(57)【要約】【課題】化合物半導体機能層に生成される二次元キャリアガスチャネルにおいてキャリア密度及び電界をキャリア走行方向に変調する半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置（ＨＥＭＴ）１において、二次元キャリアガスチャネル２３を有する第１の化合物半導体層２１と、第１の化合物半導体層２１上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層２２と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に接続された第１の主電極３と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に離間する他端に接続された第２の主電極４とを備え、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比が二次元キャリアガスチャネル２３方向に異なる。【選択図】図１
2010056137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に接続された第１の主電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に接続された第２の主電極と、を備え、
前記第１の主電極と前記第２の主電極との間において、前記第２の化合物半導体層の組成元素の組成比が前記二次元キャリアガスチャネル方向に異なることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の化合物半導体層、前記第２の化合物半導体層はいずれも窒素を含む化合物半導体層であり、前記二次元キャリアガスチャネルは二次元電子ガスチャネルであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の化合物半導体層の組成元素の組成比は前記二次元キャリアガスチャネル方向に連続的に異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の化合物半導体層の組成元素の組成比は前記二次元キャリアガスチャネル方向に段階的に異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に接続されたソース電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に接続されたドレイン電極と、
前記二次元キャリアガスチャネル上において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配設されたゲート電極と、を備え、
前記第２の化合物半導体層の前記ソース電極と前記ゲート電極との間の組成元素の組成比が、前記第２の化合物半導体層の前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の組成元素の組成比に対して大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に接続されたソース電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に接続されたドレイン電極と、
前記二次元キャリアガスチャネル上において前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配設されたゲート電極と、を備え、
前記第２の化合物半導体層の前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の組成元素の組成比が、前記第２の化合物半導体層の前記ソース電極と前記ゲート電極との間の組成元素の組成比に対して大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に接続されたアノード電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に接続されたカソード電極と、を備え、
前記第２の化合物半導体層の前記アノード電極と前記カソード電極との間において前記アノード電極側の組成元素の組成比が、前記カソード電極側の組成元素の組成比に対して大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に接続されたアノード電極と、
前記二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に接続されたカソード電極と、を備え、
前記第２の化合物半導体層の前記アノード電極と前記カソード電極との間において前記カソード電極側の組成元素の組成比が、前記アノード電極側の組成元素の組成比に対して大きいことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に化合物半導体機能層を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガリウムナイトライド（ＧａＮ）系化合物半導体を用いた電子デバイスとして、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：high electron mobility transistor）が知られている。ＨＥＭＴは、高い電子（キャリア）の移動度を有し、高周波特性に優れている。
【０００３】
ＨＥＭＴは、チャネル層として機能するＧａＮ層と、このＧａＮ層上にヘテロ接合によって積層されたバリア層として機能するアルミニウムガリウムナイトライド（ＡｌＧａＮ）層とを有する窒化物系半導体機能層に構成される。ＧａＮ層のヘテロ接合近傍には高移動度の電子が走行する２次元電子ガス（２ＤＥＧ：two-dimensional electron gas）チャネルが生成される。２次元電子ガスチャネルにはソース電極及びドレイン電極が接続され、ソース電極とドレイン電極との間にはゲート電極が配設される。このような構造を有するＨＥＭＴにおいては、自発分極や格子不整合を用いたピエゾ電界により高いキャリア密度を実現することができる。
【０００４】
なお、ＨＥＭＴに関しては例えば下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】ＷＯ  ０６１０３８３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のＨＥＭＴにおいては、バリア層のソース電極とドレイン電極との間の組成元素の組成比は一定であり、この組成比を変えることによって、２次元電子ガスチャネル中の高いキャリア密度や電界をチャネル方向すなわちキャリア走行方向に変調する点について配慮がなされていなかった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、バリア層の主電極間の組成元素の組成比を変えることによって、化合物半導体機能層に生成される二次元キャリアガスチャネルにおいてキャリア密度及び電界をキャリア走行方向に変調することができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、半導体装置において、二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネルの一端に電気的に接続された第１の主電極と、二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に電気的に接続された第２の主電極とを備え、第１の主電極と第２の主電極との間において、第２の化合物半導体層の組成元素の組成比が二次元キャリアガスチャネル方向に異なることである。
