氮化物半导体装置

技术领域

本公开涉及由III族氮化物半导体(以下有时简称为“氮化物半导体”)构成的氮化物半导体装置。

背景技术

III族氮化物半导体是指在III-V族半导体中使用氮作为V族元素的半导体。氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)为代表例。一般而言，可以表示为Al

专利文献1中公开了使用氮化物半导体的HEMT(High Electron MobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)。专利文献1的HEMT包括p型Si基板、形成在p型Si基板上的缓冲层、形成在缓冲层上的由GaN构成的电子传输层以及形成在电子传输层上的由AlGaN构成的电子供给层。以与该电子供给层接触的方式形成有漏极电极和栅极电极。

另外，以贯通电子供给层、电子传输层及缓冲层而与p型Si基板接触的方式形成有源极电极。在p型Si基板的背面形成有经由p型Si基板而与源极电极电连接的背面电极。

为了实现由GaN与AlGaN的晶格失配引起的极化，在电子传输层内，在从电子传输层与电子供给层的界面距内侧数

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-363563号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本公开的目的在于提供一种具有新结构的氮化物半导体装置。

用于解决课题的方法

本公开的一个实施方式提供一种氮化物半导体装置，其包含：具有第一主面和其相反侧的第二主面的六方晶系的SiC基板、以及形成于上述第一主面上氮化物外延层，上述第一主面相对于六方晶的c面具有大于1°的偏离角。

通过该结构，得到具有新结构的氮化物半导体装置。

本公开中的上述目的、特征及效果或进一步的其他目的、特征及效果，参照附图并通过以下所述的实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是用于说明本公开的第一实施方式的氮化物半导体装置的结构的截面图。

图2A是表示上述氮化物半导体装置的制造工序的一例的截面图。

图2B是表示图2A的下一工序的截面图。

图2C是表示图2B的下一工序的截面图。

图2D是表示图2C的下一工序的截面图。

图2E是表示图2D的下一工序的截面图。

图2F是表示图2E的下一工序的截面图。

图2G是表示图2F的下一工序的截面图。

图2H是表示图2G的下一工序的截面图。

图2I是表示图2H的下一工序的截面图。

图2J是表示图2I的下一工序的截面图。

图3是用于说明本公开的第二实施方式的氮化物半导体装置的结构的截面图。

图4A是表示上述氮化物半导体装置的制造工序的一例的截面图。

图4B是表示图4A的下一工序的截面图。

图4C是表示图4B的下一工序的截面图。

图4D是表示图4C的下一工序的截面图。

图4E是表示图4D的下一工序的截面图。

图4F是表示图4E的下一工序的截面图。

具体实施方式

[本公开的实施方式的说明]

本公开的一个实施方式提供一种氮化物半导体装置，其包含：具有第一主面及其相反侧的第二主面的六方晶系的SiC基板、以及形成于上述第一主面上的氮化物外延层，上述第一主面相对于六方晶的c面具有大于1°的偏离角。

在本公开的一个实施方式中，上述第一主面相对于六方晶的c面具有在[11-20]方向上以1°以上且8°以下的角度倾斜的偏离角。

在本公开的一个实施方式中，上述第一主面相对于六方晶的c面具有在[11-20]方向上以2°以上6°以下的角度倾斜的偏离角。

在本公开的一个实施方式中，上述氮化物外延层包含：构成电子传输层的第一氮化物半导体层、以及配置在上述第一氮化物半导体层上且构成电子供给层的第二氮化物半导体层，上述第二氮化物半导体层的带隙比上述第一氮化物半导体层高。

在本公开的一个实施方式中，包含半绝缘性氮化物层，该半绝缘性氮化物层配置于上述SiC基板与上述第一氮化物半导体层之间，且受主浓度比施主浓度高。

在本公开的一个实施方式中，包含缓冲层，该缓冲层配置于上述SiC基板与上述半绝缘性氮化物层之间，且由氮化物半导体构成。

在本公开的一个实施方式中，包含：配置在上述第二氮化物半导体层上的源极电极、漏极电极和栅极电极；形成在上述第二主面上的背电极；以及导电构件，该导电构件贯通上述氮化物外延层和上述SiC基板而将上述源极电极与上述背电极电连接。

