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特開2024-156332ＩＩＩ族窒化物積層構造および高電子移動度トランジスタ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024156332
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】ＩＩＩ族窒化物積層構造および高電子移動度トランジスタ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20241029BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023070705
(22)【出願日】2023-04-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002093
【氏名又は名称】住友化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145872
【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100187632
【弁理士】
【氏名又は名称】橘高 英郎
(72)【発明者】
【氏名】山本 大貴
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 弘幸
【テーマコード（参考）】
5F102
【Ｆターム（参考）】
5F102GB01
5F102GC01
5F102GJ02
5F102GK04
5F102GK08
5F102GL04
5F102GM04
5F102GM08
5F102GQ01
5F102HC01
(57)【要約】
【課題】ＩＩＩ族窒化物の積層構造において、電気的に高抵抗化する不純物を含有する層から、他の層への当該不純物の拡散を抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】ＩＩＩ族窒化物積層構造は、ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、を有し、第１層は、少なくとも第１層の第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、第２層を挟んで、第１層側よりも第３層側において、当該不純物の濃度が減少しており、第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、当該不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、第３層は、当該不純物を実質的に含有しない。
【選択図】図３
【解決手段】ＩＩＩ族窒化物積層構造は、ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、を有し、第１層は、少なくとも第１層の第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、第２層を挟んで、第１層側よりも第３層側において、当該不純物の濃度が減少しており、第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、当該不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、第３層は、当該不純物を実質的に含有しない。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項2】
前記第２層は、Ｉｎ組成が少なくとも１５％超であるＩＩＩ族窒化物で構成されている、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項3】
前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値が、２×１０１６ｃｍ－３以上である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項4】
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の減少比である、前記第１のピーク濃度に対する２×１０１５ｃｍ－３の比が、１／１５０以下である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の減少比である、前記第１のピーク濃度に対する２×１０１５ｃｍ－３の比が、１／１５０以下である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項5】
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の平均的な減少傾きが、２．５×１０１６ｃｍ－３／ｎｍ以上である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の平均的な減少傾きが、２．５×１０１６ｃｍ－３／ｎｍ以上である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項6】
前記第３層において、前記第２層との界面より１０ｎｍの厚さ位置から、上側の厚さ１０ｎｍの範囲での平均的な前記不純物の濃度が、３×１０１５ｃｍ－３未満である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項7】
前記第１層の前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも、前記第３層の上面における前記不純物の濃度が低い、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項8】
前記第１層における前記不純物の濃度が、前記第２層との界面で最高値を取る、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項9】
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度に対する前記最低値の比が、１／３０以上である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第２のピーク濃度に対する前記最低値の比が、１／３０以上である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項10】
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１層の下面から前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置までの部分の前記第１層の厚さよりも、前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さの方が、薄い、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第１層の下面から前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置までの部分の前記第１層の厚さよりも、前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さの方が、薄い、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項11】
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さが、２５０ｎｍ以下である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さが、２５０ｎｍ以下である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項12】
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１のピーク濃度は、前記第２のピーク濃度よりも高い、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１のピーク濃度は、前記第２のピーク濃度よりも高い、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項13】
前記ＩＩＩ族窒化物積層構造は、高電子移動度トランジスタの一部として含まれ、
前記第３層は、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第３層は、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項14】
前記第１層は、ＩＩＩ族窒化物で構成された自立基板である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項15】
