"シリコン単結晶の基板と、前記基板上に形成され、炭素濃度が1×1018/cm3以上1×1021/cm3以下である化合物半導体の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、前記第1の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい、化合物半導体の障壁層と、前記障壁層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、前記障壁層よりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成され、前記第2の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体の第3の半導体層と、を有することを特徴とする化合物半導体基板。前記第1の半導体層が前記第2の半導体層よりも高抵抗であることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体基板。前記第1の半導体層と前記障壁層、および、前記障壁層と前記第2の半導体層は、それぞれの境界面において格子整合していることを特徴とする請求項1または請求項2記載の化合物半導体基板。前記第1の半導体層がAlx1Iny1Ga1-x1-y1N0≦x1≦1,0≦y1≦1,0≦x1y1≦1、前記障壁層がAlaInbGa1-a-bN0≦a≦1,0≦b≦1,0≦ab≦1、前記第2の半導体層がAlx2Iny2Ga1-x2-y2N0≦x2≦1,0≦y2≦1,0≦x2y2≦1、前記第3の半導体層がAlx3Iny3Ga1-x3-y3N0≦x3≦1,0≦y3≦1,0≦x3y3≦1で表される化合物半導体であることを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項記載の化合物半導体基板。特許文献1に開示されている技術は、電子走行層に対して、高いストレス電圧を印加した場合に発生する電流コラプスを抑制する方法として、電子走行層の厚さを最適化したものである。しかしこの場合、必要以上に電子走行層の膜厚が厚くなることが避けられない。よって、化合物半導体層全体の膜厚が大きくなることによる転位や反りの増加に対して、必ずしも十分に対応できているとはいえなかった。特許文献2に開示されている技術は、電流コラプスが抑制されたヘテロ接合を実現する方法として、中間領域にマグネシウムを含むδドープ層を形成する。これにより、ヘテロ接合の表層領域において、電流コラプスの原因となるトラップを消滅させるという点に特徴があるものといえる。しかしこの方法では、電子走行層やバッファ層に存在するヘテロ接合の表層領域より深いトラップに起因する電流コラプスに対しては、十分な効果が見込めないという点が懸念される。本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、化合物半導体層全体の膜厚を抑制しつつ、半導体素子の高い性能と信頼性を両立することのできる化合物半導体基板を提供することを目的とする。本発明の一態様の化合物半導体基板は、シリコン単結晶の基板と、前記基板上に形成され、炭素濃度が1×1018/cm3以上1×1021/cm3以下である化合物半導体の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、前記第1の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい、化合物半導体の障壁層と、前記障壁層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、前記障壁層よりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成され、前記第2の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体の第3の半導体層と、を有することを特徴とする。上記態様の化合物半導体基板において、第1の半導体層が第2の半導体層よりも高抵抗であることが望ましい。上記態様の化合物半導体基板において、第1の半導体層と障壁層、および、障壁層と第2の半導体層は、それぞれの境界面において格子整合していることが望ましい。