(57)【要約】【課題】より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現する。【解決手段】半導体装置を、基板１０の上方に少なくとも電子走行層１３、電子供給層２３及びキャップ層１８を含む半導体積層構造２２と、キャップ層上に設けられたオーミック電極３１、３２とを備えるものとし、キャップ層を、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて増大するｎ型キャップ層とする。【選択図】図１
2015220362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に少なくとも電子走行層、電子供給層及びキャップ層を含む半導体積層構造と、
前記キャップ層上に設けられたオーミック電極とを備え、
前記キャップ層は、ドーピング濃度が前記オーミック電極の側へ向けて増大するｎ型キャップ層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記キャップ層は、傾斜状又は階段状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化す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】
前記キャップ層は、Ａｌを含み、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少する半導体層であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記キャップ層は、Ｉｎを含み、Ｉｎ組成が前記オーミック電極の側へ向けて増加する半導体層であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばミリ波帯（約３０〜約３００ＧＨｚ）やサブミリ波帯（約３００ＧＨｚ〜約３ＴＨｚ）で動作可能な通信用超高速トランジスタの一つに高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ；High Electron Mobility Transistor）がある。
ＨＥＭＴの高速化には、ゲート長Ｌｇの短縮が最も基本的かつ直接的な方法であり、これまでにＬｇ＝１５ｎｍまで短縮したものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３６０８６号公報
【特許文献２】特開平８−５５９７９号公報
【特許文献３】特開平１１−３４５９６１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Seong-Jin Yeon et al., “610 GHz InAlAs/In0.75GaAs Metamorphic HEMTs with an Ultra-Short 15-nm-Gate”, IEDM Tech. Dig., pp.613-616 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＨＥＭＴの遮断周波数ｆＴは、次式で表される。
【０００６】
【数１】
2015220362.tif 000003
【０００７】
ここで、Ｌｇはゲート長、νはゲート電極の直下を通過する電子の速度（電子速度）、τｅｘは寄生成分に基づく遅延時間（寄生遅延時間）である。
ゲート長Ｌｇの短縮につれて、τｅｘ＞Ｌｇ／νとなり、ゲート長Ｌｇと電子速度νで決まる真性遅延時間Ｌｇ／νに比べて、寄生遅延時間τｅｘの割合が大きくなる。このため、ゲート長Ｌｇを短縮してもＨＥＭＴの高速化の程度が頭打ちになる傾向が現れる。
【０００８】
近年、ゲート長Ｌｇの短縮や電子走行層における電子の有効質量の低減によって、真性遅延時間Ｌｇ／νはかなり短縮されてきており、寄生遅延時間τｅｘの短縮を行なわないと、これ以上の高速化は難しい状況になりつつある。
ここで、寄生遅延時間τｅｘに影響を与える寄生成分に基づく遅延の一成分に、寄生抵抗による遅延がある。この寄生抵抗には、ソース電極及びドレイン電極のオーミックコンタクト抵抗が含まれる。
【０００９】
そして、オーミックコンタクト抵抗は、オーミック電極から２次元電子ガスが存在するチャネル領域までの間に設けられるキャップ層及び電子供給層のバンド構造の影響を受ける。
このため、例えばキャップ層に用いる混晶半導体の組成を変化させることで、オーミックコンタクト抵抗を低減することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、これだけでは十分でなく、より一層の高速化を実現するためには、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが必要となる。
そこで、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現したい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本半導体装置は、基板の上方に少なくとも電子走行層、電子供給層及びキャップ層を含む半導体積層構造と、キャップ層上に設けられたオーミック電極とを備え、キャップ層は、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて増大するｎ型キャップ層である。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本半導体装置によれば、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図３】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図５】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図９】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１０】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１１】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１２】本実施形態の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図１３】本実施形態の第１変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図１４】本実施形態の第１変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図１５】本実施形態の第２変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図１６】本実施形態の第２変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図１７】本実施形態の第３変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図１８】本実施形態の第３変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図１９】本実施形態の第４変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２０】本実施形態の第４変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図２１】本実施形態の第５変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２２】本実施形態の第５変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図２３】本実施形態の第６変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２４】本実施形態の第６変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図２５】本実施形態の第７変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２６】本実施形態の第７変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図２７】本実施形態の第８変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図２８】本実施形態の第８変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図２９】本実施形態の第９変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図３０】本実施形態の第９変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図３１】本実施形態の第１０変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図３２】本実施形態の第１０変形例の半導体装置（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ；ＩｎＰ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図３３】本実施形態の第１１変形例の半導体装置（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図３４】本実施形態の第１１変形例の半導体装置（ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【図３５】本実施形態の第１２変形例の半導体装置（ＡｌＧａＮ／ＧａＮ系ＨＥＭＴ又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ）の構成を示す模式的断面図である。
【図３６】本実施形態の第１２変形例の半導体装置（ＡｌＧａＮ／ＧａＮ系ＨＥＭＴ）の伝導帯バンド構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体装置について、図１〜図３６を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体装置は、例えば通信に用いられる超高速トランジスタの一つであるＩｎＰ系ＨＥＭＴを備える。
つまり、本半導体装置は、例えば、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系の化合物半導体を用いた半導体積層構造を有するＩｎＰ系ＨＥＭＴを備える。このＩｎＰ系ＨＥＭＴは、例えば、ミリ波（約３０〜約３００ＧＨｚ）やサブミリ波（約３００ＧＨｚ〜約３ＴＨｚ）の領域で動作可能なトランジスタである。
【００１５】
なお、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系化合物半導体を、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ともいう。また、ＩｎＰ系ＨＥＭＴを、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴともいう。
本ＩｎＰ系ＨＥＭＴは、図１に示すように、基板１０と、基板１０上に設けられた半導体積層構造２２と、半導体積層構造２２上に設けられたゲート電極３３、ソース電極３１及びドレイン電極３２とを備える。
【００１６】
本実施形態では、基板１０は、半絶縁性ＩｎＰ基板［例えば半絶縁性（１００）ＩｎＰ基板；半導体基板］である。なお、基板１０としては、ＧａＡｓ基板やＳｉ基板を用いることもできる。
半導体積層構造２２は、電子走行層１３、電子供給層２３及びキャップ層１８を含む半導体積層構造である。ここでは、半導体積層構造２２は、バッファ層１１、下部バリア層１２、電子走行層（チャネル層）１３、電子供給層（上部バリア層）２３、エッチング停止層１７、キャップ層１８を順に積層した構造になっている。
【００１７】
本実施形態では、バッファ層１１は、例えば、厚さが約１０００ｎｍである。なお、バッファ層１１に用いる材料は、基板１０に応じて異なる。なお、バッファ層１１は、必要に応じて設ければ良い。
下部バリア層１２は、ＩｎＡｌＡｓ層である。ここでは、アンドープのＩｎＡｌＡｓ層である。例えば、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層であり、その厚さは約２００ｎｍである。なお、バッファ層１１を設けない場合には、この下部バリア層１２がバッファ層としても機能することになる。
【００１８】
電子走行層１３は、ＩｎＧａＡｓ層である。つまり、電子走行層１３は、ＩｎＧａＡｓを含む。ここでは、アンドープのＩｎＧａＡｓ層である。例えば、ｉ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層であり、その厚さは約１０ｎｍである。