前記不純物は、遷移金属である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【請求項16】
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタのシート抵抗が、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタのシート抵抗に対し、１．１倍未満である、
高電子移動度トランジスタ。
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタのシート抵抗が、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタのシート抵抗に対し、１．１倍未満である、
高電子移動度トランジスタ。
【請求項17】
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさが、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさに対し、０．９倍超である、
高電子移動度トランジスタ。
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさが、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさに対し、０．９倍超である、
高電子移動度トランジスタ。
【請求項18】
前記第１のピーク濃度が、３×１０１８ｃｍ－３以上である、
請求項１６または１７に記載の高電子移動度トランジスタ。
請求項１６または１７に記載の高電子移動度トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層構造および高電子移動度トランジスタに関する。
【背景技術】
【0002】
ＩＩＩ族窒化物（例えば窒化ガリウム）に、電気的に高抵抗化するための不純物（例えば鉄）を添加することが行われている（例えば特許文献１参照）。ＩＩＩ族窒化物の積層構造において、電気的に高抵抗化する不純物を含有する層から、他の層への当該不純物の拡散を抑制することができる技術は、積層構造の電気的特性の制御性を高める観点で好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１９／１８１３９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の一目的は、ＩＩＩ族窒化物の積層構造において、電気的に高抵抗化する不純物を含有する層から、他の層への当該不純物の拡散を抑制することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造
が提供される。
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍの厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造
が提供される。
【発明の効果】
【0006】
ＩＩＩ族窒化物の積層構造において、電気的に高抵抗化する不純物を含有する層から、他の層への当該不純物の拡散を抑制することができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の実施形態による、ＩＩＩ族窒化物積層構造１００（以下、積層構造１００と呼ぶ）について説明する。図１は、積層構造１００の一例を示す概略断面図である。積層構造１００は、３層のＩＩＩ族窒化物層の積層で構成された拡散抑制部１を含むことを特徴とする。拡散抑制部１について、詳しくは後述する。
【0009】
積層構造１００は、拡散抑制部１を含む半導体ウエハの態様であってもよいし、当該半導体ウエハ上にさらに他の部材（電極等）が設けられた半導体素子の態様のものであってもよい。ここでは、積層構造１００の一態様として、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を例示する。以下、積層構造１００を、ＨＥＭＴ１００とも呼ぶ。
【0010】
ＨＥＭＴ１００は、ウエハ１１０と、電極１２０と、を有する。ウエハ１１０は、基板１０と、核生成層２０と、バッファ層３０と、拡散抑制層４０と、チャネル層５０と、バリア層６０と、キャップ層７０と、を有する。電極１２０は、キャップ層７０上に配置され、ソース電極１２１と、ゲート電極１２２と、ドレイン電極１２３と、を有する。
【0011】
基板１０は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板である。基板１０上に、核生成層２０からキャップ層７０までのＩＩＩ族窒化物層の積層が形成されている。核生成層２０は、基板１０上に配置され、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成される。バッファ層３０は、核生成層２０上に配置され、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）で構成される。拡散抑制層４０は、バッファ層３０上に配置され、例えば窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）で構成される。チャネル層５０は、拡散抑制層４０上に配置され、例えばＧａＮで構成される。バリア層６０は、チャネル層５０上に配置され、例えば窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）で構成される。キャップ層７０は、バリア層６０上に配置され、例えばＧａＮで構成される。
【0012】
本実施形態によるＨＥＭＴ１００は、バッファ層３０と、拡散抑制層４０と、チャネル層５０と、の積層で構成された拡散抑制部１を備える、という特徴を有する。バッファ層３０、拡散抑制層４０、および、チャネル層５０は、それぞれ、拡散抑制部１を構成する３層のＩＩＩ族窒化物層である第１層、第２層、および、第３層の一例である
【0013】
バッファ層３０は、少なくとも、拡散抑制層４０との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域３３（後述の図２～図７に関する説明参照）において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物（以下、高抵抗化不純物と呼ぶ）を含有する。高抵抗化不純物としては、好ましくは遷移金属が用いられ、当該遷移金属としては、例えば鉄（Ｆｅ）、また例えばマンガン（Ｍｎ）が用いられる。バッファ層３０は、詳細は後述するように、バッファ下層３１と、バッファ上層３２と、に区分される。
【0014】
拡散抑制層４０は、バッファ層３０上に（バッファ層３０直上に）配置され、バッファ層３０からチャネル層５０に高抵抗化不純物が拡散することを抑制する層である。つまり、拡散抑制層４０を挟んで、バッファ層３０側よりもチャネル層５０側において、高抵抗化不純物濃度が減少している。拡散抑制層４０は、インジウム（Ｉｎ）を含有するＩＩＩ族窒化物で構成される。本願発明者は、一つの考え方として、拡散抑制層４０が、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成されて、バッファ層３０を構成するＩＩＩ族窒化物よりも格子定数が大きく、バッファ層３０から圧縮歪を受けることで、バッファ層３０に存在する高抵抗化不純物のチャネル層５０への拡散を抑制する働きを持つ、と推測している。
【0015】
チャネル層５０は、拡散抑制層４０上に（拡散抑制層４０直上に）配置されることで、つまり、バッファ層３０上に拡散抑制層４０を介して配置されることで、バッファ層３０に起因する高抵抗化不純物を実質的に含有しない層である。高抵抗化不純物を実質的に含有しないことの規定については、後述する。
【0016】
本実施形態によるＨＥＭＴ１００では、チャネル層５０において、バリア層６０との界面近傍に二次元電子ガス（２ＤＥＧ）が生成され、当該２ＤＥＧがＨＥＭＴのチャネルとして機能する。チャネル層５０が高抵抗化不純物を実質的に含有しないことにより、高抵抗化不純物に起因して例えばシート抵抗が変動すること、また例えば閾値電圧が変動すること、を抑制できる。
【0017】
ＨＥＭＴ１００の製造方法について例示的に説明する。基板１０として例えばＳｉＣ基板を準備する。基板１０の上方に、ＩＩＩ族窒化物で構成される各層２０～７０を、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）によりエピタキシャル成長させる。バッファ層３０に、高抵抗化不純物として例えばＦｅを添加する。
【0018】
