(57)【要約】      （修正有）【課題】窒化物半導体装置において、基板等の反りが少なく、耐圧を高くする。【解決手段】基板１０の上に形成された第１の超格子バッファ層２１と、第１の超格子バッファ層２１の上に形成された第２の超格子バッファ層２２と、第２の超格子バッファ層２２の上の、第１の窒化物半導体層と、第２の窒化物半導体層と、第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、を有し、第１の超格子バッファ層２１は、第１の超格子形成層２１ａと第２の超格子形成層２１ｂとを交互に周期的に積層することにより形成されており、第２の超格子バッファ層２２は、第１の超格子形成層２２ａと第２の超格子形成層２２ｂとを交互に周期的に積層することにより形成されており、第２の超格子バッファ層２２にドープされているアクセプタ不純物元素の濃度は、第１の超格子バッファ層２１にドープされているアクセプタ不純物元素の濃度よりも高い。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成された第１の超格子バッファ層と、
前記第１の超格子バッファ層の上に形成された第２の超格子バッファ層と、
前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記第１の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
前記第２の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記第２の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、前記第１の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上であって、
前記第１の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、１×１０１９ｃｍ−３未満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の超格子バッファ層の厚さは、前記第１の超格子バッファ層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
基板の上に形成された超格子バッファ層と、
前記超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記超格子バッファ層は、前記基板側から前記電子走行層側に向かって、アクセプタとなる不純物元素の濃度が高くなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記アクセプタとなる不純物元素は、ＣまたはＦｅであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記基板は、Ｓｉ、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮのいずれかを含むものにより形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
基板の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第１の超格子バッファ層を形成する工程と、
前記第１の超格子バッファ層の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第２の超格子バッファ層を形成する工程と、
前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により第２の半導体層を形成する工程と、
前記第２の半導体層の上に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記第１の超格子バッファ層及び前記第２の超格子バッファ層は、有機金属気相成長法により形成されるものであって、
前記第２の超格子バッファ層を形成する際の基板温度は、前記第１の超格子バッファ層を形成する際の基板温度よりも低いことを特徴とする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、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体は、高い飽和電子速度及びワイドバンドギャップ等の特徴を利用し、高耐圧及び高出力の半導体デバイスへの適用が検討されている。例えば、窒化物半導体であるＧａＮのバンドギャップは３．４ｅＶであり、Ｓｉのバンドギャップ（１．１ｅＶ）及びＧａＡｓのバンドギャップ（１．４ｅＶ）よりも大きく、高い破壊電界強度を有する。そのため、ＧａＮ等の窒化物半導体は、高電圧動作かつ高出力を得る電源用の半導体デバイスの材料として極めて有望である。
【０００３】
窒化物半導体を用いた半導体デバイスとしては、電界効果トランジスタ、特に高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）についての報告が数多くなされている。例えば、ＧａＮ系のＨＥＭＴ（ＧａＮ−ＨＥＭＴ）では、ＧａＮを電子走行層として、ＡｌＧａＮを電子供給層として用いたＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるＨＥＭＴが注目されている。ＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるＨＥＭＴでは、ＧａＮとＡｌＧａＮとの格子定数差に起因した歪みがＡｌＧａＮに生じる。これにより発生したピエゾ分極及びＡｌＧａＮの自発分極差により、高濃度の２ＤＥＧ（Two-Dimensional Electron Gas：２次元電子ガス）が得られる。そのため、高効率のスイッチ素子、電気自動車用等の高耐圧電力デバイスとして期待されている。また、回路設計と安全性の観点からは、ノーマリーオフ型の特性を有する窒化物半導体トランジスタの実現が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１８４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、窒化物半導体を用いた半導体デバイスを作製する際に用いられる基板としてが、ＧａＮ基板が適しているが、ＧａＮ基板は製造が極めて困難であり、大きな基板も存在していない。このため、Ｓｉ、ＳｉＣ、サファイア等により形成されている基板を用いて、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることにより、半導体デバイスを作製する方法が検討されている。特に、Ｓｉ基板の場合では、大口径で高品質の基板が、低価格で入手可能であることから、窒化物半導体を用いた半導体デバイスを低価格で製造するためには、より好ましい。
【０００６】