なお、電子走行層１３としては、ＩｎＰに格子整合するＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層でなくても良く、圧縮歪みの加わるＩｎ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層等、ＩｎＡｓ組成を０．５３よりも高くしても良い。
【００１９】
電子供給層２３は、ＩｎＡｌＡｓスペーサ層１４、Ｓｉ−δドーピング層１５、ＩｎＡｌＡｓバリア層１６を順に積層させた構造を有する。
ここでは、電子供給層２３は、アンドープのＩｎＡｌＡｓスペーサ層１４、Ｓｉをδドープしてｎ型導電性を付与したＩｎＡｌＡｓによって形成されるＳｉ−δドーピング層１５、アンドープのＩｎＡｌＡｓバリア層１６を順に積層させた構造を有する。
【００２０】
例えば、電子供給層２３は、厚さ約３ｎｍのｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓスペーサ層１４、Ｓｉのδドーピング量を約１×１０１３ｃｍ−２程度としたＳｉ−δドーピング層１５、厚さ約６ｎｍのｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓバリア層１６を順に積層させた構造を有する。
なお、ここでは、バリア層１６やスペーサ層１４にＩｎＡｌＡｓを用いているが、これに限られるものではなく、例えばＩｎＡｌＡｓＳｂを用いても良い。
【００２１】
エッチング停止層１７は、ＩｎＰ層であり、キャップ層１８に対するエッチング停止層である。
ここでは、アンドープのＩｎＰ層、即ち、ｉ−ＩｎＰ層であり、その厚さは、約３ｎｍである。
なお、このエッチング停止層１７は、ＩｎＡｌＡｓ電子供給層２３の酸化を防ぐ保護層としての機能も有する。
【００２２】
キャップ層１８は、ドーピング濃度がソース電極３１及びドレイン電極３２（オーミック電極）の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。
ここでは、キャップ層１８は、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大するｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓ傾斜組成キャップ層（ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層）である。この場合、キャップ層１８は不純物としてＳｉを含むことになる。
【００２３】
例えば、キャップ層１８は、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層であり、その厚さは約２０ｎｍである。このｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８は、下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が徐々に減少するように、傾斜状に組成が変化する。
ここでは、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８は、電子供給層２３（ここではバリア層１６）と同じ組成のＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝１）からＡｌ組成が徐々に減少してＩｎ０．５２Ｇａ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝０）となる傾斜組成（ｙ＝１→０；下部から上部へ向けてｙの値が徐々に小さくなる）を有する。なお、この場合、Ｉｎ組成は固定（一定）である。
【００２４】
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増えている。
なお、傾斜組成キャップ層１８の下部の組成は、電子供給層２３と同じ組成でなくても良く、例えばＩｎ０．５３Ａｌ０．４７Ａｓのように、電子供給層２３の組成とほぼ同じ組成であっても良い。この場合、傾斜組成キャップ層１８の上部の組成は、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓとすれば良い。このように、傾斜組成キャップ層１８は、ｎ−Ｉｎ０．５３Ａｌ０．４７ｙＧａ０．４７（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層としても良い。
【００２５】
このように、キャップ層１８は、Ａｌを含み、Ａｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて減少する半導体層であり、また、傾斜状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化する。この場合、ドーピング濃度も傾斜状に変化することになる。つまり、キャップ層１８を構成する半導体層のＡｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に減少するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増大することになる。
【００２６】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＩｎＡｓ＞ＧａＡｓ＞ＡｌＡｓの順である。つまり、混晶半導体のＡｌ組成が減少するほど、即ち、ＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８のように、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＡｌ組成が減少すると、即ち、Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝１）からＩｎ０．５２Ｇａ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝０）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【００２７】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００２８】
つまり、キャップ層１８として、オーミック電極３１、３２の側へ向けて組成が一定のものを用いると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値は一定である。このため、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる場合、オーミック電極３１、３２の側（即ち、キャップ層１８の上部）でＳｉのドーピング濃度が上限値になるようにすると、オーミック電極３１、３２から遠い側（即ち、キャップ層１８の下部）では、Ｓｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることができないことになる。
【００２９】
これに対し、上述のように、キャップ層１８として、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＡｌ組成が減少するものを用いると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。このため、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる場合、オーミック電極３１、３２から遠い側からオーミック電極３１、３２の側までのキャップ層１８の全体で、Ｓｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００３０】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図２に示すようになる。
なお、図２では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本実施形態のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層を用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００３１】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けてＡｌ組成が減少するＩｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図２中、破線Ｂで示すように、キャップ層の電子供給層の側にバリア（ポテンシャルバリア）ができないようにすることができる。つまり、傾斜組成キャップ層を用い、その下部を電子供給層の組成と同じ又はほぼ同じ組成とすることで、オーミック電極と電子走行層の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【００３２】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８とすることで、図２中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８の表面（図２中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。これにより、キャップ層１８の表面側、即ち、キャップ層１８とオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
【００３３】
なお、半導体積層構造２２は、基板１０の上方に少なくとも電子走行層１３、電子供給層２３及びキャップ層１８を含むものであれば良く、他の積層構造になっていても良い。また、半導体積層構造２２を、ヘテロ構造半導体層ともいう。
そして、このように構成される半導体積層構造２２上に、ゲート電極３３、ソース電極３１及びドレイン電極３２が設けられており、半導体積層構造２２の表面はＳｉＯ２膜（絶縁膜）２１によって覆われている。
【００３４】
ここでは、キャップ層１８［ここではｎ型Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層］上に、電極金属として例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを用いたソース電極（金属電極）３１及びドレイン電極（金属電極）３２が設けられている。
つまり、キャップ層１８と金属電極であるソース電極３１及びドレイン電極３２との接触がオーミックコンタクトとなるように、キャップ層１８上に金属電極であるソース電極３１及びドレイン電極３２が設けられている。このため、ソース電極３１及びドレイン電極３２をオーミック電極という。
【００３５】
また、ｉ−ＩｎＰ層１７上に、電極金属として例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを用いたゲート電極（金属電極）３３が設けられている。
ところで、本実施形態において、キャップ層１８を、上述のように構成しているのは、以下の理由による。
近年、ゲート長Ｌｇの短縮（微細化）や電子走行層における電子の有効質量の低減によって、真性遅延時間Ｌｇ／νはかなり短縮されてきており、寄生遅延時間τｅｘの短縮を行なわないと、これ以上の高速化は難しい状況になりつつある。
【００３６】
ここで、寄生遅延時間τｅｘに影響を与える寄生成分に基づく遅延の一成分に、寄生抵抗による遅延がある。
この寄生抵抗には、ソース電極及びドレイン電極のオーミックコンタクト抵抗が含まれる。
例えば、寄生抵抗には、ソース電極及びドレイン電極のオーミックコンタクト抵抗と、ソース電極・ゲート電極間及びゲート電極・ドレイン電極間のシート抵抗とが含まれる。
【００３７】
このうち、シート抵抗は、主に、成長したエピタキシャル結晶（半導体結晶）における２次元電子ガスの移動度や電子密度によって決まる。
一方、オーミックコンタクト抵抗は、オーミック電極から２次元電子ガスが存在するチャネル領域までの間に設けられるキャップ層及び電子供給層のバンド構造の影響を受ける。
【００３８】
例えば、現在最も高速なＨＥＭＴであるＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴにおいてはノンアニールでオーミック電極を形成することが多く、このバンド構造がどのようになっているかがオーミックコンタクト抵抗に対して多大な影響を及ぼす。
そこで、上述のように、キャップ層１８を、その下部から上部へ向けてＡｌ組成が減少するＩｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層とすることで、キャップ層１８の電子供給層２３の側にポテンシャルバリアができないようにして、オーミックコンタクト抵抗を低減している。
【００３９】
しかしながら、このようにキャップ層１８を構成する混晶半導体の組成を変化させるだけでは十分でなく、より一層の高速化を実現するためには、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが必要となる。例えば、近年のゲート長Ｌｇの微細化に伴って、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減が必要になってきている。