ＩＩＩ族原料ガスのうちアルミニウム（Ａｌ）原料ガスとしては、例えばトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、ＴＭＡ）ガスが用いられる。ＩＩＩ族原料ガスのうちガリウム（Ｇａ）原料ガスとしては、例えばトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３、ＴＭＧ）ガスが用いられる。ＩＩＩ族原料ガスのうちインジウム（Ｉｎ）原料ガスとしては、例えばトリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３、ＴＭＩ）ガスが用いられる。Ｆｅドーピング原料ガスとしては、例えばＦｅ（Ｃ２Ｈ５）２（Ｃｐ２Ｆｅ）ガスが用いられる。Ｖ族原料ガスである窒素（Ｎ）原料ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）が用いられる。キャリアガスとしては、例えば、窒素ガス（Ｎ２ガス）および水素ガス（Ｈ２ガス）の少なくとも一方が用いられる。
【0019】
成長温度は、例えば、７００℃～１４００℃の範囲で選択可能であり、ＩＩＩ族原料ガスに対するＶ族原料ガスの流量比であるＶ／ＩＩＩ比は、例えば、１０～５０００の範囲で選択可能である。形成する各層の組成に応じて、各原料ガスの供給量の比率が調整される。形成する各層の厚さは、たとえば予備実験で得た成長速度から設計厚さに対応する成長時間を算出することで、成長時間により制御できる。
【0020】
基板１０上に、例えば、ＡｌＮ層を６ｎｍ以上４０ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、核生成層２０を形成する。核生成層２０上に、例えば、ＧａＮ層を４００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、バッファ層３０を形成する。
【0021】
バッファ層３０の下面近傍から途中の厚さまで、Ｆｅドーピング原料ガスを供給しながらＧａＮを成長させることで、バッファ下層３１を形成する。バッファ層３０の当該途中の厚さから上面まで、Ｆｅドーピング原料ガスの供給を停止した後にＧａＮを成長させることで、バッファ上層３２を形成する。バッファ下層３１の設計厚さは、例えば２００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、バッファ上層３２の設計厚さは、例えば２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【0022】
Ｆｅは、バッファ下層３１に添加されるが、バッファ上層３２の上面まで拡散する。これにより、バッファ層３０は、バッファ下層３１からバッファ上層３２に亘ってＦｅを含有する。後述のように、ウエハ１１０を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定することで、拡散抑制部１（バッファ層３０、拡散抑制層４０、および、チャネル層５０）におけるＦｅ濃度の厚さ方向に関する分布が取得される。バッファ層３０におけるＦｅ濃度分布は、Ｆｅドーピング原料ガスの供給を停止した成長厚さの近傍で、Ｆｅのピーク濃度が存在する分布となる。Ｆｅの当該ピーク濃度を、添加ピーク濃度Ｃ１と呼ぶ。添加ピーク濃度Ｃ１が、例えば好ましくは１×１０１７ｃｍ－３以上１×１０１９ｃｍ－３以下となるように、バッファ層３０にＦｅを添加する。
【0023】
バッファ層３０上に、例えば、ＩｎＧａＮ層を１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、拡散抑制層４０を形成する。拡散抑制層４０上に、例えば、ＧａＮ層を５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、チャネル層５０を形成する。
【0024】
拡散抑制層４０を構成するＩｎＧａＮのＩｎ組成は、チャネル層５０が実質的にＦｅを含有しないような高さに設定される。後述のように、チャネル層５０が実質的にＦｅを含有しないためのＩｎ組成は、バッファ層３０のＦｅ濃度に応じて変化し得るが、一つの目安としては、１５％超であり、好ましくは１６％超である。
【0025】
チャネル層５０上に、例えば、ＡｌＧａＮ層を５ｎｍ以上８０ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、バリア層６０を形成する。バリア層６０上に、必要に応じて、例えば、ＧａＮ層を１０ｎｍ以下の設計厚さで成長させることで、キャップ層７０を形成する。以上のようにして、ウエハ１１０が製造される。
【0026】
その後、ウエハ１１０上に、ＨＥＭＴ製造に係る公知の技術を適宜用いて、電極１２０（ソース電極１２１、ゲート電極１２２、および、ドレイン電極１２３）、さらには、必要に応じて絶縁膜等の他の部材を形成することで、ＨＥＭＴ１００が製造される。
【0027】
以下、実施形態の試料および比較形態の試料に対するＳＩＭＳ測定結果（ＳＩＭＳプロファイル）を参照して、拡散抑制部１についてさらに説明する。実施形態および比較形態による試料に対して、ＳＩＭＳ測定を行うことで、Ｆｅ濃度、Ｇａ量、Ａｌ量、および、Ｉｎ量の厚さ方向分布を取得した。Ｆｅ濃度分布、Ｇａ量分布、Ａｌ量分布、および、Ｉｎ量分布は、磁場型ＳＩＭＳ装置により測定した。ただし、Ｉｎ組成を定量するためのＩｎ量分布の測定は、四重極型ＳＩＭＳ装置により行った（図９参照）。
【0028】
図２および図３は、実施形態の第１例の試料のＳＩＭＳプロファイルであり、図４および図５は、実施形態の第２例の試料のＳＩＭＳプロファイルであり、図６および図７は、比較形態の試料のＳＩＭＳプロファイルである。図２、図４、および、図６は、バッファ層３０の全厚さを含む、ＨＥＭＴ１００における拡散抑制部１の全体的なＳＩＭＳプロファイルである。図３、図５、および、図７は、拡散抑制層４０の近傍を示す、ＨＥＭＴ１００における拡散抑制部１の部分的なＳＩＭＳプロファイルである。
【0029】
図２、図４、および、図６には、Ｆｅ濃度分布とともに、Ａｌ量分布を示す。Ｆｅ濃度分布を実線で示し、Ａｌ量分布を点線で示す。図２、図４、および、図６において、左軸にＦｅ濃度を示し、右軸にＡｌに関する二次イオンの強度を示す。
【0030】
図３、図５、および、図７には、Ｆｅ濃度分布とともに、Ｉｎ量分布を示す。Ｆｅ濃度分布を実線で示し、Ｉｎ量分布を点線で示す。図３、図５、および、図７において、左軸にＦｅ濃度を示す。図３、図５、および、図７は、Ｉｎ量分布の形状を示すものであり、Ｉｎ量は任意単位で示している。ここで、Ｉｎ量は、対数スケールではなくリニアスケールで示している。なお、Ｉｎ組成のＳＩＭＳ測定に基づく算出手法について、図９を参照して後述する。
【0031】
核生成層２０はＡｌＮで構成され、バッファ層３０はＧａＮで構成されている。核生成層２０におけるＡｌのピーク量に対し、バッファ層３０側でＡｌ量が半分に減少している厚さ位置を、核生成層２０とバッファ層３０との界面と定める。
【0032】
バッファ層３０はＧａＮで構成され、拡散抑制層４０はＩｎＧａＮで構成され、チャネル層５０はＧａＮで構成されている。拡散抑制層４０におけるＩｎのピーク量に対し、バッファ層３０側でＩｎ量が半分に減少している厚さ位置を、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面と定める。拡散抑制層４０におけるＩｎのピーク量に対し、チャネル層５０側でＩｎ量が半分に減少している厚さ位置を、拡散抑制層４０とチャネル層５０との界面と定める。
【0033】
チャネル層５０はＧａＮで構成され、バリア層６０はＡｌＧａＮで構成されている。バリア層６０におけるＡｌのピーク量に対し、チャネル層５０側でＡｌ量が半分に減少している厚さ位置を、チャネル層５０とバリア層６０との界面と定める。
【0034】
バッファ層３０におけるＦｅ濃度分布は、Ｆｅドーピング原料ガスの供給を停止した成長厚さの近傍で、Ｆｅのピーク濃度（添加ピーク濃度Ｃ１）が存在する分布となる。バッファ層３０において、Ｆｅの添加ピーク濃度Ｃ１が存在する厚さ位置を境界として、下側をバッファ下層３１、上側をバッファ上層３２と定める。バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面から、バッファ層３０側の厚さ５０ｎｍの領域を、バッファ層３０の、拡散抑制層４０との界面近傍領域３３と定める。
【0035】
ＳＩＭＳ測定から求められた界面位置および境界位置に基づいて、各層の厚さを求めることができる。このような、ＳＩＭＳ測定から求められた各層の厚さは、設計厚さと一致しないことがある。例えば、ＳＩＭＳ測定から求められた拡散抑制層４０の厚さは、拡散抑制層４０の設計厚さよりも数倍厚い値となる傾向がある。作製されたウエハ１１０自体からは、設計時に想定された数値である設計厚さを知ることができないため、ここでは、ＳＩＭＳ測定から求められた界面位置および境界位置と、各層の厚さと、を用いる。
【0036】
図２および図３に示される実施形態の第１例と、図６および図７に示される比較形態とは、ともに、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値を１×１０１７ｃｍ－３として、バッファ層３０にＦｅを添加した試料である。ただし、実施形態の第１例と比較形態とは、拡散抑制層４０を構成するＩｎＧａＮのＩｎ組成の点で、異なる。比較形態における拡散抑制層４０のＩｎ設計組成は、１０．８％と低く、実施形態の第１例における拡散抑制層４０のＩｎ設計組成は、１５．６％と高い。
【0037】
