(57)【要約】【課題】Ｓｉ基板上に窒化物半導体層を備え、電流コラプス特性等の電気的特性に優れた半導体ウエハー及びその製造方法を提供する。【解決手段】一実施の形態として、Ｓｉを主成分とする基板１０と、基板１０上に形成された、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層１１と、成長初期層１１を覆うように基板１０上に形成された、ＡｌＮ層１２ａを最下層とするバッファ層１２と、バッファ層１２上に形成された、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層１３と、を備えた、半導体ウエハー１を提供する。【選択図】図１
2020068287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを主成分とする基板と、
前記基板上に形成された、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層と、
前記成長初期層を覆うように前記基板上に形成された、ＡｌＮ層を最下層とするバッファ層と、
前記バッファ層上に形成された、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層と、
を備えた、
半導体ウエハー。
【請求項２】
前記成長初期層が、前記基板上に点在する複数のアイランド状のＳｉＭｇ２から構成される、
請求項１に記載の半導体ウエハー。
【請求項３】
前記窒化物半導体層中に二次元電子ガスが含まれる、
請求項１又は２に記載の半導体ウエハー。
【請求項４】
前記バッファ層が、ＡｌＮ層の上に超格子構造を有する窒化物半導体からなる層を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体ウエハー。
【請求項５】
Ｍｇを含む金属有機物ガスを用いて、Ｓｉを主成分とする基板上に、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層を形成する工程と、
前記成長初期層をＡｌＮ層の成長初期核として用いて、前記ＡｌＮ層を最下層とするバッファ層を前記基板上に形成する工程と、
前記バッファ層上にＧａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層を形成する工程と、
を含む、
半導体ウエハーの製造方法。
【請求項６】
前記金属有機物ガスがＣｐ２Ｍｇである、
請求項５に記載の半導体ウエハーの製造方法。
【請求項７】
前記成長初期層を形成する工程における、前記金属有機物ガスの流量、前記金属有機物ガスを流す時間、前記基板の温度が、それぞれ５〜５０ｃｃ／ｍ、１０〜６００ｓ、９４０〜１０４０℃である、
請求項５又は６に記載の半導体ウエハーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハー及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉ基板上にＧａを含む窒化物半導体層を有する半導体ウエハーを製造する際、Ｓｉ基板上に直接窒化物半導体層を成長させると、ＳｉとＧａが反応して混晶を形成し、窒化物半導体層の表面の平滑性が低下する。このため、Ｓｉ基板の表面をＡｌＮ層で覆い、その上に窒化物半導体層を形成する方法が知られている。
【０００３】
また、このＡｌＮ層をＳｉ基板上に成長させる際、ＡｌＮの原料であるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスとＮＨ３ガスを同時に流し始める場合よりも、一方を先に流し始める場合において、ＡｌＮ層の結晶性が高くなることが知られている。ＡｌＮ層の結晶性が高くなることにより、ＡｌＮ層上に成長する窒化物半導体層の結晶品質が高くなる。ＴＭＡガスを先に流す技術については、例えば特許文献１に、ＮＨ３ガスを先に流す技術については、例えば非特許文献１に開示されている。
【０００４】
また、従来、Ｓｉを主成分とする半導体基板上に形成された非金属シリサイド薄膜と、非金属シリサイド薄膜上に形成された高誘電率膜と、高誘電率膜上に形成されたゲート電極とを有する半導体デバイスが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２によれば、半導体基板上に非金属薄膜シリサイドを介して絶縁体薄膜を成膜すると、絶縁膜・半導体界面のダングリングボンドは、成膜過程・その後の高温過程を通して、非金属薄膜シリサイドにより終端が保たれるとされている。その結果、界面の活性が低下し、耐酸化性が著しく向上する。同時に、界面のダングリングボンドが終端できているため、界面欠陥を一掃することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４５４０３７号公報