このように、Ｓｉ基板の上に形成されているＡｌＧａＮ／ＧａＮからなるＨＥＭＴにおいては、耐圧を向上させるために、Ｓｉ基板の上に形成されるバッファ層、バッファ層の上に形成される電子走行層の膜厚を厚くすることが求められる。しかしながら、ＧａＮ等の窒化物半導体のエピタキシャル成長は、一般的に高い基板温度においてなされる。従って、バッファ層や電子走行層の厚さを厚くすると、ＧａＮ等とＳｉとの格子定数の差及び熱膨張係数の差に起因して、Ｓｉ基板に反りが発生したり、成膜された窒化物半導体にクラックが発生したりする。
【０００７】
このため、Ｓｉ基板の上に超格子構造の超格子バッファ層を形成し、超格子バッファ層の上に、ＧａＮによる電子走行層等を形成することにより、結晶歪みを低減し、Ｓｉ基板の反りを低減する方法が行なわれている。しかしながら、超格子バッファ層を形成することにより、Ｓｉ基板の反り等は改善されるものの、十分な耐圧が得られない場合がある。尚、Ｓｉ基板の反りが大きいと、露光装置による露光の際に所望のパターンを露光することができない場合や、基板の搬送をすることができない場合があり、これらの場合には、所望の半導体装置を製造することができないため好ましくない。
【０００８】
よって、超格子バッファ層が形成されている窒化物半導体により形成される半導体装置において、基板等の反りが少なく、超格子バッファ層の抵抗が高く、耐圧の高い半導体装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一観点によれば、基板の上に形成された第１の超格子バッファ層と、前記第１の超格子バッファ層の上に形成された第２の超格子バッファ層と、前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、を有し、前記第１の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、前記第２の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、前記第２の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、前記第１の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度よりも高いことを特徴とする。
【００１０】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基板の上に形成された超格子バッファ層と、前記超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、を有し、前記超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、前記超格子バッファ層は、前記基板側から前記電子走行層側に向かって、アクセプタとなる不純物元素の濃度が高くなっていることを特徴とする。
【００１１】
また、本実施の形態の他の一観点によれば、基板の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第１の超格子バッファ層を形成する工程と、前記第１の超格子バッファ層の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第２の超格子バッファ層を形成する工程と、前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により第１の半導体層を形成する工程と、前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により第２の半導体層を形成する工程と、前記第２の半導体層の上に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、を有し、第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、前記第１の超格子バッファ層及び前記第２の超格子バッファ層は、有機金属気相成長法により形成されるものであって、前記第２の超格子バッファ層を形成する際の基板温度は、前記第１の超格子バッファ層を形成する際の基板温度よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
開示の半導体装置によれば、超格子バッファ層が形成されている窒化物半導体により形成される半導体装置において、基板等の反りが少なく、耐圧を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】超格子バッファ層が形成されている半導体装置の構造図
【図２】ＡｌＮ層の膜厚が１．５ｎｍの場合の超格子バッファ層が形成されている半導体装置のリーク電流特性図
【図３】ＡｌＮ層の膜厚が１．５ｎｍの場合の超格子バッファ層が形成されているシリコン基板の反りの説明図
【図４】ＡｌＮ層の膜厚が３．５ｎｍの場合の超格子バッファ層が形成されている半導体装置のリーク電流特性図
【図５】ＡｌＮ層の膜厚が３．５ｎｍの場合の超格子バッファ層が形成されているシリコン基板の反りの説明図
【図６】ＡｌＮ層の膜厚が１．５ｎｍの場合の超格子バッファ層の説明図
【図７】ＡｌＮ層の膜厚が３．５ｎｍの場合の超格子バッファ層の説明図
【図８】第１の実施の形態における半導体装置の構造図
【図９】第１の実施の形態の半導体装置における超格子バッファ層の構造図
【図１０】第１の実施の形態の半導体装置における超格子バッファ層の説明図
【図１１】第１の実施の形態における半導体装置のリーク電流特性図
【図１２】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（１）
【図１３】第１の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図（２）
【図１４】第２の実施の形態における半導体装置の構造図
【図１５】第３の実施の形態における半導体装置の構造図
【図１６】第４の実施の形態におけるディスクリートパッケージされた半導体デバイスの説明図
【図１７】第４の実施の形態における電源装置の回路図
【図１８】第４の実施の形態における高出力増幅器の構造図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
最初に、図１に示されるようなシリコン基板の上に超格子バッファ層を形成し、超格子バッファ層の上に窒化物半導体層を形成した半導体装置について、シリコン基板に対し略垂直方向となる縦方向に流れるリーク電流及びシリコン基板の反りについて説明する。
【００１６】
図１に示される構造の半導体装置は、シリコン基板９１０の上に、窒化物半導体層が積層されている構造のものである。具体的には、シリコン基板９１０の上に、核形成層９１１、バッファ層９１２、超格子バッファ層９２０、電子走行層９３１、電子供給層９３２が積層して形成されている。電子供給層９３２の上には、ゲート電極９４１、ソース電極９４２、ドレイン電極９４３が形成されている。
【００１７】