在本公开的一个实施方式中，包含：配置在上述第二氮化物半导体层上的源极电极、漏极电极和栅极电极；形成在上述第二主面上的背电极；以及导电构件，该导电构件贯通上述氮化物外延层而将上述源极电极与上述SiC基板电连接。

在本公开的一个实施方式中，上述第一氮化物半导体层由GaN层构成，上述第二氮化物半导体层由AlGaN层构成。

在本公开的一个实施方式中，上述第一氮化物半导体层由GaN层构成，上述第二氮化物半导体层由AlGaN层构成，上述半绝缘性氮化物层由含碳的GaN层构成。

在本公开的一个实施方式中，上述第一氮化物半导体层由GaN层构成，上述第二氮化物半导体层由AlGaN层构成，上述半绝缘性氮化物层由含碳的GaN层构成，上述缓冲层由形成在上述第一主面上的AlN层与层叠在上述AlN层上的AlGaN层的层叠膜构成。

在本公开的一个实施方式中，上述第一氮化物半导体层由GaN层构成，上述第二氮化物半导体层由AlGaN层构成，上述半绝缘性氮化物层由含碳的GaN层构成，上述缓冲层由AlN层或AlGaN层构成。

[本公开的实施方式的详细说明]

以下，参照附图来详细说明本公开的实施方式。

图1是用于说明本公开的第一实施方式的氮化物半导体装置的结构的截面图。

氮化物半导体装置1包含：具有第一主面(表面)2a及其相反侧的第二主面(背面)2b的基板2、以及形成在基板2的第一主面2a上的氮化物外延层20。氮化物外延层20包含：形成在基板2的第一主面2a上的缓冲层3、形成在缓冲层3上的半绝缘性氮化物层4、形成在半绝缘性氮化物层4上的第一氮化物半导体层5、以及形成在第一氮化物半导体层5上的第二氮化物半导体层6。

该氮化物半导体装置1进一步包含形成在第二氮化物半导体层6上的绝缘膜7。进而，该氮化物半导体装置1包含：分别贯通形成于绝缘膜7的源极接触孔8及漏极接触孔9而与第二氮化物半导体层6欧姆接触的源极电极10及漏极电极11。源极电极10及漏极电极11隔开间隔地配置。

此外，该氮化物半导体装置1包含贯通形成于绝缘膜7的栅极接触孔12而与第二氮化物半导体层6接触的栅极电极13。栅极电极13配置在源极电极10与漏极电极11之间。

进而，该氮化物半导体装置1包含：形成于基板2的第二主面2b的硬掩模层15、形成于硬掩模层15的与基板2相反侧的表面的背电极16、以及将背电极16与源极电极10电连接的接触插塞17。

在本实施方式中，基板2由六方晶系的SiC基板构成。在本实施方式中，基板2是导电性的SiC基板。另外，在本实施方式中，基板2是4H-SiC基板。

另外，在本实施方式中，基板2的第一主面2a相对于六方晶的c面具有大于1°的偏离角。更具体而言，基板2的第一主面2a相对于六方晶的c面具有在[11-20]方向上以1°以上且8°以下的角度倾斜的偏离角。[11-20]方向的偏离角更优选为2°以上6°以下，进一步优选为3°以上5°以下。在本实施方式中，[11-20]方向的偏离角为4°左右。基板2的厚度例如为30μm～300μm左右。在本实施方式中，基板2的厚度为150μm左右。

缓冲层3是用于缓和因形成于缓冲层3上的半绝缘性氮化物层4的晶格常数与基板2的晶格常数的差异而产生的应变的缓冲层。在本实施方式中，缓冲层3由层叠有多个氮化物半导体膜的多层缓冲层构成。在本实施方式中，缓冲层3由与基板2的表面接触的AlN膜和层叠于该AlN膜的表面(与基板2相反侧的表面)的AlGaN膜的层叠膜构成。缓冲层3也可以由AlN膜的单膜或AlGaN的单膜构成。缓冲层3的厚度例如为3μm～15μm左右。在本实施方式中，缓冲层3的厚度为5μm左右。