上記態様の化合物半導体基板において、第1の半導体層がAlx1Iny1Ga1-x1-y1N0≦x1≦1,0≦y1≦1,0≦x1y1≦1、障壁層がAlaInbGa1-a-bN0≦a≦1,0≦b≦1,0≦ab≦1、第2の半導体層がAlx2Iny2Ga1-x2-y2N0≦x2≦1,0≦y2≦1,0≦x2y2≦1、第3の半導体層がAlx3Iny3Ga1-x3-y3N0≦x3≦1,0≦y3≦1,0≦x3y3≦1で表される化合物半導体であることが望ましい。本発明によれば、化合物半導体層全体の膜厚を抑制しつつ、半導体素子の高い性能と信頼性を両立することのできる化合物半導体基板を提供することが可能となる。以下、本実施の形態を、図面を参照してより詳細に説明する。第1の実施の形態本実施の形態の化合物半導体基板は、シリコン単結晶の基板と、基板上に形成され、炭素濃度が1×1018/cm3以上1×1021/cm3以下である化合物半導体の第1の半導体層と、第1の半導体層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、第1の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい、化合物半導体の障壁層と、障壁層上に形成され、炭素濃度が5×1017/cm3以下であり、障壁層よりもバンドギャップエネルギーの小さい化合物半導体の第2の半導体層と、第2の半導体層上に形成され、第2の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの大きい化合物半導体の第3の半導体層と、を備えている。なお、本明細書中濃度の単位は、/cm3で示すが、atoms/cm3と同義である。本実施の形態においては、特にHEMTの製造に好適な化合物半導体基板を例に説明する。本実施の形態の化合物半導体基板を用いることで、高い性能と信頼性を両立させるHEMTを製造することが可能である。図1は、実施の形態の化合物半導体基板の構造を示す概略断面図である。本実施の形態の化合物半導体基板10は、シリコンSi単結晶の基板12上に、例えば窒化物半導体の中間層14が形成される。そして、中間層14上には、例えば窒化物半導体の第1の半導体層16が形成される。また、第1の半導体層16上には、第1の半導体層16よりもバンドギャップエネルギーの大きい、例えば窒化物半導体の障壁層18が形成されている。また、障壁層18上には、障壁層18よりもバンドギャップエネルギーの小さい、例えば窒化物半導体の第2の半導体層20が形成されている。さらに、第2の半導体層20上には、第2の半導体層20よりもバンドギャップエネルギーの大きい、例えば窒化物半導体の第3の半導体層22が形成されている。中間層14は、Si単結晶の基板12と第1の半導体層16の熱膨張係数の違いによる反りと、格子定数の違い、すなわち格子不整合によるミスフィット転位発生を抑える目的で形成される。バッファ層とも称される。一般的には、中間層14には2層または3層の窒化物半導体層を1対以上積層した多層構造が用いられる。例えば、厚さ10~50nmの単結晶AlNによる第一層と、厚さ50~200nmの単結晶GaNによる第二層を交互に5~40層程度積層することによって形成される。本実施の形態においては、特に中間層14の構造を限定するものではない。しかし、多層構造の中間層14を用いることが製造上の容易性や制御性の点で好ましい。第1の半導体層16は、例えばAlx1Iny1Ga1-x1-y1N0≦x1≦1,0≦y1≦1,0≦x1y1≦1で表される化合物半導体で形成される。例えばGaNである。また、膜厚は、例えば、500~2000nm程度である。第1の半導体層16は、例えば、炭素Cを不純物として含有する高抵抗層である。第1の半導体層16の抵抗は、第2の半導体層20の抵抗よりも高い。そして、その炭素濃度が1×1018/cm3以上1×1021/cm3以下である。なお、炭素以外にも不純物として、亜鉛Zn、マグネシウムMg等を不純物として用いることも可能である。なお、炭素濃度は、例えばSIMSSecondaryIonMassSpectroscopyを用いて評価が可能である。障壁層18は、例えばAlaInbGa1-a-bN0≦a≦1,0≦b≦1,0≦ab≦1で表される化合物半導体で形成される。組成は、第1の半導体層16よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるよう設計される。