳的第二氮化物区域12中，位错的方向容易弯曲。由此，延伸到比第二氮化物区域12靠上方的位错减少。第二氮化物区域12中的氧的浓度例如为7.9
×
10
15
/cm3。例如，第二氮化物区域12中的氧的浓度低于第一氮化物区域11中的氧的浓度。由此，在第二氮化物区域12中得到高的平坦性。容易得到高质量的第二氮化物区域12。
87.之后，形成第三氮化物区域13。例如，第三氮化物区域13包括多个第一区域13a和多个第二区域13b。例如，在包含氮和氢的气氛中，使用tmal和氨来形成成为第一区域13a的aln层。第一区域13a的形成温度例如为940℃。第一区域13a的厚度(第一区域厚度t1)例如为5nm(例如，2nm以上且15nm以下)。
88.在第一区域13a之上，使用tmal、tmga以及氨来形成成为第二区域13b的al
0.13
ga
0.87
n层。第二区域13b的形成温度例如为940℃。第二区域13b的厚度(第二区域厚度t2)例如为25nm(例如，15nm以上且40nm以下)。将这样的第一区域13a的形成和第二区域13b的形成重复共125次。在最后的第二区域13b之上进一步形成第一区域13a。由此，形成第三氮化物区域13。
89.第三氮化物区域13中的碳的浓度例如为1.5
×
10
19
/cm3(例如，5
×
10
18
/cm3以上且9
×
10
19
/cm3以下)。第三氮化物区域13中的氧的浓度例如为3.9
×
10
16
/cm3(例如，5
×
10
15
/cm3以上且1
×
10
17
/cm3以下)。例如，第三氮化物区域13中的碳的浓度高于第二氮化物区域12中的碳的浓度。第三氮化物区域13中的氧的浓度高于第二氮化物区域12中的氧的浓度。
90.之后，将基体18s的温度例如设为940℃，在氢气氛中，使用tmga和氨来形成第一膜区域14a。第一膜区域14a例如是gan层。第一膜区域14a包含碳。第一膜区域14a的厚度例如为1000nm(例如，100nm以上且3000nm以下)。第一膜区域14a中的碳的浓度例如为3
×
10
19
/
cm3(例如，5
×
10
18
/cm3以上且9
×
10
19
/cm3以下)。
91.之后，将基体18s的温度例如设为1040℃，使用tmga和氨来形成第二膜区域14b。第二膜区域14b例如是未掺杂的gan层。第二膜区域14b的厚度例如为500nm(例如，50nm以上且2000nm以下)。
92.之后，将基体18s的温度例如设为1020℃，使用tmga、tmal以及氨来形成第五氮化物区域15。第五氮化物区域15例如是未掺杂的al
0.2
ga
0.8
n层。第五氮化物区域15的厚度例如为30nm(例如，15nm以上且50nm以下)。
93.第一膜区域14a、第二膜区域14b以及第五氮化物区域15成为功能层的一部分。
94.(第二实施方式)
95.第二实施方式涉及半导体装置。
96.图7是例示第二实施方式所涉及的半导体装置的示意性截面图。
97.如图7所示，实施方式所涉及的半导体装置120包括第一实施方式所涉及的氮化物半导体(在该例子中，氮化物半导体110)、第一电极51、第二电极52、第三电极53以及绝缘构件61。
98.从第一电极51向第二电极52的方向沿着与第一方向(z轴方向)交叉的第二方向。第二方向例如是x轴方向。第三电极53的第二方向上的位置位于第一电极51的第二方向上的位置与第二电极52的第二方向上的位置之间。
99.氮化物构件10m包括第一～第五氮化物区域11～15。第四氮化物区域14包括第一部分区域10a、第二部分区域10b、第三部分区域10c、第四部分区域10d以及第五部分区域10e。从第一部分区域10a向第一电极51的方向沿着第一方向(z轴方向)。从第二部分区域10b向第二电极52的方向沿着第一方向。第三部分区域10c在第二方向(x轴方向)上位于第一部分区域10a与第二部分区域10b之间。从第三部分区域10c向第三电极53的方向沿着第一方向。第四部分区域10d在第二方向上位于第一部分区域10a与第三部分区域10c之间。第五部分区域10e在第二方向上位于第三部分区域10c与第二部分区域10b之间。
100.第五氮化物区域15包括第六部分区域15f和第七部分区域15g。从第四部分区域10d向第六部分区域15f的方向沿着第一方向(z轴方向)。从第五部分区域10e向第七部分区域15g的方向沿着第一方向。
101.绝缘构件61位于氮化物构件10m与第三电极53之间。例如，绝缘构件61包括第一绝缘区域61p。第一绝缘区域61p在第一方向(z轴方向)上设置于第三部分区域10c与第三电极53之间。
102.半导体装置120也可以包括氮化物半导体111。在半导体装置120中，关于在第一电极51与第二电极52之间流过的电流，能够通过第三电极53的电位来进行控制。第三电极53的电位例如是以第一电极51的电位为基准的电位。第一电极51例如作为源极电极发挥功能。第二电极52例如作为漏极电极发挥功能。第三电极53例如作为栅极电极发挥功能。在一个例子中，半导体装置120是hemt(high electron mobility transistor：高电子迁移率晶体管)。根据实施方式，能够提供可提高特性的半导体装置。
