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(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】P2024167877
(43)【公開日】2024-12-04
(54)【発明の名称】ウエーハ及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20241127BHJP
【ＦＩ】
H01L29/80 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024008907
(22)【出願日】2024-01-24
(31)【優先権主張番号】P 2023083722
(32)【優先日】2023-05-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004026
【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ
(72)【発明者】
【氏名】吉田 学史
(72)【発明者】
【氏名】金子 竜馬
(72)【発明者】
【氏名】名古 肇
(72)【発明者】
【氏名】彦坂 年輝
【テーマコード（参考）】
5F102
【Ｆターム（参考）】
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD01
5F102GD10
5F102GJ03
5F102GK04
5F102GL04
5F102GM04
5F102GQ01
5F102GR04
5F102GR12
5F102GS04
(57)【要約】
【課題】特性の向上が可能なウエーハ及び半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、ウエーハは、シリコン基板と、第１層と、複数の構造体と、を含む。前記第１層は、アルミニウム及び窒素を含む。前記複数の構造体は、前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられる。前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含む。前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接する。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態によれば、ウエーハは、シリコン基板と、第１層と、複数の構造体と、を含む。前記第１層は、アルミニウム及び窒素を含む。前記複数の構造体は、前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられる。前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含む。前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリコン基板と、
アルミニウム及び窒素を含む第１層と、
前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられた複数の構造体と、
を備え、
前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含み、
前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接した、ウエーハ。
アルミニウム及び窒素を含む第１層と、
前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられた複数の構造体と、
を備え、
前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含み、
前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接した、ウエーハ。
【請求項2】
前記シリコン基板は、第１シリコン領域、第２シリコン領域及び第３シリコン領域を含み、
前記第１方向において、前記複数の構造体は、前記第１シリコン領域と前記第１層との間に設けられ、
前記第１方向と交差する方向において、前記複数の構造体の１つは、前記第２シリコン領域と前記第３シリコン領域との間にある、請求項１に記載のウエーハ。
前記第１方向において、前記複数の構造体は、前記第１シリコン領域と前記第１層との間に設けられ、
前記第１方向と交差する方向において、前記複数の構造体の１つは、前記第２シリコン領域と前記第３シリコン領域との間にある、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項3】
前記第２シリコン領域は、前記第１層に対向する基板面を含み、
前記複数の構造体の前記１つは、前記第１層に対向する構造体面を含み、
前記基板面の前記第１方向における位置は、前記構造体面の前記第１方向における位置と一致する、請求項２に記載のウエーハ。
前記複数の構造体の前記１つは、前記第１層に対向する構造体面を含み、
前記基板面の前記第１方向における位置は、前記構造体面の前記第１方向における位置と一致する、請求項２に記載のウエーハ。
【請求項4】
複数の構造体の前記１つの前記第１方向に沿う構造体厚は、前記第１層の前記第１方向に沿う第１層厚よりも薄い、請求項２に記載のウエーハ。
【請求項5】
前記構造体厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項４に記載のウエーハ。
【請求項6】
前記第１方向に対して垂直な方向における複数の構造体の前記１つの構造体長は２００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、請求項２に記載のウエーハ。
【請求項7】
前記第１方向に対して垂直な平面における前記複数の構造体の密度は、２×１０３／ｃｍ２以上２×１０５／ｃｍ２以下である、請求項２に記載のウエーハ。
【請求項8】
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記第１方向に対して傾斜した、請求項２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記構造体側面は、前記第１方向に対して傾斜した、請求項２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
【請求項9】
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記シリコン基板の結晶面に沿う、請求項２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記構造体側面は、前記シリコン基板の結晶面に沿う、請求項２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
【請求項10】
前記構造体側面は、前記シリコン基板の（１１１）面に沿う、請求項９に記載のウエーハ。
