(57)【要約】【課題】  基板の反りを改善しつつ、上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持できるシリコン系基板を提供することを目的とする。【解決手段】  表面に窒化物系化合物半導体層を形成させるためのシリコン系基板であって、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、前記第一の不純物濃度は１×１０１４ａｔｏｍｓ／ａｔｏｍｓｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることを特徴とするシリコン系基板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に窒化物系化合物半導体層を形成させるためのシリコン系基板であって、
第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、
前記第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し、前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、
前記第一の不純物濃度は１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることを特徴とするシリコン系基板。
【請求項２】
前記第二の不純物濃度が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン系基板。
【請求項３】
前記第一の部分の厚さが１μｍ以上、１０μｍ以下であり、
前記第一の部分の厚さが前記第二の部分の厚さより薄いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコン系基板。
【請求項４】
前記不純物が、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のシリコン系基板。
【請求項５】
第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度よりも高い第二の不純物濃度を有する前記第一の部分より内側の第二の部分とを有するシリコン系基板と、
前記シリコン系基板の表面に接するように形成された窒化物系化合物半導体層と、
前記窒化物系半導体層の前記シリコン系基板と反対側の面上に形成された電極とを有し、
前記第１の部分は１μｍ以上、１０μｍ以下の厚さを有し、
前記第一の不純物濃度は、表面に向かって徐々に減少するとともに、前記シリコン系基板の表面における前記第一の不純物濃度は、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記第二の不純物濃度が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記不純物が、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、前記第一の不純物濃度が１×１０１４／ｃｍ３以上、１×１０１９／ｃｍ３未満であり、前記第二の部分の厚さが前記第一の部分の厚さより厚いシリコン系基板を作製する工程と、
前記シリコン系基板の表面に窒化物系半導体層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第二の不純物濃度を１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記シリコン系基板を作製する工程は、
全体が前記第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備する段階と、
該シリコン系基板上に、前記第一の不純物濃度を有するシリコン系半導体層をエピタキシャル成長することによって形成する段階とを含むことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン系基板を作製する工程は、
全体が前記第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備する段階と、
該シリコン系基板を熱処理することによって、基板表面の不純物を外方拡散させる段階を含むことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の部分の厚さを、１μｍ以上、１０μｍ以下とすることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物として、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上を用いることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に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、シリコン系基板、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法に関し、特に窒化物系化合物半導体層をその上に形成するためのシリコン系基板、このシリコン系基板を使った半導体装置、及び、この半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系化合物半導体層は、安価なシリコン基板上やサファイア基板上に形成されることが一般的であるが、シリコン基板上にＩＩＩ族窒化物半導体層を厚く成長する工程でシリコン基板に加わる応力により、シリコン基板にスリップや欠陥が導入されてしまう。その結果、これらスリップや欠陥により作製した基板の反りが安定しないという問題が生じている。
【０００３】
この基板の反りの問題を改善する手段として、シリコン基板の厚さを厚くする方法がある。しかしながら、一般に作製可能な基板の厚さは１ｍｍ程度である。これ以上の厚さの基板の作製は、基板の作製工程やデバイスを作製する製造ラインで使用される装置や冶具等の制限から困難である。
他の手段として、シリコン基板の強度を高めることが考えられる。その方法として、例えばシリコン基板中のボロン濃度を１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上にするとシリコン基板の強度が増すとの報告がある（特許文献１を参照）。
【０００４】
さらに、特許文献２には、シリコン基板中の酸素濃度をコントロールすることによって、シリコン基板の反りを低減させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１５３８１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０３３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、その上に窒化物系化合物半導体層が形成される基板について、その反りを改善する提案がなされてきた。
【０００７】
しかしながら、発明者らは、以下の問題点があることを見出した。
