【手続補正書】
【提出日】平成20年10月10日(2008.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
基板（２）と、前記基板（２）の一方の主面上に配置され且つ化合物半導体で形成されたバッファ領域（３ｃ）と、前記バッファ領域（３ｃ）の上に配置され且つ化合物半導体で形成された主半導体領域（４）とを有する半導体ウエーハであって、
前記バッファ領域（３ｃ）は、第１の多層構造バッファ領域（５ａ）と第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）とから成り、
前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）は第１のサブ多層構造バッファ領域（６）と第１の単層構造バッファ領域（７）との交互積層体から成り、
前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）の数は、前記第１の単層構造バッファ領域（７）の数よりも１個多く、前記第１の多層構造バッファ領域(５a)の最も上に前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）が配置され、
前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）は交互に配置された複数の第１及び第２の層（６１、６２又は６２a〜６２d）を含み、
前記第１の層（６１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第２の層（６２）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記単層構造バッファ領域（７）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第１の層（６１）及び前記第２の層（６２）よりも厚く形成され、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）は、複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）と、該複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）の相互間に配置された第２の単層構造バッファ領域（９０）及び第３のサブ多層構造バッファ領域（９１）とを有し、
前記複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）は交互に配置された複数の第３及び第４の層（８１、８２）をそれぞれ含み、
前記第３の層（８１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第４の層（８２）は前記第３の層（８１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第３のサブ多層構造バッファ領域（９１）は、交互に配置された複数の第５及び第６の層（６１´，６２´）を含み、
前記第５の層（６１´）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第６の層（６２´）は前記第５の層（６１´）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）は前記主半導体領域（４）の平均的に見た格子定数よりも小さい平均的に見た格子定数を有し、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）は、前記主半導体領域（４）と前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）との間の平均的に見た格子定数を有していることを特徴とする半導体ウエーハ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
なお、請求項２に示すように、前記基板（２）はシリコン、シリコン化合物、及びサファイアから選択された１つからなることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記第１の層（６１）はアルミニウムを第１の割合で含む窒化物半導体から成り、前記第２の層（６２）はアルミニウムの含有割合が前記第１の割合よりも小さい第２の割合（ゼロを含む）の窒化物半導体から成り、前記単層構造バッファ領域（７）はアルミニウムの含有割合が前記第１の割合よりも小さい第３の割合（ゼロを含む）の窒化物半導体から成り、  前記第３の層（８１）はアルミニウムを第４の割合で含む窒化物半導体から成り、  前記第４の層（８２又は８２a〜８２ｄ）はアルミニウムの含有割合が前記第４の割合よりも小さい第５の割合（ゼロを含む）の窒化物半導体から成ることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記第４の層（８２又は８２a〜８２ｄ）は前記第２の層（６２）よりも厚く形成されていることが望ましい。
また、請求項５に示すように、前記主半導体領域（４）は平均的に見たアルミニウムの含有割合が前記第４の割合よりも小さい第６の割合（ゼロを含む）の窒化物半導体から成ることが望ましい。
また、請求項１のバッファ領域の変形として、請求項６に示すように、前記第１の多層構造バッファ領域の前記サブ多層構造バッファ領域（６）の数を、前記第１の多層構造バッファ領域の前記単層構造バッファ領域（７）の数よりも１個多くし、前記第１の多層構造バッファ領域の最も上に前記サブ多層構造バッファ領域（６）を配置し、前記第２の多層構造バッファ領域を、前記第１の多層構造バッファ領域の最も上の前記サブ多層構造バッファ領域（６）の上に直接に配置することができる。
また、請求項７に示すように、基板（２）と、前記基板（２）の一方の主面上に配置され且つ化合物半導体で形成されたバッファ領域（３ｂ）と、前記バッファ領域（３ｂ）の上に配置され且つ化合物半導体で形成された主半導体領域（４）とを有する半導体ウエーハにおいて、
前記バッファ領域（３ｂ）は、第１の多層構造バッファ領域（５）と、該第１の多層構造バッファ領域（５）の上に配置された第２の多層構造バッファ領域（８ａ）とから成り、