【請求項11】
前記複数の構造体は、結晶を含む、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項12】
前記複数の構造体は、島状である、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項13】
前記複数の構造体は、Ｎｉ及びシリコンを含む化合物を含む、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項14】
前記複数の構造体と、前記第１層の前記一部と、の間に設けられた中間領域をさらに備え、
前記中間領域は、Ａｌ、Ｎ及びＳｉを含み、
前記中間領域は、前記第１元素を含まない、または、前記中間領域における前記第１元素の濃度は、前記複数の構造体における前記第１元素の濃度よりも低い、請求項１に記載のウエーハ。
前記中間領域は、Ａｌ、Ｎ及びＳｉを含み、
前記中間領域は、前記第１元素を含まない、または、前記中間領域における前記第１元素の濃度は、前記複数の構造体における前記第１元素の濃度よりも低い、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項15】
前記中間領域は、炭素を含み、
前記第１層は炭素を含まない、または、前記第１層における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、請求項１４に記載のウエーハ。
前記第１層は炭素を含まない、または、前記第１層における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、請求項１４に記載のウエーハ。
【請求項16】
前記中間領域は、炭素を含み、
前記複数の構造体は、炭素を含まない、または、前記複数の構造体における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、請求項１４に記載のウエーハ。
前記複数の構造体は、炭素を含まない、または、前記複数の構造体における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、請求項１４に記載のウエーハ。
【請求項17】
窒化物層をさらに備え、
前記第１層は前記シリコン基板と前記窒化物層との間に設けられ、
前記窒化物層は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、請求項１に記載のウエーハ。
前記第１層は前記シリコン基板と前記窒化物層との間に設けられ、
前記窒化物層は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項18】
請求項１７に記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
前記窒化物層は、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２窒化物領域と、
を含み、
前記第１窒化物領域は、前記第１層と前記第２窒化物領域との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にあり、
前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域、及び、第５部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第２部分領域との間にあり、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にある、
前記第２窒化物領域は、第６部分領域及び第７部分領域を含み、
前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第５部分領域から前記第７部分領域への方向は、前記第１方向に沿う、半導体装置。
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
前記窒化物層は、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２窒化物領域と、
を含み、
前記第１窒化物領域は、前記第１層と前記第２窒化物領域との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にあり、
前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域、及び、第５部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第２部分領域との間にあり、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にある、
前記第２窒化物領域は、第６部分領域及び第７部分領域を含み、
前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第５部分領域から前記第７部分領域への方向は、前記第１方向に沿う、半導体装置。
【請求項19】
絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記窒化物層と前記第３電極との間に設けられた、請求項１８に記載の半導体装置。
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記窒化物層と前記第３電極との間に設けられた、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項20】
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第６部分領域と前記第７部分領域との間にある、請求項１８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、ウエーハ及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、窒化物を含むウエーハを用いて半導体装置が形成される。ウエーハ及び半導体装置において、特性の向上が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００３－２２４０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、特性の向上が可能なウエーハ及び半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態によれば、ウエーハは、シリコン基板と、第１層と、複数の構造体と、を含む。前記第１層は、アルミニウム及び窒素を含む。前記複数の構造体は、前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられる。前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含む。前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0008】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るウエーハを例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係るウエーハ１１０は、シリコン基板１５、第１層１７、及び、複数の構造体１６を含む。第１層１７は、アルミニウム及び窒素を含む。第１層１７は、例えば、ＡｌＮ層である。