すなわち、特許文献１で開示されているように、シリコン基板中のボロン濃度を高めると、シリコン基板上に成長した窒化物系化合物半導体層の結晶性が悪化するという問題が生じる。
図３は、基板の反り量（最大値）及び上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性と、基板の不純物濃度との関係を表すグラフである。図３に示すように、基板の反り量（最大値）と、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性とは、基板の不純物濃度に対して、正反対の特性を示している。
すなわち、基板の不純物濃度を高くすると、基板の反り量（最大値）は低減する一方で、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性は悪くなる。逆に、基板の不純物濃度を低くすると、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性は良くなる一方で、基板の反り量（最大値）は増大する。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているように、シリコン基板中の酸素濃度をコントロールしようとすると、所定の範囲の酸素濃度を有するシリコン基板を使う必要があり、材料コストが高くなるという問題がある上に、この方法では反りの改善が不十分である。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、基板の反りを改善しつつ、上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持できるシリコン系基板、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、表面に窒化物系化合物半導体層を形成させるためのシリコン系基板であって、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し、前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、前記第一の不純物濃度は１×１０１４ａｔｏｍｓ／ａｔｏｍｓｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることを特徴とするシリコン系基板を提供する。
【００１１】
このように、シリコン系基板の表面側の第一の部分が、シリコン系基板の内側の第二の部分より不純物濃度が低く、かつ、この第一の部分の不純物濃度が、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ａｔｏｍｓｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることで、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができるとともに、内側の第二の部分の不純物濃度は高いので、窒化物系化合物半導体層を形成した時に発生するシリコン系基板の反りを改善することができる。
【００１２】
ここで、前記第二の不純物濃度が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
このように、シリコン系基板の内側の第二の部分が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることで、より効果的にシリコン系基板の反りを改善することができる。
【００１３】
また、前記第一の部分の厚さが１μｍ以上、１０μｍ以下であり、前記第一の部分の厚さが前記第二の部分の厚さより薄いことが好ましい。
このように、シリコン系基板の表面側の第一の部分の厚さが、１μｍ以上、１０μｍ以下であれば、その上層に窒化物系化合物半導体層を形成した場合でも、シリコン系基板の内側の第二の部分からの不純物の拡散によって、シリコン系基板表面の不純物濃度が高くなることがないので、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を確実に良くすることができる。
さらに、第一の部分の厚さが第二の部分の厚さより薄いことで、第二の部分の厚さを十分確保することができ、シリコン系基板の反りを確実に改善することができる。
【００１４】
ここで、前記不純物を、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上とすることができる。
シリコン系基板にドープされる不純物として、上記のような元素を好適に用いることができ、基板の強度を確実に高めることができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度よりも高い第二の不純物濃度を有する前記第一の部分より内側の第二の部分とを有するシリコン系基板と、前記シリコン系基板の表面に接するように形成された窒化物系化合物半導体層と、前記窒化物系半導体層の前記シリコン系基板と反対側の面上に形成された電極とを有し、前記第１の部分は１μｍ以上、１０μｍ以下の厚さを有し、前記第一の不純物濃度は、表面に向かって徐々に減少するとともに、前記シリコン系基板の表面における前記第一の不純物濃度は、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１６】
このように、シリコン系基板の表面側の第一の部分が、シリコン系基板の内側の第二の部分より不純物濃度が低く、この第一の部分が１μｍ以上、１０μｍ以下の厚さを有し、この第一の部分の不純物濃度が表面に向かって徐々に減少し、この第一の部分の不純物濃度が、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ａｔｏｍｓｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であることで、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができるとともに、内側の第二の部分の不純物濃度は高いので、窒化物系化合物半導体層を形成した時に発生するシリコン系基板の反りを改善することができる。
【００１７】
ここで、前記第二の不純物濃度が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
このように、シリコン系基板の内側の第二の部分が、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることで、より確実に基板の強度が向上し、より効果的にシリコン系基板の反りを改善することができる。
【００１８】
また、前記不純物を、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上とすることができる。