半绝缘性氮化物层4是为了抑制漏电流而设置的。半绝缘性氮化物层4由掺杂有杂质的GaN层构成，其厚度为1μm～10μm左右。在本实施方式中，半绝缘性氮化物层4的厚度为2μm左右。杂质例如是C(碳)，以受主浓度Na与施主浓度Nd之差(Na﹣Nd)成为1×10

第一氮化物半导体层5构成电子传输层。在本实施方式中，第一氮化物半导体层5由掺杂有施主型杂质的n型GaN层构成，其厚度例如为0.05μm～1μm左右。在本实施方式中，第一氮化物半导体层5的厚度为1μm左右。此外，第一氮化物半导体层5也可以由未掺杂的GaN层构成。

第二氮化物半导体层6构成电子供给层。第二氮化物半导体层6由带隙比第一氮化物半导体层5大的氮化物半导体构成。具体而言，第二氮化物半导体层6由Al组成比第一氮化物半导体层5高的氮化物半导体构成。在氮化物半导体中，Al组成越高，则带隙越大。在本实施方式中，第二氮化物半导体层6由Al

这样，第一氮化物半导体层5(电子传输层)和第二氮化物半导体层6(电子供给层)由带隙(Al组成)不同的氮化物半导体构成，在它们之间产生了晶格失配。而且，由于第一氮化物半导体层5及第二氮化物半导体层6的自发极化以及因它们间的晶格失配而引起的压电极化，使得第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面处的第一氮化物半导体层5的导带的能级低于费米能级。由此，在第一氮化物半导体层5内，二维电子气(2DEG)19扩展至距第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面较近的位置(例如距界面数

绝缘膜7形成于第二氮化物半导体层6的表面的大致整个区域。在本实施方式中，绝缘膜7由SiN构成。绝缘膜7的厚度例如为10nm～200nm左右。在本实施方式中，绝缘膜7的厚度为100nm左右。绝缘膜7除可以由SiN构成以外，也可以由SiO

源极电极10包含主电极部10A和延长部10B。主电极部10A覆盖源极接触孔8和绝缘膜7表面的源极接触孔8的周缘部。主电极部10A的一部分进入源极接触孔8，在源极接触孔8内与第二氮化物半导体层6的表面接触。延长部10B从主电极部10A的与栅极电极13侧相反一侧的侧缘沿着绝缘膜7的表面向与栅极电极13相反的方向延伸。

漏极电极11覆盖漏极接触孔9和绝缘膜7表面的漏极接触孔9的周缘部。漏极电极11的一部分进入漏极接触孔9，在漏极接触孔9内与第二氮化物半导体层6的表面接触。

源极电极10及漏极电极11例如由从下层依次层叠有Ti膜及Al膜的Ti/Al层叠膜构成。下层侧的Ti膜的厚度例如为20nm左右，上层侧的Al膜的厚度例如为300nm左右。

源极电极10及漏极电极11只要由能够与第二氮化物半导体层6(AlGaN层)保持欧姆接触的材料构成即可。源极电极10及漏极电极11也可以由从下层依次层叠有Ti膜、Al膜、Ni膜及Au膜的Ti/Al/Ni/Au层叠膜构成。

栅极电极13覆盖栅极接触孔12和绝缘膜7表面的栅极接触孔12的周缘部。栅极电极13的一部分进入栅极接触孔12，在栅极接触孔12内与第二氮化物半导体层6的表面接触。

栅极电极13例如由从下层依次层叠有Ni膜和Au膜的Ni/Au层叠膜构成。下层侧的Ni膜的厚度例如为10nm左右，上层侧的Au膜的厚度例如为600nm左右。栅极电极13由能够对第二氮化物半导体层6(AlGaN层)形成肖特基势垒的材料构成即可。

硬掩模层15例如由Ni层构成，其厚度例如为3μm左右。在硬掩模层15中，在与源极电极10的延长部10B的一部分相对的位置形成有沿厚度方向贯通硬掩模层15的开口部15a。