図１は、第１実施形態に係るウエーハを例示する模式的断面図である。
図１に示すように、実施形態に係るウエーハ１１０は、シリコン基板１５、第１層１７、及び、複数の構造体１６を含む。第１層１７は、アルミニウム及び窒素を含む。第１層１７は、例えば、ＡｌＮ層である。
【0009】
シリコン基板１５から第１層１７への第１方向Ｄ１をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【0010】
第１層１７は、Ｘ－Ｙ平面に対して平行な層状である。シリコン基板１５は、Ｘ－Ｙ平面に沿う。
【0011】
複数の構造体１６は、第１方向Ｄ１において、シリコン基板１５の一部と、第１層１７の一部との間に設けられる。例えば、第１層１７の別の一部は、シリコン基板１５の別の一部と接する。
【0012】
例えば、シリコン基板１５は、第１シリコン領域１５ａ、第２シリコン領域１５ｂ及び第３シリコン領域１５ｃを含む。第１方向Ｄ１において、複数の構造体１６は、第１シリコン領域１５ａと第１層１７との間に設けられる。第１方向Ｄ１と交差する方向において、複数の構造体１６の１つは、第２シリコン領域１５ｂと第３シリコン領域１５ｃとの間にある。第１方向Ｄ１と交差する方向は、Ｘ－Ｙ平面に沿う任意の方向である。例えば、複数の構造体１６は、島状である。複数の構造体１６は、互いに不連続である。
【0013】
複数の構造体１６は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含む。第１元素は、例えば、遷移元素である。例えば、複数の構造体１６は、Ｎｉ及びシリコンを含む化合物を含む。複数の構造体１６は、例えば、結晶を含む。
【0014】
このような複数の構造体１６が、シリコン基板１５と第１層１７（ＡｌＮ層）との間に、分散されて設けられる。これにより、ウエーハ１１０の応力が緩和され、例えばクラックが抑制される。
【0015】
例えば、Ｎｉなどを含む連続層が、シリコン基板１５と第１層１７との間に設けられる参考例が考えられる。この場合、Ｎｉなどを含む層が、シリコン基板１５と第１層１７との間に連続的に設けられるため、格子定数の不整合に起因して、結晶性が低くなる。
【0016】
これに対して、実施形態においては、不連続な複数の構造体１６が設けられる。これにより、格子定数の不整合が緩和される。これにより、高い結晶性を有する複数の構造体１６が得られる。結晶性の高い複数の構造体１６と、シリコン基板１５と、の上に第１層１７が形成されることで、第１層１７及びその上に形成される窒化物層において、高い結晶性が得られる。実施形態によれば、クラックを抑制しつつ、高い結晶性が得られる。実施形態によれば、特性の向上が可能なウエーハを提供できる。
【0017】
上記のように、例えば、複数の構造体１６は、Ｎｉ及びシリコンを含む化合物を含む。シリコン基板１５の熱膨張係数は、約３．６×１０－６／Ｋである。第１層１７（ＡｌＮ）の熱膨張係数は、約４．２×１０－６／Ｋである。ＮｉＳｉ２の熱膨張係数は、約１４．４×１０－６／Ｋである。このように、ＮｉＳｉ２の熱膨張係数は大きい。これにより、例えば、ウエーハ１１０の上に各種の層を高温で形成した後に温度を室温の低下させたときにおいて生じる引っ張り応力を低減できる。
【0018】
シリコン基板１５の格子定数は、０．５４３ｎｍである。第１層１７（ＡｌＮ）の格子定数は、０．３１１ｎｍである。ＮｉＳｉ２の格子定数は、０．５４０ｎｍである。ＮｉＳｉ２の格子定数は、シリコン基板１５の格子定数と同等である。
【0019】
１つの例において、複数の構造体１６は、第１元素（例えばＮｉ）を含む環境で、シリコン基板１５を熱処理することで得られる。例えば、熱処理により、シリコン基板１５の表面に微量の第１元素が付着する。熱処理により、第１元素は、シリコン基板１５中に取り込まれても良い。この際、シリコン基板１５の表面に付着する第１元素の量が多いと、連続的な膜が形成されてしまい、不連続な複数の構造体１６が得られない。複数の構造体１６が設けられたシリコン基板１５の上に第１層１７を形成することでウエーハ１１０が得られる。第１層１７は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などの方法により形成できる。
【0020】
不連続な複数の構造体１６が設けられることで、複数の構造体１６の結晶性を高めることができる。一方、連続的な膜が設けられる場合は、結晶性が劣化する。劣化した連続的な膜上に第１層１７（ＡｌＮ）を形成すると、第１層１７（ＡｌＮ）の結晶性が劣化する。不連続な複数の構造体１６の上に第１層１７（ＡｌＮ）が形成されることで、高品質な第１層１７（ＡｌＮ）が得易い。
【0021】
実施形態において、複数の構造体１６は、例えば、Ｃｕ及びシリコンの化合物を含んでも良い。この場合も、クラックが抑制されつつ、高い結晶性が得られる。この他、複数の構造体１６は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つと、シリコンと、の化合物を含んでも良い。
【0022】
図２は、第１実施形態に係るウエーハを例示する電子顕微鏡像である。
図２は、ウエーハ１１０の断面のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ（High Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy）像である。図２では、複数の構造体１６の１つが例示されている。第１層１７の第１方向Ｄ１に沿う厚さを第１層厚ｔ１７とする。複数の構造体１６の１つの第１方向Ｄ１に沿う厚さを構造体厚ｔ１６とする。構造体厚ｔ１６は、第１層厚ｔ１７よりも薄い。
図２は、ウエーハ１１０の断面のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ（High Angle Annular Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy）像である。図２では、複数の構造体１６の１つが例示されている。第１層１７の第１方向Ｄ１に沿う厚さを第１層厚ｔ１７とする。複数の構造体１６の１つの第１方向Ｄ１に沿う厚さを構造体厚ｔ１６とする。構造体厚ｔ１６は、第１層厚ｔ１７よりも薄い。
【0023】
構造体厚ｔ１６は、例えば、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。薄い構造体厚ｔ１６により、複数の構造体１６において、高い結晶性が得易い。構造体厚ｔ１６が過度に厚いと、結晶性が低くなる場合がある。構造体厚ｔ１６が過度に薄いと、応力の緩和効果が小さくなり、クラックの抑制効果が低くなる。
