図面を参照して以下に実施形態の一例を詳� ��に説明する。
 図1に、半導体装置10の要部断面図を模式的� ��示す。半導体装置10は、半導体基板の裏面� �設けられているドレイン電極20と、半導体基 板の表面に設けられているソース電極64を備� ��ている。半導体装置10は、ドレイン電極20と ソース電極64の間を電流が流れる縦型の構造� ��備えている。ドレイン電極20の材料には、� �えばチタン(Ti)とアルミニウム(Al)の積層電極 が用いられている。ソース電極64の材料にも� ��例えばチタン(Ti)とアルミニウム(Al)の積層� �極が用いられている。

 半導体装置10はさらに、ドレイン電極20上 に設けられている窒化ガリウム(GaN)のドレイ� ��領域30を備えている。ドレイン領域30は、n� �の不純物(典型的にはシリコン)を高濃度に含 んでおり、ドレイン電極20に電気的に接続し� ��いる。

 半導体装置10はさらに、ドレイン領域30上 に設けられているドリフト部40と、そのドリ� ��ト部40上の一部に配置されているゲート部50 と、ドリフト部40上の他の一部に配置されて� ��るソース領域62を備えている。ドリフト部40 は、半導体装置10の耐圧を確保するための領� ��である。このため、ドリフト部40の厚みは� �半導体装置10に要求される耐圧に基づいて適 宜設定される。ゲート部50は、半導体装置10� �オン・オフを制御する領域である。ソース� �域62は、後述する製造方法で説明するように 、窒化ガリウムと窒化アルミニウムガリウム (AlGaN)で構成されている。ソース領域62は、n� �の不純物(典型的にはシリコン)を高濃度に含 んでおり、ソース電極64に電気的に接続して� ��る。

 ドリフト部40は、窒化アルミニウムガリウ� �の第1半導体領域42と、窒化ガリウムの第2半� ��体領域44を備えている。第1半導体領域42と� �2半導体領域44には、不純物が実質的に含ま� �ていない。具体的には、第1半導体領域42と� �2半導体領域44の不純物濃度は、1×10 ¹⁶ cm ^-3 以下である。第1半導体領域42は、ドレイン領 域30とゲート部50を結ぶ方向に沿って伸びて� �る。第2半導体領域44も、ドレイン領域30とゲ ート部50を結ぶ方向に沿って伸びている。第1 半導体領域42と第2半導体領域44は、直接的に� ��している。第1半導体領域42と第2半導体領域 44は、平面視したときに、例えばストライプ� ��、格子状、多角形状に配置されている。い� ��れの場合も、第1半導体領域42と第2半導体領 域44は、平面視したときに、少なくとも一方� ��向に繰返し配置されている。
 窒化アルミニウムガリウムのバンドギャッ� ��の幅は、窒化ガリウムのバンドギャップの� ��よりも広い。したがって、第1半導体領域42� ��第2半導体領域44は、第1へテロ接合40bを構成 している。第1へテロ接合40bは、平面視した� �きに、ゲート部50が存在する範囲に配置され ている。一方、第1へテロ接合40bは、平面視� �たときに、ソース領域62が存在する範囲に配 置されていない。即ち、第1ヘテロ接合40bは� �ゲート部50に接しているものの、ソース領域 62には接していない。第1へテロ接合40bは、半 導体結晶のc面に形成されている。

 ゲート部50は、窒化ガリウムの第3半導体領� ��52と、窒化アルミニウムガリウムの第4半導� ��領域54を備えている。第3半導体領域52と第4� ��導体領域54には、不純物が実質的に含まれ� �いない。具体的には、第3半導体領域52と第4� ��導体領域54の不純物濃度は、1×10 ¹⁶ cm ^-3 以下である。第3半導体領域52は、ドレイン領 域30とゲート部50を結ぶ方向に対して直交す� �方向に伸びている。第4半導体領域54も、ド� �イン領域30とゲート部50を結ぶ方向に対して� ��交する方向に伸びている。第3半導体領域52� ��第4半導体領域54は、直接的に接している。� ��3半導体領域52と第4半導体領域54は積層して� ��る。第3半導体領域52と第4半導体領域54は、� ��右のソース領域62の間に亘って横方向に伸� �ている。
 窒化アルミニウムガリウムのバンドギャッ� ��の幅は、窒化ガリウムのバンドギャップの� ��よりも広い。したがって、第3半導体領域52� ��第4半導体領域54は、第2へテロ接合50bを構成 している。第2へテロ接合50bは、後述するよ� �に、半導体装置10がオンしたときに、第1へ� �ロ接合40bと電気的に接続可能である。第2へ� ��ロ接合50bは、半導体結晶のa面に形成されて いる。なお、第2へテロ接合50bは、半導体結� �のm面に形成されていてもよい。
 ゲート部50はさらに、ゲート絶縁膜56とゲー ト電極58を備えている。ゲート絶縁膜56とゲ� �ト電極58は、第4半導体領域54の表面に積層し ている。ゲート電極58は、第2ヘテロ接合50bに ゲート絶縁膜56を介して対向している。ゲー� ��絶縁膜56とゲート電極58は、第2ヘテロ接合50 bの全範囲に対向している。ゲート絶縁膜56に は、酸化シリコン(SiO ₂ )が用いられている。ゲート電極58には、多結 晶シリコン又はアルミニウムが用いられてい る。なお、ゲート部50は、ゲート電極58と第4� ��導体領域54がショットキー接合する構成に� �てもよい。