【０００８】
第１の特徴に係る半導体装置において、第１の化合物半導体層、第２の化合物半導体層はいずれも窒素を含む化合物半導体層であり、二次元キャリアガスチャネルは二次元電子ガスチャネルであることが好ましい。
【０００９】
また、第１の特徴に係る半導体装置において、第２の化合物半導体層の組成元素の組成比は二次元キャリアガスチャネル方向に連続的に異なることが好ましい。
【００１０】
また、第１の特徴に係る半導体装置において、第２の化合物半導体層の組成元素の組成比は二次元キャリアガスチャネル方向に段階的に異なることが好ましい。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、半導体装置において、二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネルの一端に電気的に接続されたソース電極と、二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に電気的に接続されたドレイン電極と、二次元キャリアガスチャネル上においてソース電極とドレイン電極との間に配設されたゲート電極とを備え、第２の化合物半導体層のソース電極とゲート電極との間の組成元素の組成比が第２の化合物半導体層のドレイン電極とゲート電極との間の組成元素の組成比に対して大きいことである。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、半導体装置において、二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネルの一端に電気的に接続されたソース電極と、二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に電気的に接続されたドレイン電極と、二次元キャリアガスチャネル上においてソース電極とドレイン電極との間に配設されたゲート電極とを備え、第２の化合物半導体層のドレイン電極とゲート電極との間の組成元素の組成比が第２の化合物半導体層のソース電極とゲート電極との間の組成元素の組成比に対して大きいことである。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る第４の特徴は、半導体装置において、二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネルの一端に電気的に接続されたアノード電極と、二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に電気的に接続されたカソード電極とを備え、第２の化合物半導体層のアノード電極とカソード電極との間においてアノード電極側の組成元素の組成比がカソード電極側の組成元素の組成比に対して大きいことである。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る第５の特徴は、半導体装置において、二次元キャリアガスチャネルを有する第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層上に配設され、バリア層として機能する第２の化合物半導体層と、二次元キャリアガスチャネルの一端に電気的に接続されたアノード電極と、二次元キャリアガスチャネルの一端に離間する他端に電気的に接続されたカソード電極とを備え、第２の化合物半導体層のアノード電極とカソード電極との間においてカソード電極側の組成元素の組成比がアノード電極側の組成元素の組成比に対して大きいことである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バリア層の主電極間の組成元素の組成比を変えることによって、化合物半導体機能層に生成される二次元キャリアガスチャネルのキャリア密度及び電界をキャリア走行方向に変調することができる半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、半導体装置として３端子素子であるＨＥＭＴに本発明を適用し、このＨＥＭＴの電流コラプスの発生を減少するとともに、破壊耐圧を向上した例を説明するものである。
【００１９】
［ＨＥＭＴの構成］
図１に示すように、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ（半導体装置）１は、二次元キャリアガスチャネル（チャネル領域）２３を有する第１の化合物半導体層２１と、第１の化合物半導体層２１上にヘテロ接合により配設されたキャリア発生領域（バリア領域）として機能する第２の化合物半導体層２２と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に接続された第１の主電極３と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に離間する他端に接続された第２の主電極４とを備え、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比が二次元キャリアガスチャネル２３方向に異なる。
【００２０】
第１の化合物半導体層２１及び第２の化合物半導体層２２は化合物半導体機能層２を構築し、この化合物半導体機能層２にＨＥＭＴ１が構成される。第１の実施の形態において、化合物半導体機能層２は、図示しないが、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板等の基板上に直接的に又は化合物半導体機能層２の結晶性の整合のためにバッファ層を介して間接的に形成される。化合物半導体機能層２の第２の化合物半導体層２２においては、第１の化合物半導体層２１よりも格子定数が小さく、バンドキャップが大きい。従って、第１の化合物半導体層２１に格子整合された第２の化合物半導体層２２は引張応力を受ける。
【００２１】
化合物半導体機能層２はここではIII族窒化物系半導体材料により構成されている。代表的なIII族窒化物系半導体はＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）により表される。
【００２２】
更に、第１の実施の形態において、化合物半導体機能層２の第１の化合物半導体層２１のＡｌ（アルミニウム）の組成比ｘ１が０＜ｘ１＜１の範囲であり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２が０≦ｘ２＜１の範囲であり、Ａｌの組成比ｘ２がＡｌの組成比ｘ１に比べて大きい（ｘ１＜ｘ２）関係にあるとき、第１の化合物半導体層２１はＡｌx1Ｇａ1-x1Ｎにより表される窒化物半導体材料により構成され、第２の化合物半導体層２２はＡｌx2Ｇａ1-x2Ｎにより表される窒化物半導体材料により構成される。すなわち、化合物半導体機能層２は、ＡｌＧａＮからなる第１の化合物半導体層２１とＡｌＧａＮからなる第２の化合物半導体層２２との積層構造、又はＧａＮからなる第１の化合物半導体層２１とＡｌＧａＮからなる第２の化合物半導体層２２との積層構造により構成される。