【0024】
図２に示すように、第１方向Ｄ１に対して垂直な方向における複数の構造体１６の１つの長さを構造体長１６Ｌとする。実施形態において、構造体長１６Ｌは、例えば、２００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である。構造体長１６Ｌが過度に長いと、例えば、結晶性が低くなる場合がある。構造体長１６Ｌが過度に短いと、クラックの抑制効果が低くなる場合がある。
【0025】
図２に示すように、ウエーハ１１０は、窒化物層１０Ｌをさらに含んで良い。第１層１７は、シリコン基板１５と窒化物層１０Ｌとの間に設けられる。窒化物層１０Ｌは、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む。窒化物層１０Ｌは、例えば、ＡｌＧａＮ層１３、積層構造体１４及び第１窒化物領域１１などを含んで良い。実施形態において、複数の構造体１６が設けられることで、窒化物層１０Ｌにおいて、高い結晶性が得られる。窒化物層１０Ｌの例については後述する。
【0026】
【0027】
図３に例示する明るい複数の点が、複数の構造体１６に対応する。図３の像中の暗い領域は、複数の構造体１６が存在しない領域に対応する。暗い領域は、例えば、シリコン基板１５の表面に対応する。暗い領域は、例えば、複数の構造体１６が存在しない、窒化物層１０Ｌに対応する。図３に示すように、複数の構造体１６は、島状（点状）である。
【0028】
例えば、Ｘ－Ｙ平面（第１方向Ｄ１に対して垂直な平面）における複数の構造体１６の密度は、例えば、２×１０３／ｃｍ２以上２×１０５／ｃｍ２以下である。密度が過度に高いと、例えば、複数の構造体１６の一部が互いに連続し易くなる。結晶性が低下する場合がある。密度が過度に低いと、例えば、応力の緩和の効果が小さくなり、クラックの抑制効果が小さくなる。
【0029】
図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１実施形態に係るウエーハを例示する顕微鏡像である。
これらの図は、ウエーハ１１０の断面のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像である。図４（ａ）は、複数の構造体１６の１つを含む部分のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の領域Ｑ１の拡大像である。図４（ｃ）は、図４（ａ）の領域Ｑ２の拡大像である。
これらの図は、ウエーハ１１０の断面のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像である。図４（ａ）は、複数の構造体１６の１つを含む部分のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の領域Ｑ１の拡大像である。図４（ｃ）は、図４（ａ）の領域Ｑ２の拡大像である。
【0030】
図４（ｂ）に示すように、第１シリコン領域１５ａと第１層１７との間に複数の構造体１６の１つが設けられる。第２シリコン領域１５ｂは、第１層１７に対向する基板面１５ｆを含む。複数の構造体１６の１つは、第１層１７に対向する構造体面１６ｆを含む。基板面１５ｆの第１方向Ｄ１における位置は、構造体面１６ｆの第１方向Ｄ１における位置と一致する。第１シリコン領域１５ａの上面は、複数の構造体１６の１つの上面と揃っている。
【0031】
図４（ｂ）に示すように、複数の構造体１６の１つは、第２シリコン領域１５ｂと対向する構造体側面１６ｓを含む。構造体側面１６ｓは、第１方向Ｄ１に対して傾斜する。例えば、構造体側面１６ｓは、シリコン基板１５の結晶面に沿う。１つの例において、構造体側面１６ｓは、シリコン基板１５の（１１１）面に沿う。高い結晶性を有する複数の構造体１６において、シリコン基板１５の結晶面に沿った傾斜した構造体側面１６ｓが得られる。
【0032】
【0033】
図４（ｂ）に示すように、複数の構造体１６と第１層１７との間に、中間領域１６Ｍが設けられても良い。中間領域１６Ｍは、例えば、遷移領域である。中間領域１６Ｍについては後述する。
【0034】
以下、ウエーハ１１０における元素の分析結果の例について説明する。
図５は、第１実施形態に係るウエーハにおける位置を示す像である。
図６～図１０は、第１実施形態に係るウエーハにおける元素濃度を例示するグラフである。
図５において、図４（ａ）のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像と同じ像中に、ウエーハ１１０中の位置が示されている。図６は、図５に示す第１位置Ｐ１における分析結果に対応する。図７は、図５に示す第２位置Ｐ２における分析結果に対応する。図８は、図５に示す第３位置Ｐ３における分析結果に対応する。図９は、図５に示す第４位置Ｐ４における分析結果に対応する。図１０は、図５に示す第５位置Ｐ５における分析結果に対応する。
図５は、第１実施形態に係るウエーハにおける位置を示す像である。
図６～図１０は、第１実施形態に係るウエーハにおける元素濃度を例示するグラフである。
図５において、図４（ａ）のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像と同じ像中に、ウエーハ１１０中の位置が示されている。図６は、図５に示す第１位置Ｐ１における分析結果に対応する。図７は、図５に示す第２位置Ｐ２における分析結果に対応する。図８は、図５に示す第３位置Ｐ３における分析結果に対応する。図９は、図５に示す第４位置Ｐ４における分析結果に対応する。図１０は、図５に示す第５位置Ｐ５における分析結果に対応する。
【0035】
第１位置Ｐ１は、第１シリコン領域１５ａに対応する。第２位置Ｐ２は、複数の構造体１６の１つの中に対応する。第３位置Ｐ３は、第１層１７に対応する。Ｚ軸方向において、第１位置Ｐ１と第３位置Ｐ３との間に第２位置Ｐ２がある。第４位置Ｐ４は、第２シリコン領域１５ｂに対応する。第５位置Ｐ５は、第３シリコン領域１５ｃに対応する。図６～図１０は、ＴＥＭ－ＥＤＸによる分析結果である。この例では、第１元素は、Ｎｉである。
【0036】
図７に示すように、第２位置Ｐ２において、第１元素（Ｎｉ）が検出される。この例では、Ｎｉの原子濃度は、２５．８ａｔｍ％である。一方、図６及び図８に示すように、第１位置Ｐ１及び第３位置Ｐ３において、第１元素（Ｎｉ）は検出されない。図９及び図１０に示すように、第４位置Ｐ４及び第５位置Ｐ５においても、第１元素（Ｎｉ）は検出されない。互いに不連続な複数の構造体１６が形成されている。
【0037】
図１１は、第１実施形態に係るウエーハを例示する元素プロファイルである。
図１１は、ウエーハ１１０の複数の構造体１６の１つの断面を３次元アトムプローブで分析した結果を例示している。断面は、第１方向Ｄ１に平行である。図１１の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、検出された元素の濃度Ｃ１（原子％）である。