 次に、半導体装置10の動作を説明する。図2� ��、半導体装置10の電流経路を破線で示す。� �お、図2では、電流経路の明瞭化のために、� ��ッチングは省略してある。
 半導体装置10は、第1へテロ接合40bと第2へテ ロ接合50bの2つのヘテロ接合を利用すること� �特徴としている。第1ヘテロ接合40bはc面に形 成されており、第2ヘテロ接合50bはa面又はm面 に形成されている。第1ヘテロ接合40bはドリ� �ト部40に設けられており、第2へテロ接合50b� �ゲート部50に設けられている。

 まず、半導体装置10がオフの状態を説明す� �。ドレイン電極20に正の電圧が印加され、ソ ース電極64が接地され、ゲート電極58が接地� �れていると、半導体装置10はオフ状態である 。
 第2へテロ接合50bは、a面に形成されており� �無極性の特性を有している。このため、第2� ��テロ接合50bの近傍の電子の密度は小さい。� ��たがって、第2へテロ接合50bの近傍には2次� �電子ガス層が発生しておらず、電流が第2へ� ��ロ接合50bを介して流れることができない。� ��れにより、ソース領域62と第1へテロ接合40b� ��間は電気的に絶縁され、ソース領域62とド� �イン領域30の間が非導通となる。半導体装置 10がオフすると、第1半導体領域42と第2半導体 領域44には電子及び正孔が存在しない。この� ��め、第1半導体領域42と第2半導体領域44は、� ��の全体が実質的に絶縁体として機能する。� ��の結果、第1半導体領域42と第2半導体領域44� ��、ソース領域62とドレイン領域30の間に印加 される電圧を保持することができる。

 次に、半導体装置10がオンの状態を説明す� �。ドレイン電極20に正の電圧が印加され、ソ ース電極64が接地され、ゲート電極58に正の� �圧が印加されると、半導体装置10はオン状態 である。
 ゲート電極58に正の電圧が印加されると、� �2へテロ接合50bの電位が上昇し、第2へテロ接 合50bの近傍に2次元電子ガス層が発生する。� �れにより、ソース領域62と第1へテロ接合40b� �間は第2へテロ接合50bを介して電気的に接続� ��れ、ソース領域62とドレイン領域30の間が導 通する。図2に示すように、半導体装置10がオ ンすると、ソース領域62から供給された電子� ��、第2へテロ接合50bと第1へテロ接合40bを介� �てドレイン領域30にまで流れる。

 半導体装置10は、第1へテロ接合40bと第2へテ ロ接合50bを利用することを特徴としている。 c面の第1へテロ接合40bはドリフト部40に選択� �に配置され、a面又はm面の第2ヘテロ接合50b� �ゲート部50に選択的に配置されている。
 第1へテロ接合40bは、c面に形成されており� �自発分極及びピエゾ分極による内部電界が� �い。このため、第1へテロ接合40bの近傍の電� ��の密度は高い。したがって、ドリフト部40� �横断している第1へテロ接合40bは、低いオン� ��抗を提供することができる。これにより、� ��リフト部40の厚みを大きくして半導体装置10 の耐圧を向上させたとしても、オン抵抗の増 加が抑えられる。
 第2へテロ接合50bは、a面又はm面に形成され� ��おり、自発分極及びピエゾ分極による内部� ��界が第2へテロ接合50bに対して平行になる。 このため、第2へテロ接合50bの近傍の電子の� �度は低い。したがって、ゲート電極58に正の 電圧が印加されていないときは、第2へテロ� �合50bの近傍に2次元電子ガス層が発生しない� ��半導体装置10は、ノーマリオフで動作する� �とができる。

 半導体装置10は、ドリフト部40にc面の第1� ��テロ接合40bが選択的に配置され、ゲート部5 0にa面又はm面の第2ヘテロ接合50bが選択的に� �置されることによって、高耐圧で低オン抵� �な特性を得ることができる。