在基板2的第二主面2b与源极电极10的延长部10B之间，形成有与硬掩模层15的开口部15a连通且连续地贯通基板2、氮化物外延层20以及绝缘膜7的背接触孔18。在开口部15a和背接触孔18内埋入有上端与绝缘膜7上的源极电极10连接的接触插塞(导电体)17。

接触插塞17包含阻挡金属膜17A和金属插塞17B。阻挡金属膜17A以覆盖开口部15a的侧面、背接触孔18的侧面、背接触孔18的底面(源极电极10的延长部10B的下表面中的面对背接触孔18的区域)的方式形成。金属插塞17B以被阻挡金属膜17A包围的状态埋入开口部15a和背接触孔22中。阻挡金属膜17A例如由TiN构成。金属插塞17B例如由Au构成。金属插塞17B也可以由Cu构成。

接触插塞17是本公开中的“将源极电极与背电极电连接的导电构件”的一例。

背电极16形成于硬掩模层15的与基板2相反侧的表面，以覆盖该表面和接触插塞17的下端面。背电极16由阻挡金属膜16A和电极金属16B构成，阻挡金属膜16A形成于硬掩模层15的与基板2相反侧的表面，电极金属16B形成在阻挡金属膜16A的与硬掩模层15相反侧的表面，以覆盖该表面和接触插塞17的下端面。

阻挡金属膜16A例如由TiN构成。电极金属16B例如由Au构成。电极金属15B也可以由Cu构成。在本实施方式中，阻挡金属膜16A与阻挡金属膜17A一体地形成，电极金属16B与金属插塞17B一体地形成。

背电极16经由接触插塞17而与源极电极10电连接。

在该氮化物半导体装置1中，在第一氮化物半导体层5(电子传输层)上形成带隙(Al组成)不同的第二氮化物半导体层6(电子供给层)而形成有异质结。由此，在第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面附近的第一氮化物半导体层5内形成有二维电子气19，从而形成有将该二维电子气19用作沟道的HEMT。

在未对栅极电极13施加控制电压的状态下，将二维电子气19作为沟道，将源极电极10与漏极电极11之间电连接。因此，该HEMT为常开型。当向栅极电极13施加使栅极电极13的电位相对于源极电极10为负的控制电压时，二维电子气19被切断，HEMT成为关闭状态。

图2A～图2J是用于说明上述氮化物半导体装置1的制造工序的一例的截面图，示出了制造工序中的多个阶段的截面构造。

首先，如图2A所示，例如通过MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition：金属有机化学气相沉积)法，在基板2的第一主面2a上依次外延生长缓冲层3和半绝缘性氮化物层4。进而，通过MOCVD法，在半绝缘性氮化物层4上依次外延生长第一氮化物半导体层(电子传输层)5和第二氮化物半导体层(电子供给层)6。由此，在基板2的第一主面2a上形成由缓冲层3、半绝缘性氮化物层4、第一氮化物半导体层5及第二氮化物半导体层6构成的氮化物外延层20。

接着，如图2B所示，通过等离子体CVD法、LPCVD(Low Pressure CVD，低压CVD)法、MOCVD法、溅射法等，在第二氮化物半导体层6上形成作为绝缘膜7的材料膜的绝缘材料膜31。

接着，在绝缘材料膜31上，在除了应形成源极接触孔8及漏极接触孔9的区域以外的区域形成抗蚀剂膜(省略图示)。通过隔着该抗蚀剂膜对绝缘材料膜31来进行干式蚀刻，从而如图2C所示，在绝缘材料膜31中形成源极接触孔8及漏极接触孔9。源极接触孔8及漏极接触孔9贯通绝缘材料膜31而到达第二氮化物半导体层6。作为蚀刻气体，例如使用CF

接着，如图2D所示，在第二氮化物半导体层6上，例如通过电子束蒸镀法、溅射法等，以覆盖绝缘材料膜31的方式形成源极电极10和漏极电极11的材料膜即电极膜32。电极膜32例如由从下层依次层叠有Ti膜和Al膜的Ti/Al层叠膜构成。