図１１は、ウエーハ１１０の複数の構造体１６の１つの断面を３次元アトムプローブで分析した結果を例示している。断面は、第１方向Ｄ１に平行である。図１１の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。縦軸は、検出された元素の濃度Ｃ１（原子％）である。
【0038】
図１１に示すように、シリコン基板１５において、シリコンが検出される。第１層１７において、Ａｌ及びＮが検出される。構造体１６において、Ｎｉ（第１元素）及びシリコンが検出される。
【0039】
図１１に示すように、ウエーハ１１０は、中間領域１６Ｍを含んでも良い（図４（ｂ）参照）。中間領域１６Ｍは、複数の構造体１６と、第１層１７の一部と、の間に設けられる。図１１に示すように、中間領域１６Ｍは、Ａｌ、Ｎ及びＳｉを含む。中間領域１６Ｍは、例えば、遷移領域である。
【0040】
中間領域１６Ｍは、第１元素（例えばＮｉ）を含まない。または、中間領域１６Ｍにおける第１元素の濃度は、複数の構造体１６における第１元素の濃度よりも低い。以下に説明するように、中間領域１６Ｍにおいて、炭素などが検出されても良い。
【0041】
図１２は、第１実施形態に係るウエーハを例示する元素プロファイルである。
図１２は、ウエーハ１１０の複数の構造体１６の１つの断面を３次元アトムプローブで分析した結果を例示している。断面は、第１方向Ｄ１に平行である。図１２の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。左の縦軸は、炭素、シリコン及びＡｌの濃度Ｃ１（原子％）である。右の縦軸は、ボロンの濃度Ｃ（ｂ）（原子％）である。図１２においてシリコン及びＡｌのプロファイルは、図１１に例示したシリコン及びＡｌのプロファイルと同じである。
図１２は、ウエーハ１１０の複数の構造体１６の１つの断面を３次元アトムプローブで分析した結果を例示している。断面は、第１方向Ｄ１に平行である。図１２の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。左の縦軸は、炭素、シリコン及びＡｌの濃度Ｃ１（原子％）である。右の縦軸は、ボロンの濃度Ｃ（ｂ）（原子％）である。図１２においてシリコン及びＡｌのプロファイルは、図１１に例示したシリコン及びＡｌのプロファイルと同じである。
【0042】
図１２に示すように、中間領域１６Ｍは、炭素を含んで良い。一方、第１層１７は炭素を含まない。または、第１層１７における炭素の濃度は、中間領域１６Ｍにおける炭素の濃度よりも低い。複数の構造体１６は、炭素を含まない。または、複数の構造体１６における炭素の濃度は、中間領域１６Ｍにおける炭素の濃度よりも低い。
【0043】
炭素を含む中間領域１６Ｍが設けられることで、より良好な特性が得られる。例えば、炭素は、中間領域１６Ｍに局所的に存在する。例えば、第１層１７における炭素の悪影響が抑制される。中間領域１６Ｍにおいて、Ｂの濃度が局所的に高くても良い。
【0044】
（第２実施形態）
第２実施形態は、半導体装置に係る。
図１３は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１３に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１実施形態に係るウエーハ１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。半導体装置１２０は、絶縁部材６１を含んで良い。
第２実施形態は、半導体装置に係る。
図１３は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１３に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１実施形態に係るウエーハ１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。半導体装置１２０は、絶縁部材６１を含んで良い。
【0045】
既に説明したように、ウエーハ１１０は、シリコン基板１５、第１層１７、及び、複数の構造体１６を含む。この例では、ウエーハ１１０は、窒化物層１０Ｌを含む。窒化物層１０Ｌは、ＡｌＧａＮ層１３、積層構造体１４及び第１窒化物領域１１などを含む。
【0046】
積層構造体１４は、複数の第１膜１４ａと、複数の第２膜１４ｂと、を含む。複数の第１膜１４ａの１つは、複数の第２膜１４ｂの１つと、複数の第２膜１４ｂの別の１つと、の間に設けられる。複数の第２膜１４ｂの１つは、複数の第１膜１４ａの１つと、複数の第１膜１４ａの別の１つと、の間に設けられる。
【0047】
第１層１７と第１窒化物領域１１との間に、ＡｌＧａＮ層１３が設けられる。ＡｌＧａＮ層１３と第１窒化物領域１１との間に、積層構造体１４が設けられる。
【0048】
第１窒化物領域１１は、例えば、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。組成比ｘ１は、例えば、０以上０．１５以下である。第１窒化物領域１１は、例えば、ＧａＮ層である。
【0049】
この例では、窒化物層１０Ｌは、第２窒化物領域１２を含む。第２窒化物領域１２は、例えば、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む。組成比ｘ２は、例えば、０．１５よりも高く、０．３以下である。第２窒化物領域１２は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。
【0050】
第１窒化物領域１１は、第１層１７と第２窒化物領域１２との間に設けられる。第１電極５１から第２電極５２への方向は、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に沿う。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｘ軸方向である。第３電極５３の第２方向Ｄ２における位置は、第１電極５１の第２方向Ｄ２における位置と、第２電極５２の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。
【0051】
第１窒化物領域１１は、第１部分領域１１ａ、第２部分領域１１ｂ、第３部分領域１１ｃ、第４部分領域１１ｄ、及び、第５部分領域１１ｅを含む。第１部分領域１１ａから第１電極５１への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第２部分領域１１ｂから第２電極５２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第３部分領域１１ｃは、第２方向Ｄ２において第１部分領域１１ａと第２部分領域１１ｂとの間にある。第３部分領域１１ｃから第３電極５３への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。
【0052】