【００２３】
第１の実施の形態において、第１の化合物半導体層２１の膜厚は例えば０．５μｍ−１０．０μｍに設定され、ここではＧａＮ層の場合その膜厚は例えば０．５μｍ−３．５μｍに設定される。第２の化合物半導体層２２の膜厚は例えば１０ｎｍ−３０ｎｍに設定されている。
【００２４】
化合物半導体機能層２において、第１の化合物半導体層２１と第２の化合物半導体層２２とのヘテロ接合界面近傍であって第１の化合物半導体層２１の表面部分に、第１の化合物半導体層２１及び第２の化合物半導体層２２の自発分極並びにピエゾ分極に基づく二次元キャリアガスチャネル２３（二次元電子ガス層又は二次元正孔ガス層）が生成される。ここでは、二次元キャリアガスチャネル２３はＨＥＭＴ１において高移動度を有する電子（キャリア）のチャネル領域として機能する。
【００２５】
第１の実施の形態において、第１の主電極３はソース電極として機能し、第２の主電極４はドレイン電極として機能する。第１の主電極３及び第２の主電極４は二次元キャリアガスチャネル２３に対して低抵抗に接続するオーミック電極である。第１の主電極３に印加される電位よりも高い電位が第２の主電極４に印加され、ゲート電極５がオン状態になると、第２の主電極４から第１の主電極３に電流が流れる（キャリアである電子は逆に流れる。）。第１の実施の形態において、第１の主電極３及び第２の主電極４は、例えば１０ｎｍ−５０ｎｍの膜厚を有するＴｉ（チタン）層と、このＴｉ層上に積層され例えば１００ｎｍ−１０００ｎｍの膜厚を有するＡｌ層との積層膜により構成されている。
【００２６】
ゲート電極５は、第２の化合物半導体層２２上に配設され、二次元キャリアガスチャネル２３に対してショットキー接合により接続される。ゲート電極５は、例えば１００ｎｍ−５００ｎｍの膜厚を有するＮｉ（ニッケル）層と、このＮｉ層上に積層され例えば０．１μｍ−１．０μｍの膜厚を有するＡｕ（金）層との積層膜により構成されている。
【００２７】
なお、図１及びそれ以降において明確に図示していないが、耐圧の関係から、第１の主電極３とゲート電極５との間の寸法は第２の主電極４とゲート電極５との間の寸法よりも短く設定されている。
【００２８】
このように構成されるＨＥＭＴ１においては、図２に示すように、化合物半導体機能層２の第２の化合物半導体層２２の、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅに影響を及ぼす組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第１の主電極３側で高く設定され、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かって連続的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。すなわち、Ａｌの組成比ｘ２は二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に異なる。
【００２９】
Ａｌの組成比ｘ２が増加すると、第２の化合物半導体層２２のバンドギャップが拡がり、キャリアが増加し、ピエゾ分極が強くなり（歪みが大きくなり）、電界強度Ｅが強くなる。逆に、Ａｌの組成比ｘ２が減少すると、第２の化合物半導体層２２のバンドギャップが狭くなり、キャリアが減少し、ピエゾ分極が弱くなり（歪みが小さくなり）、電界強度Ｅが弱くなる。Ａｌの組成比ｘ２が０．５を越えると、バリア層として機能する第２の化合物半導体層２２を成膜することが難しい。また、Ａｌの組成比ｘ２が０．１に満たないと、ＨＥＭＴ１のオン抵抗が高くなってしまう。従って、Ａｌの組成比ｘ２はこの範囲内（ｘ２＝０．１−０．５）において連続的に変化させることが好ましい。
【００３０】
［ＨＥＭＴの動作原理］
図２に示すように、前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が第１の主電極３側で高く、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。つまり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は第１の主電極３側と第２の主電極４側とでは異なり、かつ非対称である。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の歪み、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度が異なる。第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度は、第１の主電極４側の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度よりも低くなる。
【００３１】
また、図２に示すように、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅは、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において第１の主電極４側よりも低くなる。すなわち、第２の主電極４の電位が第１の主電極３の電位よりも高くなるように電圧を印加してＨＥＭＴ１がオフ状態にあるとき、従来においては第２の主電極４側の電界強度が高くなるが、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅを減少する方向に制御し、電界強度分布を均一化することができる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極（ドレイン電極）４の近傍のホットエレクトロンの発生を減少することができるので、電流コラプスの発生を抑制することができる。
【００３２】
また、ＨＥＭＴ１においては、ゲート電極５の第２の主電極４側端に発生する電界強度Ｅを第１の主電極３側端に発生する電界強度Ｅに比べて減少することができるので、破壊耐圧を向上することができる。
【００３３】
［ＨＥＭＴの製造方法］
特に図面を用いてその製造方法を説明しないが、前述のＨＥＭＴ１の第２の化合物半導体層２２はＭＯＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、ＭＯＣＶＤ装置において、第１の化合物半導体層２１を形成した基板（ウェーハ）上でトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）の流量比を傾斜して供給する方法や、基板温度を傾斜させる制御を行う方法を用い、Ａｌの組成比が異なる第２の化合物半導体層２２を形成することができる。ここで、ＴＭＡの流量比又は基板温度は第１の主電極３側で高く、第２の主電極４側で低く設定される。
【００３４】
また、第２の化合物半導体層２２は、グレースケールマスク法やマスク後退法を利用し、二次元キャリアガスチャネル２３方向に組成比ｘ２が異なるようにＡｌを導入することにより形成できる。Ａｌの導入には例えばイオン注入法や固相拡散法を実用的に使用することができる。
【００３５】