そこで、本実施形態では、上述のように、キャップ層１８を、その下部から上部へ向けてｎ型ドーピング濃度が増大するｎ型Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層とすることで、オーミック電極３１、３２とキャップ層１８との接触部分のポテンシャルバリアを薄くし、トンネル電流を増加させて、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現している。
【００４０】
このように、キャップ層１８の構造を改良することで、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することができ、特性の向上を実現することが可能となる。
次に、本実施形態にかかる半導体装置（ＩｎＰ系ＨＥＭＴ；ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ）の製造方法について、図３〜図１２を参照しながら説明する。
まず、図３に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１０上に、例えば分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy；ＭＢＥ）法によって、バッファ層１１、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ下部バリア層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層１３、電子供給層２３を構成するｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓスペーサ層１４、Ｓｉ−δドーピング層１５、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓバリア層１６、ｉ−ＩｎＰエッチング停止層１７、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８を順に積層させて、半導体積層構造２２を形成する。
【００４１】
なお、結晶成長法は、ＭＢＥ法に限られるものではなく、例えば、有機金属化学堆積（ＭＯＣＶＤ；Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いることも可能である。
ここでは、バッファ層１１は、厚さを約１０００ｎｍとする。
また、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ下部バリア層１２は、厚さを約２００ｎｍとする。
【００４２】
また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ電子走行層１３は、厚さを約１０ｎｍとする。
また、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓスペーサ層１４は、厚さを約３ｎｍとする。
また、Ｓｉ−δドーピング層１５は、Ｓｉのδドーピング量を約１×１０１３ｃｍ−２程度とする。
また、ｉ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓバリア層１６は、厚さを約６ｎｍとする。
【００４３】
また、ｉ−ＩｎＰエッチング停止層１７は、厚さを約３ｎｍとする。
また、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８は、厚さを約２０ｎｍとし、Ａｌ組成の変化に応じて、表面に向けて、Ｓｉドーピング濃度を約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増やしたものとする。
【００４４】
次に、素子分離後、図４に示すように、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造のソース電極３１、ドレイン電極３２を形成する。
これにより、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８上にオーミック電極としてのソース電極３１及びドレイン電極３２が形成される。
【００４５】
次に、図５に示すように、ソース電極３１とドレイン電極３２の間のキャップ層１８上に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、ＳｉＯ２膜２１を形成する。ここでは、ＳｉＯ２膜２１は、厚さを約２０ｎｍ程度とする。
次に、図６〜図１２に示すように、Ｔ型ゲート電極３３を形成する。
つまり、まず、図６に示すように、３層構造のレジスト膜４１〜４３を形成する。ここでは、ＺＥＰレジスト（日本ゼオン製）、ＰＭＧＩ（Poly-dimethylglutarimide）レジスト、ＺＥＰレジストを順に塗布して、ＺＥＰレジスト膜４１、ＰＭＧＩレジスト膜４２、ＺＥＰレジスト膜４３を順に積層させた３層構造のレジスト膜を形成する。
【００４６】
次に、例えば電子ビーム露光法によって、図７に示すように、Ｔ型ゲート電極３３のヘッド部分を形成する領域を露光し、ＺＥＰレジスト膜４３及びＰＭＧＩレジスト膜４２に開口部を形成する。また、例えば電子ビーム露光法によって、図８に示すように、Ｔ型ゲート電極３３のフット部分を形成する領域を露光し、最下層のＺＥＰレジスト膜４１に所望のゲート長に合わせて開口部を形成する。
【００４７】
次に、ゲート長に合わせて形成された開口部を有する最下層のＺＥＰレジスト膜４１をマスクとして、例えばエッチングガスとしてＣＦ４を用いた反応性イオンエッチングによって、図９に示すように、ＳｉＯ２膜２１に開口部を形成する。
そして、キャップ層１８を電気的に分離するために、例えばエッチング液としてクエン酸（Ｃ６Ｈ８Ｏ７）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）の混合溶液を用いてウェットエッチングを行なって、図１０に示すように、リセスを形成する。
【００４８】
最後に、図１１に示すように、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕを蒸着させた後、リフトオフを行なって、図１２に示すように、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造のＴ型ゲート電極３３を形成する。これにより、ｉ−ＩｎＰエッチング停止層１７上にＴ型ゲート電極３３が形成される。
したがって、本実施形態にかかる半導体装置によれば、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できるという利点がある。
（第１変形例）
上述の実施形態では、キャップ層１８を、傾斜状に組成が変化する傾斜組成キャップ層とする場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。
【００４９】
例えば、図１３に示すように、キャップ層を、階段状に組成が変化する階段組成キャップ層１８Ａとしても良い。これを第１変形例という。
例えば、キャップ層を、下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が段階的に減少するように、階段状に組成が変化するｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成キャップ層１８Ａとしても良い。
【００５０】
このｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成キャップ層１８Ａは、ｙの値が１から０へ段階的に小さくなるように設定された複数のｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ層を積層させることで、電子供給層２３（ここではバリア層１６）と同じ組成のＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層（ｙ＝１）からＡｌ組成が段階的に減少してＩｎ０．５２Ｇａ０．４８Ａｓ（ｙ＝０）となる階段組成（ｙ＝１→０；下部から上部へ向けてｙの値が段階的に小さくなる）を有するものとすれば良い。
【００５１】
例えば、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成キャップ層１８Ａは、電子供給層２３（ここではバリア層１６）と同じ組成のＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層（ｙ＝１）、Ｉｎ０．５２Ａｌｙ４Ｇａ０．４８−ｙ４Ａｓ層（ｙ３＜ｙ４＜０．４８）、Ｉｎ０．５２Ａｌｙ３Ｇａ０．４８−ｙ３Ａｓ層（ｙ２＜ｙ３＜ｙ４）、Ｉｎ０．５２Ａｌｙ２Ｇａ０．４８−ｙ２Ａｓ層（ｙ１＜ｙ２＜ｙ３）、Ｉｎ０．５２Ａｌｙ１Ｇａ０．４８−ｙ１Ａｓ層（０＜ｙ１＜ｙ２）、Ｉｎ０．５２Ｇａ０．４８Ａｓ（ｙ＝０）を積層させたものとすれば良い。この場合、Ｉｎ組成は固定（一定）とすれば良い。
【００５２】
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで段階的に増えるようにすれば良い。
この場合も、キャップ層１８Ａは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層（ｎ型キャップ層）である。
【００５３】
また、キャップ層１８Ａは不純物としてＳｉを含むことになる。
また、キャップ層１８Ａは、Ａｌを含み、Ａｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて減少する半導体層であり、また、階段状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化する。この場合、ドーピング濃度も階段状に変化することになる。
【００５４】
つまり、キャップ層１８Ａを構成する半導体層のＡｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて階段状に減少するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極３１、３２の側へ向けて階段状に増大することになる。
なお、階段組成キャップ層１８Ａの最下部の組成は、電子供給層２３と同じ組成でなくても良く、例えばＩｎ０．５３Ａｌ０．４７Ａｓのように、電子供給層２３の組成とほぼ同じ組成であっても良い。
【００５５】
この場合、これに積層される各層も、Ｉｎ０．５３Ａｌｙ４Ｇａ０．４７−ｙ４Ａｓ層（ｙ３＜ｙ４＜０．４７）、Ｉｎ０．５３Ａｌｙ３Ｇａ０．４７−ｙ３Ａｓ層（ｙ２＜ｙ３＜ｙ４）、Ｉｎ０．５３Ａｌｙ２Ｇａ０．４７−ｙ２Ａｓ層（ｙ１＜ｙ２＜ｙ３）、Ｉｎ０．５３Ａｌｙ１Ｇａ０．４７−ｙ１Ａｓ層（０＜ｙ１＜ｙ２）、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ（ｙ＝０）のようにすれば良い。
【００５６】
このように、段階組成キャップ層１８Ａは、ｙの値が１から０へ段階的に小さくなるように設定された複数のｎ−Ｉｎ０．５３Ａｌ０．４７ｙＧａ０．４７（１−ｙ）Ａｓ層を積層させたｎ−Ｉｎ０．５３Ａｌ０．４７ｙＧａ０．４７（１−ｙ）Ａｓ階段組成キャップ層であっても良い。
また、積層数は何層でも良いが、積層数を多くすることで、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００５７】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＩｎＡｓ＞ＧａＡｓ＞ＡｌＡｓの順である。つまり、混晶半導体のＡｌ組成が減少するほど、即ち、ＩｎＡｌＡｓからＩｎＧａＡｓに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８Ａのように、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＡｌ組成が減少すると、即ち、Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝１）からＩｎ０．５２Ｇａ０．４８Ａｓ（即ち、ｙ＝０）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【００５８】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００５９】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図１４に示すようになる。