【0038】
実施形態の第１例および第２例と、比較形態とにおいて、ＳＩＭＳ測定で取得されたＦｅ濃度、Ａｌ量、および、Ｉｎ量の分布は、以下のような同様な特徴を有する。Ａｌ量は、核生成層２０からバッファ層３０に向けて減少し、バッファ層３０内でほぼ一定である。Ｆｅ濃度は、核生成層２０において高濃度で観測される傾向が見られ、バッファ層３０に向けてＡｌ量が減少するのに伴い減少し、バッファ層３０の下面近傍で最低値を取る。
【0039】
なお、バッファ層３０の核生成層２０との界面近傍において、Ｆｅ濃度が高く観測されることは、バッファ層３０へのＦｅ添加に伴うものではなく、核生成層２０がＡｌを含有することに起因するものと考えられる。このため、ここでは、当該界面近傍において核生成層２０に起因してＦｅ濃度が高い部分（Ｆｅ濃度分布の、最低値より核生成層２０側の部分）を、バッファ層３０におけるＦｅ濃度分布から除外する。つまり、当該最低値よりも上方におけるＦｅ濃度分布を、バッファ層３０におけるＦｅ濃度分布として扱う。
【0040】
Ｆｅ濃度は、バッファ層３０の下面近傍、つまりバッファ下層３１の下面近傍で最低値を取った後、バッファ下層３１へのＦｅ添加に伴い上方に向けて増加し、バッファ下層３１の上面で、添加ピーク濃度Ｃ１に達する。
【0041】
Ｆｅ濃度は、バッファ上層３２の下面から、上方に向けて減少し、界面近傍領域３３において増加に転じ、界面近傍領域３３において拡散抑制層４０に向けて増加し、当該増加を経て、バッファ上層３２と拡散抑制層４０との界面の近傍においてピークに達する。Ｆｅが界面近傍領域３３において増加に転じる濃度、つまり、界面近傍領域３３におけるＦｅ濃度の最低値を、界面近傍最低濃度Ｃ２と呼ぶ。バッファ上層３２と拡散抑制層４０との界面の近傍におけるＦｅのピーク濃度を、界面ピーク濃度Ｃ３と呼ぶ。
【0042】
Ｆｅ濃度は、界面ピーク濃度Ｃ３に達した後、チャネル層５０に向けて減少する。Ｉｎ量は、拡散抑制層４０のほぼ中央の厚さ位置でピークを取り、Ｉｎ量分布は、バッファ層３０側とチャネル層５０側とで概ね対称な釣鐘形状である。
【0043】
各試料においてＳＩＭＳで測定されたＦｅ濃度は、以下のようなものである。実施形態の第１例において、添加ピーク濃度Ｃ１は１．５４×１０１７ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は５．４７×１０１６ｃｍ－３であり、界面ピーク濃度Ｃ３は７．９６×１０１７ｃｍ－３である。実施形態の第２例において、添加ピーク濃度Ｃ１は１．１×１０１８ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は４．８５×１０１７ｃｍ－３であり、界面ピーク濃度Ｃ３は１．０４×１０１９ｃｍ－３である。比較形態において、添加ピーク濃度Ｃ１は１．０９×１０１７ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は９．９×１０１５ｃｍ－３であり、界面ピーク濃度Ｃ３は７．１２×１０１７ｃｍ－３である。
【0044】
ここで、実施形態の第１例と比較形態とでは、チャネル層５０におけるＦｅ濃度分布の特徴が大きく異なる。実施形態の第１例（特に図３参照）では、Ｆｅ濃度が、チャネル層５０の下面近傍で検出下限（４．４４×１０１４ｃｍ－３）に到達した後、チャネル層５０の上面近傍まで、検出下限に達する低い水準を維持している。つまり、実施形態の第１例では、バッファ層３０に起因するＦｅのチャネル層５０への拡散が防がれている。
【0045】
これに対し、比較形態（特に図７参照）では、Ｆｅ濃度が、チャネル層５０においてやや減少しているものの、チャネル層５０の厚さ範囲内で安定的に低い水準を維持するほどではない。つまり、比較形態では、バッファ層３０に起因するＦｅのチャネル層５０への拡散が防がれていない。
【0046】
このように、実施形態の第１例と比較形態とは、ともに、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値を１×１０１７ｃｍ－３としてバッファ層３０にＦｅを添加した試料であるが、実施形態の第１例では、バッファ層３０からのチャネル層５０へのＦｅの拡散が防がれており、比較形態では、バッファ層３０からのチャネル層５０へのＦｅの拡散が防がれていない。この相違は、拡散抑制層４０のＩｎ組成が、比較形態（Ｉｎ設計組成１０．８％）よりも実施形態の第１例（Ｉｎ設計組成１５．６％）において高いことによると考えられる。
【0047】
実施形態の第２例（特に図５参照）では、Ｆｅ濃度が、チャネル層５０の下面近傍で検出下限（１．２２×１０１５ｃｍ－３）に到達した後、チャネル層５０の上面まで、検出下限に達する低い水準を概ね維持している。チャネル層５０の途中の厚さにおいて、Ｆｅ濃度がやや高くなる箇所が見られるが、これらはノイズ的なものと考えられる。実施形態の第２例も、実施形態の第１例と同様に、バッファ層３０に起因するＦｅのチャネル層５０への拡散が防がれている。これは、拡散抑制層４０のＩｎ組成が、実施形態の第２例（Ｉｎ設計組成２７．１％）において高いことによると考えられる。
【0048】
実施形態の第１例および第２例のチャネル層５０では、ある程度の厚さ範囲にわたって連続的にＦｅ濃度が検出下限に達しているという特徴が見られ、このことから、チャネル層５０は、Ｆｅを実質的に含有しないと結論される。
【0049】
Ｆｅ濃度の検出下限は、ＳＩＭＳ測定ごとにやや異なり得る。ここでは、Ｆｅ濃度の検出下限に近い程度の、低いＦｅ濃度水準の目安を、２×１０１５ｃｍ－３（より低い目安としては１．５×１０１５ｃｍ－３）とする。また、上記の「ある程度の厚さ範囲」の目安を、３ｎｍ（より厚い目安としては５ｎｍ）とする。
【0050】
これらの目安を用い、チャネル層５０において、少なくとも３ｎｍ（好ましくは５ｎｍ）の厚さにわたって連続的に、Ｆｅ濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満（好ましくは１．５×１０１５ｃｍ－３未満）に達していることで、チャネル層５０がＦｅを実質的に含有しない、と規定する。
【0051】
図２～図７にＳＩＭＳプロファイルを示した試料の他にも、実施形態および比較形態として各種試料を作製した。図８（ａ）および図８（ｂ）は、これらの試料における、拡散抑制層４０のＩｎ組成と、Ｆｅ濃度と、の関係をプロットしたグラフである。図８（ａ）は、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１７ｃｍ－３の試料を示し、図８（ｂ）は、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１８ｃｍ－３の試料を示す。
【0052】
図８（ａ）および図８（ｂ）において、横軸にＩｎ設計組成を示し、縦軸にＦｅ濃度を示す。Ｆｅの界面ピーク濃度Ｃ３（［Ｆｅ］ ａｔ ｐｅａｋ）を、四角のプロットで示し、チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度（［Ｆｅ］ ａｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を、丸のプロットで示す。
【0053】
チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度は、拡散抑制層４０との界面より１０ｎｍの厚さ位置から、上側の厚さ１０ｎｍの範囲での平均的なＦｅ濃度として規定されている。チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度が３×１０１５ｃｍ－３未満である場合を、Ｆｅが検出されない（ＮＤ）と判定している。Ｆｅを検出しない場合を、白抜きの丸のプロットで示している。
【0054】
図８（ａ）に示す測定、つまり、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値を１×１０１７ｃｍ－３とした測定に関し、Ｉｎ設計組成が、０％（つまり拡散抑制層４０を設けなかったもの）、５．９％、１０．８％、および、１５．６％の試料を作製した。Ｉｎ設計組成１０．８％の試料が、図６および図７に示す比較形態に対応し、Ｉｎ設計組成１５．６％の試料が、図２および図３に示す実施形態の第１例に対応する。
【0055】
Ｉｎ設計組成０％の試料では、拡散抑制層４０を設けた試料で見られるような、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面近傍でＦｅの界面ピーク濃度Ｃ３が形成されチャネル層５０側でＦｅ濃度が減少するという特徴が見られなかった。このため、Ｉｎ設計組成０％の試料に関しては、界面ピーク濃度Ｃ３をプロットしておらず、チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度が、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値と同程度の１×１０１７ｃｍ－３である。
【0056】