図2は、窒化物半導体の格子定数とバンドギャップエネルギーを示す図である。例えば、第1の半導体層16がGaNである場合、Alを含んだAlaGa1-aN0<a≦1とすることで、第1の半導体層16よりもバンドギャップエネルギーを大きくすることが可能となる。バンドギャップエネルギーは、化合物半導体の組成が決まれば理論的に求めることができる。障壁層18は、不純物が含有されない、いわゆるアンドープ層であるか、または、不純物濃度が5×1017/cm3以下の低不純物層である。不純物は、例えば炭素、亜鉛、マグネシウムである。また、膜厚は、例えば、5~50nm程度である。第2の半導体層20は、例えばAlx2Iny2Ga1-x2-y2N0≦x2≦1,0≦y2≦1,0≦x2y2≦1で表される化合物半導体で形成される。組成は、障壁層18よりもバンドギャップエネルギーが小さくなるよう設計される。例えば、障壁層18がAlaGa1-aN0<a≦1である場合、GaNとすることで、障壁層18よりもバンドギャップエネルギーを小さくすることが可能となる。第2の半導体層20は、不純物が含有されない、いわゆるアンドープ層であるか、または、不純物濃度が5×1017/cm3以下の低不純物層である。不純物は、例えば炭素、亜鉛、マグネシウムである。また、膜厚は、例えば、100~1000nm程度である。第1の半導体層16と、第2の半導体層20が同一の組成の化合物半導体であることが化合物半導体基板10の製造を容易にする観点から望ましい。第3の半導体層22は、例えばAlx3Iny3Ga1-x3-y3N0≦x3≦1,0≦y3≦1,0≦x3y3≦1で表される化合物半導体で形成される。組成は、第2の半導体層20よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるよう設計される。例えば、第2の半導体層20がGaNである場合、Alを含んだAlx3Ga1-x3N0<x3≦1とすることで、第2の半導体層20よりもバンドギャップエネルギーを大きくすることが可能となる。第3の半導体層22は、不純物が含有されない、いわゆるアンドープ層であるか、または、不純物濃度が5×1017/cm3以下の低不純物層である。不純物は、例えば炭素、亜鉛、マグネシウムである。また、膜厚は、例えば、10~50nm程度である。第1の半導体層16のバンドギャップエネルギーをEg1、障壁層18のバンドギャップエネルギーをEgb、第2の半導体層20のバンドギャップエネルギーをEg2、とする場合に、バンドギャップエネルギーの差ΔEgI=Egb-Eg1、ΔEgII=Egb-Eg2が、0.5eV以上であることが望ましく、1.0eV以上であることがより望ましい。また、第1の半導体層16と障壁層18、および、障壁層18と第2の半導体層20は、それぞれの境界面において格子整合していることが望ましい。本明細書中、格子整合とは、必ずしも2層の格子定数が完全一致する場合に限らない。第1の半導体層16の格子定数をa1、障壁層18の格子定数をab、第2の半導体層20の格子定数をa2、とする場合に、格子定数の変化量ΔaI=ab-a1/ab、ΔaII=ab-a2/abが絶対値換算で1以下である場合も格子整合しているとみなすものとする。格子整合している場合であっても、ΔaI=ab-a1/ab、ΔaII=ab-a2/abが0.5以下、さらには、0.3以下であることがより望ましい。例えば、第1の半導体層16および第2の半導体層20がGaNである場合、図2より明らかなように、例えば障壁層18をAl0.82In0.18Nとすることで、第1の半導体層16と障壁層18、および、障壁層18と第2の半導体層20を、それぞれの境界面において格子整合させることが可能となる。なお、第1の半導体層16と障壁層18、および、障壁層18と第2の半導体層20を、それぞれの境界面において格子整合させ、かつ、障壁層18のバンドギャップエネルギーが境界面より内部で大きくなっていることがさらに望ましい。障壁層18内で層厚方向に組成を変調させることで、この構造を実現することが可能である。図3は、実施の形態の化合物半導体基板を用いて製造されるHEMTの概略断面図である。実施の形態の化合物半導体基板10の第3の半導体層22上に、ソース電極30a、ゲート電極30b、およびドレイン電極30cが形成されている。