［第１の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍におけるホットエレクトロンの発生を減少することができ、電流コラプスの発生を抑制することができる。また、ＨＥＭＴ１においては、ゲート電極５端部の電界強度Ｅを低くすることができるので、破壊耐圧を向上することができる。
【００３６】
［第１の変形例］
第１の実施の形態の第１の変形例に係るＨＥＭＴ１は、化合物半導体機能層２の窒化物系半導体材料を代えた例を説明するものである。
【００３７】
第１の変形例に係るＨＥＭＴ１の化合物半導体機能層２は、ＩｎＧａＮからなる第１の化合物半導体層２１とＡｌＩｎＮからなる第２の化合物半導体層２２との積層構造、又はＧａＮからなる第１の化合物半導体層２１とＡｌＩｎＮからなる第２の化合物半導体層２２との積層構造により構成される。
【００３８】
第１の化合物半導体層２１のＩｎ（インジウム）の組成比ｙ１は０＜ｙ１＜１の範囲であり、第１の化合物半導体層２１はＩｎYＧａ1-y1Ｎにより表される窒化物半導体材料である。第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は０≦ｘ２＜１の範囲であり、Ｉｎの組成比ｙ２は０＜ｙ２＜１の範囲であり、第２の化合物半導体層２２はＡｌx2Ｉｎ1-y2Ｎにより表される窒化物半導体材料である。
【００３９】
第１の変形例に係るＨＥＭＴ１においては、前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様に、化合物半導体機能層２の第２の化合物半導体層２２の、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅに影響を及ぼす組成元素であるＡｌの組成比ｘ２又はＩｎの組成比Ｙ２の少なくともいずれか一方が、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第１の主電極３側で高く設定され、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かって連続的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。すなわち、Ａｌの組成比ｘ２又はＩｎの組成比ｙ２は二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に異なる。
【００４０】
このように構成される第１の変形例に係るＨＥＭＴ１においては、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１により得られる作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
［第２の変形例］
第１の実施の形態の第２の変形例に係るＨＥＭＴ１は、化合物半導体機能層２の窒化物系半導体材料を代えた例を説明するものである。
【００４２】
第２の変形例に係るＨＥＭＴ１の化合物半導体機能層２は、ＩｎＧａＮからなる第１の化合物半導体層２１とＡｌＧａＮからなる第２の化合物半導体層２２との積層構造により構成される。
【００４３】
第１の化合物半導体層２１のＩｎの組成比ｙ１は０＜ｙ１＜１の範囲であり、第１の化合物半導体層２１はＩｎYＧａ1-y1Ｎにより表される窒化物半導体材料である。第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は０＜ｘ２＜１の範囲であり、第２の化合物半導体層２２はＡｌx2Ｇａ1-y2Ｎにより表される窒化物半導体材料である。
【００４４】
第２の変形例に係るＨＥＭＴ１においては、前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様に、化合物半導体機能層２の第２の化合物半導体層２２の、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅに影響を及ぼす組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第１の主電極３側で高く設定され、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かって連続的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。すなわち、Ａｌの組成比ｘ２は二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に異なる。
【００４５】
このように構成される第２の変形例に係るＨＥＭＴ１においては、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１により得られる作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、半導体装置としてＨＥＭＴに本発明を適用し、このＨＥＭＴのキャリア速度の高速化を実現した例を説明するものである。
【００４７】
［ＨＥＭＴの構成］
図３に示すように、第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ（半導体装置）１は、基本的な構造は第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様であるが、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側でＡｌの組成比ｘ２を低く設定し、第１の主電極３から第２の主電極４に向かって連続的にＡｌの組成比ｘ２を増加させ、第２の主電極４側でＡｌの組成比ｘ２を高く設定している。すなわち、第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１は、第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比が異なる二次元キャリアガスチャネル２３方向に対して、逆の方向に第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比が異なる。
【００４８】
［ＨＥＭＴの動作原理］
図３に示すように、前述の第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が第１の主電極３側で低く、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に増加し、第２の主電極４側で高く設定されている。つまり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は第１の主電極３側と第２の主電極４側とでは異なり、かつ非対称である。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の歪み、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度が異なる。第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度は、第１の主電極４側の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度よりも高くなる。
【００４９】
