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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】P2024068299
(43)【公開日】2024-05-20
(54)【発明の名称】窒化物半導体及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/338 20060101AFI20240513BHJP
【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 2022178633
(22)【出願日】2022-11-08
(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】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(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】彦坂 年輝
【テーマコード（参考）】
5F102
【Ｆターム（参考）】
5F102FA01
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD01
5F102GK04
5F102GK08
5F102GL04
5F102GM04
5F102GQ01
(57)【要約】
【課題】特性の向上が可能な窒化物半導体及び半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、窒化物半導体は、窒化物部材を含む。前記窒化物部材は、第１窒化物領域、第２窒化物領域及び中間領域を含む。前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む。前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う。前記中間領域は、前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられる。前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む。前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態によれば、窒化物半導体は、窒化物部材を含む。前記窒化物部材は、第１窒化物領域、第２窒化物領域及び中間領域を含む。前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む。前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う。前記中間領域は、前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられる。前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む。前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含み、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる、窒化物半導体。
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含み、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる、窒化物半導体。
【請求項2】
前記中間領域における酸素の濃度は、前記第１窒化物領域における酸素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域は酸素を含まず、
前記中間領域における酸素の前記濃度は、前記第２窒化物領域の前記第１方向における中間位置における酸素の濃度よりも高い、請求項１に記載の窒化物半導体。
前記中間領域における酸素の前記濃度は、前記第２窒化物領域の前記第１方向における中間位置における酸素の濃度よりも高い、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項3】
前記中間領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３以上であり、
前記第１窒化物領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満であり、
前記中間位置における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満である、請求項２に記載の窒化物半導体。
前記第１窒化物領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満であり、
前記中間位置における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満である、請求項２に記載の窒化物半導体。
【請求項4】
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高い、または、前記第２窒化物領域は、前記第１元素を含まない、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項5】
前記第１濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上である、請求項４に記載の窒化物半導体。
【請求項6】
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、請求項４に記載の窒化物半導体。
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、請求項４に記載の窒化物半導体。
【請求項7】
前記中間濃度の前記変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高い、請求項６に記載の窒化物半導体。
【請求項8】
前記第１方向に沿う前記中間領域の中間領域厚さは、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下である、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項9】
前記第１方向に沿う前記第２窒化物領域の第２窒化物領域厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、請求項８に記載の窒化物半導体。
【請求項10】
前記第１方向に沿う前記第１窒化物領域の第１窒化物領域厚さは、１０μｍ以上１０００μｍ以下である、請求項９に記載の窒化物半導体。
【請求項11】
前記中間領域における炭素の濃度は、前記第１窒化物領域における炭素の濃度よりも高く、前記第２窒化物領域における炭素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、炭素を含まない、請求項１～１０のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【請求項12】
前記中間領域における炭素の前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、請求項１１に記載の窒化物半導体。
【請求項13】