(第1の変形例の半導体装置11)
 図3に、第1の変形例の半導体装置11の要部断 面図を模式的に示す。なお、図1と実質的に� �一の作用効果を有する構成要素に関しては� �一符号を付し、その説明を省略する。
 図3の半導体装置11は、図1の半導体装置10の� ��3半導体領域52が設けられていないことを特� ��としている。第1半導体領域42と第2半導体領 域44が、第4半導体領域54に直接的に接してい� ��ことを特徴としている。なお、この場合、� ��3半導体領域は、第2半導体領域44の一部であ ると評価することができる。即ち、第2半導� �領域44のうちの第4半導体領域54と接する一部 が、第3半導体領域を兼用していると評価す� �ことができる。したがって、第2へテロ接合5 0bは、第2半導体領域44と第4半導体領域54によ� ��て構成されている。

 半導体装置11では、第1へテロ接合40bと第2 へテロ接合50bが直接的に接している。このた め、半導体装置11がオンしているときは、第1 へテロ接合40bと第2へテロ接合50bの間の電流� �路が直接的に接続される。この結果、半導� �装置11では、オン抵抗が極めて低減される。

(第2の変形例の半導体装置12)
 図4に、第2の変形例の半導体装置12の要部断 面図を模式的に示す。なお、図1と実質的に� �一の作用効果を有する構成要素に関しては� �一符号を付し、その説明を省略する。
 図4の半導体装置12では、ドリフト部40が、� �散半導体層46と第3へテロ接合40cをさらに備� �ていることを特徴としている。第3へテロ接� ��40cは、c面に形成されている。

 拡散半導体層46は、ドリフト部40内を横方 向に延びている。拡散半導体層46は、窒化ガ� ��ウムで形成されており、n型の不純物(典型� �にはシリコン)を高濃度に含んでいる。拡散� ��導体層46は、ソース領域62と電気的に直接的 に接続されていない。拡散半導体層46は、第2 へテロ接合50bと第1へテロ接合40bを介して、� �ース領域62と電気的に間接的に接続されてい る。

 第3ヘテロ接合40cは、半導体層46とドレイ� ��領域30の間に配置されている。第3へテロ接� ��40cは、平面視したときに、ソース領域62が� �在する範囲に配置されている。第3ヘテロ接� ��40cは、実質的には、第1へテロ接合40bと共通 の形態を備えている。第3ヘテロ接合40cは、� �面視したときに、ソース領域62の下方に配置 されている点において、第1へテロ接合40bと� �別される。しかし、後述する製造方法で説� �するように、第1へテロ接合40bと第3へテロ接 合40cは、共通の製造方法によって形成される 。したがって、第3ヘテロ接合40cを構成して� �る符号42aの半導体領域は、第1半導体領域42� �共通の形態を備えている。また、第3ヘテロ� ��合40cを構成している符号44aの半導体領域は� ��第2半導体領域44と共通の形態を備えている� ��

 次に、半導体装置12の動作を説明する。図5� ��、半導体装置12の電流経路を破線で示す。� �お、図5では、電流経路の明瞭化のために、� ��ッチングは省略してある。
 ここで、比較のために、図1の半導体装置10� ��参照して説明する。図1に示すように、半導 体装置10には、ソース領域62とドレイン領域30 の間に、電流経路として寄与しないスペース 40aが存在していることが分かる。
 一方、図4の半導体装置12では、そのスペー� ��40aに相当する領域に拡散半導体層46と第3へ� ��ロ接合40cが設けられている。拡散半導体層4 6と第3へテロ接合40cは、図5に示すように、半 導体装置12がオンしたときに電流経路として� ��与することができる。即ち、半導体装置12� �は、電流は、スペース40aに相当する領域に� �いて、拡散半導体層46によって水平面内を横 方向に拡散した後に、第3へテロ接合40cを介� �てドレイン領域30にまで縦方向に流れること ができる。半導体装置12によると、ソース領� ��62とドレイン領域30の間において、拡散半導 体層46と第3へテロ接合40cを介した電流の経路 が追加されるので、オン抵抗がさらに低減さ れる。

(半導体装置12の製造方法)
 以下、図6~図13を参照して半導体装置12の製� ��方法を説明する。以下で説明する製造方法� ��一部は、図1の半導体装置10及び図3の半導体 装置11においても利用可能である。
 まず、図6に示すように、窒化ガリウムの半 導体基板30(最終的にドレイン領域30になる)と 窒化ガリウムのドリフト層40(最終的にドリフ ト部40の一部になる)が積層した構造体を準備 する。半導体基板30は、表面がa面又はm面で� �り、n型の不純物(典型的にはシリコン)を含� �でいる。ドリフト層40は、i型又はn型のいず� ��かである。この構造体は、例えば、MOCVD(Meta l Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相� �長)法を利用して、半導体基板30の表面から� �リフト層40を結晶成長させることで得ること ができる。ドリフト層40の厚みは、半導体装� ��12に要求される耐圧に応じて適宜設定され� �。