第2の半導体層20は、いわゆる電子走行層として機能する。また、第3の半導体層22は、いわゆる電子供給層として機能する。第1の半導体層16は、いわゆる耐圧保持層として機能する。上述のように、例えば炭素が不純物として導入されることにより高抵抗層となっているため、HEMTがオフ時のリーク電流を低減し、高耐圧化、ノーマリオフ化を容易に実現する。もっとも、不純物が高い濃度で導入されていることにより、第1の半導体層16に生ずる、不純物に起因する電子トラップ等により、電流コラプスが低下悪化し、性能が劣化する恐れがある。図4は、実施の形態の化合物半導体基板を用いて製造されるHEMTのバンド図である。EFはフェルミレベル、EVは価電子帯レベル、ECは伝導帯レベルを示す。図4に示すように、障壁層のバンドギャップエネルギーが電子走行層および耐圧保持層よりも大きい。いいかえれば、障壁層のバンドギャップ幅が電子走行層および耐圧保持層よりも大きい。このため、図3のHEMTでは、障壁層により電子走行層および耐圧保持層の電子トラップ等の電荷が、量子化学的に分離される。このため、電流コラプスの原因となる電子トラップの電荷が耐圧保持層から電子走行層に到る確率が減少し、耐圧保持層中の電子トラップの電荷が電子走行層に与える影響を遮断することが可能となる。したがって、例え、電子走行層の厚さが薄くても電流コラプスの発生を抑制することができる。よって、化合物半導体層全体の膜厚を抑制しつつ、HEMTの高い性能と信頼性を両立することが可能となる。そして、化合物半導体層全体の膜厚を抑制できるため、基板の反り等の問題を低減するとともに製造コストを削減することも可能となる。なお、上述のように、耐圧保持層となる第1の半導体層16が炭素を不純物として含有する場合に、その炭素濃度が1×1018/cm3以上1×1021/cm3以下であることが望ましい。この範囲を下回ると、HEMTの耐圧が十分確保できない恐れがあるからである。またこの範囲を上回ると電流コラプスを抑制することが困難になるからである。また、上述のように、耐圧保持層となる第1の半導体層16のバンドギャップエネルギーをEg1、障壁層18のバンドギャップエネルギーをEgb、電子走行層となる第2の半導体層20のバンドギャップエネルギーをEg2、とする場合に、バンドギャップエネルギーの差ΔEgI=Egb-Eg1、ΔEgII=Egb-Eg2が、0.25eV以上であることが望ましく、0.5eV以上であることがより望ましく、1.0eV以上であることがさらに望ましい。これは、HEMTを製造した場合に、電流コラプスの抑制効果が向上するからである。また、上述のように、耐圧保持層となる第1の半導体層16と障壁層18、および、障壁層18と電子走行層となる第2の半導体層20は、それぞれの境界面において格子整合していることが望ましい。これは、それぞれの境界面が格子整合することにより、HEMTを製造した場合に、これらの界面でのピエゾ分極に由来する電子の発生を抑制することができ、高耐圧化、ノーマリオフ化を容易に実現できるからである。また、格子不整合による転位の発生等も抑制することができる。さらに、移動度の低下も抑制することができる。格子不整合により発生する転移が電子の散乱中心になることが抑制されるからである。以上のように、実施の形態の化合物半導体基板によれば、電子走行層の下に高耐圧化のための高抵抗層耐圧保持層を有するHEMTを製造した場合に、この高抵抗層等の深い領域に起因する電流コラプスを抑制することが、化合物半導体層全体の膜厚を不要に増加させることなく実現できる。よって、低コストで、半導体素子の高い性能と信頼性を両立することのできる化合物半導体基板を提供することが可能となる。以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、化合物半導体基板、半導体素子等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる化合物半導体基板、半導体素子等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。例えば、電子走行層となる第2の半導体層と、電子供給層となる第3の半導体層との間に、例えばAlN等のスペーサー層を形成しても構わない。また、例えば、電子供給層となる第3の半導体層上に保護膜となるシリコン窒化膜が設けられても構わない。