Ｉｎ設計組成が５．９％、１０．８％、および、１５．６％の試料における、Ｆｅの界面ピーク濃度Ｃ３は、それぞれ、１×１０１８ｃｍ－３、７×１０１７ｃｍ－３、および、８×１０１７ｃｍ－３であり、チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度は、それぞれ、７×１０１５ｃｍ－３、７×１０１５ｃｍ－３、および、４×１０１４ｃｍ－３である。
【0057】
Ｉｎ設計組成が５．９％、１０．８％、および、１５．６％の試料において、Ｆｅの界面ピーク濃度Ｃ３は同程度であるが、Ｉｎ設計組成を１５．６％と高くすることで、チャネル層５０でＦｅが検出されない、との結果が得られている。なお、Ｉｎ設計組成１５．６％の試料（実施形態の第１例）のチャネル層５０において、平均Ｆｅ濃度に基づきＦｅが検出されないという判定は、上記のようなＳＩＭＳプロファイルの分布形状に基づきＦｅが実質的に含有されないという判定と、整合している。
【0058】
図８（ｂ）に示す測定、つまり、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値を１×１０１８ｃｍ－３とした測定に関し、Ｉｎ設計組成が、０％（つまり拡散抑制層４０を設けなかったもの）、１５．６％、１９．９％、および、２７．１％の試料を作製した。Ｉｎ設計組成２７．１％の試料が、図４および図５に示す実施形態の第２例に対応する。
【0059】
Ｉｎ設計組成０％の試料に関しては、界面ピーク濃度Ｃ３をプロットしておらず、チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度が、添加ピーク濃度Ｃ１の設計値より少し低い程度の４×１０１７ｃｍ－３である。
【0060】
Ｉｎ設計組成が１５．６％、１９．９％、および、２７．１％の試料における、Ｆｅの界面ピーク濃度Ｃ３は、それぞれ、１×１０１９ｃｍ－３、１×１０１９ｃｍ－３、および、１×１０１９ｃｍ－３であり、チャネル層５０での平均Ｆｅ濃度は、それぞれ、７×１０１５ｃｍ－３、１×１０１５ｃｍ－３、および、２×１０１５ｃｍ－３である。
【0061】
Ｉｎ設計組成が１５．６％、１９．９％、および、２７．１％の試料において、Ｆｅの界面ピーク濃度Ｃ３は同程度であるが、Ｉｎ設計組成を１９．９％、および、２７．１％と高くすることで、チャネル層５０でＦｅが検出されない、との結果が得られている。なお、Ｉｎ設計組成２７．１％の試料（実施形態の第２例）のチャネル層５０において、平均Ｆｅ濃度に基づきＦｅが検出されないという判定は、上記のようなＳＩＭＳプロファイルの分布形状に基づきＦｅが実質的に含有されないという判定と、整合している。
【0062】
Ｉｎ設計組成が１９．９％の試料を、実施形態の第３例と呼ぶ。実施形態の第３例の試料においても、実施形態の第１例および第２例の試料と同様に、ＳＩＭＳプロファイルの分布形状に基づきＦｅが実質的に含有されない、という判定も得られており、平均Ｆｅ濃度に基づく判定とＳＩＭＳプロファイルの分布形状に基づく判定とは整合している。
【0063】
以上説明したように、拡散抑制層４０におけるＩｎ組成を高くすることで、バッファ層３０に起因するＦｅのチャネル層５０への拡散を防ぐことができる。Ｆｅのチャネル層５０への拡散を防ぐために要するＩｎ組成は、バッファ層３０に添加されたＦｅ濃度、より具体的には、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面近傍のＦｅ濃度（界面ピーク濃度Ｃ３、あるいは界面近傍最低濃度Ｃ２）に依存して変動し、バッファ層３０のＦｅ濃度が高いほど、拡散抑制層４０のＩｎ組成を高くすることが好ましい。
【0064】
換言すると、拡散抑制層４０のＩｎ組成は、バッファ層３０のＦｅ濃度に応じて、Ｆｅのチャネル層５０への拡散が防がれるように適宜高くすることが好ましい。拡散抑制層４０のＩｎ組成の具体な目安は、１５％超であり、好ましくは１６％超である。
【0065】
Ｆｅのチャネル層５０への拡散を防ぐ観点において、拡散抑制層４０のＩｎ組成の上限は特に限定されないが、一つの目安としては、（少なくとも）３１．４％という数値を挙げることができる。これは、後述のＨＥＭＴ特性に関する測定において、Ｉｎ設計組成３１．４％の試料で良好な結果が得られているからである。
【0066】
Ｉｎ設計組成は、設計時に想定された数値であって、作製されたウエハ１１０自体から知ることはできない。ただし、適切に作製された拡散抑制層４０においては、設計組成に近いＩｎ組成が実現されていると考えられる。ここで、ＳＩＭＳ測定に基づいてＩｎ組成を算出する方法について説明する。
【0067】
図９は、Ｉｎ設計組成が１５．６％で設計厚さが２ｎｍである拡散抑制層４０のＩｎ量分布を示すＳＩＭＳプロファイルである。左軸にＩｎ組成を示す。上述のように、Ｉｎ組成定量のためのＩｎ量分布は、四重極型ＳＩＭＳ装置により測定される。
【0068】
拡散抑制層４０に含有されるＩｎの総量は、Ｉｎ量分布の総面積に対応する。本方法ではまず、Ｉｎ量分布を、ガウス分布でフィッティングする。実測のＩｎ量分布を、実線で示し、フィッティングされたガウス分布を、丸のプロットで示す。
【0069】
次に、フィッティングされたガウス分布のパラメータを用いて、当該ガウス分布の面積を算出する。本例において、フィッティングされたガウス分布は、高さが０．０７７３であり、中心値が５４．６であり、ガウス幅が１．５６であって、面積が０．３０３である。
【0070】
フィッティングされたガウス分布の面積と等しい面積を有し、幅が設計厚さ２ｎｍである矩形を、点線で示す。当該矩形の高さは、設計厚さ２ｎｍの範囲において均一な組成で拡散抑制層４０が形成された態様における、Ｉｎ組成を示すと考えられる。本例では、当該矩形の高さが、１５．１％（面積０．３０３／厚さ２ｎｍ）であり、Ｉｎ設計組成である１５．６％と概ね等しい。
【0071】
設計厚さが未知である場合は、透過型電子顕微鏡観察により測定された拡散抑制層４０の厚さを、設計厚さとして扱い、この厚さで、フィッティングされたガウス分布の面積を割ることにより、ＳＩＭＳ測定に基づくＩｎ組成を算出することができる。
【0072】
以下、拡散抑制部１のより詳細な特徴について例示的に説明する。上述のように、本実施形態の拡散抑制層４０を用いることで、バッファ層３０に起因する高抵抗化不純物の、チャネル層５０への拡散を防ぐことができる。そしてこれにより、チャネル層５０の導電性低下を抑制しつつ、バッファ層３０の界面近傍領域３３（つまりバッファ層３０上面の近傍領域）において、高抵抗化不純物濃度を高めることで電気的絶縁性を高めることができる。ＨＥＭＴ１００の例では、バッファ層３０を流れるＨＥＭＴのリーク電流を抑制することができる。
【0073】
界面近傍最低濃度Ｃ２（界面近傍領域３３における高抵抗化不純物濃度の最低値）は、添加ピーク濃度Ｃ１よりやや低下した濃度である。添加ピーク濃度Ｃ１は、例えば好ましくは１×１０１７ｃｍ－３以上であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は、例えば好ましくは２×１０１６ｃｍ－３以上である。
【0074】
界面近傍最低濃度Ｃ２を高い濃度とするために、界面近傍最低濃度Ｃ２は、添加ピーク濃度Ｃ１から過度に低下させないことが好ましい。添加ピーク濃度Ｃ１に対する界面近傍最低濃度Ｃ２の比（Ｃ２／Ｃ１）は、例えば、１／３０以上（約０．０３３以上）とすることが好ましく、１／１０以上（０．１以上）とすることがより好ましい。なお、添加ピーク濃度Ｃ１は、界面近傍領域３３よりもバッファ層３０の下面側の領域において存在する、界面近傍最低濃度Ｃ２よりも高いピーク濃度、ということができる。
【0075】
実施形態の第１例において、添加ピーク濃度Ｃ１は１．５４×１０１７ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は５．４７×１０１６ｃｍ－３である。実施形態の第２例において、添加ピーク濃度Ｃ１は１．１×１０１８ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２は４．８５×１０１７ｃｍ－３である。添加ピーク濃度Ｃ１に対する界面近傍最低濃度Ｃ２の比（Ｃ２／Ｃ１）は、実施形態の第１例において０．３５５であり、実施形態の第２例において０．４４１である。
【0076】
バッファ上層３２を厚くするほど、界面近傍最低濃度Ｃ２は、添加ピーク濃度Ｃ１に対して低下していく。界面近傍最低濃度Ｃ２を、添加ピーク濃度Ｃ１から過度に低下させないためには、バッファ上層３２の厚さを薄くすることが好ましい。バッファ上層３２の厚さが薄いことの目安としては、例えば、バッファ下層３１の厚さよりも、バッファ上層３２の厚さの方が薄いことが挙げられる。バッファ上層３２の厚さが薄いことの目安としては、また例えば、バッファ上層３２の厚さが、２５０ｎｍ以下であることが挙げられる。ここで、バッファ下層３１の厚さは、バッファ層３０の下面から添加ピーク濃度Ｃ１が存在する厚さ位置までの部分のバッファ層３０の厚さ、ということができる。また、バッファ上層３２の厚さは、添加ピーク濃度Ｃ１が存在する厚さ位置から拡散抑制層４０との界面までの部分のバッファ層３０の厚さ、ということができる。
【0077】