103.在半导体装置120中，第三电极53的至少一部分在第二方向(例如，x轴方向)上位于第六部分区域15f与第七部分区域15g之间。第三电极53的至少一部分也可以在第二方向(例如，x轴方向)上位于第四部分区域10d与第五部分区域10e之间。半导体装置120例如是
常断(normally-off)型。
104.图8是例示第二实施方式所涉及的半导体装置的示意性截面图。
105.如图8所示，实施方式所涉及的半导体装置121包括第一实施方式所涉及的氮化物半导体(在该例子中为氮化物半导体110)、第一电极51、第二电极52、第三电极53以及绝缘构件61。在半导体装置121中，第三电极53在第二方向(例如，x轴方向)上不与第六部分区域15f及第七部分区域15g重叠。第三电极53在第二方向(例如，x轴方向)上不与第四部分区域10d及第五部分区域10e重叠。半导体装置121例如是常通(normally-on)型。
106.(第三实施方式)
107.第三实施方式涉及氮化物半导体的制造方法。第三实施方式所涉及的氮化物半导体的制造方法也可以应用于晶片的制造方法或半导体装置的制造方法。
108.图9是例示第三实施方式所涉及的氮化物半导体的制造方法的流程图。
109.如图9所示，在实施方式所涉及的氮化物半导体的制造方法中，在第一温度下形成包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)的第一氮化物区域11的第一部分11a(步骤s120)。在形成第一部分11a之后，在高于第一温度的第二温度下形成第一氮化物区域11的第二部分11b(步骤s130)。在形成第二部分11b之后，形成包含al
x2
ga
1-x2
n(0≤x2《1、x2《x1)的第二氮化物区域12(步骤s140)。如图9所示，也可以在步骤s120之前对基体18s进行加热处理(步骤s110)。
110.通过如上所述的温度，第一部分11a中的氧浓度c(o)高于第二部分11b中的氧浓度c(o)。
111.第二部分11b中的氧浓度c(o)为1
×
10
18
/cm3以下。第一部分11a的第一厚度ta比第二部分11b的第二厚度tb薄。
112.通过这样的制造方法，能够提供可提高质量的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法。
113.在实施方式中，第二部分11b中的氧浓度c(o)优选为3
×
10
16
/cm3以上。优选为超过1
×
10
18
/cm3且3.6
×
10
20
/cm3以下。
114.上述的第一温度例如为550℃以上且800℃以下。上述的第二温度例如为1000℃以上。第二温度例如为1100℃以下。
115.例如，形成第二氮化物区域12时的第三温度高于上述的第一温度。在第二氮化物区域12中得到低的氧浓度c(o)。第二氮化物区域12中的氧浓度c(o)低于第二部分11b中的氧浓度c(o)。
116.在实施方式中，关于与氮化物区域的形状等有关的信息，例如通过电子显微镜观察等来得到。关于与氮化物区域中的组成及元素浓度有关的信息，例如通过edx(energy dispersive x-ray spectroscopy：x射线能量色散谱)、或sims(secondary ion mass spectrometry：二次离子质谱法)等来得到。关于与氮化物区域中的组成有关的信息，例如也可以通过x射线倒易晶格空间映射等来得到。
117.实施方式例如也可以包括以下的技术方案。
118.(技术方案1)
119.一种氮化物半导体，具备：
120.基体；以及
121.氮化物构件，
122.所述氮化物构件包括：
123.第一氮化物区域，包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)；以及
124.第二氮化物区域，包含al
x2
ga
1-x2
n(0≤x2《1、x2《x1)，
125.所述第一氮化物区域位于所述基体与所述第二氮化物区域之间，
126.所述第一氮化物区域包括第一部分和第二部分，
127.所述第二部分位于所述第一部分与所述第二氮化物区域之间，
128.所述第一部分中的氧浓度高于所述第二部分中的氧浓度，
129.所述第二部分中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下，
130.所述第一部分的从所述第一氮化物区域向所述第二氮化物区域的第一方向上的第一厚度比所述第二部分的所述第一方向上的第二厚度薄。
131.(技术方案2)
132.根据技术方案1所述的氮化物半导体，其中，
133.所述第一厚度为所述第二厚度的0.8倍以下。
134.(技术方案3)
135.根据技术方案1或2所述的氮化物半导体，其中，