【特許文献２】特許第４２６１４０８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】H. Lahreche, et al., “Recent Achievement in the GaN Epitaxy on Silicon and Engineering Substrates”, ECS Transactions, 2006, volume 3, issue 5, p.271-286
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
いわゆるパワー半導体デバイス、特に、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）について解決すべき課題として、電流コラプスと呼ばれるオン抵抗が増加する現象がある。電流コラプスが発生すると、オン損失の増加、スイッチング不良等が生じ、パワー半導体デバイスの特性劣化を引き起こす場合がある。このため、パワー半導体デバイスにおいては、電流コラプスの抑制が求められるが、特許文献１、２や非特許文献１の技術のみでは達成できないと考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、Ｓｉ基板上に窒化物半導体層を備え、電流コラプス特性等の電気的特性に優れた半導体ウエハー及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、以下の［１］〜［４］の半導体ウエハー、及び［５］〜［７］の半導体ウエハーの製造方法を提供する。
【００１１】
［１］Ｓｉを主成分とする基板と、前記基板上に形成された、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層と、前記成長初期層を覆うように前記基板上に形成された、ＡｌＮ層を最下層とするバッファ層と、前記バッファ層上に形成された、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層と、を備えた、半導体ウエハー。
【００１２】
［２］前記成長初期層が、前記基板上に点在する複数のアイランド状のＳｉＭｇ２から構成される、上記［１］に記載の半導体ウエハー。
【００１３】
［３］前記窒化物半導体層中に二次元電子ガスが含まれる、上記［１］又は［２］に記載の半導体ウエハー。
【００１４】
［４］前記バッファ層が、ＡｌＮ層の上に超格子構造を有する窒化物半導体からなる層を有する、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の半導体ウエハー。
【００１５】
［５］Ｍｇを含む金属有機物ガスを用いて、Ｓｉを主成分とする基板上に、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層を形成する工程と、前記成長初期層をＡｌＮ層の成長初期核として用いて、前記ＡｌＮ層を最下層とするバッファ層を前記基板上に形成する工程と、前記バッファ層上にＧａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層を形成する工程と、を含む、半導体ウエハーの製造方法。
【００１６】
［６］前記金属有機物ガスがＣｐ２Ｍｇである、上記［５］に記載の半導体ウエハーの製造方法。
【００１７】
［７］前記成長初期層を形成する工程における、前記金属有機物ガスの流量、前記金属有機物ガスを流す時間、前記基板の温度が、それぞれ５〜５０ｃｃ／ｍ、１０〜６００ｓ、９４０〜１０４０℃である、［５］又は［６］に記載の半導体ウエハーの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、Ｓｉ基板上に窒化物半導体層を備え、電流コラプス特性等の電気的特性に優れた半導体ウエハー及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態に係る半導体ウエハーの垂直断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係る半導体ウエハーの製造工程を示す垂直断面図である。
【図３】図３（ａ）は、バッファコラプス測定の測定方法を示す模式図であり、図３（ｂ）は、測定により得られるバッファコラプスの一例を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、試料１〜３の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、試料４〜６の電流−電圧特性を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、表４に示される試料１〜３の耐圧特性をプロットしたグラフである。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、表４、表５に示される試料４〜６の耐圧特性をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（半導体ウエハーの構成）