また、図３に示すように、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅは、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において第１の主電極３側よりも高くなる。すなわち、第２の主電極４から第１の主電極３に向かう電界方向とは逆方向（キャリアの走行方向）に、自発分極とピエゾ分極に基づき電界強度Ｅを高くする（変調する）ことができる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極（ドレイン電極）４の近傍の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリアを加速することができるので、スイッチングスピードの高速化を実現することができる。
【００５０】
なお、第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法は前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法と同様であるので、ここでの説明は重複するので省略する。また、第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１は、前述の第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るＨＥＭＴ１と同様に化合物半導体機能層２の積層構造の材料を変えることができる。
【００５１】
［第２の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍における電界強度Ｅを高めることができ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリアを加速することができるので、スイッチングスピードの高速化を実現することができる。
【００５２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、半導体装置としてＨＥＭＴに本発明を適用し、このＨＥＭＴのキャリア速度の高速化を実現するとともに、破壊耐圧を向上した例を説明するものである。
【００５３】
［ＨＥＭＴの構成］
図４に示すように、第３の実施の形態に係るＨＥＭＴ（半導体装置）１は、基本的な構造は第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様であるが、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側でＡｌの組成比ｘ２を高く設定し、第１の主電極３からゲート電極５に向かって連続的にＡｌの組成比ｘ２を減少させ、ゲート電極５部分特に第２の主電極４側端部においてＡｌの組成比ｘ２を低く設定し、ゲート電極５から第２の主電極４に向かって連続的にＡｌの組成比ｘ２を増加させ、第２の主電極４側でＡｌの組成比ｘ２を再度高く設定している。すなわち、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２が、ゲート電極５に対応する領域において低く設定され、第２の主電極４側において高く設定される。
【００５４】
［ＨＥＭＴの動作原理］
図４に示すように、前述の第３の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が第１の主電極３側で高く、第１の主電極３側からゲート電極５側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に減少し、ゲート電極５に対応する領域において低く設定されている。そして、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は、ゲート電極５側から第２の主電極４側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に増加し、第２の主電極４側で高く設定されている。つまり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は、第１の主電極３側及び第２の主電極４側とゲート電極５に対応する領域とでは異なり、ゲート電極５を中心として第１の主電極３側と第２の主電極４側とでほぼ対称となる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の歪み、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度が異なる。第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度は、ゲート電極５に対応する領域の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度よりも高くなる。
【００５５】
また、図４に示すように、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅは、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側においてゲート電極５に対応する領域よりも高くなる。すなわち、第２の主電極４から第１の主電極３に向かう電界方向とは逆方向（キャリアの走行方向）に、自発分極とピエゾ分極に基づき電界強度Ｅを高くする（変調する）ことができる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極（ドレイン電極）４の近傍の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリアを加速することができるので、スイッチングスピードの高速化を実現することができる。
【００５６】
また、ＨＥＭＴ１においては、ゲート電極５の第２の主電極４側端に発生する電界強度Ｅを第２の主電極４側端に発生する電界強度Ｅに比べて減少することができるので、破壊耐圧を向上することができる。
【００５７】
なお、第３の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法は前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法と同様であるので、ここでの説明は重複するので省略する。また、第３の実施の形態に係るＨＥＭＴ１は、前述の第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るＨＥＭＴ１と同様に化合物半導体機能層２の積層構造の材料を変えることができる。
【００５８】
［第３の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第３の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍におけるホットエレクトロンの発生を減少することができ、電流コラプスの発生を抑制することができる。また、ＨＥＭＴ１においては、ゲート電極５端部の電界強度Ｅを低くすることができるので、破壊耐圧を向上することができる。
【００５９】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、半導体装置としてＨＥＭＴに本発明を適用し、このＨＥＭＴの電流コラプスの発生を減少した例を説明するものである。
【００６０】
［ＨＥＭＴの構成］