接着，形成覆盖电极膜32表面的源极电极制作预定区域及漏极电极制作预定区域的抗蚀剂膜。然后，将该抗蚀剂膜作为掩模，选择性地蚀刻电极膜32，由此如图2E所示，得到包含主电极部10A和延长部10B的源极电极10、以及漏极电极11。

接着，如图2F所示，在去除抗蚀剂膜之后，在基板2的第二主面2b上形成具有开口部15a的硬掩模层15。具有开口部15a的硬掩模层15通过在例如通过溅射法在基板2的第二主面2b上形成Ni膜之后，例如通过离子研磨法将Ni膜图案化而制成。

接着，如图2G所示，将硬掩模层15作为掩模，对基板2、氮化物外延层20及绝缘材料膜31进行干式蚀刻，由此形成贯通基板2、氮化物外延层20及绝缘材料膜31的背接触孔18。此时，源极电极10的延长部10B的下表面作为蚀刻停止层发挥功能。作为蚀刻气体，例如使用SF

接着，如图2H所示，例如通过溅射法，在背接触孔18的侧面及底面(源极电极10的延长部10B的下表面的一部分)、开口部15a的侧面以及硬掩模层15的与基板2相反侧的表面上，形成阻挡金属膜16A、17A的材料膜(例如TiN膜)。由此，在背接触孔18的侧面及底面以及开口部15a的侧面形成阻挡金属膜17A，并且在硬掩膜层15的与基板2相反侧的表面形成阻挡金属膜16A。

接下来，如图2I所示，例如通过镀敷法在阻挡金属膜17A和阻挡金属膜16A上将金(Au)成膜。由此，在背接触孔18内形成被阻挡金属膜17A包围的金属插塞17B，并且在阻挡金属膜16A上形成电极金属16B。因此，得到包含阻挡金属膜17A和金属插塞17B的接触插塞17以及包含阻挡金属膜16A和电极金属16B的背电极16。

接着，在绝缘材料膜31、源极电极10及漏极电极11上，在除了应形成栅极接触孔12的区域以外的区域形成抗蚀剂膜(省略图示)。通过隔着该抗蚀剂膜对绝缘材料膜31进行干式蚀刻，从而如图2J所示，在绝缘材料膜31中形成栅极接触孔12。作为蚀刻气体，例如使用CF

接着，除去抗蚀剂膜后，形成栅极电极13，由此得到图1所示那样的氮化物半导体装置1。栅极电极13例如由从下层依次层叠有Ni膜和Au膜的Ni/Au层叠膜构成。

图3是用于说明本公开的第二实施方式的氮化物半导体装置的结构的截面图。

氮化物半导体装置1A包含：具有第一主面(表面)2a及其相反侧的第二主面(背面)2b的基板2、以及形成在基板2的第一主面2a上的氮化物外延层20。氮化物外延层20包含：形成在基板2的第一主面2a上的缓冲层3、形成在缓冲层3上的半绝缘性氮化物层4、形成在半绝缘性氮化物层4上的第一氮化物半导体层5、以及形成在第一氮化物半导体层5上的第二氮化物半导体层6。

该氮化物半导体装置1进一步包含形成在第二氮化物半导体层6上的绝缘膜7。进而，该氮化物半导体装置1包含贯通形成于绝缘膜7的源极接触孔8和漏极接触孔9而与第二氮化物半导体层6欧姆接触的源极电极40以及漏极电极50。源极电极40及漏极电极50隔开间隔地配置。

进而，该氮化物半导体装置1包含贯通形成于绝缘膜7的栅极接触孔12而与第二氮化物半导体层6接触的栅极电极13。栅极电极13配置在源极电极40与漏极电极50之间。该氮化物半导体装置1进一步包含形成在基板2的第二主面2b上的背电极61。