核形成層９１１は、膜厚が２００ｎｍのＡｌＮ等により形成されており、バッファ層９１２は、膜厚が５０ｎｍのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎにより形成されている。超格子バッファ層９２０は、ＡｌＮ膜とＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを交互に周期的に１００周期積層することにより形成されている。一般的には、超格子バッファ層は、ＳＬＳ（Strained-Layer Super lattice）層と記載される場合がある。
【００１８】
電子走行層９３１は、ｉ−ＧａＮにより形成されており、電子供給層９３２は、ＡｌＧａＮにより形成されており、これにより、電子走行層９３１において、電子走行層９３１と電子供給層９３２との界面近傍には、２ＤＥＧ９３１ａが生成される。
【００１９】
図１に示す半導体装置において、超格子バッファ層９２０を形成しているＡｌＮ膜の膜厚が異なる場合について、ソース−ドレイン間に印加される電圧と縦方向に流れるリーク電流との関係及び電子供給層９３２まで形成されたものの反りについて説明する。尚、縦方向に流れるリーク電流とは、窒化物半導体層において、シリコン基板９１０に対し略垂直方向に流れる電流である。
【００２０】
図２は、超格子バッファ層９２０が、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層を交互に積層することにより形成されている半導体装置においてソース−ドレイン間に印加される電圧と縦方向に流れるリーク電流との関係を示す。また、図３は、このような超格子バッファ層９２０が形成されているものであって、電子供給層９３２まで形成されたもの、即ち、半導体装置において、ゲート電極９４１、ソース電極９４２、ドレイン電極９４３が形成されていないものの表面の相対的高さを示す。この表面の高さにおける高低差が反りとなる。
【００２１】
図４は、超格子バッファ層９２０が、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層を交互に積層することにより形成されている半導体装置において、ソース−ドレイン間に印加される電圧と縦方向に流れるリーク電流との関係を示す。また、図５は、このような超格子バッファ層９２０が形成されているものであって、電子供給層９３２まで形成されたもの、即ち、半導体装置において、ゲート電極９４１、ソース電極９４２、ドレイン電極９４３が形成されていないものの表面の高さを示す。
【００２２】
図２及び図４に示されるように、リーク電流は、超格子バッファ層９２０が、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合よりも、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の方が低い。よって、リーク電流の観点からは、超格子バッファ層９２０は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合よりも、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の方が好ましい。
【００２３】
次に、超格子バッファ層９２０は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合よりも、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の方が、リーク電流が少なくなることについて説明する。図６（ａ）は、超格子バッファ層９２０におけるＡｌＮ膜の膜厚が１．５ｎｍの場合におけるエネルギーバンド図であり、図６（ｂ）は電子の濃度分布を示すものである。図７（ａ）は、超格子バッファ層９２０におけるＡｌＮ膜の膜厚が３．５ｎｍの場合におけるエネルギーバンド図であり、図７（ｂ）は電子の濃度分布を示すものである。尚、図６及び図７におけるエネルギーバンド図及び電子の濃度分布は、シミュレーションにより得られた結果である。尚、図６及び図７においては、超格子バッファ層９２０を形成しているＡｌＮ膜及びＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層の一部は、便宜上省略されている。
【００２４】
図６（ｂ）に示される超格子バッファ層９２０におけるＡｌＮ膜の膜厚が１．５ｎｍの場合では、図７（ｂ）に示される超格子バッファ層９２０におけるＡｌＮ膜の膜厚が３．５ｎｍの場合よりも、電子の濃度（キャリア濃度）が低くなる。このように超格子バッファ層９２０における電子の濃度を低くなると、超格子バッファ層９２０における抵抗を高くすることができ、縦方向に流れるリーク電流を減らすことができる。
【００２５】
次に、シリコン基板９１０の反りについて説明する。図３及び図５に示されるように、超格子バッファ層９２０が、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の高低差は約３２０μｍであり、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の高低差は約２５０μｍである。よって、超格子バッファ層９２０が、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合よりも、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の方がシリコン基板９１０の反りは少ない。よって、シリコン基板９１０の反りの観点からは、超格子バッファ層９２０は、膜厚が１．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合よりも、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ膜により形成されている場合の方が好ましい。
【００２６】
このように、超格子バッファ層９２０におけるＡｌＮ膜の膜厚を変化させた場合に、リーク電流とシリコン基板９１０の反りとはトレードオフの関係にある。一般的には、リーク電流が低く、シリコン基板９１０の反りが小さくなるように超格子バッファ層９２０が形成されていることが求められている。即ち、窒化物半導体により形成された半導体装置において、リーク電流が低く、シリコン基板９１０の反りが小さいものが求められている。
【００２７】
ところで、縦方向のリーク電流を減らす方法としては、超格子バッファ層９２０に不純物元素として、Ｃ（炭素）をドープする方法が知られている。しかしながら、超格子バッファ層９２０の全体に所定量のＣをドープした場合、窒化物半導体層においてクラック等が発生する場合があるため、好ましくない。
【００２８】
（半導体装置）
次に、第１の実施の形態における半導体装置について説明する。本実施の形態における半導体装置は、図８及び図９に示されるように、シリコン基板１０の上に、窒化物半導体層が積層されている構造のものである。具体的には、シリコン基板１０の上に、核形成層１１、バッファ層１２、第１の超格子バッファ層２１、第２の超格子バッファ層２２、電子走行層３１、電子供給層３２が積層して形成されている。電子供給層３２の上には、ゲート電極４１、ソース電極４２、ドレイン電極４３が形成されている。尚、本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層２１と第２の超格子バッファ層２２とを併せたものを超格子バッファ層２０と記載する場合がある。図９は、シリコン基板１０の上に、核形成層１１、バッファ層１２、超格子バッファ層２０が形成されている部分を拡大したものである。