また、実施の形態においては、特にHEMTの製造に用いられる場合を例に説明したが、HEMT以外の半導体素子の製造に本発明の化合物半導体基板を適用することも可能である。また、実施の形態においては、GaN系の化合物半導体を例に説明したが、GaAs系等、その他の化合物半導体を用いることも可能である。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての化合物半導体基板が、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。[実施例1]まず、図1に示す層構造を有する化合物半導体基板を、以下の工程で作製した。まず、直径4インチのSi111単結晶基板12を、MetalOrganicChemicalVaporDepositionMOCVD装置内にセットした。次に、原料にトリメチルアルミニウムTMA、NH3を用い、1000°Cでの気相成長により、厚さ20nmのAlN単結晶層を形成した。さらにその上に、原料としてトリメチルガリウムTMG、TMA、NH3を用い、1000°Cでの気相成長により、厚さ80nmのGaN単結晶層を積層させ、これらを同様の工程にて、交互に繰り返し、各10層、合計20層を積層させ、多層構造のバッファ層を形成し、これを中間層14とした。中間層14上に、原料にTMG、NH3を用い、第1の半導体層耐圧保持層16として、炭素濃度5×1020/cm3のGaNを1000nm堆積した。その上に、原料にTMA、トリメチルインジウムTMI、NH3を用い、障壁層18として、炭素濃度1×1017/cm3のAl082In018Nを10nm堆積した。障壁層18上に、原料にTMG、NH3を用い、1000°Cでの気相成長により、第2の半導体層電子走行層20として、炭素濃度1×1017/cm3のGaN単結晶を200nm積層させた。さらにその上に、原料にTMG、TMA、NH3を用い、第3の半導体層電子供給層22として、炭素濃度1×1017/cm3の厚さ30nmのAl025Ga075N単結晶層を積層させた。この化合物半導体基板上にチタンTi、アルミニウムAl、ニッケルNi、金Auを用いて、ソース電極30a、ゲート電極30b、およびドレイン電極30cを形成し、図3に示す構造のHEMTを製造した。以上の工程を経て、実施例1の評価用半導体素子を得た。なお、気相成長により形成した各層の厚さの調整は、原料の供給量および供給時間の調整により行った。評価用半導体素子について、コラプスファクターを評価した。評価は、オフ状態でソース電極、ドレイン電極間にストレス電圧を印加し、ストレス電圧印加前後のオン状態の導通電流量の比からコラプスファクターを算出した。コラプスファクターはその値が大きく1.0に近いほど、HEMTの出力電流特性の再現性が良好で、通電損失が小さいことになる。また、縦耐圧、リーク特性も評価した。評価半導体素子の構成および評価結果は表1に示す。[実施例2]障壁層18として、原料にTMG、TMA、TMI、NH3を用い、炭素濃度1×1017/cm3のAl07In01Ga02Nを10nm堆積すること以外は、実施例1と同様に評価用半導体素子を製造し評価した。評価半導体素子の構成および評価結果は表1に示す。[実施例2’]障壁層18として、原料にTMG、TMA、TMI、NH3を用い、炭素濃度1×1017/cm3のAl06In02Ga02Nを10nm堆積すること以外は、実施例1と同様に評価用半導体素子を製造し評価した。評価半導体素子の構成および評価結果は表1に示す。[比較例1]障壁層18を省略する以外は、実施例1と同様に評価用半導体素子を製造し評価した。評価半導体素子の構成および評価結果は表1に示す。[実施例3~6、比較例2~5]第1の半導体層16、障壁層18、および第2の半導体層20の炭素濃度を変更する以外は、実施例1と同様に評価用半導体素子を製造し評価した。評価半導体素子の炭素濃度および評価結果を表2に示す。なお、表1および表2の評価の欄において、◎は評価結果が特に良好、○は良好、△は可、×は不可であったことを示す。表1に示す通り、実施例により良好なコラプスファクターが実現でき、かつ、縦耐圧、リーク特性が良好となることが明らかになった。また、表2に示すとおり、第1の半導体層、障壁層、第2の半導体層それぞれの炭素濃度が、実施例の範囲にあれば、デバイス特性が良好であることが確認された。"