在本实施方式中，基板2由六方晶系的SiC基板构成。在本实施方式中，基板2是导电性的SiC基板。另外，在本实施方式中，基板2是4H-SiC基板。

另外，在本实施方式中，基板2的第一主面2a相对于六方晶的c面具有大于1°的偏离角。更具体而言，基板2的第一主面2a相对于六方晶的c面具有在[11-20]方向上以1°以上且8°以下的角度倾斜的偏离角。[11-20]方向的偏离角更优选为2°以上6°以下，进一步优选为3°以上5°以下。在本实施方式中，[11-20]方向的偏离角为4°左右。基板2的厚度例如为30μm～300μm左右。在本实施方式中，基板2的厚度为150μm左右。

缓冲层3是用于缓和因形成于缓冲层3上的半绝缘性氮化物层4的晶格常数与基板2的晶格常数的差异而产生的应变的缓冲层。在本实施方式中，缓冲层3由层叠有多个氮化物半导体膜的多层缓冲层构成。在本实施方式中，缓冲层3由与基板2的表面接触的AlN膜和层叠于该AlN膜的表面(与基板2相反侧的表面)的AlGaN膜的层叠膜构成。缓冲层3也可以由AlN膜的单膜或AlGaN的单膜构成。缓冲层3的厚度例如为3μm～15μm左右。在本实施方式中，缓冲层3的厚度为5μm左右。

半绝缘性氮化物层4是为了抑制漏电流而设置的。半绝缘性氮化物层4由掺杂有杂质的GaN层构成，其厚度为1μm～10μm左右。在本实施方式中，半绝缘性氮化物层4的厚度为2μm左右。杂质例如是C(碳)，以受主浓度Na与施主浓度Nd之差(Na﹣Nd)成为1×10

第一氮化物半导体层5构成电子传输层。在本实施方式中，第一氮化物半导体层5由掺杂有施主型杂质的n型GaN层构成，其厚度例如为0.05μm～1μm左右。在本实施方式中，第一氮化物半导体层5的厚度为1μm左右。此外，第一氮化物半导体层5也可以由未掺杂的GaN层构成。

第二氮化物半导体层6构成电子供给层。第二氮化物半导体层6由带隙比第一氮化物半导体层5大的氮化物半导体构成。具体而言，第二氮化物半导体层6由Al组成比第一氮化物半导体层5高的氮化物半导体构成。在氮化物半导体中，Al组成越高，则带隙越大。在本实施方式中，第二氮化物半导体层6由Al

这样，第一氮化物半导体层5(电子传输层)和第二氮化物半导体层6(电子供给层)由带隙(Al组成)不同的氮化物半导体构成，在它们之间产生了晶格失配。而且，由于第一氮化物半导体层5及第二氮化物半导体层6的自发极化以及因它们间的晶格失配而引起的压电极化，使得第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面处的第一氮化物半导体层5的导带的能级低于费米能级。由此，在第一氮化物半导体层5内，二维电子气(2DEG)19扩展至距第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面较近的位置(例如距界面数

绝缘膜7形成于第二氮化物半导体层6的表面的大致整个区域。在本实施方式中，绝缘膜7由SiN构成。绝缘膜7的厚度例如为10nm～200nm左右。在本实施方式中，绝缘膜7的厚度为100nm左右。绝缘膜7除可以由SiN构成以外，也可以由SiO

在基板2、氮化物外延层20和绝缘膜7中，在相对于源极接触孔8而与栅极接触孔12相反的一侧，形成有从绝缘膜7的表面连续地贯通绝缘膜7和氮化物外延层20并延伸至基板2的厚度中央的背接触孔62。

源极电极40包含主电极部40A和延长部40B。主电极部40A覆盖源极接触孔8和绝缘膜7表面的源极接触孔8的周缘部。主电极部40A的一部分进入源极接触孔8，在源极接触孔8内与第二氮化物半导体层6的表面接触。

延长部40B覆盖背接触孔62和绝缘膜7表面的背接触孔62的周缘部。延长部40B的主电极部40A侧的侧缘与主电极部40A的延长部10B侧的侧缘相连。延长部40B的一部分进入背接触孔62，在背接触孔62内与基板2接触。延长部40B是本公开中的“将源极电极与SiC基板电连接的导电构件”的一例。

