(57)【要約】【課題】  半導体装置の表面モホロジーを悪化させることなく、結晶性の向上やＳｉ基板上に成長したときのシート抵抗の高抵抗化を実現すること。【解決手段】  本発明は、ＭＯＶＰＥ法により、基板１２に近い側における成長ガスの総流量に対する窒素源の流量の比である窒素源流量比より、基板１２から遠い側における窒素源流量比を小さくして、基板１２上にＡｌＮ層３２及び３４を成長する工程と、ＡｌＮ層３２及び３４上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＧａＮ系半導体層１６、１８、２０及び２２を成長する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。【選択図】図５
2010225710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＯＶＰＥ法を用いて、基板に近い側における成長ガスの総流量に対する窒素源の流量の比である窒素源流量比より、前記基板から遠い側における窒素源流量比を小さくして、前記基板上にＡｌＮ層を成長する工程と、
前記ＡｌＮ層上に、前記ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＧａＮ系半導体層を成長する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ＡｌＮ層を成長する工程は、
窒素源流量比を第１の流量比にして、前記基板上に第１ＡｌＮ層を成長する工程と、
窒素源流量比を前記第１の流量比より小さい第２の流量比にして、前記第１ＡｌＮ層上に第２ＡｌＮ層を成長する工程と、
を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の流量比は０．０５以上であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１ＡｌＮ層を成長するときの成長圧力は、前記第２ＡｌＮ層を成長するときの成長圧力より高いことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１ＡｌＮ層の膜厚は、前記第２ＡｌＮ層の膜厚より薄いことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１ＡｌＮ層の膜厚は、５０ｎｍ以下であることを特徴する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ＡｌＮ層を成長するときの窒素源流量比は、前記基板と前記ＡｌＮ層との界面から、前記ＡｌＮ層と前記ＧａＮ系半導体層との界面まで、徐々に減少することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ＡｌＮ層を成長する工程は、
前記基板上に、窒素源流量比を第１の流量比にして第１ＡｌＮ層を成長する工程と、
前記第１ＡｌＮ層上に、前記第１ＡｌＮ層との界面から第３ＡｌＮ層との界面まで、窒素源流量比を前記第１の流量比から第２の流量比まで徐々に減少させて第２ＡｌＮ層を成長する工程と、
前記第２ＡｌＮ層上に、窒素源流量比を前記第２の流量比にして前記第３ＡｌＮ層を成長する工程と、
を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体層を用いたＦＥＴ（Field Effect Transistor）等は、高周波かつ高出力で動作するパワー素子、短波長で発光する発光ダイオードやレーザーダイオードとして用いられている。これらの半導体装置のうち、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波等の高周波帯域において増幅を行うのに適した半導体装置として、高電子移動度トランジスタ（HEMT）等のＦＥＴ、発光装置として、垂直共振器面発光レーザ（VCSEL）などレーザの開発が進められている。
【０００３】
ＧａＮ系半導体は、ＧａＮを含む半導体であり、例えばＧａＮ、ＧａＮとＡｌＮとの混晶であるＡｌＧａＮ、ＧａＮとＩｎＮ（窒化インジウム）との混晶であるＩｎＧａＮ、またはＧａＮとＡｌＮとＩｎＮとの混晶であるＡｌＩｎＧａＮ等の半導体である。
【０００４】