前記第１の多層構造バッファ領域（５）はサブ多層構造バッファ領域（６）と単層構造バッファ領域（７）との交互積層体から成り、
前記サブ多層構造バッファ領域（６）は交互に配置された複数の第１及び第２の層（６１、６２）を含み、
前記第１の層（６１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第２の層（６２）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記単層構造バッファ領域（７）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第１の層（６１）及び前記第２の層（６２）よりも厚く形成され、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ａ）は複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）と該複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）の相互間に配置された第２の単層構造バッファ領域（９０）とから成り、
前記複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）は交互に配置された複数の第３及び第４の層（８１、８２）をそれぞれ含み、
前記第３の層（８１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第４の層（８２）は前記第３の層（８１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第１の多層構造バッファ領域（５）は前記主半導体領域（４）の平均的に見た格子定数よりも小さい平均的に見た格子定数を有し、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ａ）は、前記主半導体領域（４）と前記第１の多層構造バッファ領域（５）との間の平均的に見た格子定数を有していることが望ましい。
また、請求項８に示すように、基板（２）と、前記基板（２）の一方の主面上に配置され且つ化合物半導体で形成されたバッファ領域（３ｃ）と、前記バッファ領域（３ｃ）の上に配置され且つ化合物半導体で形成された主半導体領域（４）とを有する半導体ウエーハにおいて、
前記バッファ領域（３ｃ）は、第１の多層構造バッファ領域（５ａ）と第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）とから成り、
前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）は第１のサブ多層構造バッファ領域（６）と第１の単層構造バッファ領域（７）との交互積層体から成り、
前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）の数は、前記第１の単層構造バッファ領域（７）の数よりも１個多く、前記第１の多層構造バッファ領域(５a)の最も上に前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）が配置され、
前記第１のサブ多層構造バッファ領域（６）は交互に配置された複数の第１及び第２の層（６１、６２又は６２a〜６２d）を含み、
前記第１の層（６１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第２の層（６２）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記単層構造バッファ領域（７）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第１の層（６１）及び前記第２の層（６２）よりも厚く形成され、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）は、複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）と、該複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）の相互間に配置された第２の単層構造バッファ領域（９０）及び第３のサブ多層構造バッファ領域（９１）とを有し、
前記複数の第２のサブ多層構造バッファ領域（８´、８´´）は交互に配置された複数の第３及び第４の層（８１、８２）をそれぞれ含み、
前記第３の層（８１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第４の層（８２）は前記第３の層（８１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第３のサブ多層構造バッファ領域（９１）は、交互に配置された複数の第５及び第６の層（６１´，６２´）を含み、
前記第５の層（６１´）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第６の層（６２´）は前記第５の層（６１´）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第２の単層構造バッファ領域（９０）よりも薄く形成され、
前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）は前記主半導体領域（４）の平均的に見た格子定数よりも小さい平均的に見た格子定数を有し、
前記第２の多層構造バッファ領域（８ｂ）は、前記主半導体領域（４）と前記第１の多層構造バッファ領域（５ａ）との間の平均的に見た格子定数を有していることが望ましい。
また、請求項９に示すように、前記第１の多層構造バッファ領域に含まれる複数の第２の層（６２a〜６２ｄ）は、前記基板から前記主半導体領域（４）に向かって徐々に増大するように互いに異なる厚み(Ｔ1〜Ｔ4)を有していることが望ましい。
また、請求項１０に示すように、前記第２の多層構造バッファ領域に含まれる複数の第４の層（８２ａ〜８２ｄ）は、前記第１の多層構造バッファ領域から前記主半導体領域（４）に向かって徐々に増大するように互いに異なる厚み（Ｔ11〜Ｔ14）を有していることが望ましい。