シリコン系基板にドープされる不純物として、上記のような元素を好適に用いることができる。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するために、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、前記第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、前記第一の不純物濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であり、前記第二の部分の厚さが前記第一の部分の厚さより厚いシリコン系基板を作製する工程と、前記シリコン系基板の表面に窒化物系半導体層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法を提供する。
【００２０】
このような方法により、前記本発明の半導体装置を製造することができる。特に、シリコン系基板の表面に窒化物系半導体層を形成する工程を有しているので、窒化物系半導体層を形成する際の熱履歴によってシリコン系基板の内側の第二の部分からシリコン系基板の表面側の第一の部分に不純物が熱拡散するので、前記第一の不純物濃度は表面に向かって徐々に減少していることになる。
【００２１】
ここで、前記二の不純物濃度を、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることが好ましい。
このように、シリコン系基板の内側の第二の部分を、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とすることで、より確実に基板強度を上げ、より効果的にシリコン系基板の反りを改善することができる。
【００２２】
また、前記シリコン系基板を作製する工程は、全体が前記第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備する段階と、該シリコン系基板上に、前記第一の不純物濃度を有するシリコン系半導体層をエピタキシャル成長することによって形成する段階を含むことができる。
このような方法により、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、第二の不純物濃度を有する内側の第二の部分とを有するシリコン系基板を好適に作製することができる。
【００２３】
さらに、前記シリコン系基板を作製する工程は、全体が前記第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備する段階と、該シリコン系基板を熱処理することによって、基板表面の不純物を外方拡散させる段階を含むことができる。
このような方法により、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、第二の不純物濃度を有する内側の第二の部分とを有するシリコン系基板を好適に作製することができる。
【００２４】
また、前記第１の部分の厚さを、１μｍ以上、１０μｍ以下とすることが好ましい。
このように、シリコン系基板の表面側の第一の部分の厚さを、１μｍ以上、１０μｍ以下とすることで、窒化物系化合物半導体層を形成する際に、シリコン系基板の内側の第二の部分からの不純物の熱拡散によって、シリコン系基板表面の不純物濃度が高くなることがないので、窒化物系化合物半導体層の結晶性を確実に良くすることができる。
【００２５】
ここで、前記不純物として、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上を用いることが好ましい。
シリコン系基板にドープされる不純物として、上記のような元素を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、基板の反りを改善しつつ、上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持できるシリコン系基板、これを用いた半導体装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のシリコン系基板の実施態様の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の実施態様の一例を示す概略断面図である。
【図３】基板の反り量及び上層の半導体層の結晶性と、基板の不純物濃度との関係を表すグラフである。
【図４】基板の反り量の定義を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前述のように、シリコン基板の反りを改善するためにシリコン基板中のボロン濃度を高めると、シリコン基板上に成長した窒化物系化合物半導体層の結晶性が悪化するという問題があった。
【００２９】
そこで、本発明者らは、基板の反りを改善しつつ、上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持できるシリコン系基板について鋭意検討を重ねた。
その結果、シリコン系基板の表面側の第一の部分を、シリコン系基板の内側の第二の部分より不純物濃度を低くし、かつ、この第一の部分の不純物濃度を、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ａｔｏｍｓｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とすることで、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができるとともに、内側の第二の部分の不純物濃度は高いので、窒化物系化合物半導体層を形成した時に発生するシリコン系基板の反りを改善することができることを見出し、本発明をなすに至った。
【００３０】
図１は、本発明のシリコン系基板の一例を示す概略断面図である。
図１（ａ）は、全体が第二の不純物濃度を有するシリコン系基板上に、第一の不純物濃度を有するシリコン系半導体層をエピタキシャル成長することによって形成した場合のシリコン系基板を示している。
図１（ｂ）は、全体が第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を熱処理することによって、基板表面の不純物を外方拡散させることによって形成した場合のシリコン系基板を示している。
【００３１】
まず、図１（ａ）のシリコン系基板について説明する。
図１（ａ）に示すように、シリコン系基板１２は、表面側の第一の部分１４と、第一の部分１４より内側の第二の部分１３を有している。第一の部分１４は、シリコン系基板１２の一方の面側のみ（図中では、上面側：窒化物系化合物半導体層を形成する側のみ）に設けられている。
ここで、シリコン系基板１２は、例えば、ＳｉまたはＳｉＣからなる。
【００３２】
第一の部分１４の不純物濃度は１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満である。
不純物濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であれば、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができる。
また、不純物濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であれば、容易に不純物濃度を制御することができる。