前記中間領域におけるシリコンの濃度は、前記第１窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高く、前記第２窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、シリコンを含まない、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項14】
前記中間領域におけるシリコンの前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、請求項１３に記載の窒化物半導体。
【請求項15】
前記窒化物部材は、Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、ｘ２＜ｘ３）を含む第３窒化物領域をさらに含み、
前記第１窒化物領域と前記第３窒化物領域との間に前記第２窒化物領域がある、請求項１に記載の窒化物半導体。
前記第１窒化物領域と前記第３窒化物領域との間に前記第２窒化物領域がある、請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項16】
前記第２窒化物領域は、前記第３窒化物領域と接する領域を含み、
前記接する領域の前記第１方向における厚さは、前記第２窒化物領域の前記第１方向における厚さの１／１０であり、
前記接する領域における前記第１元素の濃度は、前記第１窒化物領域における前記第１元素の濃度の１／２０以下である、請求項１５に記載の窒化物半導体。
前記接する領域の前記第１方向における厚さは、前記第２窒化物領域の前記第１方向における厚さの１／１０であり、
前記接する領域における前記第１元素の濃度は、前記第１窒化物領域における前記第１元素の濃度の１／２０以下である、請求項１５に記載の窒化物半導体。
【請求項17】
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高く、
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高く、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、窒化物半導体。
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高く、
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高く、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、窒化物半導体。
【請求項18】
前記第２濃度は、前記第１向きに沿って低下する、請求項１７に記載の窒化物半導体。
【請求項19】
請求項１５に記載の窒化物半導体と、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
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２窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３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１電極は、前記第３窒化物領域の一部と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第３窒化物領域の別の一部と電気的に接続された、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２窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３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１電極は、前記第３窒化物領域の一部と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第３窒化物領域の別の一部と電気的に接続された、半導体装置。
【請求項20】
前記第３電極は、前記第３窒化物領域と接した、請求項１９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、窒化物半導体及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、窒化物半導体に基づく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２００９－２１３６２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窒化物半導体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、窒化物半導体は、窒化物部材を含む。前記窒化物部材は、第１窒化物領域、第２窒化物領域及び中間領域を含む。前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む。前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う。前記中間領域は、前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられる。前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む。前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる。
【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】
【0009】
窒化物部材１０Ｍは、第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び中間領域１２Ｍを含む。窒化物部材１０Ｍは、例えば結晶である。第１窒化物領域１１、第２窒化物領域１２及び中間領域１２Ｍは、例えば結晶である。
【0010】
第１窒化物領域１１は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含む。Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎにおいて、組成比ｘ１は、例えば、０以上０．１以下である。Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎは、例えば、ＧａＮで良い。第１窒化物領域１１は、例えば、第１元素を含むＧａＮで良い。第１窒化物領域１１は、例えば、ＦｅドープＧａＮまたはＭｎドープＧａＮである。
【0011】
第２窒化物領域１２は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む。Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎにおいて、組成比ｘ２は、例えば、０以上０．１以下である。Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎは、例えば、ＧａＮで良い。第１窒化物領域１１における第１元素の第１濃度は、第２窒化物領域１２における第１元素の第２濃度よりも高い。または、第２窒化物領域１２は、第１元素を含まない。第２窒化物領域１２は、例えば、ノンドープＧａＮである。
【0012】
第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。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。第１窒化物領域１１及び第２窒化物領域１２は、Ｘ－Ｙ平面に実質的に平行に広がる。
【0013】