なお、図１４では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第１変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８Ａを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成（ｙ＝１→０）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図１４では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図１４中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００６０】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けてＡｌ組成が減少するＩｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成（ｙ＝１→０）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図１４中、破線Ｂで示すように、キャップ層の電子供給層の側にバリア（ポテンシャルバリア）ができないようにすることができる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【００６１】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ階段組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８Ａとすることで、図１４中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ａを構成する各層の表面側（図１４中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【００６２】
これにより、キャップ層１８Ａを構成する各層の表面側、特に、キャップ層１８Ａとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
（第２変形例）
上述の実施形態では、キャップ層を、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８ｙＧａ０．４８（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｙ＝１→０）キャップ層１８としているが、これに限られるものではなく、キャップ層は、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて増大するｎ型キャップ層であれば良い。
【００６３】
例えば、図１５に示すように、キャップ層を、下部から上部へ向けて、Ｉｎ組成が徐々に増加するように、傾斜状に組成が変化するｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｂとしても良い。これを第２変形例という。
ここで、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｂは、例えば、電子供給層２３（ここではバリア層１６）と同じ組成のＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｘ＝０．５２、ｙ＝１）からＩｎ組成が徐々に増加してＩｎＡｓ（即ち、ｘ＝１、ｙ＝１）となる傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１；下部から上部へ向けてｘの値が徐々に大きくなる）を有するものとすれば良い。
【００６４】
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増えるようにすれば良い。
なお、ここでは、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｂにおいて、ｙの値を１にしているが、これに限られるものではなく、ｙの値、即ち、ＡｌとＧａの比は固定（一定）であれば良い。また、ｘの値をどのように変化させるかも、上述の変化のさせ方に限られるものではない。
【００６５】
例えば、傾斜組成キャップ層１８Ｂの下部の組成は、電子供給層２３と同じ組成でなくても良く、例えばＩｎ０．５３Ａｌ０．４７Ａｓのように、電子供給層２３の組成とほぼ同じ組成であっても良い。また、傾斜組成キャップ層１８Ｂの上部の組成は、ＩｎＡｓでなくても良く、例えばＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓであっても良い。このように、傾斜組成キャップ層１８Ｂは、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５３→１、ｙは一定；例えばｙ＝１）キャップ層であっても良い。
【００６６】
上述のような場合も、キャップ層１８Ｂは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層（ｎ型キャップ層）である。
また、キャップ層１８Ｂは不純物としてＳｉを含むことになる。
【００６７】
また、キャップ層１８Ｂは、Ｉｎを含み、Ｉｎ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて増加する半導体層であり、また、傾斜状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化する。
この場合、ドーピング濃度も傾斜状に変化することになる。つまり、キャップ層１８Ｂを構成する半導体層のＩｎ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増加するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増大することになる。
【００６８】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＩｎＡｓ＞ＧａＡｓ＞ＡｌＡｓの順である。つまり、混晶半導体のＩｎ組成が増加するほど、即ち、ＩｎＡｌＡｓからＩｎＡｓに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１）キャップ層１８Ｂのように、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＩｎ組成が増加すると、即ち、Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｘ＝０．５２、ｙ＝１）からＩｎＡｓ（即ち、ｘ＝１、ｙ＝１）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【００６９】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００７０】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図１６に示すようになる。
なお、図１６では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第２変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１）キャップ層１８Ｂを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図１６では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図１６中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００７１】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けてＩｎ組成が増加するＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図１６中、破線Ｂで示すように、キャップ層の表面側、即ち、オーミック電極とキャップ層との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が低くなり、電子がトンネルしやすくなる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【００７２】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１）キャップ層１８Ｂとすることで、図１６中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｂの表面（図１６中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。これにより、キャップ層１８Ｂの表面側、即ち、キャップ層１８Ｂとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
【００７３】
なお、上述の実施形態の場合（図２参照）と比較すると、キャップ層１８Ｂの表面側、即ち、オーミック電極３１、３２とキャップ層１８Ｂとの接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が低くなる。
また、この第２変形例のように、傾斜組成キャップ層１８Ｂを用い、その下部を電子供給層２３の組成と同じ又はほぼ同じ組成とすることで、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができるため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
【００７４】
つまり、例えばキャップ層をｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０→１、ｙは一定；例えばｙ＝１）キャップ層のようにしても良いが、この場合、オーミック電極と電子走行層の間に、オーミックコンタクト抵抗となりうる、エネルギの高いポテンシャルバリアが３個存在することになる。これに対し、上述の第２変形例のものでは、図１６に示すように、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを２個に減らすことができるため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
【００７５】
また、この第２変形例では、キャップ層を、傾斜状に組成が変化する傾斜組成キャップ層としているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１変形例の場合と同様に、階段状に組成が変化する階段組成キャップ層としても良い。
（第３変形例）
上述の実施形態のものと上述の第２変形例のものとを組み合わせても良い。つまり、キャップ層を、Ａｌ組成がオーミック電極の側へ向けて減少し、かつ、Ｉｎ組成がオーミック電極の側へ向けて増加するＩｎＡｌＧａＡｓ層としても良い。これを第３変形例という。
【００７６】
例えば、図１７に示すように、キャップ層を、下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が徐々に減少し、かつ、Ｉｎ組成が徐々に増加するように、傾斜状に組成が変化するｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｃとしても良い。
ここで、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｃは、例えば、電子供給層２３（ここではバリア層１６）と同じ組成のＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｘ＝０．５２、ｙ＝１）から、Ａｌ組成が徐々に減少し（即ち、Ｇａ組成が徐々に増加し）、かつ、Ｉｎ組成が徐々に増加して、ＩｎＡｓ（即ち、ｘ＝１、ｙ＝０）となる傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０；下部から上部へ向けて、ｘの値が徐々に大きくなり、かつ、ｙの値が徐々に小さくなる）を有するものとすれば良い。
【００７７】
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増えるようにすれば良い。
なお、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成キャップ層１８Ｃにおいて、ｙの値、即ち、ＡｌとＧａの比をどのように変化させるかは、上述の変化のさせ方に限られるものではなく、Ａｌ組成が徐々に減少し、Ｇａ組成が徐々に増加するようにすれば良い。また、ｘの値をどのように変化させるかも、上述の変化のさせ方に限られるものではない。
【００７８】
例えば、傾斜組成キャップ層１８Ｃの下部の組成は、電子供給層２３と同じ組成でなくても良く、例えばＩｎ０．５３Ａｌ０．４７Ａｓのように、電子供給層２３の組成とほぼ同じ組成であっても良い。また、傾斜組成キャップ層１８Ｃの上部の組成は、ＩｎＡｓでなくても良く、例えばＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓであっても良い。このように、傾斜組成キャップ層１８Ｃは、ｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５３→１、ｙ＝１→０）キャップ層であっても良い。
【００７９】
上述のような場合も、キャップ層１８Ｃは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層（ｎ型キャップ層）である。
また、キャップ層１８Ｃは不純物としてＳｉを含むことになる。
【００８０】