【００３３】
第一の部分１４の不純物濃度は、第二の部分１３の不純物濃度より低い。すなわち、第二の部分１３の不純物濃度は、第一の部分１４の不純物濃度より高い。これにより、シリコン系基板１２の強度を上げることができ、シリコン系基板１２の反りを低減することができる。
【００３４】
第二の部分１３の不純物濃度は、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。不純物濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であることで、より効果的にシリコン系基板の反りを改善することができる。また、不純物濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることで、シリコン系基板１２の結晶性を良好に維持することができ、それにより、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができる。
【００３５】
また、第一の部分１４の厚さが１μｍ以上、１０μｍ以下であり、第一の部分１４の厚さが前記第二の部分１３の厚さより薄いことが好ましい。
第一の部分１４の厚さが、１μｍ以上であれば、その上層に窒化物系化合物半導体層を形成した場合でも、シリコン系基板の内側の第二の部分からの不純物の拡散によって、シリコン系基板表面の不純物濃度が高くなることがないので、その上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を確実に良くすることができる。
また、第一の部分１４の厚さが、１０μｍ以下であれば、シリコン系基板１２の厚さが必要以上に厚くなることがなくなる。
さらに、第一の部分１４の厚さが第二の部分１３の厚さより薄いことで、シリコン系基板の反りを確実に改善することができる。
【００３６】
ここで、シリコン系基板１２にドープされる不純物は、例えば、ボロン、リン、アルミニウム、ガリウム、ヒ素、窒素、酸素、炭素のいずれか１つ以上とすることができる。
シリコン系基板１２にドープされる不純物として、上記のような元素を好適に用いることができる。
【００３７】
次に、図１（ｂ）のシリコン系基板について説明する。
図１（ｂ）に示されるシリコン系基板１２’は、図１（ａ）に示されるシリコン系基板１２と同様であるが、表面側の第一の部分１４’が、シリコン系基板１２’の全表面（すなわち、上面、下面、及び、側面）に設けられている点が異なっている。
これは、熱処理による外方拡散により第一の部分１４’を形成しているからである。そして、基板のバルク部が第二の部分１３’となる。
【００３８】
次に、本発明のシリコン系基板を用いた半導体装置について説明する。
図２は本発明の半導体装置の一例を示す概略断面図である。
図２に示される本発明の半導体装置１１は、図１（ａ）のシリコン系基板１２と、シリコン系基板１２上に設けられた初期層１５と、初期層１５上に設けられたバッファ層１６と、バッファ層１６上に設けられた動作層２２を有している。
動作層２２は、チャネル層１９と、チャネル層１９上に設けられたバリア層２０を有している。
【００３９】
シリコン系基板１２の表面側の第一の部分１４が、シリコン系基板の内側の第二の部分１３より不純物濃度が低く、この第一の部分が１μｍ以上、１０μｍ以下の厚さを有し、この第一の部分の不純物濃度が表面に向かって徐々に減少し、この第一の部分の不純物濃度が、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満になっている。
【００４０】
半導体装置１１はさらに、動作層２２上に設けられた第一電極２６、第二電極２８、制御電極３０を有している。
半導体装置１１において、第一電極２６及び第二電極２８は、第一電極２６から、チャネル層１９内に形成された二次元電子ガス２４を介して、第二電極２８に電流が流れるように配置されている。
第一電極２６と第二電極２８との間に流れる電流は、制御電極３０に印可される電位によってコントロールすることができる。
【００４１】
さらに、バッファ層１６は、第一の層１７と、第一の層１７と組成の異なる第二の層１８とが交互に積層された多層構造を有している。
また、初期層１５、バッファ層１６、動作層２２は、窒化物系化合物半導体層２５を構成している。
【００４２】
なお、上記の説明では、シリコン系基板として図１（ａ）に示されるシリコン系基板１２を用いたが、シリコン系基板として図１（ｂ）に示されるシリコン系基板１２’を用いることもできる。
【００４３】
半導体装置１１においても、基板の反りを改善しつつ、基板の上層に形成される窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持することができる。
【００４４】
次に、本発明の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、シリコン系基板を作製する。具体的には図１（ａ）に示すシリコン系基板１２、または、図１（ｂ）に示すシリコン系基板１２’を作製する。
図１（ａ）に示すシリコン系基板１２を作製する場合は、例えば、ＣＺ法等で第二の不純物濃度を有するシリコン単結晶インゴットを作製し、これをスライスして表面加工を施すことで、全体が第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備し、このシリコン系基板上に、第二の不純物濃度より低い第一の不純物濃度を有するシリコン系半導体層をエピタキシャル成長させることによって作製することができる。
第一の不純物濃度は、エピタキシャル成長中に導入するドーパントガスの濃度によりコントロールすることができる。また、第一の部分１４の厚さは、成長するエピタキシャル層の厚さを調整することによってコントロールすることができる。
【００４５】
図１（ｂ）に示すシリコン系基板１２’を作製する場合は、上記と同様にして作製した全体が第二の不純物濃度を有するシリコン系基板を準備し、このシリコン系基板を熱処理することで基板表面の不純物を外方拡散させることによって作製することができる。
第一の不純物濃度及び第一の部分１４’の厚さは、外方拡散させる熱処理の温度と時間を調整することによりコントロールすることができる。
【００４６】
以上のようにして、第一の不純物濃度を有する表面側の第一の部分と、第一の不純物濃度より高い第二の不純物濃度を有し前記第一の部分より内側の第二の部分とを有し、第一の不純物濃度が１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満であり、第二の部分の厚さが第一の部分の厚さより厚いシリコン系基板を作製することができる。
【００４７】
以下に、シリコン系基板１２を用いて半導体装置を製造する場合について述べるが、シリコン系基板１２’を用いる場合でも、同様にして製造することができる。
【００４８】
次に、シリコン系基板１２上に、初期層１５を形成する。具体的には、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法によって、ＡｌＮからなる初期層１５を１０〜３００ｎｍ成長させる。