【００２９】
本実施の形態においては、シリコン基板１０に代えて、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ等により形成される基板を用いてもよい。尚、核形成層１１は、膜厚が２００ｎｍのＡｌＮ等により形成されており、バッファ層１２は、膜厚が５０ｎｍのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎにより形成されている。
【００３０】
第１の超格子バッファ層２１は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層２１ａと膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２１ｂとを交互に５０周期積層することにより形成されている。第１の超格子バッファ層２１には、不純物元素として、Ｃが１×１０１９ｃｍ−３未満の濃度でドープされている。
【００３１】
第２の超格子バッファ層２２は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層２２ａと膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２２ｂとを交互に５０周期積層することにより形成されている。第２の超格子バッファ層２２には、不純物元素として、Ｃが１×１０１９ｃｍ−３以上、１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度でドープされている。
【００３２】
本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層２１には、Ｃが２×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープされており、第２の超格子バッファ層２２には、Ｃが２×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされている。
【００３３】
また、本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層２１を形成しているＡｌＮ層２１ａを第１の超格子形成層と記載し、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２１ｂを第２の超格子形成層と記載する場合がある。また、第２の超格子バッファ層２２を形成しているＡｌＮ層２２ａを第１の超格子形成層と記載し、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２２ｂを第２の超格子形成層と記載する場合がある。
【００３４】
電子走行層３１は、膜厚が１０００ｎｍのｉ−ＧａＮにより形成されており、電子供給層３２は、膜厚が２０ｎｍのＡｌＧａＮにより形成されている。これにより、電子走行層３１において、電子走行層３１と電子供給層３２との界面近傍には、２ＤＥＧ３１ａが生成される。尚、電子供給層３２の上には、膜厚が５ｎｍのｎ−ＧａＮにより不図示のキャップ層が形成されていてもよい。この場合キャップ層には、ＧａＮにｎ型となる不純物元素としてＳｉ等がドープされている。また、電子供給層３２は、ＩｎＡｌＧａＮにより形成してもよい。
【００３５】
図１０（ａ）は、超格子バッファ層２０におけるＡｌＮ膜の膜厚が１．５ｎｍの場合におけるエネルギーバンド図であり、図１０（ｂ）は、電子の濃度分布を示す図である。尚、図１０においては、第１の超格子バッファ層２１及び第２の超格子バッファ層２２を形成している第１の超格子形成層及び第２の超格子形成層の一部は、便宜上省略されている。
【００３６】
図７に示される場合と比べて、図１０に示される場合では、Ｃが２×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされている第２の超格子バッファ層２２においては、電子の濃度（キャリア濃度）が１×１０１３ｃｍ−３以下となっている。よって、第２の超格子バッファ層２２における抵抗を高くすることができ、縦方向に流れるリーク電流を減らすことができる。
【００３７】
図１１は、本実施の形態における半導体装置において、ソース−ドレイン間に印加される電圧と縦方向に流れるリーク電流との関係を示す。図１１に示される場合と図４に示される場合とを比較すると、本実施の形態における半導体装置は、図４に示される場合に比べて、リーク電流を低くなっている。即ち、第２の超格子バッファ層２２において、Ｃを１×１０１９ｃｍ−３以上の濃度でドープすることにより、リーク電流を低くすることができる。
【００３８】
また、本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層２１及び第２の超格子バッファ層２２は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを交互に積層することにより形成されている。このため、シリコン基板１０の反りは小さく、成膜された窒化物半導体層においてもクラックが発生することはない。尚、Ｃは、第２の超格子バッファ層２２において、１×１０１９ｃｍ−３以上の濃度でドープされており、超格子バッファ層２０の全体にはドープされてはいない。即ち、不純物元素としてＣは超格子バッファ層２０の全体にドープされているのではなく、一部にドープされているため、クラックの発生を抑制することができる。
【００３９】
尚、本実施の形態においては、ＡｌＮ層２１ａ、ＡｌＮ層２２ａとなる第１の超格子形成層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮとした場合に、ｘの値が０．５以上、１以下となるものにより形成されている。また、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２１ｂ、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層２２ｂとなる第２の超格子形成層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＮとした場合に、ｙの値が０以上、０．５未満となるものにより形成されている。従って、ｘ＞ｙとなるように形成されている。また、より好ましくは、第１の超格子形成層は、ＡｌＮにより形成してもよい。
【００４０】
また、上記においては、第１の超格子バッファ層２１と第２の超格子バッファ層２２との厚さが同じ場合について説明したが、第２の超格子バッファ層２２の厚さは、第１の超格子バッファ層２１の厚さ以上であってもよい。
【００４１】