また、キャップ層１８Ｃは、Ａｌを含み、Ａｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて減少する半導体層である。また、キャップ層１８Ｃは、Ｉｎを含み、Ｉｎ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて増加する半導体層である。また、傾斜状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化する。
この場合、ドーピング濃度も傾斜状に変化することになる。つまり、キャップ層１８Ｃを構成する半導体層のＡｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に減少し、かつ、Ｉｎ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増加するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて傾斜状に増大することになる。
【００８１】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＩｎＡｓ＞ＧａＡｓ＞ＡｌＡｓの順である。つまり、混晶半導体のＩｎ組成が増加するほど、即ち、ＩｎＡｌＡｓからＩｎＡｓに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０）キャップ層１８Ｃのように、オーミック電極３１、３２の側へ向けて、Ａｌ組成が減少し、かつ、Ｉｎ組成が増加すると、即ち、Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ（即ち、ｘ＝０．５２、ｙ＝１）からＩｎＡｓ（即ち、ｘ＝１、ｙ＝０）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【００８２】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【００８３】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図１８に示すようになる。
なお、図１８では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第３変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０）キャップ層１８Ｃを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図１８では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図１８中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００８４】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が減少し、かつ、Ｉｎ組成が増加するＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図１８中、破線Ｂで示すように、キャップ層の電子供給層の側にバリア（ポテンシャルバリア）ができないようにすることができ、かつ、キャップ層の表面側、即ち、オーミック電極とキャップ層との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が低くなり、電子がトンネルしやすくなる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【００８５】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０．５２→１、ｙ＝１→０）キャップ層１８Ｃとすることで、図１８中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｃの表面（図１８中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。これにより、キャップ層１８Ｃの表面側、即ち、キャップ層１８Ｃとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
【００８６】
なお、上述の実施形態の場合（図２参照）と比較すると、キャップ層１８Ｃの表面側、即ち、オーミック電極３１、３２とキャップ層１８Ｃとの接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が低くなり、上述の第２変形例の場合（図１６参照）と比較すると、全体的にバリアのエネルギが下がり、バリアが薄くなる。
また、この第３変形例のように、傾斜組成キャップ層１８Ｃを用い、その下部を電子供給層２３の組成と同じ又はほぼ同じ組成とすることで、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができるため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
【００８７】
つまり、例えばキャップ層をｎ−ＩｎｘＡｌｙ（１−ｘ）Ｇａ（１−ｘ）（１−ｙ）Ａｓ傾斜組成（ｘ＝０→１；ｙ＝１→０）キャップ層のようにしても良いが、この場合、オーミック電極と電子走行層の間に、オーミックコンタクト抵抗となりうる、エネルギの高いポテンシャルバリアが３個存在することになる。これに対し、上述の第３変形例のものでは、図１８に示すように、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを２個に減らすことができるため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
【００８８】
また、この第３変形例では、キャップ層を、傾斜状に組成が変化する傾斜組成キャップ層としているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１変形例の場合と同様に、階段状に組成が変化する階段組成キャップ層としても良い。
（第４変形例）
上述の実施形態では、キャップ層を傾斜組成キャップ層とする場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、組成が変化しないキャップ層、即ち、組成一定のキャップ層としても良い。これを第４変形例という。
【００８９】
例えば、図１９に示すように、キャップ層をｎ型ＩｎＧａＡｓキャップ層１８Ｄとしても良い。例えば、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄとすれば良い。そして、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで増えるようにすれば良い。
この場合も、キャップ層１８Ｄは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。また、キャップ層１８Ｄは不純物としてＳｉを含むことになる。
【００９０】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造は、図２０に示すようになる。
なお、図２０では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第４変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２０では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２０中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００９１】
上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層とすることで、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合（図２０中、破線Ｂ参照）と比較して、図２０中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｄの表面側（図２０中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【００９２】
これにより、キャップ層１８Ｄの表面側、即ち、キャップ層１８Ｄとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
但し、上述の実施形態（図２参照）のように、傾斜組成キャップ層１８を用い、その下部を電子供給層２３の組成と同じ又はほぼ同じ組成とすることで、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができるため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
【００９３】
つまり、この第４変形例のものでは、図２０に示すように、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間に、オーミックコンタクト抵抗となりうる、エネルギの高いポテンシャルバリアが３個存在する。これに対し、上述の実施形態のものでは、図２に示すように、オーミック電極３１、３２と電子走行層１３の間のポテンシャルバリアを２個に減らすことができる。このため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現することが可能である。
（第５変形例）
上述の第４変形例では、組成が変化しないキャップ層を一層構造としているが、これに限られるものではなく、例えば、図２１に示すように、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層とｎ型ＩｎＧａＡｓ層を積層した２層構造のキャップ層１８Ｅとしても良い。これを第５変形例という。
【００９４】
例えば、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層とｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層を積層した２層構造のキャップ層１８Ｅとすれば良い。そして、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで増えるようにすれば良い。
この場合も、キャップ層１８Ｅは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。また、キャップ層１８Ｅは不純物としてＳｉを含むことになる。
【００９５】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造は、図２２に示すようになる。
なお、図２２では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第５変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させた２層構造のキャップ層１８Ｅを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定の２層構造のキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２２では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２２中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【００９６】
上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させた２層構造のキャップ層１８Ｅとすることで、ドーピング濃度一定の２層構造のキャップ層を用いた場合（図２２中、破線Ｂ参照）と比較して、図２２中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｅを構成する各層の表面側（図２２中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【００９７】
これにより、キャップ層１８Ｅを構成する各層の表面側のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第５変形例のものでは、上述の第４変形例のもの（図２０参照）又は後述の第６変形例のもの（図２４参照）よりもポテンシャルバリアの厚さを薄くすることができるため、上述の第４変形例のもの（図２０参照）又は後述の第６変形例のもの（図２４参照）よりもオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能である。
（第６変形例）
また、キャップ層を、例えば図２３に示すように、異なる組成を有するｎ型ＩｎＧａＡｓ層を積層した２層構造のキャップ層１８Ｆとしても良い。これを第６変形例という。
【００９８】