チャネル層５０への高抵抗化不純物の拡散が抑制されていることは、界面近傍最低濃度Ｃ２と、チャネル層５０における高抵抗化不純物濃度との対比によって評価することもできる。例えば、界面近傍最低濃度Ｃ２よりも、チャネル層５０の上面における高抵抗化不純物濃度が低い、という特徴を挙げることができる。
【0078】
界面ピーク濃度Ｃ３は、下記のように実施形態の第１例および第２例より、界面近傍最低濃度Ｃ２に対して概ね１５倍から２０倍程度高くなる傾向が見られる。界面近傍最低濃度Ｃ２が高いことに伴い、界面ピーク濃度Ｃ３も高くなる。界面近傍最低濃度Ｃ２を、例えば好ましくは２×１０１６ｃｍ－３以上とすることで、界面ピーク濃度Ｃ３は、例えば好ましくは３×１０１７ｃｍ－３以上となる。
【0079】
実施形態の第１例において、界面ピーク濃度Ｃ３は、７．９６×１０１７ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２（５．４７×１０１６ｃｍ－３）に対する比は約１５倍である。実施形態の第２例において、界面ピーク濃度Ｃ３は、１．０４×１０１９ｃｍ－３であり、界面近傍最低濃度Ｃ２（４．８５×１０１７ｃｍ－３）に対する比は約２０倍である。
【0080】
本実施形態による拡散抑制層４０は、高抵抗化不純物に対する高いバリア性を有している。これにより、界面ピーク濃度Ｃ３が３×１０１７ｃｍ－３以上となっても、チャネル層５０における高抵抗化不純物濃度を、低いＦｅ濃度水準の目安である２×１０１５ｃｍ－３以下とすることができる。
【0081】
つまり、高抵抗化不純物濃度が界面ピーク濃度Ｃ３（３×１０１７ｃｍ－３以上）から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の減少比である、界面ピーク濃度Ｃ３に対する２×１０１５ｃｍ－３の比（２×１０１５／Ｃ３）を、１／１５０以下（約０．００６７以下）とすることができる。
【0082】
実施形態の第１例において、界面ピーク濃度Ｃ３（７．９６×１０１７ｃｍ－３）に対する２×１０１５ｃｍ－３の比は、０．００２５１である。実施形態の第２例において、界面ピーク濃度Ｃ３（１．０４×１０１９ｃｍ－３）に対する２×１０１５ｃｍ－３の比は、０．０００１９２である。
【0083】
さらに、本実施形態による拡散抑制層４０は、高抵抗化不純物濃度を厚さ方向上側に急激に減少させる働きを有している。下記のように実施形態の第１例および第２例より、高抵抗化不純物濃度の急激な減少は、典型的には厚さ１２ｎｍ程度の間で生じている。高抵抗化不純物濃度の、界面ピーク濃度Ｃ３（３×１０１７ｃｍ－３以上）から２×１０１５ｃｍ－３までの減少が、厚さ１２ｎｍの間に生じるとして、この際の平均的な減少傾きは、２．５×１０１６ｃｍ－３／ｎｍ以上となる。
【0084】
実施形態の第１例では、界面ピーク濃度Ｃ３（７．９６×１０１７ｃｍ－３）から２×１０１５ｃｍ－３まで、厚さ１１．２ｎｍの間に減少しており、この際の平均的な減少傾きは、７．１０×１０１６ｃｍ－３／ｎｍである。実施形態の第２例では、界面ピーク濃度Ｃ３（１．０４×１０１９ｃｍ－３）から２×１０１５ｃｍ－３まで、厚さ１３．２ｎｍの間に減少しており、この際の平均的な減少傾きは、７．８８×１０１７ｃｍ－３／ｎｍである。
【0085】
添加ピーク濃度Ｃ１に対する界面近傍最低濃度Ｃ２の比が例えば１／１０以上と大きい場合、つまり、界面近傍最低濃度Ｃ２が添加ピーク濃度Ｃ１からあまり低下していない場合、界面ピーク濃度Ｃ３は、添加ピーク濃度Ｃ１よりも高いピーク濃度となる。また、バッファ層３０の拡散抑制層４０との界面が、界面ピーク濃度Ｃ３の近傍に位置することに伴い、バッファ層３０における高抵抗化不純物濃度は、拡散抑制層４０との界面で最高値を取る。実施形態の第１例および第２例のＳＩＭＳプロファイルは、このような態様を示す。
【0086】
実施形態の第１例および第２例のＳＩＭＳプロファイルでは、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面からやや拡散抑制層４０側に、つまり拡散抑制層４０内に、界面ピーク濃度Ｃ３が位置する。これに伴い、バッファ層３０の拡散抑制層４０との界面は、高抵抗化不純物濃度が界面近傍領域３３において拡散抑制層４０に向けて増加する傾斜の途中に位置しており、当該界面で、バッファ層３０における高抵抗化不純物濃度が最高値を取る。
【0087】
なお、ＳＩＭＳ測定における誤差により、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面からややバッファ層３０側に、つまりバッファ層３０内に、界面ピーク濃度Ｃ３が位置する場合も考えられる。このような場合では、界面ピーク濃度Ｃ３の厚さ位置からやや上方側の、高抵抗化不純物濃度が界面ピーク濃度Ｃ３よりもやや低くなった厚さ位置に、バッファ層３０と拡散抑制層４０との界面が位置することとなる。ただし、このような場合においても、バッファ層３０の拡散抑制層４０との界面が界面ピーク濃度Ｃ３の近傍に位置することは同様であるため、バッファ層３０における高抵抗化不純物濃度が拡散抑制層４０との界面で最高値を取る、ということができる。
【0088】
以下、拡散抑制部１を備えるＨＥＭＴ１００の特徴について例示的に説明する。具体的には、ＨＥＭＴ１００のシート抵抗および閾値電圧に関する特性について説明する。図１０（ａ）は、ＨＥＭＴ１００における、拡散抑制層４０のＩｎ組成と、シート抵抗と、の関係をプロットしたグラフであり、横軸にＩｎ設計組成を示し、縦軸にシート抵抗を示す。図１０（ｂ）は、ＨＥＭＴ１００における、拡散抑制層４０のＩｎ組成と、閾値電圧と、の関係をプロットしたグラフであり、横軸にＩｎ設計組成を示し、縦軸に閾値電圧を示す。
【0089】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、Ｆｅを添加しなかった態様（ｗ/ｏ Ｆｅ ｄｏｐｉｎｇ）を、丸のプロットで示し、Ｆｅの添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１７ｃｍ－３の態様（［Ｆｅ］＝１ｅ１７ｃｍ－３）を、四角のプロットで示し、Ｆｅの添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１８ｃｍ－３の態様（［Ｆｅ］＝１ｅ１８ｃｍ－３）を、菱形のプロットで示す。
【0090】
Ｆｅを添加しなかった態様、Ｆｅの添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１７ｃｍ－３（以下「Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３」と称する）の態様、および、Ｆｅの添加ピーク濃度Ｃ１の設計値が１×１０１８ｃｍ－３（以下「Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３」と称する）の態様のそれぞれにおいて、拡散抑制層４０のＩｎ設計組成が様々に異なる試料を作製した。図１０（ａ）に示されるＩｎ設計組成の値は、０％（つまり拡散抑制層４０を設けなかったもの）、５．９％、１０．８％、１５．６％、１８．６％、１９．９％、２７．１％、および、３１．４％である。
【0091】
ここで、Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様は、界面ピーク濃度Ｃ３としては、例えば３×１０１７ｃｍ－３以上に対応している（あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２としては、例えば２×１０１６ｃｍ－３以上に対応している）。Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様は、界面ピーク濃度Ｃ３としては、例えば３×１０１８ｃｍ－３以上に対応している（あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２としては、例えば２×１０１７ｃｍ－３以上に対応している）。
【0092】
Ｆｅを添加せず、かつ、Ｉｎ設計組成が０％の試料（つまり、拡散抑制層４０が省略されバッファ層３０に高抵抗化不純物を含有しない態様のＨＥＭＴ）における、シート抵抗（以下、基準シート抵抗と呼ぶ）と、閾値電圧（以下、基準閾値電圧と呼ぶ）とが、評価の基準となる。
【0093】
図１０（ａ）を参照して、シート抵抗に関する特性について説明する。Ｆｅを添加しなかった態様では、拡散抑制層４０のＩｎ組成を高くしても、シート抵抗は基準シート抵抗から特には変化していない。つまり、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された拡散抑制層４０を設けることは、シート抵抗を特には変化させない。
【0094】