図５に示すように、第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ（半導体装置）１は、基本的な構造は第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様であるが、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側でＡｌの組成比ｘ２を低く設定し、第１の主電極３からゲート電極５に向かって連続的にＡｌの組成比ｘ２を増加させ、ゲート電極５部分においてＡｌの組成比ｘ２を高く設定し、ゲート電極５から第２の主電極４に向かって連続的にＡｌの組成比ｘ２を減少させ、第２の主電極４側でＡｌの組成比ｘ２を再度低く設定している。すなわち、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２が、ゲート電極５に対応する領域において高く設定され、第２の主電極４側において低く設定される。
【００６１】
［ＨＥＭＴの動作原理］
図５に示すように、前述の第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が第１の主電極３側で低く、第１の主電極３側からゲート電極５側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に増加し、ゲート電極５に対応する領域において高く設定されている。そして、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は、ゲート電極５側から第２の主電極４側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。つまり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は、第１の主電極３側及び第２の主電極４側とゲート電極５に対応する領域とでは異なり、ゲート電極５を中心として第１の主電極３側と第２の主電極４側とでほぼ対称となる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の歪み、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度が異なる。第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度は、ゲート電極５に対応する領域の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度よりも低くなる。
【００６２】
また、図５に示すように、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅは、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側においてゲート電極５に対応する領域よりも低くなる。すなわち、第２の主電極４の電位が第１の主電極３の電位よりも高くなるように電圧を印加してＨＥＭＴ１がオフ状態にあるとき、従来においては第２の主電極４側の電界強度が高くなるが、第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅを減少する方向に制御し、電界強度分布を均一化することができる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極（ドレイン電極）４の近傍のホットエレクトロンの発生を減少することができるので、電流コラプスの発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法は前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法と同様であるので、ここでの説明は重複するので省略する。また、第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ１は、前述の第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るＨＥＭＴ１と同様に化合物半導体機能層２の積層構造の材料を変えることができる。
【００６４】
［第４の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第４の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍におけるホットエレクトロンの発生を減少することができ、電流コラプスの発生を抑制することができる。
【００６５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、半導体装置としてＨＥＭＴに本発明を適用し、このＨＥＭＴの電流コラプスの発生を減少した例を説明するものである。
【００６６】
［ＨＥＭＴの構成］
図６に示すように、第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ（半導体装置）１は、基本的な構造は第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様であるが、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側でＡｌの組成比ｘ２を高く設定し、第１の主電極３から第２の主電極４に向かって段階的にＡｌの組成比ｘ２を減少させ、第２の主電極４側でＡｌの組成比ｘ２を低く設定している。すなわち、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２は、Ａｌの組成比ｘ２が高く設定された第１の領域２２Ａを第１の主電極３側に配設し、Ａｌの組成比ｘ２が低く設定された第３の領域２２Ｃを第２の主電極４側に配設し、双方の中間のＡｌの組成比ｘ２に設定された第２の領域２２Ｂを第１の領域２２Ａと第３の領域２２Ｃとの間に配設する。ここで、段階的にとは、一定のＡｌの組成比の領域が二次元キャリアガスチャネル２３方向に所定距離で連続して続き、次にそれと異なる他の一定のＡｌの組成比の領域が二次元キャリアガスチャネル２３方向に所定距離で連続して続くことを意味する。
【００６７】
［ＨＥＭＴの動作原理］
図６に示すように、前述の第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が第１の主電極３側で高く、第１の主電極３側から第２の主電極４側に向かう二次元キャリアガスチャネル２３方向に段階的に減少し、第２の主電極４側で低く設定されている。つまり、第２の化合物半導体層２２のＡｌの組成比ｘ２は、第１の主電極３側と第２の主電極４側とでは異なり、かつ非対称となる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の化合物半導体層２２の歪み、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度が異なる。第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度は、ゲート電極５に対応する領域の二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度よりも低くなる。
【００６８】