例えば、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層とｎ−ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＞０．５３）層を積層した２層構造のキャップ層１８Ｆとすれば良い。そして、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで増えるようにすれば良い。
この場合も、キャップ層１８Ｆは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。また、キャップ層１８Ｆは不純物としてＳｉを含むことになる。
【００９９】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造は、図２４に示すようになる。
なお、図２４では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第６変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させた２層構造のキャップ層１８Ｆを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定の２層構造のキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２４では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２４中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１００】
上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させた２層構造のキャップ層１８Ｆとすることで、ドーピング濃度一定の２層構造のキャップ層を用いた場合（図２４中、破線Ｂ参照）と比較して、図２４中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｆを構成する各層の表面側（図２４中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【０１０１】
これにより、キャップ層１８Ｆを構成する各層の表面側、特に、キャップ層１８Ｆとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第６変形例のものでは、上述の第４変形例のもの（図２０参照）よりもポテンシャルバリアの高さを低くすることができるため、上述の第４変形例のもの（図２０参照）よりもオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能である。
（第７変形例）
また、キャップ層を、例えば図２５に示すように、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層、異なる組成を有するｎ型ＩｎＧａＡｓ層を積層した３層構造のキャップ層１８Ｇとしても良い。これを第７変形例という。
【０１０２】
例えば、ｎ−Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ層、ｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ層、ｎ−ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＞０．５３）層を積層した３層構造のキャップ層１８Ｇとすれば良い。そして、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）が約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで増えるようにすれば良い。
この場合も、キャップ層１８Ｇは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。また、キャップ層１８Ｇは不純物としてＳｉを含むことになる。
【０１０３】
このように構成された半導体積層構造２２の伝導帯バンド構造は、図２６に示すようになる。
なお、図２６では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第７変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させた３層構造のキャップ層１８Ｇを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定の３層構造のキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２６では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２６中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１０４】
上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させた３層構造のキャップ層１８Ｇとすることで、ドーピング濃度一定の３層構造のキャップ層を用いた場合（図２６中、破線Ｂ参照）と比較して、図２６中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｇを構成する各層の表面側（図２６中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【０１０５】
これにより、キャップ層１８Ｇを構成する各層の表面側のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第７変形例のものでは、上述の第４〜６変形例のもの（図２０、図２２、図２４参照）よりもポテンシャルバリアの厚さを薄く、高さを低くすることができるため、上述の第４〜６変形例のもの（図２０、図２２、図２４参照）よりもオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能である。
（第８変形例）
上述の第４変形例（図１９参照）では、電子走行層１３をＩｎＧａＡｓ層としているが、これに限られるものではない。
【０１０６】
例えば図２７に示すように、電子走行層１３Ｘを、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｓ層とを積層させたものとしても良い。これを第８変形例という。
具体的には、電子走行層１３Ｘを、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層、ｉ−ＩｎＡｓ層、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層を積層させたものとすれば良い。この場合も、電子走行層１３ＸはＩｎＧａＡｓを含むものである。
【０１０７】
このように構成する場合、伝導帯バンド構造は、図２８に示すようになる。
なお、図２８では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第８変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図２８では、ＩｎＰ層は、伝導帯バンド構造上凹みとなるだけで、オーミックコンタクト抵抗の低減に影響を与えるものではないため、簡略化のため、図示していない。また、図２８中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１０８】
上述の第４変形例の場合（図２０参照）と同様に、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄとすることで、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合（図２８中、破線Ｂ参照）と比較して、図２８中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｄの表面側（図２８中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【０１０９】
これにより、キャップ層１８Ｄの表面側、即ち、キャップ層１８Ｄとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第８変形例では、上述の第４変形例（図１９参照）の変形例として、即ち、上述の第４変形例のものに対して電子走行層の構成を変更する変形例として説明しているが、これに限られるものではない。
【０１１０】
例えば、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例の変形例として構成することもできる。つまり、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例のものに対して、この第８変形例の電子走行層１３Ｘの構成を適用することもできる。
（第９変形例）
上述の第４変形例（図１９参照）では、電子供給層２３を、ＩｎＡｌＡｓスペーサ層１４、Ｓｉ−δドーピング層１５、ＩｎＡｌＡｓバリア層１６を順に積層させた構造としているが、これに限られるものではない。
【０１１１】
例えば図２９に示すように、電子供給層２３Ｘを、ＩｎＰスペーサ層１４Ｘ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ｘ、ＩｎＰバリア層１６Ｘを順に積層させた構造としても良い。これを第９変形例という。
例えば、電子供給層２３Ｘを、アンドープのＩｎＰスペーサ層１４Ｘ、Ｓｉをδドープしてｎ型導電性を付与したＩｎＰによって形成されるＳｉ−δドーピング層１５Ｘ、アンドープのＩｎＰバリア層１６Ｘを順に積層させた構造とすれば良い。この場合も、電子供給層２３ＸはＩｎＰを含むものものとなる。
【０１１２】
このように構成する場合、伝導帯バンド構造は、図３０に示すようになる。
なお、図３０では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第９変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図３０中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１１３】
上述の第４変形例の場合（図２０参照）と同様に、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄとすることで、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合（図３０中、破線Ｂ参照）と比較して、図３０中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｄの表面側（図３０中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【０１１４】
これにより、キャップ層１８Ｄの表面側、即ち、キャップ層１８Ｄとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第９変形例では、上述の第４変形例（図１９参照）の変形例として、即ち、上述の第４変形例のものに対して電子供給層の構成を変更する変形例として説明しているが、これに限られるものではない。
【０１１５】
例えば、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例の変形例として構成することもできる。つまり、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例のものに対して、この第９変形例の電子供給層２３Ｘの構成を適用することもできる。
（第１０変形例）
上述の第４変形例（図１９参照）のものにおいて、例えば図３１に示すように、電子供給層２３Ｙを、ＩｎＡｌＡｓスペーサ層１４Ｙ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ｙ、ＩｎＡｌＡｓバリア層１６Ｙ、ＩｎＰバリア層１７Ｙを順に積層させた構造としても良い。これを第１０変形例という。
【０１１６】
例えば、電子供給層２３Ｙを、アンドープのＩｎＡｌＡｓスペーサ層１４Ｙ、Ｓｉをδドープしてｎ型導電性を付与したＩｎＰによって形成されるＳｉ−δドーピング層１５Ｙ、アンドープのＩｎＡｌＡｓバリア層１６Ｙ、アンドープのＩｎＰバリア層１７Ｙを順に積層させた構造とすれば良い。この場合、電子供給層２３ＹはＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰを含むものものとなる。
【０１１７】
このように構成する場合、伝導帯バンド構造は、図３２に示すようになる。
なお、図３２では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第１０変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図３２中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１１８】