Ｆｅを添加した態様（Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様）では、Ｉｎ設計組成が０％の試料において、シート抵抗が、基準シート抵抗と比べて顕著に高くなっている。そして、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様では、Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様と比べて、シート抵抗が大幅に高くなっている。これは、バッファ層３０に起因するＦｅが、拡散抑制層４０を介さずにそのままチャネル層５０に拡散したことで、チャネル層５０の導電性が低下したことによると考えられる。
【0095】
Ｆｅを添加した態様（Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様）では、それぞれ、拡散抑制層４０のＩｎ組成が高くなるほど、シート抵抗が、基準シート抵抗に近づくように低くなっている。これは、拡散抑制層４０のＩｎ組成が高くなることで、バッファ層３０へのＦｅの拡散抑制効果が高まり、チャネル層５０における導電性低下が抑制されたことによると考えられる。
【0096】
基準シート抵抗は、４３０ｏｈｍ／ｓｑである。Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様のＩｎ設計組成が０％の試料では、シート抵抗が、それぞれ、４７８ｏｈｍ／ｓｑ、５９７ｏｈｍ／ｓｑである。シート抵抗の変動を抑制する観点で、ここでは例えば、基準シート抵抗の１．１倍未満（本例では４７３ｏｈｍ／ｓｑ未満）を、良好なシート抵抗と判定する。
【0097】
図１０（ａ）より、Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様（より具体的には、界面ピーク濃度Ｃ３が３×１０１７ｃｍ－３以上、あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２が２×１０１６ｃｍ－３以上の態様）であっても、さらには、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様（より具体的には、界面ピーク濃度Ｃ３が３×１０１８ｃｍ－３以上、あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２が２×１０１７ｃｍ－３以上の態様）であっても、拡散抑制層４０のＩｎ組成を高くすることで、シート抵抗を、基準シート抵抗に対し１．１倍未満にできることがわかる。
【0098】
図１０（ｂ）を参照して、閾値電圧に関する特性について説明する。Ｆｅを添加しなかった態様では、拡散抑制層４０のＩｎ組成を高くしても、閾値電圧は基準閾値電圧から特には変化していない。つまり、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された拡散抑制層４０を設けることは、閾値電圧を特には変化させない。
【0099】
Ｆｅを添加した態様（Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様）では、Ｉｎ設計組成が０％の試料において、閾値電圧の大きさが、基準閾値電圧の大きさと比べて顕著に小さくなっている。そして、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様では、Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様と比べて、閾値電圧の大きさが、より小さくなっている。
【0100】
閾値電圧は、ＨＥＭＴ１００をオフ状態とするための負電圧であり、閾値電圧の大きさ（絶対値）が小さいとは、閾値電圧が０Ｖに近いことを意味する。つまり、閾値電圧の大きさが基準閾値電圧の大きさと比べて小さくなっていることは、ＨＥＭＴ１００をオフ状態にしやすくなっていることを意味する。これは、バッファ層３０に起因するＦｅが、拡散抑制層４０を介さずにそのままチャネル層５０に拡散したことで、チャネル層５０の導電性が低下したことによると考えられる。
【0101】
Ｆｅを添加した態様（Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様）では、それぞれ、拡散抑制層４０のＩｎ組成が高くなるほど、閾値電圧の大きさが、基準閾値電圧の大きさに近づくように大きく、つまり、負電圧方向に大きくなっている。これは、拡散抑制層４０のＩｎ組成が高くなることで、バッファ層３０へのＦｅの拡散抑制効果が高まり、チャネル層５０における導電性低下が抑制されたことによると考えられる。
【0102】
基準閾値電圧の大きさは、３Ｖである。Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様、および、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様のＩｎ設計組成が０％の試料では、閾値電圧の大きさは、それぞれ、２．６Ｖおよび２．３Ｖである。閾値電圧の大きさの変動を抑制する観点で、ここでは例えば、基準閾値電圧の大きさの０．９倍超（本例では２．７Ｖ超）を、良好な、閾値電圧の大きさと判定する。
【0103】
図１０（ｂ）より、Ｆｅ濃度が１×１０１７ｃｍ－３の態様（より具体的には、界面ピーク濃度Ｃ３が３×１０１７ｃｍ－３以上、あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２が２×１０１６ｃｍ－３以上の態様）であっても、さらには、Ｆｅ濃度が１×１０１８ｃｍ－３の態様（より具体的には、界面ピーク濃度Ｃ３が３×１０１８ｃｍ－３以上、あるいは、界面近傍最低濃度Ｃ２が２×１０１７ｃｍ－３以上の態様）であっても、拡散抑制層４０のＩｎ組成を高くすることで、閾値電圧の大きさを、基準閾値電圧の大きさに対し０．９倍超にできることがわかる。
【0104】
以上、ＨＥＭＴを例として、実施形態による拡散抑制部１を含む積層構造１００について説明したが、積層構造１００は、ＨＥＭＴへの応用に限定されない。また、拡散抑制部１の構造は、上記の例に限定されない。例えば、拡散抑制部１の第１層は、成長基板上に成長されたエピタキシャル層（ＨＥＭＴの例におけるバッファ層）に限定されず、ＩＩＩ族窒化物で構成された自立基板であってもよい（図１がこのような態様を表す場合は、拡散抑制部１を構成する第１層３０、第２層４０、および、第３層５０の積層部分に着目し、他の部分は省略されてよく、第１層３０は自立基板を表す）。
【0105】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【0106】
（付記１）
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍ（好ましくは５ｎｍ）の厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満（好ましくは１．５×１０１５ｃｍ－３未満）に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造。
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成された第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記第３層において、少なくとも３ｎｍ（好ましくは５ｎｍ）の厚さにわたって連続的に、前記不純物の濃度が２×１０１５ｃｍ－３未満（好ましくは１．５×１０１５ｃｍ－３未満）に達していることで、前記第３層は、前記不純物を実質的に含有しない、
ＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0107】
（付記２）
前記第２層は、Ｉｎ組成が少なくとも１５％超であるＩＩＩ族窒化物で構成されている、
付記１に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第２層は、Ｉｎ組成が少なくとも１５％超であるＩＩＩ族窒化物で構成されている、
付記１に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0108】
（付記３）
前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値が、２×１０１６ｃｍ－３以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値が、２×１０１６ｃｍ－３以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0109】
（付記４）
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の減少比である、前記第１のピーク濃度に対する２×１０１５ｃｍ－３の比が、１／１５０以下である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の減少比である、前記第１のピーク濃度に対する２×１０１５ｃｍ－３の比が、１／１５０以下である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0110】
（付記５）