136.所述第一厚度为5nm以上且150nm以下，
137.所述第二厚度为50nm以上且300nm以下。
138.(技术方案4)
139.一种氮化物半导体，具备：
140.基体；以及
141.氮化物构件，
142.所述氮化物构件包括：
143.第一氮化物区域，包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)；以及
144.第二氮化物区域，包含al
x2
ga
1-x2
n(0≤x2《1、x2《x1)，
145.所述第一氮化物区域位于所述基体与所述第二氮化物区域之间，
146.所述第一氮化物区域包括第一部分和第二部分，
147.所述第二部分位于所述第一部分与所述第二氮化物区域之间，
148.所述第一部分中的氧浓度高于所述第二部分中的氧浓度。
149.所述第二部分中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下，
150.所述第一部分中的所述氧浓度的相对于从所述第一氮化物区域向所述第二氮化物区域的第一方向的变化率高于所述第二部分中的所述氧浓度的相对于所述第一方向的变化率。
151.(技术方案5)
152.根据技术方案1～4中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
153.所述第二部分中的所述氧浓度为3
×
10
16
/cm3以上。
154.(技术方案6)
155.根据技术方案1～5中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
156.所述第一部分中的所述氧浓度超过1
×
10
18
/cm3且3.6
×
10
20
/cm3以下。
157.(技术方案7)
158.根据技术方案6所述的氮化物半导体，其中，
159.所述第一部分中的所述氧浓度为2.5
×
10
19
/cm3以上。
160.(技术方案8)
161.根据技术方案1～7中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
162.所述第二氮化物区域中的氧浓度低于所述第二部分中的所述氧浓度。
163.(技术方案9)
164.根据技术方案8所述的氮化物半导体，其中，
165.所述第二氮化物区域中的所述氧浓度为1
×
10
17
/cm3以下。
166.(技术方案10)
167.根据技术方案1～9中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
168.所述第一氮化物区域包含aln。
169.(技术方案11)
170.根据技术方案1～10中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
171.所述基体包含硅。
172.(技术方案12)
173.根据技术方案1～11中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
174.所述氮化物构件还包括包含al
x3
ga
1-x3
n(0≤x3≤1)的第三氮化物区域，
175.所述第二氮化物区域位于所述第一氮化物区域与所述第三氮化物区域之间。
176.(技术方案13)
177.根据技术方案12所述的氮化物半导体，其中，
178.所述第三氮化物区域包括多个第一区域和多个第二区域，
179.在从所述第一氮化物区域向所述第二氮化物区域的第一方向上，所述多个第一区域的一个位于所述多个第二区域的一个与所述多个第二区域的另一个之间，所述多个第二区域的所述一个位于所述多个第一区域的所述一个与所述多个第一区域的另一个之间，
180.所述第一区域包含al
y1
ga
1-y1
n(0《y1≤1)，
181.所述第二区域包含al
y2
ga
1-y2
n(0≤y2《y1)。
182.(技术方案14)
183.根据技术方案1～12中的任一项所述的氮化物半导体，其中，
184.所述氮化物构件还包括：
185.第四氮化物区域，包含al
x4
ga
1-x4
n(0≤x4《1)；以及
186.第五氮化物区域，包含al
x5
ga
1-x5
n(0《x5≤1、x4《x5)，
187.所述第三氮化物区域位于所述第一氮化物区域与所述第五氮化物区域之间，
188.所述第四氮化物区域位于所述第三氮化物区域与所述第五氮化物区域之间。
189.(技术方案15)
190.一种半导体装置，具备：
191.技术方案14所述的氮化物半导体；
192.第一电极；
193.第二电极；
194.第三电极；以及
195.绝缘构件，
196.从所述第一电极向所述第二电极的方向沿着与从所述第一氮化物区域向所述第二氮化物区域的方向交叉的第二方向，
197.所述第三电极的所述第二方向上的位置位于所述第一电极的所述第二方向上的位置与所述第二电极的所述第二方向上的位置之间，
198.所述第四氮化物区域包括第一部分区域、第二部分区域、第三部分区域、第四部分区域以及第五部分区域，