上述の第４変形例の場合（図２０参照）と同様に、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層１８Ｄとすることで、ドーピング濃度一定のｎ−Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓキャップ層を用いた場合（図３２中、破線Ｂ参照）と比較して、図３２中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｄの表面側（図３２中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。
【０１１９】
これにより、キャップ層１８Ｄの表面側、即ち、キャップ層１８Ｄとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
なお、この第１０変形例では、上述の第４変形例（図１９参照）の変形例として、即ち、上述の第４変形例のものに対して電子供給層の構成を変更する変形例として説明しているが、これに限られるものではない。
【０１２０】
例えば、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例の変形例として構成することもできる。つまり、上述の実施形態及び第１〜３、５〜７変形例のものに対して、この第１０変形例の電子供給層２３Ｙの構成を適用することもできる。
（第１１変形例）
上述の実施形態及び各変形例では、ＩｎＰ系ＨＥＭＴ（ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴ）を例に挙げて説明しているが、材料系はこれに限られるものではない。
【０１２１】
例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系ＨＥＭＴ又はＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴに本発明を適用することもできる。これを第１１変形例という。
例えば図３３に示すように、ＧａＡｓ基板１０Ａ上に、ＡｌＧａＡｓバッファ層（下部バリア層）１２Ａ、ＧａＡｓ電子走行層（チャネル層）１３Ａ、ＡｌＧａＡｓ電子供給層（上部バリア層）２３Ａ、キャップ層１８Ｈを順に積層した半導体積層構造２２Ａを備えるものとすれば良い。
【０１２２】
例えば、ＧａＡｓ基板［例えば（１００）ＧａＡｓ基板；半導体基板］１０Ａ上に、ｉ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバッファ層１２Ａ、ｉ−ＧａＡｓ電子走行層１３Ａ、ｉ−ＡｌＧａＡｓ電子供給層２３Ａ、キャップ層１８Ｈを順に積層した半導体積層構造２２Ａを備えるものとすれば良い。なお、上述の実施形態の場合と同様に、バッファ層と下部バリア層とを別の層として設けても良い。
【０１２３】
そして、半導体積層構造２２Ａ上に、ゲート電極３３、ソース電極３１及びドレイン電極３２を設け、半導体積層構造２２Ａの表面をＳｉＯ２膜（絶縁膜）２１で覆うようにすれば良い。
この場合、電子供給層２３Ａは、ＡｌＧａＡｓスペーサ層１４Ａ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ａ、ＡｌＧａＡｓバリア層１６Ａを順に積層させた構造を有するものとすれば良い。
【０１２４】
具体的には、電子供給層２３Ａは、ｉ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓスペーサ層１４Ａ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ａ、ｉ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層１６Ａを順に積層させた構造を有するものとすれば良い。
特に、キャップ層１８Ｈは、上述の実施形態の場合と同様に、ドーピング濃度がソース電極３１及びドレイン電極３２（オーミック電極）の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。
【０１２５】
例えば、キャップ層１８Ｈは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大するｎ型ＡｌＧａＡｓ傾斜組成キャップ層（ｎ型ＡｌＧａＡｓキャップ層）とすれば良い。この場合、キャップ層１８Ｈは不純物としてＳｉを含むことになる。
具体的には、キャップ層１８Ｈは、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成キャップ層とすれば良い。このｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成キャップ層１８Ｈは、下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が徐々に減少するように、傾斜状に組成が変化するものとすれば良い。
【０１２６】
つまり、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成キャップ層１８Ｈは、電子供給層２３Ａ（ここではバリア層１６Ａ）と同じ組成のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（即ち、ｘ＝０．３）からＡｌ組成が徐々に減少してＧａＡｓ（即ち、ｘ＝０）となる傾斜組成（ｘ＝０．３→０；下部から上部へ向けてｘの値が徐々に小さくなる）を有するものとすれば良い。
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）を約２×１０１８ｃｍ−３程度から約２×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増やせば良い。
【０１２７】
この場合も、上述の実施形態の場合と同様に、キャップ層１８Ｈは、Ａｌを含み、Ａｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて減少する半導体層であり、また、傾斜状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化することになる。この場合、ドーピング濃度も傾斜状に変化することになる。つまり、キャップ層１８Ｈを構成する半導体層のＡｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に減少するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増大することになる。
【０１２８】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＧａＡｓ＞ＡｌＡｓである。つまり、混晶半導体のＡｌ組成が減少するほど、即ち、ＡｌＧａＡｓからＧａＡｓに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｈのように、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＡｌ組成が減少すると、即ち、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（即ち、ｘ＝０．３）からＧａＡｓ（即ち、ｘ＝０）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【０１２９】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【０１３０】
このように構成された半導体積層構造２２Ａの伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図３４に示すようになる。
なお、図３４では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第１１変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｈを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図３４中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１３１】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けてＡｌ組成が減少するＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図３４中、破線Ｂで示すように、キャップ層の電子供給層の側にバリア（ポテンシャルバリア）ができないようにすることができる。つまり、傾斜組成キャップ層を用い、その下部を電子供給層の組成と同じ組成とすることで、オーミック電極と電子走行層の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【０１３２】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｈとすることで、図３４中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｈの表面（図３４中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。これにより、キャップ層１８Ｈの表面側、即ち、キャップ層１８Ｈとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
【０１３３】
なお、この第１１変形例では、ＡｌＧａＡｓバッファ層１２Ａ、ＡｌＧａＡｓスペーサ層１４Ａ、ＡｌＧａＡｓバリア層１６ＡのＡｌ組成を０．３としているが、これに限られるものではない。また、電子走行層１３Ａは、多少のＩｎＡｓを添加して、例えばｉ−ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ電子走行層；ｘ＝約０．１５〜約０．２５）のようなＩｎＧａＡｓ層としても良い。これをＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系ＨＥＭＴという。このように、電子走行層１３Ａは、ＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓを含むものであれば良い。
【０１３４】
また、この第１１変形例では、上述の実施形態の場合と同様に、キャップ層を、Ａｌ組成がオーミック電極の側へ向けて傾斜状に減少するものとしているが、これに限られるものではなく、上述の第１〜１０変形例の場合と同様に、この第１１変形例を変形することも可能である。
例えば、キャップ層を、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて増大するものとし、電子供給層の材料に応じて、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ［ｘの値は固定（一定）；例えばｘ＝０．３］層又はｎ型ＧａＡｓ層とすることもできる。
（第１２変形例）
また、例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ系ＨＥＭＴに本発明を適用することもできる。これを第１２変形例という。
【０１３５】
例えば図３５に示すように、ＳｉＣ基板１０Ｂ上に、ＡｌＧａＮバッファ層（下部バリア層）１２Ｂ、ＧａＮ電子走行層（チャネル層）１３Ｂ、ＡｌＧａＮ電子供給層（上部バリア層）２３Ｂ、キャップ層１８Ｉを順に積層した半導体積層構造２２Ｂを備えるものとすれば良い。
例えば、ＳｉＣ基板（半導体基板）１０Ｂ上に、ｉ−ＡｌＧａＮバッファ層１２Ｂ、ｉ−ＧａＡｓ電子走行層１３Ｂ、ｉ−ＡｌＧａＮ電子供給層２３Ｂ、キャップ層１８Ｉを順に積層した半導体積層構造２２Ｂを備えるものとすれば良い。
【０１３６】
なお、基板１０Ｂとしては、サファイア基板やＳｉ（１１１）基板を用いることもできる。また、上述の実施形態の場合と同様に、バッファ層と下部バリア層とを別の層として設けても良い。
そして、半導体積層構造２２Ｂ上に、ゲート電極３３、ソース電極３１及びドレイン電極３２を設け、半導体積層構造２２Ｂの表面をＳｉＯ２膜（絶縁膜）２１で覆うようにすれば良い。
【０１３７】
この場合、電子供給層２３Ｂは、ＡｌＧａＮスペーサ層１４Ｂ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ｂ、ＡｌＧａＮバリア層１６Ｂを順に積層させた構造を有するものとすれば良い。
具体的には、電子供給層２３Ｂは、ｉ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎスペーサ層１４Ｂ、Ｓｉ−δドーピング層１５Ｂ、ｉ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎバリア層１６Ｂを順に積層させた構造を有するものとすれば良い。なお、電子供給層２３Ｂを構成するバリア層１６Ｂやスペーサ層１４Ｂに傾斜組成ＡｌＧａＮ層を用いても良い。
【０１３８】
特に、キャップ層１８Ｉは、上述の実施形態の場合と同様に、ドーピング濃度がソース電極３１及びドレイン電極３２（オーミック電極）の側へ向けて［即ち、下部から上部（表面）へ向けて］増大するｎ型キャップ層である。