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の平均的な減少傾きが、２．５×１０１６ｃｍ－３／ｎｍ以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記不純物の濃度が前記第１のピーク濃度から２×１０１５ｃｍ－３まで減少する際の平均的な減少傾きが、２．５×１０１６ｃｍ－３／ｎｍ以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0111】
（付記６）
前記第３層において、前記第２層との界面より１０ｎｍの厚さ位置から、上側の厚さ１０ｎｍの範囲での平均的な前記不純物の濃度が、３×１０１５ｃｍ－３未満である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第３層において、前記第２層との界面より１０ｎｍの厚さ位置から、上側の厚さ１０ｎｍの範囲での平均的な前記不純物の濃度が、３×１０１５ｃｍ－３未満である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0112】
（付記７）
前記第１層の前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも、前記第３層の上面における前記不純物の濃度が低い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第１層の前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも、前記第３層の上面における前記不純物の濃度が低い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0113】
（付記８）
前記第１層における前記不純物の濃度が、前記第２層との界面で最高値を取る、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第１層における前記不純物の濃度が、前記第２層との界面で最高値を取る、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0114】
（付記９）
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度に対する前記最低値の比が、１／３０以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度に対する前記最低値の比が、１／３０以上である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0115】
（付記１０）
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１層の下面から前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置までの部分の前記第１層の厚さよりも、前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さの方が、薄い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１層の下面から前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置までの部分の前記第１層の厚さよりも、前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さの方が、薄い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0116】
（付記１１）
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さが、２５０ｎｍ以下である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第２のピーク濃度が存在する厚さ位置から前記第２層との界面までの部分の前記第１層の厚さが、２５０ｎｍ以下である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0117】
（付記１２）
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１のピーク濃度は、前記第２のピーク濃度よりも高い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が第１のピーク濃度に達し、
前記界面近傍領域よりも前記第１層の下面側の領域において、前記界面近傍領域における前記不純物の濃度の最低値よりも高い第２のピーク濃度が存在し、
前記第１のピーク濃度は、前記第２のピーク濃度よりも高い、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0118】
（付記１３）
前記ＩＩＩ族窒化物積層構造は、高電子移動度トランジスタの一部として含まれ、
前記第３層は、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記ＩＩＩ族窒化物積層構造は、高電子移動度トランジスタの一部として含まれ、
前記第３層は、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0119】
（付記１４）
前記第１層は、ＩＩＩ族窒化物で構成された自立基板である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記第１層は、ＩＩＩ族窒化物で構成された自立基板である、
請求項１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0120】
（付記１５）
前記不純物は、遷移金属（より好ましくは、例えば鉄、また例えばマンガン）である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
前記不純物は、遷移金属（より好ましくは、例えば鉄、また例えばマンガン）である、
付記１または２に記載のＩＩＩ族窒化物積層構造。
【0121】
（付記１６）
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタのシート抵抗が、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタのシート抵抗に対し、１．１倍未満である、
高電子移動度トランジスタ。
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタのシート抵抗が、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタのシート抵抗に対し、１．１倍未満である、
高電子移動度トランジスタ。
【0122】
（付記１７）
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさが、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさに対し、０．９倍超である、
高電子移動度トランジスタ。
高電子移動度トランジスタであって、
ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層と、
前記第１層上に配置され、Ｉｎを含有するＩＩＩ族窒化物で構成された第２層と、
前記第２層上に配置され、ＩＩＩ族窒化物で構成され、前記高電子移動度トランジスタのチャネル層である第３層と、
を有し、
前記第１層は、少なくとも、前記第１層の前記第２層との界面から厚さ５０ｎｍの領域である界面近傍領域において、ＩＩＩ族窒化物を電気的に高抵抗化する不純物を含有し、
前記不純物の濃度が、前記界面近傍領域において前記第２層に向けて増加し、
当該増加を経て、前記不純物の濃度が３×１０１７ｃｍ－３以上である第１のピーク濃度に達し、
前記第２層を挟んで、前記第１層側よりも前記第３層側において、前記不純物の濃度が減少しており、
前記高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさが、前記第２層が省略され前記第１層に前記不純物を含有しない態様の高電子移動度トランジスタの閾値電圧の大きさに対し、０．９倍超である、
高電子移動度トランジスタ。
【0123】
（付記１８）
前記第１のピーク濃度が、３×１０１８ｃｍ－３以上である、
付記１６または１７に記載の高電子移動度トランジスタ。
前記第１のピーク濃度が、３×１０１８ｃｍ－３以上である、
付記１６または１７に記載の高電子移動度トランジスタ。
【符号の説明】
【0124】
１…拡散抑制部、１０…基板、２０…核生成層、３０…バッファ層、３１…バッファ下層、３２…バッファ上層、４０…拡散抑制層、５０…チャネル層、６０…バリア層、７０…キャップ層、１００…積層構造（ＨＥＭＴ）、１１０…ウエハ、１２０…電極、１２１…ソース電極、１２２…ゲート電極、１２３…ドレイン電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