図１は、実施の形態に係る半導体ウエハー１の垂直断面図である。半導体ウエハー１は、Ｓｉを主成分とする基板１０と、基板１０上に形成された、ＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層１１と、成長初期層１１を覆うように基板１０上に形成された、ＡｌＮ層１２ａを最下層とするバッファ層１２と、バッファ層１２上に形成された、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層１３とを備える。
【００２１】
基板１０は、Ｓｉを主成分とする基板であり、典型的にはＳｉ基板である。Ｓｉ基板は、大口径のものを低コストで用意することができる。
【００２２】
ＡｌＮ層１２ａは、基板１０の表面を覆うＧａを含まない膜であり、基板１０に含まれるＳｉと、基板１０の上方に形成される層に含まれるＧａが反応することを防ぐ。ＡｌＮ層１２ａは、低温（例えば８５０〜１０００℃）で形成される低温層と、その上の低温層よりも高温（例えば９５０〜１１５０℃）で形成される高温層からなる２層構造を有していてもよい。
【００２３】
成長初期層１１は、基板１０上に成長するＡｌＮ層１２ａの成長初期核となる層である。成長初期層１１は、ＳｉＭｇ２からなる層であり、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）において基板１０の表面にＭｇを含む金属有機物ガスを流すことにより形成される。また、成長初期層１１は、面内方向に不連続な層であり、典型的には、基板１０上に点在する複数のアイランド状のＳｉＭｇ２から構成される。
【００２４】
ここで、成長初期層１１の原料ガスとして用いることのできるＭｇを含む金属有機物ガスは、ＭＯＣＶＤの過程において、熱分解によりＭｇが結合から外れる金属有機物ガスであり、例えば、Ｃｐ２Ｍｇ（Bis-cyclopentadienyl magnesium）ガスである。
【００２５】
バッファ層１２は、ＡｌＮ層１２ａと、その上に形成される上層１２ｂを含む。上層１２ｂは、窒化物半導体（III族元素とＮを含む２〜４元系の化合物半導体）から構成され、例えば、窒化物半導体層１３がＧａＮからなる場合は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）から構成される。上層１２ｂは、超格子構造や、傾斜組成構造等の多層構造を有してもよい。
【００２６】
超格子構造は、例えば、Ａｌ組成ｘが大きい（格子定数が大きい）ＡｌｘＧａ１−ｘＮ膜とＡｌ組成ｘが０又は小さい（格子定数が小さい）ＡｌｘＧａ１−ｘＮ膜とが交互に積まれた構造である。傾斜組成バッファ構造は、例えば、下層から上層に向かってＡｌ組成ｘが小さくなるように、Ａｌ組成ｘの異なる複数のＡｌｘＧａ１−ｘＮ膜が積層された構造である。
【００２７】
超格子バッファ構造を採用する場合、Ｓｉを主成分とする基板１０と窒化物半導体層１３との熱膨張係数差により生じる半導体ウエハー１の下側（基板１０側）に凸となる反りを抑えることができる。
【００２８】
下側に凸となるように反った半導体ウエハー１においては、窒化物半導体層１３中に引張応力が生じており、窒化物半導体層１３は非常にクラックが生じやすい状態にある。超格子バッファ構造を用いることにより、窒化物半導体層１３中の引張応力をキャンセルすることができるため、半導体ウエハー１の反りを抑えることができる。
【００２９】
窒化物半導体層１３は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体からなり、多層構造を有していてもよい。図１に示される例では、窒化物半導体層１３は、ヘテロ接合を形成する下層１３ａと上層１３ｂからなり、半導体ウエハー１をＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）に適用することができる。その場合、下層１３ａの上面（下層１３ａと上層１３ｂの界面）近傍に生じる二次元電子ガスがチャネルとなる。典型的には、下層１３ａがＧａＮやＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮからなり、上層１３ｂがＡｌＧａＮやＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮからなる。
【００３０】
（半導体ウエハーの製造方法）
以下に、半導体ウエハー１の製造方法の一例を示す。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態に係る半導体ウエハー１の製造工程を示す垂直断面図である。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ等により、基板１０上にＳｉＭｇ２からなる面内方向に不連続な成長初期層１１を形成する。このとき、Ｃｐ２Ｍｇガス等のＭｇを含む金属有機物ガスを基板１０の表面に流し、基板１０の表面を部分的に覆うように（面内方向に不連続となるように）ＳｉＭｇ２を堆積させる。