また、請求項１１に示すように、前記単層構造バッファ領域（７）と前記第２の層（６２又は６２ａ〜６２ｄ）と前記第４の層（８２又は８２ａ〜８２ｄ）とは互いに同一の窒化物半導体で形成されていることが望ましい。
また、請求項１２に示すように、前記サブ多層構造バッファ領域は５〜１０００nmの厚さを有し、前記単層構造バッファ領域は１００〜４００nmの厚さを有していることが望ましい。
また、請求項１３に示すように、基板（２）と、前記基板（２）の一方の主面上に配置され且つ化合物半導体で形成されたバッファ領域（３又は３ａ又は３ｂ又は３ｄｃ）と、前記バッファ領域の上に配置され且つ化合物半導体で形成された主半導体領域（４）と、前記主半導体領域（４）上に配置された少なくとも第１及び第２の主電極と、前記主半導体領域（４）上に配置され且つ前記第１及び第２の主電極間の電流の流れを制御する機能を有している制御電極と、前記基板の他方の主面に形成され且つ前記第１又は第２の主電極に電気的にされている補助電極とを備えた半導体素子において、
前記バッファ領域（３又は３ａ又は３ｂ又は３ｄｃ）は、第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）と、該第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）の上に配置された第２の多層構造バッファ領域（８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）とから成り、
前記第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）はサブ多層構造バッファ領域（６）と単層構造バッファ領域（７）との交互積層体から成り、
前記サブ多層構造バッファ領域（６）は交互に配置された複数の第１及び第２の層（６１、６２）を含み、
前記第１の層（６１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第２の層（６２）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記単層構造バッファ領域（７）は前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記第１の層（６１）及び前記第２の層（６２）よりも厚く形成され、
前記第２の多層構造バッファ領域（８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）は交互に配置された複数の第３及び第４の層（８１、８２又は８２a〜８２ｄ）を含み、
前記第３の層（８１）は前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第４の層（８２又は８２a〜８２ｄ）は前記第３の層（８１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄く形成され、
前記第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）は前記主半導体領域（４）の平均的に見た格子定数よりも小さい平均的に見た格子定数を有し、
前記第２の多層構造バッファ領域（８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）は、前記主半導体領域（４）と前記第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）との間の平均的に見た格子定数を有していることことが望ましい。
また、請求項１４に示すように、基板（２）の一方の主面上に化合物半導体から成るバッファ領域と、前記バッファ領域の上に配置され且つ化合物半導体で形成された主半導体領域（４）とを有する半導体ウエーハを、
前記基板（２）を構成する材料の格子定数よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成る第１の層（６１）と前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成る第２の層（６２）との交互積層体から成るサブ多層構造バッファ領域（６）を前記基板（２）の一方の主面上に形成する第１の工程と、
前記サブ多層構造バッファ領域（６）の上に、前記第１の層（６１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成る単層構造バッファ領域（７）を前記第２の層（６２）よりも厚く形成する第２の工程と、
前記第１及び第２の工程と同一の方法で前記サブ多層構造バッファ領域（６）と実質的に同一の構成を有する別のサブ多層構造バッファ領域（６）及び前記単層構造バッファ領域（７）と実質的に同一の構成を有する別の単層構造バッファ領域（７）を繰り返して形成して第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）を得る第３の工程と、
前記第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）の上に、前記基板（２）を構成する材料よりも小さい格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄い第３の層（８１）と前記第３の層（８１）の格子定数と前記基板（２）の格子定数との間の格子定数を有する化合物半導体から成り且つ前記単層構造バッファ領域（７）よりも薄い第４の層（８２）との積層体を含み、且つ平均的に見た格子定数が、前記第１の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ）の平均的に見た格子定数よりも大きい第２の多層構造バッファ領域（８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）を形成する第４の工程と、
前記第２の多層構造バッファ領域（８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）の上に化合物半導体から成り且つ平均的に見た格子定数が、前記第１及び第２の多層構造バッファ領域（５又は５ａ又は５ｂ、８又は８ａ又は８ｂ又は８ｃ）の平均的に見た格子定数よりも大きい主半導体領域（４）を形成する第５の工程とを有して製造することが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