また、図６に示すように、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅは、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側において第１の主電極３側に対応する領域よりも低くなる。すなわち、第２の主電極４の電位が第１の主電極３の電位よりも高くなるように電圧を印加してＨＥＭＴ１がオフ状態にあるとき、従来においては第２の主電極４側の電界強度が高くなるが、第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、自発分極とピエゾ分極によって生じる電界強度Ｅを減少する方向に制御し、電界強度分布を均一化することができる。従って、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極（ドレイン電極）４の近傍のホットエレクトロンの発生を減少することができるので、電流コラプスの発生を抑制することができる。
【００６９】
［ＨＥＭＴの製造方法］
前述の第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の製造方法は以下の通りである。
【００７０】
まず、図７に示すように、第１の化合物半導体層２１上の少なくともＨＥＭＴ１の二次元キャリアガスチャネル２３が形成される領域に、第２の化合物半導体層２２の第１の領域２２Ａが形成される。第１の領域２２Ａは組成元素であるＡｌの組成比が高い化合物半導体層である。第１の領域２２Ａは、例えばＭＯＣＶＤ法により成膜され、この成膜のときのＴＭＡの流量比を調節することによりＡｌの組成比を制御する。
【００７１】
第１の領域２２Ａ上において、第２の領域２２Ｂ及び第３の領域２２Ｃを形成する領域が開口されたマスク２２１が形成される。マスク２２１には例えばシリコン酸化膜を使用することができる。図８に示すように、マスク２２１を使用してその開口から露出する第１の領域２２Ａがエッチングにより除去される。引き続き、図９に示すように、マスク２２１を使用して第１の化合物半導体層２１上に第２の化合物半導体層２２の第２の領域２２Ｂが形成される。第２の領域２２Ｂは組成元素であるＡｌの組成比が中間の化合物半導体層である。第２の領域２２Ｂは、第１の領域２２Ａと同様に、例えばＭＯＣＶＤ法により成膜され、この成膜のときのＴＭＡの流量比を調節することによりＡｌの組成比を制御する。この後、マスク２２１が除去される。
【００７２】
第１の領域２２Ａ上及び第２の領域２２Ｂ上において、第３の領域２２Ｃを形成する領域が開口されたマスク２２２が形成される。マスク２２２には例えばシリコン酸化膜を使用することができる。図１０に示すように、マスク２２２を使用してその開口から露出する第２の領域２２Ｂがエッチングにより除去される。引き続き、図１１に示すように、マスク２２２を使用して第１の化合物半導体層２１上に第２の化合物半導体層２２の第３の領域２２Ｃが形成される。第３の領域２２Ｃは組成元素であるＡｌの組成比が低い化合物半導体層である。第３の領域２２Ｃは、第１の領域２２Ａ及び第２の領域２２Ｂと同様に、例えばＭＯＣＶＤ法により成膜され、この成膜のときのＴＭＡの流量比を調節することによりＡｌの組成比を制御する。第３の領域２２Ｃが形成されると、第２の化合物半導体層２２が完成する。この後、マスク２２２が除去される。
【００７３】
なお、第２の化合物半導体層２２の第１の領域２２Ａ、第２の領域２２Ｂのそれぞれをエッチングにより除去する際に、第１の化合物半導体層２１まで達するエッチングを行ってもよい。この場合には、前述のように、ヘテロ接合界面近傍における結晶欠陥の発生を防止することができる。
【００７４】
また、第２の化合物半導体層２２の第１の領域２２Ａ、第２の領域２２Ｂ、第３の領域２２Ｃのそれぞれの形成順序は逆であってもよいし、第２の領域２２Ｂ、第１の領域２２Ａ、第３の領域２２Ｃの形成順序、又は第２の領域２２Ｂ、第３の領域２２Ｃ、第１の領域２２Ａの形成順序であってもよい。
【００７５】
また、
［第５の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍におけるホットエレクトロンの発生を減少することができ、電流コラプスの発生を抑制することができる。
【００７６】
なお、第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１は、前述の第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るＨＥＭＴ１と同様に化合物半導体機能層２の積層構造の材料を変えることができる。
【００７７】
［変形例］
第５の実施の形態の変形例に係るＨＥＭＴ１は、前述の図６に示す第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１において、化合物半導体機能層２の第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側に配設された第１の領域２２ＡのＡｌの組成比ｘ２を低く、第３の領域２２ＣのＡｌの組成比ｘ２を高く、第２の領域２２ＢのＡｌの組成比ｘ２を双方の中間に設定している。つまり、第５の実施の形態の変形例に係るＨＥＭＴ１は、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側でＡｌの組成比ｘ２を低く設定し、第１の主電極３から第２の主電極４に向かって段階的にＡｌの組成比ｘ２を増加させ、第２の主電極４側でＡｌの組成比ｘ２を高く設定している。
【００７８】
このように構成される第５の実施の形態の変形例に係るＨＥＭＴ１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＨＥＭＴ１においては、第２の主電極４の近傍における電界強度Ｅを高めることができ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリアを加速することができるので、スイッチングスピードの高速化を実現することができる。
【００７９】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態は、半導体装置として２端子素子であるショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）に本発明を適用し、このＳＢＤの耐圧を向上した例を説明するものである。
【００８０】
［ＳＢＤの構成］
図１２に示すように、第４の実施の形態に係るＳＢＤ（半導体装置）１１は、二次元キャリアガスチャネル２３を有する第１の化合物半導体層２１と、第１の化合物半導体層２１上にヘテロ接合により配設された第２の化合物半導体層２２と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に接続された第１の主電極３と、二次元キャリアガスチャネル２３の一端に離間する他端に接続された第２の主電極４とを備え、第１の主電極３と第２の主電極４との間において、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比が二次元キャリアガスチャネル２３方向に異なる。第６の実施の形態において、第１の主電極３は二次元キャリアガスチャネル２３にオーミック接続するカソード電極として使用され、第２の主電極４は二次元キャリアガスチャネル２３にショットキー接続するアノード電極として使用される。