第４部分領域１１ｄの第２方向Ｄ２における位置は、第１部分領域１１ａの第２方向Ｄ２における位置と、第３部分領域１１ｃの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第５部分領域１１ｅの第２方向Ｄ２における位置は、第３部分領域１１ｃの第２方向Ｄ２における位置と、第２部分領域１１ｂの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。
【0053】
第２窒化物領域１２は、第６部分領域１２ｆ及び第７部分領域１２ｇを含む。第４部分領域１１ｄから第６部分領域１２ｆへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第５部分領域１１ｅから第７部分領域１２ｇへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。
【0054】
例えば、第１電極５１と第２電極５２との間に流れる電流は、第３電極５３の電位により制御できる。第３電極５３の電位は、例えば、第１電極５１の電位を基準にした電位で良い。第１電極５１は、例えば、ソース電極として機能する。第２電極５２は、例えば、ドレイン電極として機能する。第３電極５３は、例えば、ゲート電極として機能する。半導体装置１２０は、例えば、トランジスタである。
【0055】
第１窒化物領域１１は、第２窒化物領域１２に対応する部分を含む。この部分にキャリア領域が形成される。キャリア領域は、例えば、２次元電子ガスである。半導体装置１２０は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。
【0056】
図１３に示すように、絶縁部材６１の少なくとも一部６１ｐは、窒化物層１０Ｌと第３電極５３との間に設けられる。絶縁部材６１は、必要に応じて設けられ、省略されても良い。
【0057】
半導体装置１２０においては、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第６部分領域１２ｆと第７部分領域１２ｇとの間に設けられる。第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第４部分領域１１ｄと第５部分領域１１ｅとの間に設けられても良い。半導体装置１２０において、例えば、ノーマリオフ特性が得られる。
【0058】
図１４は、第２実施形態に係る半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１４に示すように、実施形態に係る半導体装置１２１においても、ウエーハ１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。半導体装置１２１においては、第１方向Ｄ１において、第３部分領域１１ｃと第３電極５３との間に、第２窒化物領域１２が設けられる。半導体装置１２１においては、ノーマリオン動作が得られる。
図１４に示すように、実施形態に係る半導体装置１２１においても、ウエーハ１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。半導体装置１２１においては、第１方向Ｄ１において、第３部分領域１１ｃと第３電極５３との間に、第２窒化物領域１２が設けられる。半導体装置１２１においては、ノーマリオン動作が得られる。
【0059】
実施形態に係る半導体装置１２０及び１２１において、高い結晶性に基づいて、例えば、低いオン抵抗が得易い。クラックが抑制される。
【0060】
実施形態において、形状などに関する情報は、例えば、電子顕微鏡観察などにより得られる。組成及び元素濃度に関する情報は、例えば、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）、または、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）などにより得られても良い。
【0061】
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
シリコン基板と、
アルミニウム及び窒素を含む第１層と、
前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられた複数の構造体と、
を備え、
前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含み、
前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接した、ウエーハ。
（構成１）
シリコン基板と、
アルミニウム及び窒素を含む第１層と、
前記シリコン基板から前記第１層への第１方向において前記シリコン基板の一部と前記第１層の一部との間に設けられた複数の構造体と、
を備え、
前記複数の構造体は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｏよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素と、シリコンと、を含み、
前記第１層の別の一部は、前記シリコン基板の別の一部と接した、ウエーハ。
【0062】
（構成２）
前記シリコン基板は、第１シリコン領域、第２シリコン領域及び第３シリコン領域を含み、
前記第１方向において、前記複数の構造体は、前記第１シリコン領域と前記第１層との間に設けられ、
前記第１方向と交差する方向において、前記複数の構造体の１つは、前記第２シリコン領域と前記第３シリコン領域との間にある、構成１に記載のウエーハ。
前記シリコン基板は、第１シリコン領域、第２シリコン領域及び第３シリコン領域を含み、
前記第１方向において、前記複数の構造体は、前記第１シリコン領域と前記第１層との間に設けられ、
前記第１方向と交差する方向において、前記複数の構造体の１つは、前記第２シリコン領域と前記第３シリコン領域との間にある、構成１に記載のウエーハ。
【0063】
（構成３）
前記第２シリコン領域は、前記第１層に対向する基板面を含み、
前記複数の構造体の前記１つは、前記第１層に対向する構造体面を含み、
前記基板面の前記第１方向における位置は、前記構造体面の前記第１方向における位置と一致する、構成２に記載のウエーハ。
前記第２シリコン領域は、前記第１層に対向する基板面を含み、
前記複数の構造体の前記１つは、前記第１層に対向する構造体面を含み、
前記基板面の前記第１方向における位置は、前記構造体面の前記第１方向における位置と一致する、構成２に記載のウエーハ。
【0064】
（構成４）
複数の構造体の前記１つの前記第１方向に沿う構造体厚は、前記第１層の前記第１方向に沿う第１層厚よりも薄い、構成２または３に記載のウエーハ。
複数の構造体の前記１つの前記第１方向に沿う構造体厚は、前記第１層の前記第１方向に沿う第１層厚よりも薄い、構成２または３に記載のウエーハ。
【0065】
（構成５）
前記構造体厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、構成４に記載のウエーハ。
前記構造体厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、構成４に記載のウエーハ。