また、上記においては、第１の超格子バッファ層２１と第２の超格子バッファ層２２とにドープされる不純物元素がＣの場合について説明したが、ドープされる不純物元素はｐ型となる不純物元素であってもよい。尚、ドープされる不純物元素としては、ＣまたはＦｅが好ましい。
【００４２】
（半導体装置の製造方法）
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について、図１２及び図１３に基づき説明する。本実施の形態における半導体装置の製造方法は、基板となるシリコン基板１０の上に、窒化物半導体層をエピタキシャル成長させることにより形成する。窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる方法としては、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）またはＭＢＥ（分子線エピタキシー法：Molecular Beam Epitaxy）がある。
【００４３】
尚、本実施の形態における説明では、窒化物半導体層は、ＭＯＣＶＤにより形成する場合について説明する。窒化物半導体層をＭＯＣＶＤにより成膜する際には、Ａｌの原料ガスにはＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）が用いられ、Ｇａの原料ガスにはＴＭＧ（トリメチルガリウム）が用いられ、Ｎの原料ガスにはＮＨ３（アンモニア）が用いられる。
【００４４】
最初に、図１２（ａ）に示されるように、シリコン基板１０の上に、窒化物半導体により核形成層１１及びバッファ層１２を順次形成する。本実施の形態においては、シリコン基板１０として、シリコン（１１１）基板を用いているが、シリコン基板１０に代えて、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮ等により形成された基板を用いてもよい。核形成層１１は、膜厚が２００ｎｍのＡｌＮ膜により形成されており、バッファ層１２は、膜厚が５０ｎｍのＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎにより形成されている。
【００４５】
核形成層１１は、基板温度が約１０００℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内の圧力が約５０ｍｂａｒ（５ｋＰａ）の条件において、ＴＭＡ及びＮＨ３を供給しＡｌＮをエピタキシャル成長させることにより形成する。バッファ層１２は、基板温度が約１０００℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内の圧力が約５０ｍｂａｒ（５ｋＰａ）の条件において、ＴＭＡ、ＴＭＧ及びＮＨ３を供給しＡｌ０．５Ｇａ０．５Ｎをエピタキシャル成長させることにより形成する。
【００４６】
次に、図１２（ｂ）に示すように、バッファ層１２の上に第１の超格子バッファ層２１及び第２の超格子バッファ層２２を順に積層形成する。具体的には、図９に示されるように、最初に、バッファ層１２の上に、ＡｌＮ層２１ａとＡｌＧａＮ層２１ｂとを交互に周期的に５０周期積層することにより第１の超格子バッファ層２１を形成する。第１の超格子バッファ層２１は、基板温度が約１０００℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内の圧力が約５０ｍｂａｒ（５ｋＰａ）の条件において、ＴＭＡ、ＴＭＧ及びＮＨ３の供給を制御することにより形成する。
【００４７】
この後、第１の超格子バッファ層２１の上に、ＡｌＮ層２２ａとＡｌＧａＮ層２２ｂとを交互に周期的に５０周期積層することにより第２の超格子バッファ層２２を形成する。第２の超格子バッファ層２１は、基板温度が約９５０℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内の圧力が約５０ｍｂａｒ（５ｋＰａ）の条件において、ＴＭＡ、ＴＭＧ及びＮＨ３の供給を制御することにより形成する。
【００４８】
ＭＯＣＶＤにより窒化物半導体層を形成する場合には、基板温度を下げることにより、第２の超格子バッファ層２２に混入されるＣの濃度を高くすることができる。即ち、基板温度を低くすることにより、膜中にＣをオートドーピングすることができる。このように、第２の超格子バッファ層２２にドープされるＣの濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上、１×１０２０ｃｍ−３以下であることが好ましい。尚、基板温度を下げることによりＣをオートドーピングする方法以外には、原料ガスの供給量の比率を変化させてＣをドープする方法や不純物元素としてＣをドープするための原料ガスを供給する方法等が挙げられる。
【００４９】
次に、図１２（ｃ）に示すように、第２の超格子バッファ層２２の上に、電子走行層３１及び電子供給層３２を積層して形成する。具体的には、電子走行層３１は、成長温度が約１０００℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内における圧力が約２００ｍｂａｒ（２０ｋＰａ）の条件で、第２の超格子バッファ層２２の上に、膜厚が約１０００ｎｍのＧａＮを成長させることにより形成する。
【００５０】
電子供給層３２は、成長温度が約１０００℃、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバー内における圧力が約２００ｍｂａｒ（２０ｋＰａ）の条件で、電子走行層３１の上に、膜厚が約２０ｎｍのＡｌＧａＮを成長させることにより形成する。本実施の形態においては、電子供給層３２は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎにより形成されている。
【００５１】
尚、電子供給層３２の上には、膜厚が５ｎｍのｎ−ＧａＮにより不図示のキャップ層を形成してもよい。この際形成されるキャップ層には、不純物元素としてＳｉが、１×１０１８ｃｍ−３以上、１×１０２０ｃｍ−３以下、例えば、５×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープされている。キャップ層にＳｉをドープする際には、ＳｉＨ４等を用いてもよい。
【００５２】
次に、図１３に示すように、電子供給層３２の上に、ソース電極４２及びドレイン電極４３を形成し、更に、電子供給層３２の上に、ゲート電極４１を形成する。具体的には、電子供給層３２の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、ソース電極４２及びドレイン電極４３が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ｔｉ／Ａｌ膜からなる金属積層膜を真空蒸着により成膜した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上に成膜されている金属積層膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、残存する金属積層膜によりソース電極４２及びドレイン電極４３が形成される。この後、約６００℃の温度でＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）を行なうことにより、ソース電極４２及びドレイン電極４３をオーミックコンタクトさせる。尚、Ｔｉ／Ａｌ膜からなる金属積層膜において、Ｔｉ膜の膜厚は約１００ｎｍであり、Ａｌ膜の膜厚は約３００ｎｍである。