【００３３】
半導体ウエハー１の電流コラプス特性などの電気的特性を高めるため、成長初期層１１の形成における金属有機物ガスの流量、金属有機物ガスを流す時間、基板温度は、それぞれ５〜５０ｃｃ／ｍ、１０〜６００ｓ、９４０〜１０４０℃であることが好ましく、５〜３４ｃｃ／ｍ、６０〜１２０ｓ、９５０〜９９０℃であることがより好ましい。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ等により、成長初期層１１を成長初期核として、基板１０上にＡｌＮを成長させ、ＡｌＮ層１２ａを形成する。これにより、基板１０の表面は成長初期層１１及びＡｌＮ層１２ａにより完全に覆われる。
【００３５】
例えば、厚さ約１５０〜３００ｎｍのＡｌＮ層１２ａを形成する場合は、９００℃〜１１００℃の温度で、アンモニアガス（ＮＨ３ガス）を流量０．１〜１０．０ｌ／ｍ、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスなどのＡｌを含む金属有機物ガスを流量４００〜６００ｃｃ／ｍで９００〜４００ｓ流してＡｌＮを成長させる。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ等により、ＡｌＮ層１２ａ上に窒化物半導体からなる上層１２ｂを形成し、バッファ層１２を得る。
【００３７】
例えば、厚さ約２００〜５００ｎｍのＡｌＧａＮ膜と、その上の厚さ約３．０〜４．０μｍのＡｌＧａＮとＡｌＮの交互積層膜からなる上層１２ｂを形成する場合は、まず、９５０〜９９０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量２０〜１００ｌ／ｍ、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスなどのＧａを含む金属有機物ガスを流量７０〜１００ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスなどのＡｌを含む金属有機物ガスを流量３００〜５５０ｃｃ／ｍで４００〜１１００ｓ流し、ＡｌＧａＮ膜を形成する。次に、ＡｌＧａＮ膜とＡｌＮ膜を交互に８０〜１２０回積層して、厚さ約３．０〜４．０μｍの交互積層膜を形成する。交互積層膜のＡｌＧａＮ膜を形成するためには、９５０〜９９０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量２０〜１００ｌ／ｍ、ＴＭＧガスなどのＧａを含む金属有機物ガスを流量３９０〜４９０ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスなどのＡｌを含む金属有機物ガスを流量１２０〜２２０ｃｃ／ｍで２０〜３０ｓ流す。また、交互積層膜のＡｌＮ膜を形成するためには、９５０〜９９０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量２０〜１００ｌ／ｍ、ＴＭＡガスなどのＡｌを含む金属有機物ガスを流量５００〜７００ｃｃ／ｍで１２〜２２ｓ流す。
【００３８】
次に、図２（ｄ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ等により、バッファ層１２上にＧａ、Ａｌ、Ｉｎのうちの少なくとも１つを含む窒化物半導体層１３を形成する。
【００３９】
例えば、厚さ約０．７〜１．７μｍのＧａＮ膜からなる下層１３ａと、その上の厚さ約２０〜４０ｎｍのＡｌ０．２０Ｇａ０．８０Ｎ膜からなる上層１３ｂから構成される窒化物半導体層１３を形成する場合は、まず、９２０〜９７０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量２０〜１００ｌ／ｍ、ＴＭＧガスなどのＧａを含む金属有機物ガスを流量２０〜６００ｃｃ／ｍで２０００〜６０００ｓ流して、下層１３ａを形成する。次に、９７０〜１０３０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量４０〜１００ｌ／ｍ、ＴＭＧガスなどのＧａを含む金属有機物ガスを流量４０〜６０ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスなどのＡｌを含む金属有機物ガスを流量４０〜６０ｃｃ／ｍで２００〜４００ｓ流して、上層１３ｂを形成する。
【００４０】
（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、Ｓｉ基板上に窒化物半導体層を備え、電流コラプス特性、耐圧特性、移動度等の電気的特性に優れた半導体ウエハーを提供することができる。また、上記実施の形態に係る半導体ウエハーを用いて、電気的特性に優れるＨＥＭＴ等の半導体素子を製造することができる。
【実施例】
【００４１】
上記実施の形態に係る半導体ウエハー１の実施例（試料１〜４）、及びその比較例（試料５、６）について、各種評価を実施した。以下、その詳細について述べる。
【００４２】