 次に、図7に示すように、リソグラフィー 技術と異方性エッチング技術を利用して、ド リフト層40を貫通して半導体基板30にまで達� �る複数のトレンチ41を形成する。複数のトレ ンチ41は、平面視したときに、例えばストラ� ��プ状に配置されている。トレンチ41の側面� �は、c面が露出している。トレンチ41とトレ� �チ41の間の残部は、第2半導体領域44になる。

 次に、図8に示すように、MOCVD法を利用し� ��、トレンチ41内に窒化アルミニウムガリウ� �の第1半導体領域42を充填する。なお、トレ� �チ41内を第1半導体領域42のみで充填する手法 に代えて、トレンチ内41の一部を第1半導体領 域42で充填した後に、MOCVD法を利用して、窒� �ガリウムの半導体領域をトレンチ41が完全に 充填するまで結晶成長させてもよい。

 次に、図9に示すように、ICP(Inductively Coup led Plasma:誘導結合プラズマ)技術を利用して� �表面を覆っている第1半導体領域42を除去す� �。これらの工程を経て、第1半導体領域42と� �2半導体領域44がドリフト層40内を一方方向に 沿って繰返し配置された形態が得られる。

 次に、図10に示すように、MOCVD法を利用し て、ドリフト層40の表面から窒化ガリウムの� ��散半導体層46と窒化ガリウムの上側ドリフ� �層48(最終的にドリフト部40の一部になる)を� �晶成長する。拡散半導体層46は、n型の不純� �を高濃度に含んでいる。上側ドリフト層48は 、不純物を含んでいないi型である。

 次に、図11に示すように、リソグラフィ� �技術と異方性エッチング技術を利用して、� �側ドリフト層48を貫通して拡散半導体層46に� ��で達する複数のトレンチ43を形成する。複� �のトレンチ43は、平面視したときに、例えば ストライプ状に配置されている。トレンチ43� ��側面には、c面が露出している。複数のトレ ンチ43が形成される範囲は、ドリフト層40の� �1半導体領域42及び第2半導体領域44が存在す� �範囲内に収まっている。また、本実施形態� �は、平面したときに、複数のトレンチ43と第 1半導体領域42の一部の位置関係が一致してい る。しかし、このことは特に重要なことでは ない。複数のトレンチ43と第1半導体領域42の� ��置関係が不一致であってもよい。トレンチ4 3とトレンチ43の間の残部は、第2半導体領域44 になる。

 次に、図12に示すように、MOCVD法を利用し て、トレンチ43内に窒化アルミニウムガリウ� ��の第1半導体領域42を充填して形成する。こ� ��とき、窒化アルミニウムガリウムが上側ド� ��フト層48の表面を覆うまで形成する。上側� �リフト層48の表面を覆っている部分は、第4� �導体領域54になる。なお、トレンチ43内を第1 半導体領域42のみで充填する手法に代えて、� ��レンチ内43の一部を第1半導体領域42で充填� �た後に、MOCVD法を利用して、窒化ガリウムの 半導体領域をトレンチ43が完全に充填するま� ��結晶成長させてもよい。この場合、トレン� ��43内を窒化ガリウムの半導体領域で充填し� �後に、上側ドリフト層48の表面に窒化アルミ ニウムガリウムの第4半導体領域54を形成する 。

 次に、図13に示すように、イオン注入技術� �利用して、第4半導体領域54の一部の表面か� �上側ドリフト層48の一部にまでシリコンを導 入し、ソース領域62を形成する。
 この後に、ゲート絶縁膜56、ゲート電極58及 びドレイン電極20等を形成し、図4に示す半導 体装置12を得ることができる。

 以上、本発明の具体例を詳細に説明したが� ��これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を� ��定するものではない。特許請求の範囲に記� ��の技術には、以上に例示した具体例を様々� ��変形、変更したものが含まれる。
 また、本明細書または図面に説明した技術� ��素は、単独であるいは各種の組合せによっ� ��技術的有用性を発揮するものであり、出願� ��請求項記載の組合せに限定されるものでは� ��い。また、本明細書または図面に例示した� ��術は複数目的を同時に達成し得るものであ� ��、そのうちの一つの目的を達成すること自� ��で技術的有用性を持つものである。