【００５３】
この後、再び電子供給層３２の上に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、ゲート電極４１が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、Ｎｉ／Ａｕ膜からなる金属積層膜を真空蒸着により成膜した後、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上に成膜されている金属積層膜をレジストパターンとともに除去する。これにより、残存する金属積層膜によりゲート電極４１が形成される。尚、Ｎｉ／Ａｕ膜からなる金属積層膜において、Ｎｉ膜の膜厚は約５０ｎｍであり、Ａｕ膜の膜厚は約３００ｎｍである。
【００５４】
尚、本実施の形態においては、電子供給層３２等の上に、ＳｉＮ等によりパッシベーション膜を形成したものであってもよい。また、本実施の形態は、ゲート電極４１が形成される領域の電子供給層３２の一部を除去することにより、ゲートリセスを形成した構造のものであってもよい。このように、ゲートリセスを形成することにより、ゲートしきい値電圧を正方向にシフトさせることができ、ノーマリーオフにすることができる。また、本実施の形態は、電子供給層３２の上に、Ａｌ２Ｏ３等によりゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜の上に、ゲート電極４１を形成した構造のものであってもよい。
【００５５】
以上の工程の製造方法により、本実施の形態における半導体装置を製造することができる。
【００５６】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１４に示されるように、シリコン基板１０の上に、窒化物半導体層が積層されている構造のものである。具体的には、シリコン基板１０の上に、核形成層１１、バッファ層１２、第１の超格子バッファ層１２１、第２の超格子バッファ層１２２、電子走行層３１、電子供給層３２が積層して形成されている。電子供給層３２の上には、ゲート電極４１、ソース電極４２、ドレイン電極４３が形成されている。尚、本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層１２１と第２の超格子バッファ層１２２とを併せたものを超格子バッファ層１２０と記載する場合がある。
【００５７】
本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層１２１は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを交互に５０周期積層することにより形成されている。第１の超格子バッファ層１２１には、不純物元素として、Ｆｅが１×１０１９ｃｍ−３未満の濃度でドープされている。
【００５８】
第２の超格子バッファ層１２２は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを交互に５０周期積層することにより形成されている。第２の超格子バッファ層１２２には、不純物元素として、Ｆｅが１×１０１９ｃｍ−３以上、１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度でドープされている。
【００５９】
本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層１２１には、Ｆｅが２×１０１８ｃｍ−３の濃度でドープされており、第２の超格子バッファ層１２２には、Ｆｅが２×１０１９ｃｍ−３の濃度でドープされている。尚、Ｆｅをドープする際の原料ガスとしては、例えば、フェロセン（Ｃｐ２Ｆｅ）が用いられる。この際、第１の超格子バッファ層１２１と第２の超格子バッファ層１２２を形成する際の基板温度は、ともに１０００℃である。
【００６０】
本実施の形態は、第１の超格子バッファ層１２１及び第２の超格子バッファ層１２２においてＦｅがドープされている場合について説明したが、第２の超格子バッファ層１２２においてのみＦｅがドープされていてもよい。また、ドープされる不純物元素の濃度が上述した関係にあれば、第１の超格子バッファ層１２１及び第２の超格子バッファ層１２２のいずれか一方にＣをドープし、他方にＦｅをドープしてもよい。
【００６１】
本実施の形態においては、第１の超格子バッファ層１２１におけるＡｌＮ層、第２の超格子バッファ層１２２におけるＡｌＮ層となる第１の超格子形成層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮとした場合に、ｘの値が０．５以上、１以下となるものにより形成されている。第１の超格子バッファ層１２１におけるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層、第２の超格子バッファ層１２２におけるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層となる第２の超格子形成層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＮとした場合に、ｙの値が０以上、０．５未満となるものにより形成されている。従って、ｘ＞ｙとなるように形成されている。また、より好ましくは、第１の超格子形成層は、ＡｌＮにより形成してもよい。
【００６２】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１５に示されるように、シリコン基板１０の上に、窒化物半導体層が積層されている構造のものである。具体的には、シリコン基板１０の上に、核形成層１１、バッファ層１２、超格子バッファ層２２０、電子走行層３１、電子供給層３２が積層して形成されている。電子供給層３２の上には、ゲート電極４１、ソース電極４２、ドレイン電極４３が形成されている。
【００６４】
本実施の形態においては、超格子バッファ層２２０は、膜厚が３．５ｎｍのＡｌＮ層と膜厚が２０ｎｍのＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層とを交互に１００周期積層することにより形成されている。超格子バッファ層２２０においては、不純物元素としてＣがドープされているが、基板１０側から電子走行層３１側に向かって、徐々にＣの濃度が高くなるように形成されている。例えば、超格子バッファ層２２０は、バッファ層１２との界面近傍では、Ｃの濃度は２×１０１８ｃｍ−３であり、電子走行層３１側に向かって除去にＣの濃度が高くなり、電子走行層３１との界面近傍では、Ｃの濃度は２×１０１９ｃｍ−３となっている。従って、本実施の形態においては、超格子バッファ層２２０は、不純物元素であるＣの濃度分布が傾斜している。
【００６５】