本実施例においては、以下に示される構成をそれぞれ有する半導体ウエハーである試料１〜６に対して評価を行った。試料１〜６は、それぞれマトリクス状に区切られた複数の素子領域を有する。
【００４３】
試料１〜６は、成長初期層１１以外の構成において共通する。次の表１は、試料１〜６に共通する基本構成を示す。
【００４４】
【表１】
2020068287.tif 000003
【００４５】
試料１〜６のＡｌＮ層１２ａは、低温ＡｌＮ層および高温ＡｌＮ層からなる。低温ＡｌＮ層は、９３０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量６.０ｌ／ｍ、ＴＭＡガスを流量５００ｃｃ／ｍで２５０ｓ流すことにより形成した。次いで高温ＡｌＮ層は、１０７０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量１.０ｌ／ｍ、ＴＭＡガスを流量５８０ｃｃ／ｍで３７０ｓ流すことにより形成した。
【００４６】
試料１〜６の上層１２ｂのＡｌＧａＮ膜は、９７０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量５０ｌ／ｍ、ＴＭＧガスを流量８０ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスを流量３４０ｃｃ／ｍで９９０ｓ流すことにより形成した。試料１〜６の上層１２ｂのＡｌＧａＮとＡｌＮの交互積層膜は、ＡｌＧａＮ膜とＡｌＮ膜を交互に１０３回積層することにより形成した。交互積層膜のＡｌＧａＮ膜は、９６０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量５０ｌ／ｍ、ＴＭＧガスを流量４４０ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスを流量１７０ｃｃ／ｍで２５ｓ流すことにより形成した。交互積層膜のＡｌＮ膜は、９６０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量５０ｌ／ｍ、ＴＭＡガスを流量６００ｃｃ／ｍで１７ｓ流すことにより形成した。
【００４７】
試料１〜６の下層１３ａは、まず９４０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量５０ｌ／ｍ、ＴＭＧガスを流量３３０ｃｃ／ｍで１０８０ｓ流すことにより形成した。次いで、９７０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量９２ｌ／ｍ、ＴＭＧガスを流量１００ｃｃ／ｍで２８００ｓ流すことにより形成した。
【００４８】
試料１〜６の上層１３ｂは、９８０℃の温度で、ＮＨ３ガスを流量６８ｌ／ｍ、ＴＭＧガスを流量４５ｃｃ／ｍ、ＴＭＡガスを流量４５ｃｃ／ｍで２８０ｓ流すことにより形成した。
【００４９】
次の表２は、試料１〜６の成長初期層１１の有無、及び成長初期層１１の形成条件を示す。表２の「流量」は金属有機物ガスとしてのＣｐ２Ｍｇガスの流量、「時間」はＣｐ２Ｍｇガスを流す時間、「温度」は基板１０の基板温度を意味する。成長初期層１１を有しない試料５、６においては、ＡｌＮ層１２ａを形成する際にＴＭＡガスよりも先にＮＨ３ガスを流し始め、基板１０の表面を窒化させた（初期窒化）。
【００５０】
【表２】
2020068287.tif 000004
【００５１】
次の表３は、試料１〜６に対して行ったバッファコラプス測定の結果を示す。表３の「電圧条件」は、基板１０の裏面に印加したストレス電圧を意味し、「１０ｍｍ」、「４０ｍｍ」、「７０ｍｍ」は、それぞれウエハーの中心から１０ｍｍ、４０ｍｍ、７０ｍｍの位置にある素子領域におけるバッファコラプスの評価値を意味する。
【００５２】
【表３】
2020068287.tif 000005
【００５３】
図３（ａ）は、バッファコラプス測定の測定方法を示す模式図であり、図３（ｂ）は、測定により得られるバッファコラプスの一例を示すグラフである。
【００５４】
バッファコラプス測定は、図３（ａ）に示されるように、試料１〜６の複数の素子領域の窒化物半導体層１３ｂ上にソース電極２０、及びドレイン電極２１を形成し、ソース電極２０とドレイン電極２１の間の窒化物半導体層１３ｂをエッチングで除去した疑似的ＨＥＭＴ構造において、基板１０の裏面にストレス電圧を印加する前後で、ソース電極２０とドレイン電極２１の間に流れる電流値を計測し、ソース電極２０とドレイン電極２１の間の電気抵抗値（ソース・ドレイン間抵抗値）を算出して行った。ソース電極２０とドレイン電極２１との間隔は２０μｍとし、ソース電極２０とドレイン電極２１との間には１Ｖの電圧を印加した。表３に示されるバッファコラプスの評価値は、ストレス電圧印加前のソース・ドレイン間抵抗値に対するストレス電圧印加後のソース・ドレイン間抵抗値の比の値である。
【００５５】