特許文献１には、Ｓｉ基板上にＡｌＮ層、その上にＡｌＧａＮ層を成長することにより半導体素子を高性能化、高信頼化することができる半導体素子及び結晶成長方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７７４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、基板上にＡｌＮ層を成長するとき、表面モホロジー（morphology）や結晶性が悪化するという課題がある。また、Ｓｉ基板上に成長した場合は、基板と成長層との界面が低抵抗化してしまい、ＨＥＭＴ等において、耐圧低下や高周波特性が劣化するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、半導体装置の表面モホロジーと結晶性の向上を図ることを目的とする。また、Ｓｉ基板上においては、基板とその上の成長層との界面の低抵抗化を抑制することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＭＯＶＰＥ法を用いて、基板に近い側における成長ガスの総流量に対する窒素源の流量の比である窒素源流量比より、前記基板から遠い側における窒素源流量比を小さくして、前記基板上にＡｌＮ層を成長する工程と、前記ＡｌＮ層上に、前記ＭＯＶＰＥ法を用いて、ＧａＮ系半導体層を成長する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００９】
これにより、半導体装置の表面モホロジーを悪化させることなく、結晶性の向上を実現することができる。
【００１０】
上記構成において、前記ＡｌＮ層を成長する工程は、窒素源流量比を第１の流量比にして、前記基板上に第１ＡｌＮ層を成長する工程と、窒素源流量比を前記第１の流量比より小さい第２の流量比にして、前記第１ＡｌＮ層上に第２ＡｌＮ層を成長する工程と、を有する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１の流量比は０．０５以上である構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１ＡｌＮ層を成長するときの成長圧力は、前記第２ＡｌＮ層を成長するときの成長圧力より高い構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記第１ＡｌＮ層の膜厚は、前記第２ＡｌＮ層の膜厚より薄い構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１ＡｌＮ層の膜厚は、５０ｎｍ以下である構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記ＡｌＮ層を成長するときの窒素源流量比は、前記基板と前記ＡｌＮ層との界面から、前記ＡｌＮ層と前記ＧａＮ系半導体層との界面まで、徐々に減少する構成とすることができる。
【００１６】
上記構成において、前記ＡｌＮ層を成長する工程は、前記基板上に、窒素源流量比を第１の流量比にして第１ＡｌＮ層を成長する工程と、前記第１ＡｌＮ層上に、前記第１ＡｌＮ層との界面から第３ＡｌＮ層との界面まで、窒素源流量比を前記第１の流量比から第２の流量比まで徐々に減少させて第２ＡｌＮ層を成長する工程と、前記第２ＡｌＮ層上に、窒素源流量比を前記第２の流量比にして前記第３ＡｌＮ層を成長する工程と、を有する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体装置の表面モホロジーと結晶性の向上、さらには、基板とその上の半導体層との界面の低抵抗化の抑制も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、比較例１に係る半導体装置１０の構造を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実験に用いたサンプル３０及び４０の構造を示す断面図である。
【図３】図３は、サンプル３０及び４０のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅の測定結果を示す図である。
【図４】図４は、サンプル３０及び４０のシート抵抗値の測定結果を示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係る半導体装置５０の構造を示す断面図である。
【図６】図６は、実施例１に係るＡｌＮ層の膜厚の変化に対する膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例２に係るＡｌＮ層の膜厚の変化に対する膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例３に係るＡｌＮ層の膜厚の変化に対する膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明の実施例との比較のため、比較例１を説明する。
【００２０】
図１を参照に、比較例１に係る半導体装置１０の構造を説明する。図１は、半導体装置１０の構造を示す断面図である。図１を参照に、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法を用いて、Ｓｉ基板１２上に、ＡｌＮ層１４、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）層１６、アンドープ窒化ガリウム（ｕｎ−ＧａＮ）層１８、ｎ型窒化ガリウムアルミニウム（ｎ−ＡｌＧａＮ）層２０、及び、ｎ型窒化ガリウム（ｎ−ＧａＮ）層２２を順に成長する。ｎ−ＧａＮ層２２上に、ソース電極２４、ゲート電極２６、及び、ドレイン電極２８を形成する。