また、本実施の形態は、バッファ層１２の上に、第１の超格子バッファ層及び第２の超格子バッファ層が順に積層されており、第２の超格子バッファ層において、ドープされている不純物元素の濃度勾配が生じているものであってもよい。第２の超格子バッファ層は、第１の超格子バッファ層との界面近傍では、Ｃの濃度は２×１０１８ｃｍ−３であり、電子走行層３１側に向かって除去にＣの濃度が高くなり、電子走行層３１との界面近傍では、Ｃの濃度は２×１０１９ｃｍ−３となっていてもよい。この場合においては、第１の超格子バッファ層には、２×１０１８ｃｍ−３以下の濃度でＣがドープされている。
【００６６】
超格子バッファ層２２０にドープされる不純物元素は、Ｃ以外にはＦｅ等であってもよく、ｐ型となる不純物元素であってもよい。
【００６７】
本実施の形態においては、超格子バッファ層２２０におけるＡｌＮ層となる第１の超格子形成層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮとした場合に、ｘの値が０．５以上、１以下となるものにより形成されている。また、超格子バッファ層２２０におけるＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層となる第２の超格子形成層は、ＡｌｙＧａ１−ｙＮとした場合に、ｙの値が０以上、０．５未満となるものにより形成されている。従って、ｘ＞ｙとなるように形成されている。また、より好ましくは、第１の超格子形成層は、ＡｌＮにより形成してもよい。
【００６８】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６９】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、半導体デバイス、電源装置及び高周波増幅器である。
【００７０】
本実施の形態における半導体デバイスは、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの半導体装置をディスクリートパッケージしたものであり、このようにディスクリートパッケージされた半導体デバイスについて、図１６に基づき説明する。尚、図１６は、ディスクリートパッケージされた半導体装置の内部を模式的に示すものであり、電極の配置等については、第１から第３の実施の形態に示されているものとは、異なっている。
【００７１】
最初に、第１から第３の実施の形態において製造された半導体装置をダイシング等により切断することにより、ＧａＮ系の半導体材料のＨＥＭＴの半導体チップ４１０を形成する。この半導体チップ４１０をリードフレーム４２０上に、ハンダ等のダイアタッチ剤４３０により固定する。尚、この半導体チップ４１０は、第１から第３の実施の形態における半導体装置に相当するものである。
【００７２】
次に、ゲート電極４１１をゲートリード４２１にボンディングワイヤ４３１により接続し、ソース電極４１２をソースリード４２２にボンディングワイヤ４３２により接続し、ドレイン電極４１３をドレインリード４２３にボンディングワイヤ４３３により接続する。尚、ボンディングワイヤ４３１、４３２、４３３はＡｌ等の金属材料により形成されている。また、本実施の形態においては、ゲート電極４１１はゲート電極パッドであり、第１から第３の実施の形態における半導体装置のゲート電極４１と接続されている。また、ソース電極４１２はソース電極パッドであり、第１から第３の実施の形態における半導体装置のソース電極４２と接続されている。また、ドレイン電極４１３はドレイン電極パッドであり、第１から第３の実施の形態における半導体装置のドレイン電極４３と接続されている。
【００７３】
次に、トランスファーモールド法によりモールド樹脂４４０による樹脂封止を行なう。このようにして、ＧａＮ系の半導体材料を用いたＨＥＭＴのディスクリートパッケージされている半導体デバイスを作製することができる。
【００７４】
次に、本実施の形態における電源装置及び高周波増幅器について説明する。本実施の形態における電源装置及び高周波増幅器は、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの半導体装置を用いた電源装置及び高周波増幅器である。
【００７５】
最初に、図１７に基づき、本実施の形態における電源装置について説明する。本実施の形態における電源装置４６０は、高圧の一次側回路４６１、低圧の二次側回路４６２及び一次側回路４６１と二次側回路４６２との間に配設されるトランス４６３を備えている。一次側回路４６１は、交流電源４６４、いわゆるブリッジ整流回路４６５、複数のスイッチング素子（図１７に示す例では４つ）４６６及び一つのスイッチング素子４６７等を備えている。二次側回路４６２は、複数のスイッチング素子（図１７に示す例では３つ）４６８を備えている。図１７に示す例では、第１から第３の実施の形態における半導体装置を一次側回路４６１のスイッチング素子４６６及び４６７として用いられている。尚、一次側回路４６１のスイッチング素子４６６及び４６７は、ノーマリーオフの半導体装置であることが好ましい。また、二次側回路４６２において用いられているスイッチング素子４６８はシリコンにより形成される通常のＭＩＳＦＥＴ（metal insulator semiconductor field effect transistor）を用いている。
【００７６】
次に、図１８に基づき、本実施の形態における高周波増幅器について説明する。本実施の形態における高周波増幅器４７０は、例えば、携帯電話の基地局用パワーアンプに適用してもよい。この高周波増幅器４７０は、ディジタル・プレディストーション回路４７１、ミキサー４７２、パワーアンプ４７３及び方向性結合器４７４を備えている。ディジタル・プレディストーション回路４７１は、入力信号の非線形歪みを補償する。ミキサー４７２は、非線形歪みが補償された入力信号と交流信号とをミキシングする。パワーアンプ４７３は、交流信号とミキシングされた入力信号を増幅する。図１８に示す例では、パワーアンプ４７３は、第１から第３の実施の形態におけるいずれかの半導体装置を有している。方向性結合器４７４は、入力信号や出力信号のモニタリング等を行なう。図１８に示す回路では、例えば、スイッチの切り替えにより、ミキサー４７２により出力信号を交流信号とミキシングしてディジタル・プレディストーション回路４７１に送出することが可能である。
【００７７】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態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範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００７８】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
基板の上に形成された第１の超格子バッファ層と、
前記第１の超格子バッファ層の上に形成された第２の超格子バッファ層と、