【0066】
（構成６）
前記第１方向に対して垂直な方向における複数の構造体の前記１つの構造体長は２００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、構成２～５のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記第１方向に対して垂直な方向における複数の構造体の前記１つの構造体長は２００ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、構成２～５のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0067】
（構成７）
前記第１方向に対して垂直な平面における前記複数の構造体の密度は、２×１０３／ｃｍ２以上２×１０５／ｃｍ２以下である、構成２～６のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記第１方向に対して垂直な平面における前記複数の構造体の密度は、２×１０３／ｃｍ２以上２×１０５／ｃｍ２以下である、構成２～６のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0068】
（構成８）
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記第１方向に対して傾斜した、構成２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記第１方向に対して傾斜した、構成２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0069】
（構成９）
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記シリコン基板の結晶面に沿う、構成２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体の前記１つは、前記第２シリコン領域と対向する構造体側面を含み、
前記構造体側面は、前記シリコン基板の結晶面に沿う、構成２～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0070】
（構成１０）
前記構造体側面は、前記シリコン基板の（１１１）面に沿う、構成９に記載のウエーハ。
前記構造体側面は、前記シリコン基板の（１１１）面に沿う、構成９に記載のウエーハ。
【0071】
（構成１１）
前記複数の構造体は、結晶を含む、構成１～１０のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体は、結晶を含む、構成１～１０のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0072】
（構成１２）
前記複数の構造体は、島状である、構成１～１１のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体は、島状である、構成１～１１のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0073】
（構成１３）
前記複数の構造体は、Ｎｉ及びシリコンを含む化合物を含む、構成１～１２のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体は、Ｎｉ及びシリコンを含む化合物を含む、構成１～１２のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0074】
（構成１４）
前記複数の構造体と、前記第１層の前記一部と、の間に設けられた中間領域をさらに備え、
前記中間領域は、Ａｌ、Ｎ及びＳｉを含み、
前記中間領域は、前記第１元素を含まない、または、前記中間領域における前記第１元素の濃度は、前記複数の構造体における前記第１元素の濃度よりも低い、構成１～１３のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記複数の構造体と、前記第１層の前記一部と、の間に設けられた中間領域をさらに備え、
前記中間領域は、Ａｌ、Ｎ及びＳｉを含み、
前記中間領域は、前記第１元素を含まない、または、前記中間領域における前記第１元素の濃度は、前記複数の構造体における前記第１元素の濃度よりも低い、構成１～１３のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0075】
（構成１５）
前記中間領域は、炭素を含み、
前記第１層は炭素を含まない、または、前記第１層における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、構成１４に記載のウエーハ。
前記中間領域は、炭素を含み、
前記第１層は炭素を含まない、または、前記第１層における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、構成１４に記載のウエーハ。
【0076】
（構成１６）
前記中間領域は、炭素を含み、
前記複数の構造体は、炭素を含まない、または、前記複数の構造体における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、構成１４に記載のウエーハ。
前記中間領域は、炭素を含み、
前記複数の構造体は、炭素を含まない、または、前記複数の構造体における炭素の濃度は、前記中間領域における炭素の濃度よりも低い、構成１４に記載のウエーハ。
【0077】
（構成１７）
窒化物層をさらに備え、
前記第１層は前記シリコン基板と前記窒化物層との間に設けられ、
前記窒化物層は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、構成１～１６のいずれか１つに記載のウエーハ。
窒化物層をさらに備え、
前記第１層は前記シリコン基板と前記窒化物層との間に設けられ、
前記窒化物層は、Ａｌ及びＧａよりなる群から選択された少なくとも１つと、窒素と、を含む、構成１～１６のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0078】
（構成１８）
構成１７に記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
前記窒化物層は、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２窒化物領域と、
を含み、
前記第１窒化物領域は、前記第１層と前記第２窒化物領域との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にあり、
前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域、及び、第５部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第２部分領域との間にあり、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にある、