【００２１】
比較例１において、ＡｌＮ層１４を成長するとき、成長ガスの総流量に対する窒素の原料となる窒素源の流量の比（以下、窒素源流量比）を大きくすると、ＡｌＮ層１４の表面の凸凹が大きくなる。よって、ＡｌＮ層１４の表面モホロジーが悪化するという問題がある。ＡｌＮ層１４の膜厚を３００〜４００ｎｍ程度まで成長させても、表面の凹凸は改善されない。その原因は、ＡｌＮ層１４が窒素（Ｎ）面成長している可能性が高い。ＡｌＮ層１４の表面の凹凸が大きくなると、ＡｌＮ層１４上に形成されるＧａＮ系半導体層にもその影響による大きな凹凸が生じてしまうという課題がある。一方、ＡｌＮ層１４を成長するときの窒素源流量比を小さくすると、ＡｌＮ層１４の表面は平坦になり易く、表面モホロジーが良好な状態でＡｌＮ層１４を成長することができる。
【００２２】
しかしながら、ＡｌＮ層１４を成長するとき窒素源流量比を小さくすると、結晶性が悪化するという課題がある。結晶性は、Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅（XRC-FWHM）により示される。転位密度や欠陥密度が大きくなると、結晶性が悪化し、半値幅が大きくなる。また、Ｓｉ基板１２上に結晶性が悪いＡｌＮ層１４が形成されると、シート抵抗が低抵抗になるという課題がある。シート抵抗が低抵抗の場合、耐圧の低下や、ＨＥＭＴの高周波特性の劣化が起きてしまう。
【００２３】
次に、上記課題を解決するため、本発明者が行った実験について説明する。
【００２４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ実験に用いたサンプル３０及び４０の構造を示す断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図１と同様の構成に同一の符号を付している。
【００２５】
図２（ａ）を参照に、Ｓｉ基板１２の（１１１）面上にＭＯＶＰＥ法を用い膜厚が２５０ｎｍのＡｌＮ層１４を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量（総流量が１０ＳＬＭ）：ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）が３０μモル／分、ＮＨ３（アンモニア）が０．０５ＳＬＭ。
成長圧力：１．００×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
ここで、ＡｌＮ層１４を成長するときの窒素源流量比は０．００５である。
【００２６】
ＡｌＮ層１４上に、膜厚が２５０ｎｍのＡｌＧａＮ層１６を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量（総流量が１０ＳＬＭ）：ＴＭＡｌが３０μモル／分、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）が３０μモル／分、ＮＨ３が５ＳＬＭ。
成長圧力：１．３３×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
【００２７】
ＡｌＧａＮ層１６上に、膜厚が１０００ｎｍのアンドープＧａＮ（ｕｎ−ＧａＮ）層１８を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量：ＴＭＧａが５０μモル／分、ＮＨ３が５ＳＬＭ。
成長圧力：１．３３×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
以上によりサンプル３０が完成する。
【００２８】
ＡｌＮ層１４を成長するときの窒素源流量比は０．００５と小さいため、サンプル３０の表面モホロジーは良好である。
【００２９】
図２（ｂ）を参照に、サンプル４０は、サンプル３０と比較して、ＡｌＮ層１４の代わりに、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長する点が異なる。
【００３０】
Ｓｉ基板１２上にＭＯＶＰＥ法を用い膜厚が２０ｎｍの第１ＡｌＮ層３２を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量：総流量が１０ＳＬＭ、ＴＭＡｌが３０μモル／分、ＮＨ３が５ＳＬＭ。
成長圧力：１．３３×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
ここで、第１ＡｌＮ層３２を成長するときの窒素源流量比である第１の流量比は０．５である。