次に、初期層１５上に、バッファ層１６を形成する。具体的には、ＭＯＶＰＥ法によって、ＡｌＮからなる第一の層１７と、ＧａＮからなる第二の層１８とを交互に成長させる。第一の層１７の膜厚は例えば、３〜７ｎｍであり、第二の層１８の膜厚は例えば、２〜７ｎｍである。これを例えば、１〜１５回繰り返す。
【００４９】
次に、バッファ層１６上に動作層２２を形成する。具体的には、バッファ層１６上に、ＭＯＶＰＥ法によって、ＧａＮからなるチャネル層１９、ＡｌＧａＮからなるバリア層２０を順次成長させる。チャネル層１９の膜厚は例えば、１０００〜４０００ｎｍであり、バリア層２０の膜厚は例えば、１０〜５０ｎｍである。
【００５０】
次に、バリア層２０上に、第一電極２６、第二電極２８、及び、制御電極３０を形成する。第一電極２６及び第二電極２８は例えば、Ｔｉ／Ａｌの積層膜で形成することができ、制御電極３０は例えばＳｉＯ、ＳｉＮ等の金属酸化物からなる下層膜と、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｔ等の金属からなる上層膜の積層膜で形成することができる。
【００５１】
上述した製造方法により、図２に示される半導体装置１１が得られる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
シリコン系基板として、第一の部分１４のボロン濃度が３×１０１８ａｔｏｍｓａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、第二の部分１３のボロン濃度が２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコン基板１２を用いて、上述した製造方法で半導体装置を作製した。
実施例１の半導体装置について、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性と、基板の反り量を測定した。
なお、結晶性は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）のピーク波形の半値幅（ａｒｃｓｅｃ）により測定した。また、基板の反り量は、図４に示すように、基板の中央部の高さと、基板の最外周の高の差を、反り量ｘと定義した。ここで、凸状に反るとは、窒化物系化合物半導体層が上になるようにした場合に、図４に示すように、基板中央部が高くなるように反ることを指している。
測定結果を表１に示す。
【００５４】
（比較例１）
実施例１と同様にして、半導体装置を作製した。ただし、シリコン系基板として、ボロン濃度が２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単層のシリコン基板を用いた。
比較例１の半導体装置について、実施例１と同様にして、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性と、基板の反り量を測定した。
測定結果を表１に示す。
【００５５】
（比較例２）
実施例１と同様にして、半導体装置を作製した。ただし、シリコン系基板として、ボロン濃度が３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単層のシリコン基板を用いた。
比較例２の半導体装置について、実施例１と同様にして、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性と、基板の反り量を測定した。
測定結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2014236093.tif 000003
【００５７】
表１からわかるように、基板中のボロン濃度が全体的に高い比較例１は、基板の反り量のばらつきは低減されている一方で、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性は悪くなっている（ＸＲＤの半値幅は、大きいほど、結晶性が悪いことを示している）。
また、基板中のボロン濃度が全体的に低い比較例２は、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性は良好である一方で、基板の反り量のばらつき大きくなっている。
上記に対して、実施例１では、基板の反り量のばらつきを低減させつつ、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性を良好に維持している。
【００５８】
表１の結果を反映させた図３を参照すると、単層構造の比較例１及び比較例２では、基板の反り量のばらつきの低減と、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性の向上とは両立できないが、実施例１においては、基板の反り量のばらつきの低減と、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性の向上とを両立させていることがわかる。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６０】
１１…半導体装置、  １２、１２’…シリコン系基板、  １３、１３’…第二の部分、
１４、１４’…第一の部分、  １５…初期層、  １６…バッファ層、
１７…第一の層、  １８…第二の層、  １９…チャネル層、  ２０…バリア層、
２２…動作層（機能層）、  ２４…二次元電子ガス、
２５…窒化物系化合物半導体層、  ２６…第一電極、  ２８…第二電極、
３０…制御電極。
【図１】
2014236093.tif 000004
【図２】
2014236093.tif 000005
【図３】
2014236093.tif 000006
【図４】
2014236093.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月2日(2014.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
（実施例１）
シリコン系基板として、第一の部分１４のボロン濃度が３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３で、第二の部分１３のボロン濃度が２×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコン基板１２を用いて、上述した製造方法で半導体装置を作製した。
実施例１の半導体装置について、上層の窒化物系化合物半導体層の結晶性と、基板の反り量を測定した。
なお、結晶性は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）のピーク波形の半値幅（ａｒｃｓｅｃ）により測定した。また、基板の反り量は、図４に示すように、基板の中央部の高さと、基板の最外周の高さの差を、反り量ｘと定義した。ここで、凸状に反るとは、窒化物系化合物半導体層が上になるようにした場合に、図４に示すように、基板中央部が高くなるように反ることを指している。
測定結果を表１に示す。