単層構造バッファ領域７は、アルミニウムの含有割合が第３の割合（ゼロを含む）の窒化物半導体からなり、例えば、
化学式  ＡｌaＭbＧａ1-a-bＮ
ここで、前記ＭはＩｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも１種の元素、
前記ａ及びｂは、  ０≦ａ≦１、
０≦ｂ＜１、
ａ＋ｂ≦１
ａ＜ｘ
を満足させる数値、
で示される窒化物半導体材料からなる。
上記化学式から明らかなように、この単層構造バッファ領域７は、アルミニウムを含んでも良いし、含まなくとも良い。単層構造バッファ領域７がアルミニウムを含む場合には、第１の層６１のアルミニウムの第１の割合よりも小さく且つサブ多層構造バッファ領域６の平均的（又は巨視的）に見たＡｌの含有割合よりも小さい第３の割合とする。なお、本発明においてＡｌの第３の割合はゼロを含むものとして定義されている。
単層構造バッファ領域７のアルミニウムの含有割合が第１の層６１よりも小さいので、単層構造バッファ領域７の結晶軸ａ及びｃの格子定数は、第１の層６１の格子定数及びサブ多層構造バッファ領域６の平均的（又は巨視的）に見た      格子定数よりも大きく且つ基板２の格子定数よりも小さい。例えば単層構造バッファ領域７がGaNから成る場合には、この格子定数は、ａ軸で０．３１８ｎｍ、ｃ軸で０．５１８ｎｍである。また、単層構造バッファ領域７の線膨張係数は基板２の線膨張係数よりも大きい値（例えば５．５９×１０-6／Ｋ）である。
第１の単層構造バッファ領域７に必要に応じてｎ型又はｐ型の導電型決定不純物をドープすることができる。
製造工程を簡略化するために単層構造バッファ領域７を第２の層６２と同一の半導体材料（例えばGaN ）で形成することが望ましい。
単層構造バッファ領域７がサブ多層構造バッファ領域６の第２の層６２と同一の半導体材料である場合には、単層構造バッファ領域７がサブ多層構造バッファ領域６の最も上の第２の層６２に連続的に形成される。このため、サブ多層構造バッファ領域６の最も上の第２の層６２と単層構造バッファ領域７との境界は実質的に存在しない。従って、サブ多層構造バッファ領域６の最も上の第２の層６２を単層構造バッファ領域７に含めて示すこともできる。このようにサブ多層構造バッファ領域６の最も上の第２の層６２を単層構造バッファ領域７に含めて示す場合には、サブ多層構造バッファ領域６に含まれる第１の層６１の合計は第２の層６２の合計よりも１つ多くなる。
単層構造バッファ領域７の厚みＴｅは、第２の層６２の厚みＴｇよりも厚い好ましくは２０〜４００nm、より好ましくは１００〜４００nmに決定される。単層構造バッファ領域７の厚さ２０nmよりも薄い場合、及び４００nmよりも厚い場合には、半導体ウエーハの反り及び主半導体領域４の結晶性の改善効果が低下する。本実施例では単層構造バッファ領域７がＧａＮから成り、この厚さＴｅは２００ｎｍに設定されている。
なお、図２では全部の単層構造バッファ領域７が同一の材料で形成されているが、本発明の効果を得ることができる範囲内で、複数の単層構造バッファ領域７を互いに異なる材料で形成することができる。また、図２では全部の単層構造バッファ領域７が同一の厚みに形成されているが、本発明の効果を得ることができる範囲内で、複数の単層構造バッファ領域７を互いに異なる厚みに形成することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第２の多層構造バッファ領域８の第３の層８１はアルミニウムを第４の割合で含む窒化物半導体から成り、例えば、
化学式  Ａｌx'Ｍy'Ｇａ1-x'-y'Ｎ
ここで、前記Ｍは、Ｉｎ（インジウム）とＢ（ボロン）とから選択された少なくとも1種の元素、
前記ｘ’及びｙ’は、０＜ｘ’≦１、
０≦ｙ’＜１、
ｘ’＋ｙ’≦１
ｘ’≦ｘ
を満足する数値、
で示される窒化物半導体材料から成る。即ち、第３の層８１は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＩｎＮ（窒化インジウム  アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化ガリウム  アルミニウム）及びＡｌＩｎＧａＮ（窒化ガリウム  インジウム  アルミニウム）から選択された窒化半導体材料から成る。
上記化学式から明らかなように、前記ｘ’に相当する第３の層８１におけるアルミニウムの含有割合（第４の割合）を、サブ多層構造バッファ領域６の第１の層６１におけるアルミニウムの含有割合（前記ｘに相当する第１の割合）と同一にすることができる。しかし、既に説明したように平均的又は巨視的に見たアルミニウムの含有率がサブ多層構造バッファ領域６よりも小さく、且つ平均的又は巨視的に見た格子定数がサブ多層構造バッファ領域６よりも大きくなるように第２の多層構造バッファ領域８を形成することが要求される。第２の多層構造バッファ領域８の第３の層８１におけるアルミニウムの含有割合（第４の割合）が、サブ多層構造バッファ領域６の第１の層６１におけるアルミニウムの含有割合（前記ｘに相当する第１の割合）と同一であっても、第２の多層構造バッファ領域８の厚みＴｂに対する第３の層８１の厚みＴｈの合計の割合（ｍ×Ｔｈ／Ｔｂ）がサブ多層構造バッファ領域６の厚みＴdに対する第１の層６１の厚みＴfの合計の割合（ａ×Ｔf／Ｔd）よりも小さい場合には、第２の多層構造バッファ領域８の平均的に見たアルミニウムの含有割合はサブ多層構造バッファ領域６の平均的に見たアルミニウムの含有割合よりも小さくなる。
第３の層８１の厚さＴｈは単層構造バッファ領域７よりも薄い例えば１〜２０nmであることが望ましい。この実施例では、厚さ５ｎｍのＡｌＮで第３の層８１が形成されている。
図３では全部の第３の層８１が同一の材料で形成されているが、本発明の効果を得ることができる範囲内で、複数の第３の層８１を互いに異なる材料で形成することができる。また、図３では全部の第３の層８１が同一の厚みに形成されているが、本発明の効果を得ることができる範囲内で、複数の第３の層８１を互いに異なる厚みに形成することができる。また、第３の層８１に必要に応じてｎ型又はｐ型の導電型決定不純物をドープすることができる。