【００３１】
第１ＡｌＮ層３２上に膜厚が２３０ｎｍの第２ＡｌＮ層３４を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量：総流量が１０ＳＬＭ、ＴＭＡｌが３０μモル／分、ＮＨ３が０．０５ＳＬＭ。
成長圧力：１．００×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
ここで、第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比である第２の流量比は０．００５である。
【００３２】
第２ＡｌＮ層３４上に膜厚が２５０ｎｍのＡｌＧａＮ層１６を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量（総流量が１０ＳＬＭ）：ＴＭＡｌが３０μモル／分、ＴＭＧａが３０μモル／分、ＮＨ３が５ＳＬＭ。
成長圧力：１．３３×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
【００３３】
ＡｌＧａＮ層１６上に膜厚が１０００ｎｍのアンドープＧａＮ（ｕｎ−ＧａＮ）層１８を成長する。成長条件は以下である。
ガス流量（総流量が１０ＳＬＭ）：ＴＭＧａが５０μモル／分、ＮＨ３が５ＳＬＭ。
成長圧力：１．３３×１０４Ｐａ
成長温度：１０３０℃
以上によりサンプル４０が完成する。
【００３４】
このように、サンプル４０において、第２の流量比は、第１の流量比より小さい。
【００３５】
次に、サンプル３０及び４０を用いて行った実験の結果を説明する。
【００３６】
図３は、サンプル３０及び４０のＸ線回折ロッキングカーブの半値幅の測定結果を示す図である。図３の左側にサンプル３０、右側にサンプル４０の測定結果を示している。図３を参照に、サンプル３０の半値幅に比べて、サンプル４０の半値幅の方が狭くなっている。これより、サンプル４０の方が、結晶性が改善されていることがわかる。
【００３７】
図４は、サンプル３０及び４０のシート抵抗値の測定結果を示す図である。サンプル３０及び４０のシート抵抗値は、Ｓｉ基板１２上にＡｌＮ層を成長した後のＳｉ基板１２及びＡｌＮ層全体のシート抵抗値を指す。シート抵抗は、渦電流を利用した非接触の方法で測定する。図５を参照に、サンプル３０のシート抵抗は約１５０００Ω／□である。それに対して、サンプル４０のシート抵抗値は約９００００〜１０００００Ω／□と高くなっている。これより、サンプル４０の方が、シート抵抗の低抵抗化が抑制されていることがわかる。
【００３８】
以上より、サンプル４０は、サンプル３０と同等に良好な表面モホロジーを保ちながら、サンプル３０よりも結晶性が向上し、Ｓｉ基板１２上にＡｌＮ層を成長したときのシート抵抗を高抵抗化できることがわかった。
【実施例１】
【００３９】
以下に、表面モホロジーを悪化させることなく、結晶性の向上やＳｉ基板上に成長したときのシート抵抗の高抵抗化を実現する半導体装置の製造方法である実施例１について、図面を参照に詳細に説明する。
【００４０】
図５を参照に、実施例１に係る半導体装置５０の構造を説明する。図２は、半導体装置５０の断面図である。図５では、図１と同様の構成に同一の符号を付している。以下、図１と異なる点を説明する。
【００４１】
図５を参照に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、成長ガスの総流量に対する窒素源の流量の比である窒素源流量比より、Ｓｉ基板１２から遠い側における窒素源流量比を小さくして、Ｓｉ基板１２上に第１ＡｌＮ層３２、及び、第２ＡｌＮ層３４を成長する。この工程において、窒素源流量比を第１の流量比にして、Ｓｉ基板１２上に第１ＡｌＮ層３２を形成する。窒素源流量比を第１の流量比より小さい第２の流量比にして、第１ＡｌＮ層３２上に第２ＡｌＮ層３４を成長する。第１ＡｌＮ層３２、及び、第２ＡｌＮ層３４のそれぞれの膜厚をｄ１、及び、ｄ２とすると、ｄ１をｄ２より薄くする。続いて、第２ＡｌＮ層３４上に、ｕｎ−ＧａＮ層１８、ｎ−ＡｌＧａＮ層２０、及び、ｎ−ＧａＮ層２２を順に成長する。
【００４２】
第１ＡｌＮ層３２、第２ＡｌＮ層３４、及び、ｕｎ−ＧａＮ層１８の成長条件は、図２（ｂ）の説明で示した成長条件と同様である。
【００４３】
次に、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比を変化させる方法について説明する。図６は、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４の膜厚の変化に対する、膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。グラフの横軸は第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４の膜厚、縦軸は膜厚方向の窒素源流量比を示す。