例えば、キャップ層１８Ｉは、Ｓｉを不純物としてドーピングしてｎ型導電性を付与し、そのドーピング濃度（ｎ型ドーピング濃度）がオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大するｎ型ＡｌＧａＮ傾斜組成キャップ層（ｎ型ＡｌＧａＮキャップ層）とすれば良い。この場合、キャップ層１８Ｉは不純物としてＳｉを含むことになる。
【０１３９】
具体的には、キャップ層１８Ｉは、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成キャップ層とすれば良い。このｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成キャップ層１８Ｉは、下部から上部へ向けて、Ａｌ組成が徐々に減少するように、傾斜状に組成が変化するものとすれば良い。
つまり、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成キャップ層１８Ｉは、電子供給層２３Ｂ（ここではバリア層１６Ｂ）と同じ組成のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ（即ち、ｘ＝０．３）からＡｌ組成が徐々に減少してＧａＮ（即ち、ｘ＝０）となる傾斜組成（ｘ＝０．３→０；下部から上部へ向けてｘの値が徐々に小さくなる）を有するものとすれば良い。
【０１４０】
そして、この組成変化に応じて、Ｓｉドーピング濃度（Ｓｉドーピング量）を約５×１０１８ｃｍ−３程度から約５×１０１９ｃｍ−３程度まで徐々に増やせば良い。
この場合も、上述の実施形態の場合と同様に、キャップ層１８Ｉは、Ａｌを含み、Ａｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて減少する半導体層であり、また、傾斜状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化することになる。この場合、ドーピング濃度も傾斜状に変化することになる。つまり、キャップ層１８Ｉを構成する半導体層のＡｌ組成がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に減少するにしたがって、ドーピング濃度がオーミック電極３１、３２の側へ向けて傾斜状に増大することになる。
【０１４１】
特に、ｎ型不純物であるＳｉのドーピングが可能な濃度は、ＧａＮ＞ＡｌＮである。つまり、混晶半導体のＡｌ組成が減少するほど、即ち、ＡｌＧａＮからＧａＮに近づくほど、Ｓｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
このため、上述のｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｉのように、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＡｌ組成が減少すると、即ち、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ（即ち、ｘ＝０．３）からＧａＮ（即ち、ｘ＝０）へ組成変化すると、オーミック電極３１、３２の側へ向けてＳｉのドーピング濃度の上限値が大きくなる。
【０１４２】
これにより、Ｓｉのドーピング濃度をオーミック電極３１、３２の側へ向けて増大させる際に、オーミック電極３１、３２の側へ近づくほど大きくなるＳｉのドーピング濃度の上限値までＳｉをドーピングすることが可能となる。この結果、キャップ層全体のＳｉのドーピング濃度を増やすことができ、よりオーミックコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【０１４３】
このように構成された半導体積層構造２２Ｂの伝導帯バンド構造（垂直方向の伝導帯バンド構造）は、図３６に示すようになる。
なお、図３６では、伝導帯バンド構造のキャップ層部分には、本第１２変形例のドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｉを用いた場合を実線Ａで示し、比較として、ドーピング濃度一定のｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層を用いた場合を破線Ｂで示している。また、図３６中、太い点線はこの部分にＳｉ−δドーピングが施されていることを示している。
【０１４４】
まず、上述のように、キャップ層を、その下部から上部へ向けてＡｌ組成が減少するＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層（ドーピング濃度一定）とすることで、図３６中、破線Ｂで示すように、キャップ層の電子供給層の側にバリア（ポテンシャルバリア）ができないようにすることができる。つまり、傾斜組成キャップ層を用い、その下部を電子供給層の組成と同じ組成とすることで、オーミック電極と電子走行層の間のポテンシャルバリアを３個から２個に減らすことができる。これにより、オーミックコンタクト抵抗を低減することができる。
【０１４５】
さらに、上述のように、キャップ層を、ドーピング濃度を表面に向かって増大させたｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＮ傾斜組成（ｘ＝０．３→０）キャップ層１８Ｉとすることで、図３６中、実線Ａで示すように、キャップ層部分で、キャップ層１８Ｉの表面（図３６中、左側）に近づくにつれてバンドの曲率（バンドの曲がり）が大きくなる。これにより、キャップ層１８Ｉの表面側、即ち、キャップ層１８Ｉとオーミック電極３１、３２との接触部分のバリア（ポテンシャルバリア）が薄くなり、電子がトンネルしやすくなって、トンネル電流が増加するため、より一層のオーミックコンタクト抵抗の低減を実現できることになる。
【０１４６】
なお、この第１２変形例では、電子供給層２３Ｂの各層を構成する半導体材料としてＡｌＧａＮを用いているが、これに限られるものではなく、例えばＩｎＡｌＮ層を用いても良い。これをＩｎＡｌＮ／ＧａＮ系ＨＥＭＴという。このように、電子供給層は、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＮを含むものであれば良い。
また、この第１２変形例では、上述の実施形態の場合と同様に、キャップ層を、Ａｌ組成がオーミック電極の側へ向けて傾斜状に減少するものとしているが、これに限られるものではなく、上述の第１〜１０変形例の場合と同様に、この第１２変形例を変形することも可能である。
【０１４７】
例えば、キャップ層を、ドーピング濃度がオーミック電極の側へ向けて増大するものとし、電子供給層の材料に応じて、ｎ型ＡｌｘＧａ１−ｘＮ［ｘの値は固定（一定）；例えばｘ＝０．３］層又はｎ型ＧａＮ層とすることもできる。
（その他）
なお、本発明は、上述した実施形態及び各変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【０１４８】
以下、上述の実施形態及び各変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
基板の上方に少なくとも電子走行層、電子供給層及びキャップ層を含む半導体積層構造と、
前記キャップ層上に設けられたオーミック電極とを備え、
前記キャップ層は、ドーピング濃度が前記オーミック電極の側へ向けて増大するｎ型キャップ層であることを特徴とする半導体装置。
【０１４９】
（付記２）
前記キャップ層は、傾斜状又は階段状に組成が変化し、かつ、組成の変化に応じてドーピング濃度が変化することを特徴とする、付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記キャップ層は、不純物としてＳｉを含むことを特徴とする、付記１又は２に記載の半導体装置。
【０１５０】
（付記４）
前記キャップ層は、Ａｌを含み、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少する半導体層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記５）
前記キャップ層は、Ｉｎを含み、Ｉｎ組成が前記オーミック電極の側へ向けて増加する半導体層であることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【０１５１】
（付記６）
前記電子走行層は、ＩｎＧａＡｓを含み、
前記電子供給層は、ＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰを含み、
前記キャップ層は、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少するＩｎＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【０１５２】
（付記７）
前記電子走行層は、ＩｎＧａＡｓを含み、
前記電子供給層は、ＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰを含み、
前記キャップ層は、Ｉｎ組成が前記オーミック電極の側へ向けて増加するＩｎＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【０１５３】
（付記８）
前記電子走行層は、ＩｎＧａＡｓを含み、
前記電子供給層は、ＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰを含み、
前記キャップ層は、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少し、かつ、Ｉｎ組成が前記オーミック電極の側へ向けて増加するＩｎＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【０１５４】
（付記９）
前記電子走行層は、ＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓを含み、
前記電子供給層は、ＡｌＧａＡｓを含み、
前記キャップ層は、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少するＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【０１５５】
（付記１０）
前記電子走行層は、ＧａＮを含み、
前記電子供給層は、ＡｌＧａＮ又はＩｎＡｌＮを含み、
前記キャップ層は、Ａｌ組成が前記オーミック電極の側へ向けて減少するＡｌＧａＮ層であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【符号の説明】
【０１５６】
１０  基板（ＩｎＰ基板）
１０Ａ  基板（ＧａＡｓ基板）
１０Ｂ  基板（ＧａＮ基板）
１１  バッファ層
１２  ＩｎＡｌＡｓ下部バリア層
１２Ａ  ＡｌＧａＡｓバッファ層
１２Ｂ  ＡｌＧａＮバッファ層
１３  ＩｎＧａＡｓ電子走行層
１３Ａ  ＧａＡｓ（又はＩｎＧａＡｓ）電子走行層
１３Ｂ  ＧａＮ電子走行層
１４  ＩｎＡｌＡｓスペーサ層
１４Ｘ  ＩｎＰスペーサ層
１４Ｙ  ＩｎＡｌＡｓスペーサ層
１４Ａ  ＡｌＧａＡｓスペーサ層
１４Ｂ  ＡｌＧａＮスペーサ層
１５、１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ａ、１５Ｂ  Ｓｉ―δドーピング層
１６  ＩｎＡｌＡｓバリア層
１６Ｘ  ＩｎＰバリア層
１６Ｙ  ＩｎＡｌＡｓバリア層
１６Ａ  ＡｌＧａＡｓバリア層
１６Ｂ  ＡｌＧａＮバリア層
１７  ＩｎＰエッチング停止層
１７Ｙ  ＩｎＰバリア層
１８、１８Ａ〜１８Ｉ  キャップ層
２１  ＳｉＯ２膜
２２、２２Ａ、２２Ｂ  半導体積層構造
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｘ、２３Ｙ  電子供給層
３１  ソース電極
３２  ドレイン電極
３３  ゲート電極
４１  レジスト膜（ＺＥＰ）
４２  レジスト膜（ＰＭＧＩ）
４３  レジスト膜（ＺＥＰ）
【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】
2015220362.tif 000010
【図８】
2015220362.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2015220362.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2015220362.tif 000018
【図１６】
2015220362.tif 000019
【図１７】
2015220362.tif 000020
【図１８】
2015220362.tif 000021
【図１９】
2015220362.tif 000022
【図２０】
2015220362.tif 000023
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
2015220362.tif 000027
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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