源极电极40包含阻挡金属膜41和形成在阻挡金属膜41上的电极金属42。阻挡金属膜41覆盖源极接触孔8的内表面(侧面及底面)、绝缘膜7表面的背接触孔62的周缘部、背接触孔62的内表面(侧面及底面)及绝缘膜7表面的背接触孔62的周缘部。阻挡金属膜41例如由TiN膜构成。电极金属42例如由Au构成。电极金属42也可以由Cu构成。

漏极电极50覆盖漏极接触孔9和绝缘膜7表面的漏极接触孔9的周缘部。漏极电极50的一部分进入漏极接触孔9，在漏极接触孔9内与第二氮化物半导体层6的表面接触。

漏极电极50由覆盖漏极接触孔9和绝缘膜7表面的漏极接触孔9的周缘部的阻挡金属膜51以及形成在阻挡金属膜51上的电极金属52构成。阻挡金属膜51例如由TiN膜构成。电极金属52例如由Au构成。电极金属52也可以由Cu构成。

栅极电极13覆盖栅极接触孔12和绝缘膜7表面的栅极接触孔12的周缘部。栅极电极13的一部分进入栅极接触孔12，在栅极接触孔12内与第二氮化物半导体层6的表面接触。

栅极电极13例如由从下层依次层叠有Ni膜和Au膜的Ni/Au层叠膜构成。下层侧的Ni膜的厚度例如为10nm左右，上层侧的Au膜的厚度例如为600nm左右。栅极电极13由能够对第二氮化物半导体层6(AlGaN层)形成肖特基势垒的材料构成即可。

背电极61以覆盖基板2的第二主面2b的大致整个区域的方式形成。背电极61例如由Ni膜构成。背电极61经由基板2、源极电极40的延长部40B而与源极电极40的主电极部40A电连接。

在该氮化物半导体装置1A中，在第一氮化物半导体层5(电子传输层)上形成带隙(Al组成)不同的第二氮化物半导体层6(电子供给层)而形成了异质结。由此，在第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6的界面附近的第一氮化物半导体层5内形成了二维电子气19，从而形成了将该二维电子气19用作沟道的HEMT。

在未对栅极电极13施加控制电压的状态下，将二维电子气19作为沟道，将源极电极10与漏极电极11之间连接。因此，该HEMT为常开型。当向栅极电极13施加使栅极电极13的电位相对于源极电极10为负的控制电压时，二维电子气19被切断，HEMT成为关闭状态。

图4A～图4J是用于说明上述氮化物半导体装置1A的制造工序的一例的截面图，示出了制造工序中的多个阶段的截面构造。

在制造图3的氮化物半导体装置1A的情况下，也与制造图1的氮化物半导体装置1A的情况同样地，实施图2A和图2B所示的工序。即，首先，如图2A所示，例如通过MOCVD法，在基板2的第一主面2a上依次外延生长缓冲层3和半绝缘性氮化物层4。进而，通过MOCVD法，在半绝缘性氮化物层4上依次外延生长第一氮化物半导体层(电子传输层)5和第二氮化物半导体层(电子供给层)6。由此，在基板2的第一主面2a上形成由缓冲层3、半绝缘性氮化物层4、第一氮化物半导体层5及第二氮化物半导体层6构成的氮化物外延层20。

接着，如图2B所示，通过等离子体CVD法、LPCVD法、MOCVD法、溅射法等，在第二氮化物半导体层6上形成作为绝缘膜7的材料膜的绝缘材料膜31。

接着，如图4A所示，在基板2的第二主面2b上形成背电极61。背电极61例如通过溅射法在基板2的第二主面2b上形成Ni膜而制成。

接着，在绝缘材料膜31上，在除了应形成背接触孔62的区域以外的区域形成抗蚀剂膜(省略图示)。通过隔着该抗蚀剂膜对绝缘材料膜31、氮化物外延层20及基板2的一部分进行干式蚀刻，从而如图4B所示，形成连续贯通绝缘材料膜31及氮化物外延层20而到达基板2内部的背接触孔62。绝缘材料膜31的蚀刻例如使用CF