【００４４】
図６を参照に、膜厚が０からｄ１までの区間で窒素源流量比は０．５である。すなわち、第１ＡｌＮ層３２を成長するときの窒素源流量比である第１の流量比は一定であることを示している。膜厚がｄ１から（ｄ１＋ｄ２）までの区間で窒素源流量比は０．５より小さい０．００５である。すなわち、第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比である第２の流量比は一定であって、第１の流量比より小さい。このように、窒素源流量比を一定にして第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長することにより、成長レートが安定するため、結晶性及び表面モホロジーがさらに改善される。
【００４５】
以上のように、実施例１では、ＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｓｉ基板１２に近い側における窒素源流量比より、Ｓｉ基板１２から遠い側における窒素源流量比を小さくして、Ｓｉ基板１２上に第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長する。このとき、窒素源流量比を第１の流量比にして、Ｓｉ基板１２上に第１ＡｌＮ層３２を成長し、窒素源流量比を第１の流量比より小さい第２の流量比にして、第１ＡｌＮ層３２上に第２ＡｌＮ層３４を成長する。その後、第２ＡｌＮ層３４上に、ＧａＮ系半導体層を成長する。これにより、Ｓｉ基板１２とその上の第１ＡｌＮ層３２との界面が高抵抗化になる。さらに、表面モホロジーが良好な第１ＡｌＮ層３２上に第２ＡｌＮ層３４を成長するので、表面モホロジーを悪化させることなく、平坦に成長することができる。また、表面が平坦な第２ＡｌＮ層３４上にＧａＮ系半導体層を成長するので、その半導体層も平坦に成長することができる。
【００４６】
実施例１において、第１の流量比を０．５とし、第２の流量比を０．００５とする例を説明した。このように、前記効果を得るためには、第２の流量比が、第１の流量比の５０分の１以下であることが望ましく、１００分の１以下であるとより好ましい。また、第１の流量比は０．０５〜１であることが望ましく、０．１〜０．５であるとより好ましい。このような窒素源流量比により第１ＡｌＮ層３２を成長することにより、表面モホロジーを良好にすることができる。第２の流量比は０．０００１〜０．１であることが望ましく、０．００１〜０．０１であるとより好ましい。このような窒素源流量比により第２ＡｌＮ層３４を成長することにより、平坦に成長することができる。
【００４７】
実施例１において、第１ＡｌＮ層３２を成長するときの成長圧力を１．３３×１０４Ｐａ、第２ＡｌＮ層３４を成長するときの成長圧力を１．００×１０４Ｐａとする例を説明した。このように、第１ＡｌＮ層３２を成長するときの成長圧力が、第２ＡｌＮ層３４を成長するときの成長圧力より高いことが望ましい。第２ＡｌＮ層３４は、ＮＨ３流量比を下げることにより、表面モホロジーが改善し、さらに、成長圧力を低くすることにより、より一層の改善効果がある。
【００４８】
実施例１において、第１ＡｌＮ層３２の膜厚ｄ１は２０ｎｍ、第２ＡｌＮ層３４の膜厚ｄ２は２３０ｎｍである例を説明した。このように、第１ＡｌＮ層３２の膜厚は、第２ＡｌＮ層３４の膜厚より薄いことが望ましい。また、第１ＡｌＮ層３２の膜厚は、第１ＡｌＮ層が厚すぎると表面モホロジーが悪化し、場合によっては、結晶性が悪くなるため、５０ｎｍ以下であることが望ましく、２０ｎｍ以下であるとより好ましい。第１ＡｌＮ層３２の膜厚が２０ｎｍ程度であると、高抵抗で表面に凹凸にならない厚さとなり、おおよそこの程度の厚さで十分となる。また、図３に示すように、結晶性が改善される。実施例１のようにＳｉ基板１２を用いる場合、Ｓｉ基板１２はＧａと反応しやすいため、第１ＡｌＮ層３２の膜厚を５ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００４９】
実施例１において、Ｓｉ基板１２を用いる例を説明した。Ｓｉ基板１２の代わりに、例えば、サファイアや、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、及び、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の窒化物以外の物質からなる基板を用いてもよい。
【００５０】