バッファコラプス測定においては、図３（ｂ）に示されるように、測定開始から３０ｓの時点で−２００Ｖのストレス電圧の印加を開始し、６０ｓまで−２００Ｖのストレス電圧を印加し続け、６０ｓの時点でストレス電圧の印加を止めた。そして、ストレス電圧印加前のソース・ドレイン間抵抗値として、測定開始から約０．０００１秒後のソース・ドレイン間抵抗値を用い、ストレス電圧印加後のソース・ドレイン間抵抗値として、測定開始から約６０．１秒後のソース・ドレイン間抵抗値を用いた。図３（ｂ）の縦軸は、ソース電極２０とドレイン電極２１の間に流れる電流値を示している。
【００５６】
表３は、成長初期層１１の形成条件を適切に設定することにより、成長初期層１１を有さず、初期窒化を行った試料（試料５、６）と比較して、バッファコラプスを大幅に低減できることを示している。なお、試料４のバッファコラプスの評価値が試料１〜３と比べると大きいが、これは、表２に示されるように、成長初期層１１を形成する際のＣｐ２Ｍｇガスの流量が試料１、２よりも少なく、また、Ｃｐ２Ｍｇガスを流す時間が試料３よりも短いことによると考えられる。
【００５７】
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）は、試料１〜６の電流−電圧特性を示すグラフである。電流−電圧特性は、試料１〜６の複数の素子領域の窒化物半導体層１３上に形成した面積が５ｍｍ２の円形電極と基板１０との間に直流電圧を印加し、電流値を測定することにより求めた。
【００５８】
図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）には、それぞれウエハーの中心からの距離が異なる複数の素子領域における測定値が示されている。
【００５９】
次の表４、表５に、試料１〜６の耐圧特性をそれぞれ示す。ここで、表４、表５に示される耐圧値は、電流−電圧特性における電流が１０−６Ａ／ｍｍ２であるときの電圧であり、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｃ）に示される電流−電圧特性から求められる。表４、表５の「位置」は、測定を行った素子領域のウエハーの中心からの距離を意味する。
【００６０】
【表４】
2020068287.tif 000006
【００６１】
【表５】
2020068287.tif 000007
【００６２】
図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）は、表４、５に示される試料１〜６の耐圧特性をプロットしたグラフである。
【００６３】
表４、表５、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）は、成長初期層１１を含む試料（試料１〜４）の耐圧特性が、初期窒化を行った試料（試料５、６）の耐圧特性と同程度又はそれ以上であることを示している。
【００６４】
次の表６は、試料１〜６に対して行ったホール測定の結果を示す。表６に示される値は、各試料のウエハー中心から５ｍｍ、２５ｍｍ、４５ｍｍ、６５ｍｍ、７５ｍｍ、８５ｍｍの位置から切出したホール効果測定用チップの測定値の平均値である。
【００６５】
【表６】
2020068287.tif 000008
【００６６】
表６は、成長初期層１１を含む試料（試料１〜４）の移動度が、初期窒化を行った試料（試料５、６）の移動度と同程度であることを示している。このことは、成長初期層１１を含む試料の窒化物半導体層１３等の欠陥が、初期窒化を行った試料の窒化物半導体層１３等の欠陥と同程度に抑えられていることを示している。
【００６７】
次の表７は、試料１〜６に対して行った反り測定の結果を示す。この反り測定は、レーザーを用いた変位計でのマッピング（線分布、面分布）により行った。表７の「縦方向の反り」、［横方向の反り］は、各試料における面内の所定の一方向に反った反りの大きさと、その方向に直交する面内の一方向に反った反りの大きさを意味する。また、表７に示される反りの大きさの値は、下方向（基板１０側）に凸となるときの値を正（＋）、上方向に凸となるときの値を負（−）としている。
【００６８】
【表７】
2020068287.tif 000009
【００６９】
表７は、成長初期層１１を含む試料（試料１〜４）の反りが、初期窒化を行った試料（試料５、６）の反りと同程度に抑えられていることを示している。
【００７０】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００７１】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００７２】
１          半導体ウエハー
１０        基板
１１        成長初期層
１２        バッファ層
１２ａ      ＡｌＮ層
１２ｂ      上層
１３        窒化物半導体層
１３ａ      下層
１３ｂ      上層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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