之后，去除抗蚀剂膜。然后，在绝缘材料膜31上，在除了应形成源极接触孔8及漏极接触孔9的区域以外的区域形成抗蚀剂膜(省略图示)。通过隔着该抗蚀剂膜对绝缘材料膜31进行干式蚀刻，从而如图4C所示，在绝缘材料膜31中形成源极接触孔8及漏极接触孔9。源极接触孔8及漏极接触孔9贯通绝缘材料膜31而到达第二氮化物半导体层6。作为蚀刻气体，例如使用CF

接着，去除抗蚀剂膜。然后，例如通过溅射法，在绝缘材料膜31的表面、背接触孔62的内表面(侧面及底面)、源极接触孔8的内表面以及漏极接触孔9的内表面形成作为阻挡金属膜41、51的材料膜(例如TiN膜)的阻挡金属材料膜。然后，对阻挡金属膜进行图案化，从而如图4D所示，形成阻挡金属膜41、51。

接着，如图4E所示，例如通过镀敷法，在阻挡金属膜41上形成例如由Au构成的电极金属42，并且在阻挡金属膜51上形成例如由Au构成的电极金属52。因此，得到包含阻挡金属膜41和电极金属42的源极电极40以及包含阻挡金属膜51和电极金属52的漏极电极50。源极电极40包含主电极部40A和延长部40B。

接着，在绝缘材料膜31、源极电极10及漏极电极11上，在除了应形成栅极接触孔12的区域以外的区域形成抗蚀剂膜(省略图示)。通过隔着该抗蚀剂膜对绝缘材料膜31进行干式蚀刻，从而如图4F所示，在绝缘材料膜31中形成栅极接触孔12。由此，将绝缘材料膜31图案化而得到绝缘膜7。栅极接触孔12贯通绝缘膜7而到达第二氮化物半导体层6。作为蚀刻气体，例如使用CF

接着，除去抗蚀剂膜后，形成栅极电极13，由此得到图3所示那样的氮化物半导体装置1A。栅极电极13例如由从下层依次层叠有Ni膜和Au膜的Ni/Au层叠膜构成。

在上述第一及第二实施方式中，在缓冲层3上形成了半绝缘性氮化物层4，但也可以不形成半绝缘性氮化物层4。

另外，在上述第一及第二实施方式中，对第一氮化物半导体层(电子传输层)5由GaN层构成、第二氮化物半导体层(电子供给层)6由AlGaN层构成的例子进行了说明，但第一氮化物半导体层5与第二氮化物半导体层6只要带隙(例如Al组成)不同即可，也可以是其他组合。例如，作为第一氮化物半导体层5/第二氮化物半导体层6的组合，可例示GaN/AlN、AlGaN/AlN等。

对本公开的实施方式进行了详细说明，但这些只不过是为了明确本公开的技术内容而使用的具体例，本公开不应限定于这些具体例进行解释，本公开的范围不仅仅由权利要求书限定，此外能够在权利要求书所记载的事项的范围内实施各种设计变更。

本申请对应于2021年4月8日向日本特许厅提交的日本特愿2021-065663号，这些申请的全部公开内容通过引用而并入此处。

符号说明

1、1A：氮化物半导体装置，2：基板，3：缓冲层，4：半绝缘性氮化物层，5：第一氮化物半导体层，6：第二氮化物半导体层，7：绝缘膜，8：源极接触孔，9：漏极接触孔，10：源极电极，10A：主电极部，10B：延长部，11：漏极电极，12：栅极接触孔，13：栅极电极，15：硬掩模层，15a：开口部，16：背电极，16A：阻挡金属膜，16B：电极金属，17：接触插塞，17A：阻挡金属膜，17B：金属插塞，18：背接触孔，19：二维电子气，20：氮化物外延层，31：绝缘材料膜，32：电极膜，40：源极电极，40A：主电极部，40B：延长部，41：阻挡金属膜，42：电极金属，50：漏极电极，51：阻挡金属膜，52：电极金属，61：背电极，62：背接触孔。