前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記第１の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
前記第２の超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記第２の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、前記第１の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
（付記２）
前記第２の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以上であって、
前記第１の超格子バッファ層にドープされているアクセプタとなる不純物元素の濃度は、１×１０１９ｃｍ−３未満であることを特徴とする付記１に記載の半導体装置。
（付記３）
前記第２の超格子バッファ層の厚さは、前記第１の超格子バッファ層の厚さ以上であることを特徴とする付記１または２に記載の半導体装置。
（付記４）
前記基板と前記第１の超格子バッファ層との間には、ＡｌＧａＮを含む材料によりバッファ層が形成されていることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の半導体装置。
（付記５）
基板の上に形成された超格子バッファ層と、
前記超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により形成された第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により形成された第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の上に形成されたゲート電極と、ソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記超格子バッファ層は、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより形成されており、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記超格子バッファ層は、前記基板側から前記電子走行層側に向かって、アクセプタとなる不純物元素の濃度が高くなっていることを特徴とする半導体装置。
（付記６）
前記基板と前記超格子バッファ層との間には、ＡｌＧａＮを含む材料によりバッファ層が形成されていることを特徴とする付記５に記載の半導体装置。
（付記７）
前記アクセプタとなる不純物元素は、ＣまたはＦｅであることを特徴とする付記１から６のいずれかに記載の半導体装置。
（付記８）
前記基板は、Ｓｉ、ＳｉＣ、サファイア、ＧａＮのいずれかを含むものにより形成されていることを特徴とする付記１から７のいずれかに記載の半導体装置。
（付記９）
前記第１の超格子形成層は、ＡｌＮにより形成されていることを特徴とする付記１から８のいずれかに記載の半導体装置。
（付記１０）
前記第１の半導体層は、ＧａＮを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から９のいずれかに記載の半導体装置。
（付記１１）
前記第２の半導体層は、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＧａＮを含む材料により形成されていることを特徴とする付記１から１０のいずれかに記載の半導体装置。
（付記１２）
基板の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第１の超格子バッファ層を形成する工程と、
前記第１の超格子バッファ層の上に、第１の超格子形成層と第２の超格子形成層とを交互に周期的に積層することにより第２の超格子バッファ層を形成する工程と、
前記第２の超格子バッファ層の上に、窒化物半導体により第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層の上に、窒化物半導体により第２の半導体層を形成する工程と、
前記第２の半導体層の上に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有し、
第１の超格子形成層はＡｌｘＧａ１−ｘＮにより形成されており、第２の超格子形成層はＡｌｙＧａ１−ｙＮにより形成されており、ｘ＞ｙとなるものであって、
前記第１の超格子バッファ層及び前記第２の超格子バッファ層は、有機金属気相成長法により形成されるものであって、
前記第２の超格子バッファ層を形成する際の基板温度は、前記第１の超格子バッファ層を形成する際の基板温度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１３）
付記１から１１のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする電源装置。
（付記１４）
付記１から１１のいずれかに記載の半導体装置を有することを特徴とする増幅器。
【符号の説明】
【００７９】
１０        シリコン基板
１１        核形成層
１２        バッファ層
２０        超格子バッファ層
２１        第１の超格子バッファ層
２１ａ      ＡｌＮ層（第１の超格子形成層）
２１ｂ      Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層（第２の超格子形成層）
２２        第２の超格子バッファ層
２２ａ      ＡｌＮ層（第１の超格子形成層）
２２ｂ      Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層（第２の超格子形成層）
３１        電子走行層（第１の半導体層）
３２        電子供給層（第２の半導体層）
４１        ゲート電極
４２        ソース電極
４３        ドレイン電極
【図１】
2015070064.tif 000003
【図２】
2015070064.tif 000004
【図３】
2015070064.tif 000005
【図４】
2015070064.tif 000006
【図５】
2015070064.tif 000007
【図６】
2015070064.tif 000008
【図７】
2015070064.tif 000009
【図８】
2015070064.tif 000010
【図９】
2015070064.tif 000011
【図１０】
2015070064.tif 000012
【図１１】
2015070064.tif 000013
【図１２】
2015070064.tif 000014
【図１３】
2015070064.tif 000015
【図１４】
2015070064.tif 000016
【図１５】
2015070064.tif 000017
【図１６】
2015070064.tif 000018
【図１７】
2015070064.tif 000019
【図１８】
2015070064.tif 000020