実施例１において、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときのガス原料は、ＴＭＡｌ、ＮＨ３である例を説明した。ＴＭＡｌの代わりに例えばＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）を用いてもよい。窒素源に例えばＣ２Ｈ８Ｎ２（ジメチルヒドラジン）、ラジカルＮ２等を用いてもよい。また、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときのガス原料をそれぞれ異ならせてもよい。
【００５１】
実施例１において、ＡｌＧａＮ層１６を成長するときのガス原料は、ＴＭＡｌ、ＴＭＧａ、ＮＨ３である例を説明した。ＴＭＡｌの代わりに例えばＴＥＧａを用いてもよい。ＴＭＧａの代わりに例えばＴＥＡｌを用いてもよい。窒素源に例えばＣ２Ｈ８Ｎ２、ラジカルＮ２等を用いてもよい。
【実施例２】
【００５２】
以下に、実施例２について、図面を参照に詳細に説明する。
【００５３】
実施例２は、実施例１と比較して、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比を変化させる方法が異なる。実施例２の成長は、ｄ１からｄ２において、窒素源流量比が徐々に減少する成長プロセスであり、成長装置あるいは成長条件により、このプロセスを選択することができる。
【００５４】
図７は、図６と同様に、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４の膜厚の変化に対する、膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。
【００５５】
図７を参照に、膜厚が０から（ｄ１＋ｄ２）までの区間で窒素源流量比はｙ１からｙ２まで徐々に減少する。すなわち、第１ＡｌＮ層３２を成長するときの窒素源流量比は、Ｓｉ基板１２との界面から、第２ＡｌＮ層３４との界面まで、徐々に減少する。第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比は、第１ＡｌＮ層３２との界面から、ＡｌＧａＮ層１６との界面まで、徐々に減少する。
【実施例３】
【００５６】
以下に、実施例３について、図面を参照に詳細に説明する。
【００５７】
実施例３は、実施例２と同様に、実施例１と比較して、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比を変化させる方法が異なる。実施例３の成長は、ｄ１からｄ３の成長プロセスに移行するｄ２の期間、窒素源流量比が連続的に減少する成長プロセスである。これにより、ｄ３の成長プロセスにおいて、窒素源流量を急峻に変化させた時に生じやすい、一時的な急激な成長圧力変動又は急激な成長温度変化を抑制することができる。その結果、実質的に安定した成長環境（成長温度や成長圧力等）が得られ、結晶性及び表面モホロジーを良好にすることができる。
【００５８】
図８は、図６及び図７と同様に、第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４の膜厚の変化に対する、膜厚方向の窒素源流量比の変化を示すグラフである。
【００５９】
図８を参照に、膜厚が０からｄ１までの区間で窒素源流量比は一定であり値はｙ１である。膜厚がｄ１から（ｄ１＋ｄ２）までの区間で窒素源流量比は徐々に減少する。膜厚が（ｄ１＋ｄ２）から（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）までの区間で窒素源流量比は一定であり値はｙ２である。このように、窒素源流量比を変化させて、Ｓｉ基板１２上に、膜厚がｄ１の第１ＡｌＮ層、膜厚がｄ２の第２ＡｌＮ層、及び、膜厚がｄ３の第３ＡｌＮ層を順に成長する。
【００６０】
実施例２及び実施例３に示す第１ＡｌＮ層３２及び第２ＡｌＮ層３４を成長するときの窒素源流量比を変化させる方法は、一例である。基板に近い側における窒素源流量比より、基板から遠い側における窒素源流量比を小さくして同様の効果を有すれば、他の方法で変化させてもよい。
【００６１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  半導体装置
１２  Ｓｉ基板
１４  ＡｌＮ層
１６  ＡｌＧａＮ層
１８  ｕｎ−ＧａＮ層
２０  ｎ−ＡｌＧａＮ層
２２  ｎ−ＧａＮ層
２４  ソース電極
２６  ゲート電極
２８  ドレイン電極
３０  サンプル
３２  第１ＡｌＮ層
３４  第２ＡｌＮ層
４０  サンプル
５０  半導体装置
【図１】
2010225710.tif 000003
【図２】
2010225710.tif 000004
【図３】
2010225710.tif 000005
【図４】
2010225710.tif 000006
【図５】
2010225710.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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