【００８１】
化合物半導体機能層２は、ここでは前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１の化合物半導体機能層２と同様に窒化物系半導体機能層である。そして、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３と第２の主電極４との間において第１の主電極３（アノード電極）側の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２が、第２の主電極（カソード電極）４側の組成元素であるＡｌの組成比ｘ２に対して高く設定されている。
【００８２】
ＳＢＤ１１においては、ショットキー接続となる第２の主電極（カソード電極）４側に電界が集中し易い。従って、前述の第１の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様に、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側のＡｌの組成比ｘ２を低く設定することにより、ＳＢＤ１１においては、二次元キャリアガスチャネル２３の第２の主電極４の近傍のキャリア密度を低下させ、電界強度Ｅを減少することができる。
【００８３】
なお、第６の実施の形態に係るＳＢＤ１１の化合物半導体機能層２の積層構造は、前述の第１の実施の形態の第１の変形例及び第２の変形例に係るＨＥＭＴ１の化合物半導体機能層２の積層構造に変えてもよい。
【００８４】
［第６の実施の形態の特徴］
以上説明したように、第６の実施の形態に係るＳＢＤ１１においては、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＳＢＤ１１においては、第２の主電極４の近傍における電界強度Ｅを弱めることができるので、破壊耐圧を向上することができる。
【００８５】
［変形例］
図１３に示す第６の実施の形態の変形例に係るＳＢＤ１１は、図１２に示すＳＢＤ１１と基本的な構造は同様であるが、第２の化合物半導体層２２の第１の主電極３側のＡｌの組成比ｘ２を低く設定し、第２の化合物半導体層２２の第２の主電極４側のＡｌの組成比ｘ２を高く設定している。
【００８６】
このように構成される変形例に係るＳＢＤ１１においては、前述の第２の実施の形態に係るＨＥＭＴ１において説明したように、化合物半導体機能層２に生成される二次元キャリアガスチャネル２３のキャリア密度及び電界強度Ｅをキャリア走行方向に変調することができる。この結果、ＳＢＤ１１においては、第２の主電極４の近傍における電界強度Ｅを高めることができ、二次元キャリアガスチャネル２３のキャリアを加速することができるので、スイッチングスピードの高速化を実現することができる。
【００８７】
なお、第６の実施の形態並びにその変形例に係るＳＢＤ１１においては、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比を二次元キャリアガスチャネル２３方向に連続的に変化させているが、前述の第５の実施の形態に係るＨＥＭＴ１と同様に、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比を二次元キャリアガスチャネル２３方向に段階的に変化させてもよい。
【００８８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は複数の実施の形態によって記載されているが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
【００８９】
例えば、本発明は、第１の主電極３、第２の主電極４及びゲート電極５の少なくとも一方の底面を第１の化合物半導体層２１に達するまで彫り込んでもよい。また、本発明は、ゲート電極５も周知のリセスゲート構造のように彫り込んでもよい。
【００９０】
更に、本発明は、第２の主電極４の第１の主電極３とは反対側の端部から第２の化合物半導体層２２の端部に向かって第２の化合物半導体層２２の厚みを増加するように構成してもよい。
【００９１】
更に、本発明は、単層構造又は複数層構造に限らず、第２の化合物半導体層２２の厚さ方向にＡｌの組成比を変えてもよい。例えば、第２の化合物半導体層２２において、第１の主電極３側のＡｌの組成比ｘ２を厚さ方向に低い領域と高い領域とに設定し、第２の主電極４側のＡｌの組成比ｘ２を単に低い領域だけに設定してもよい。
【００９２】
更に、本発明は、第２の化合物半導体層２２の組成元素の組成比を二次元キャリアガスチャネル２３方向に２段階又は４段階以上に段階的に変化させてもよい。
【００９３】
更に、本発明は、第１の化合物半導体層２１上にノンドープ（ｉ型）の化合物半導体層を介してドーパントを有する第２の化合物半導体層２２を積層してもよい。また、本発明においては、第１の化合物半導体層２１上にスペーサ層を介して第２の化合物半導体層２２を積層してもよい。スペーサ層には例えばＡｌＮ層を使用することができる。
【００９４】
更に、本発明は、第２の化合物半導体層２２と第１の主電極３及び第２の主電極４との間に、例えばＧａＮ層により構成され、キャリアの表面準位を低減するキャップ層を配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の要部断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する第１の工程断面図である。
【図８】第２の工程断面図である。
【図９】第３の工程断面図である。
【図１０】第４の工程断面図である。
【図１１】第５の工程断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【図１３】第６の実施の形態の変形例に係る半導体装置の電界分布状態並びに組成元素の組成プロファイルを説明する模式的断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１…半導体装置（ＨＥＭＴ）
２…化合物半導体機能層
２１…第１の化合物半導体層（キャリア通過領域）
２２…第２の化合物半導体層（キャリア発生領域）
２２Ａ…第１の領域
２２Ｂ…第２の領域
２２Ｃ…第３の領域
２２１、２２２…マスク
２３…二次元キャリアガスチャネル
３…第１の主電極（ソース電極又はアノード電極）
４…第２の主電極（ドレイン電極又はカソード電極）
５…ゲート電極
１１…半導体装置（ＳＢＤ）
【図１】
2010056137.tif 000003
【図２】
2010056137.tif 000004
【図３】
2010056137.tif 000005
【図４】
2010056137.tif 000006
【図５】
2010056137.tif 000007
【図６】
2010056137.tif 000008
【図７】
2010056137.tif 000009
【図８】
2010056137.tif 000010
【図９】
2010056137.tif 000011
【図１０】
2010056137.tif 000012
【図１１】
2010056137.tif 000013
【図１２】
2010056137.tif 000014
【図１３】
2010056137.tif 000015