199.从所述第一部分区域向所述第一电极的方向沿着所述第一方向，
200.从所述第二部分区域向所述第二电极的方向沿着所述第一方向，
201.所述第三部分区域在所述第二方向上位于所述第一部分区域与所述第二部分区域之间，从所述第三部分区域向所述第三电极的方向沿着所述第一方向，
202.所述第四部分区域在所述第二方向上位于所述第一部分区域与所述第三部分区域之间，
203.所述第五部分区域在所述第二方向上位于所述第三部分区域与所述第二部分区域之间，
204.所述第五氮化物区域包括第六部分区域和第七部分区域，
205.从所述第四部分区域向所述第六部分区域的方向沿着所述第一方向，
206.从所述第五部分区域向所述第七部分区域的方向沿着所述第一方向，
207.所述绝缘构件位于所述氮化物构件与所述第三电极之间。
208.(技术方案16)
209.一种氮化物半导体的制造方法，其中，
210.在第一温度下形成包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)的第一氮化物区域的第一部分，
211.在所述第一部分的所述形成之后，在高于所述第一温度的第二温度下形成所述第一氮化物区域的第二部分，
212.在所述第二部分的所述形成之后，形成包含al
x2
ga
1-x2
n(0≤x2《1、x2《x1)的第二氮化物区域，
213.所述第一部分中的氧浓度高于所述第二部分中的氧浓度，
214.所述第二部分中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下，
215.所述第一部分的第一厚度比所述第二部分的第二厚度薄。
216.(技术方案17)
217.根据技术方案16所述的氮化物半导体的制造方法，其中，
218.所述第二部分中的所述氧浓度为3
×
10
16
/cm3以上。
219.(技术方案18)
220.根据技术方案16或17所述的氮化物半导体的制造方法，其中，
221.所述第一部分中的所述氧浓度超过1
×
10
18
/cm3且3.6
×
10
20
/cm3以下。
222.(技术方案19)
223.根据技术方案16～18中的任一项所述的氮化物半导体的制造方法，其中，
224.所述第二氮化物区域的所述形成中的第三温度高于所述第一温度。
225.(技术方案20)
226.根据技术方案16～19中的任一项所述的氮化物半导体的制造方法，其中，
227.所述第一温度为550℃以上且800℃以下，
228.所述第二温度为1000℃以上。
229.(技术方案21)
230.一种氮化物半导体，具备：
231.基体；以及
232.氮化物构件，
233.所述氮化物构件包括包含al
x1
ga
1-x1
n(0《x1≤1)的第一氮化物区域，
234.所述第一氮化物区域包括第一部分和第二部分，
235.所述第一部分位于所述基体与所述第二部分之间，
236.所述第一部分中的氧浓度高于所述第二部分中的氧浓度，
237.所述第二部分中的所述氧浓度为1
×
10
18
/cm3以下，
238.所述第一部分的从所述基体向所述第一氮化物区域的第一方向上的第一厚度比所述第二部分的所述第一方向上的第二厚度薄。
239.根据实施方式，能够提供可提高质量的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法。
240.以上，参照具体例说明了本发明的实施方式。但是，本发明不限定于这些具体例。例如，关于包括在氮化物半导体中的氮化物构件、氮化物区域以及基体等各要素的具体结构，只要本领域技术人员能够通过从公知的范围适当选择来同样地实施本发明而得到同样的效果，就包括在本发明的范围内。
241.另外，关于将各具体例的任2个以上的要素在技术上可行的范围内组合而成的技术方案，只要包括本发明的主旨，也包括在本发明的范围内。
242.除此以外，关于以前面作为本发明的实施方式叙述的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法为基础由本领域技术人员能够适当设计变更来实施的全部的氮化物半导体、半导体装置以及氮化物半导体的制造方法，只要包括本发明的主旨，也属于本发明的范围。
243.除此以外，在本发明的思想的范畴内，本领域技术人员能够想到各种变更例和修正例，关于这些变更例和修正例也解释为属于本发明的范围。
244.说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子呈现的，并非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来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包括在发明的范围、主旨内，并且包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。