前記第２窒化物領域は、第６部分領域及び第７部分領域を含み、
前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第５部分領域から前記第７部分領域への方向は、前記第１方向に沿う、半導体装置。
構成１７に記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
前記窒化物層は、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１窒化物領域と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２窒化物領域と、
を含み、
前記第１窒化物領域は、前記第１層と前記第２窒化物領域との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第３電極の前記第２方向における位置は、前記第１電極の前記第２方向における位置と、前記第２電極の前記第２方向における位置と、の間にあり、
前記第１窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域、及び、第５部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第２部分領域から前記第２電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第３部分領域は、前記第２方向において前記第１部分領域と前記第２部分領域との間にあり、前記第３部分領域から前記第３電極への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第４部分領域の前記第２方向における位置は、前記第１部分領域の前記第２方向における前記位置と、前記第３部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にあり、
前記第５部分領域の前記第２方向における位置は、前記第３部分領域の前記第２方向における位置と、前記第２部分領域の前記第２方向における前記位置と、の間にある、
前記第２窒化物領域は、第６部分領域及び第７部分領域を含み、
前記第４部分領域から前記第６部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第５部分領域から前記第７部分領域への方向は、前記第１方向に沿う、半導体装置。
【0079】
（構成１９）
絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記窒化物層と前記第３電極との間に設けられた、構成１８に記載の半導体装置。
絶縁部材をさらに備え、
前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記窒化物層と前記第３電極との間に設けられた、構成１８に記載の半導体装置。
【0080】
（構成２０）
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第６部分領域と前記第７部分領域との間にある、構成１８または１９に記載の半導体装置。
前記第３電極の少なくとも一部は、前記第２方向において、前記第６部分領域と前記第７部分領域との間にある、構成１８または１９に記載の半導体装置。
【0081】
ウエーハ１１０において、高温から室温の低下させたときにおいて生じる引っ張り応力を低減できる。シリコン基板１５の（１１１）面の格子定数は、０．３８４ｎｍで良い。第１層１７（ＡｌＮ）のａ軸の格子定数は、０．３１１ｎｍで良い。ＮｉＳｉ２の（１１１）面の格子定数は、０．３８２ｎｍで良い。ＮｉＳｉ２の格子定数は、シリコン基板１５の格子定数と同等である。格子定数の値は、室温における値である。複数の構造体１６は、例えば、Ｍｎ及びシリコンの化合物を含んで良い。
【0082】
複数の第１膜１４ａは、例えば、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む。組成比ｚ１は、例えば、０．７５以上１以下である。１つの例において、複数の第１膜１４ａは、ＡｌＮ層である。複数の第２膜１４ｂは、例えば、Ａｌｚ２Ｇａ１－２１Ｎ（０≦ｚ２＜１、ｚ２＜ｚ１）を含む。組成比ｚ２は、例えば、０．０５以上０．３以下である。１つの例において、複数の第２膜１４ｂは、例えば、Ａｌ０．１３Ｇａ０．８７Ｎ層である。
【0083】
実施形態によれば、特性の向上が可能なウエーハ及び半導体装置を提供できる。
【0084】
本願明細書において、「電気的に接続される状態」は、複数の導電体が物理的に接してこれら複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。「電気的に接続される状態」は、複数の導電体の間に、別の導電体が挿入されて、これらの複数の導電体の間に電流が流れる状態を含む。
【0085】
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。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、ウエーハに含まれる、基板、層及び構造体などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【0086】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【0087】
その他、本発明の実施の形態として上述したウエーハ及び半導体装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのウエーハ及び半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0088】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。
【0089】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0090】
１０Ｌ：窒化物層、 １１、１２：第１、第２窒化物領域、 １１ａ～１１ｅ：第１～第５部分領域、 １２ｆ、１２ｇ：第６、第７部分領域、 １３：ＡｌＧａＮ層、 １４：積層構造体、 １４ａ、１４ｂ：第１、第２膜、 １５：シリコン基板、 １５ａ～１５ｃ：第１～第３シリコン領域、 １５ｆ：基板面、 １６：構造体、 １６Ｌ：構造体長、 １６Ｍ ：中間領域、 １６ｆ：構造体面、 １６ｓ ：構造体側面、 １７：第１層、 ５１～５３：第１～第３電極、 ６１：絶縁部材、 ６１ｐ：一部、 １１０：ウエーハ、 １２０、１２１：半導体装置、 Ｃ（Ｂ）、Ｃ１：濃度、 Ｄ１、Ｄ２：第１、第２方向、 Ｐ１～Ｐ５：第１～第５位置、 Ｑ１、Ｑ２：領域、 ｐＺ：位置、 ｔ１６：構造体厚、 ｔ１７：第１層厚
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】