中間領域１２Ｍは、第１窒化物領域１１と第２窒化物領域１２との間に設けられる。中間領域１２Ｍは、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む。Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎにおいて、組成比ｚ１は、０．８以上１以下である。中間領域１２Ｍは、例えば、ＡｌＧａＮまたはＡｌＮを含む。窒化物部材１０Ｍにおける酸素の濃度は、中間領域１２Ｍで極大となる。中間領域１２Ｍは、第２窒化物領域１２と接しても良い。
【0014】
実施形態において、第１窒化物領域１１が第１元素を含むことで、第１窒化物領域１１において、高い電気抵抗が得られる。第１窒化物領域１１は、例えば、絶縁性または半絶縁性の基体である。このような第１窒化物領域１１が用いられることで、窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、安定した動作が得られる。中間領域１２Ｍは、第１窒化物領域１１と接しても良い。
【0015】
第１窒化物領域１１が第１元素を含む場合に、第１元素が第２窒化物領域１２またはその上の窒化物領域に移動（例えば拡散）する場合がある。第１元素が移動すると、窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、目的とする特性が得難くなる場合がある。第１元素が移動すると、例えば、キャリア移動度が低下する。第１元素が移動すると、例えば、電流コラプスが大きくなり安定した動作が得難くなる。第１元素が移動すると、例えば、信頼性が低下する。
【0016】
実施形態においては、上記のように、窒化物部材１０Ｍにおける酸素の濃度が中間領域１２Ｍで極大となる。このような中間領域１２Ｍにより、第１窒化物領域１１が第１元素を含む場合においても、第２窒化物領域１２またはその上の窒化物領域において、第１元素の低い濃度が得られる。実施形態によれば、特性の向上が可能な窒化物半導体を提供できる。実施形態によれば、例えば、高いキャリア移動度を実現可能な窒化物半導体を提供できる。
【0017】
酸素を含む中間領域１２Ｍにより、第１元素が第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２に移動することが抑制されると考えられる。例えば、酸素（または酸素に基づく構造）は、第１元素を捕獲するトラップとして機能すると考えられる。
【0018】
実施形態において、例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第１窒化物領域１１における酸素の濃度よりも高く、第２窒化物領域１２における酸素の濃度よりも高い。または、第１窒化物領域１１及び第２窒化物領域１２は酸素を含まない。
【0019】
例えば、第１窒化物領域１１が高い濃度で酸素を含むと、第１窒化物領域１１において、高い結晶性が得難くなる。例えば、第２窒化物領域１２が高い濃度で酸素を含むと、第２窒化物領域１２において、高い結晶性が得難くなる。例えば、窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、目的とする特性が得難い。例えば、電流リークが増大しやすい。
【0020】
図１に示すように、この例では、窒化物部材１０Ｍは、第３窒化物領域１３をさらに含む。第３窒化物領域１３は、Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、ｘ２＜ｘ３）を含む。Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎにおいて、例えば、組成比ｘ３は、０．０５以上１以下である。組成比ｘ３は、０．１５以上０．３以下でも良い。第３窒化物領域１３は、例えば、ＡｌＧａＮである。
【0021】
第１窒化物領域１１と第３窒化物領域１３との間に第２窒化物領域１２がある。第２窒化物領域１２は、第３窒化物領域１３と接して良い。図１に示すように、第２窒化物領域１２は、第３窒化物領域１３と対向する領域を含む。この領域に、キャリア領域１２Ｑが形成されて良い。キャリア領域１２Ｑは、例えば、２次元電子ガスである。窒化物半導体１１０を用いた半導体装置の動作において、キャリア領域１２Ｑが用いられる。
【0022】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
これらの図は、第１試料ＳＰ１のＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析結果の例である。第１試料ＳＰ１は、第１窒化物領域１１の上に中間領域１２Ｍが形成され、中間領域１２Ｍの上に第２窒化物領域１２が形成され、第２窒化物領域１２の上に第３窒化物領域１３が形成されることで得られる。これらの領域は、エピタキシャル成長により形成される。中間領域１２Ｍの形成の際に、酸素を含む原料ガスが用いられることで、酸素を含む中間領域１２Ｍが形成される。この例では、酸素及び炭化水素を含む原料ガスが用いられる。
これらの図は、第１試料ＳＰ１のＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）分析結果の例である。第１試料ＳＰ１は、第１窒化物領域１１の上に中間領域１２Ｍが形成され、中間領域１２Ｍの上に第２窒化物領域１２が形成され、第２窒化物領域１２の上に第３窒化物領域１３が形成されることで得られる。これらの領域は、エピタキシャル成長により形成される。中間領域１２Ｍの形成の際に、酸素を含む原料ガスが用いられることで、酸素を含む中間領域１２Ｍが形成される。この例では、酸素及び炭化水素を含む原料ガスが用いられる。
【0023】
図２（ａ）及び図２（ｂ）には、窒化物部材１０Ｍにおける元素のＺ軸方向におけるプロファイルが示されている。この例では、第１元素は、Ｆｅである。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図２（ａ）の左の縦軸は、Ｆｅの濃度（Ｃ（Ｆｅ））である。図２（ａ）の右の縦軸は、Ａｌの検出強度Ｉｎｔ（Ａｌ）である。図２（ｂ）の縦軸は、酸素の濃度（Ｃ（Ｏ））である。これらの図には、第１窒化物領域１１、中間領域１２Ｍ、第２窒化物領域１２及び第３窒化物領域１３のそれぞれが示されている。
【0024】
図２（ａ）に示すように、中間領域１２Ｍ及び第３窒化物領域１３において、Ａｌの濃度が高い。第１窒化物領域１１において、高い濃度でＦｅが含まれる。Ｆｅの濃度は、中間領域１２Ｍで急激に低下する。中間領域１２Ｍにおいて、Ｆｅが第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２に移動（例えば拡散）することが抑制される。第３窒化物領域１３において、Ｆｅの濃度が高く検出されるのは、窒化物部材１０Ｍにおける表面吸着物によると考えられる。
【0025】
図２（ｂ）に示すように、酸素の濃度は、中間領域１２Ｍで極大となる。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第１窒化物領域１１における酸素の濃度よりも高い。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第２窒化物領域１２における酸素の濃度よりも高い。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第２窒化物領域１２の第１方向Ｄ１における中間位置１２ｐ（図２（ｂ）及び図１参照）における酸素の濃度よりも高い。第２窒化物領域１２において、第３窒化物領域１３に近い領域において、酸素の濃度が高いのは、窒化物部材１０Ｍにおける表面吸着物によると考えられる。
【0026】
図２（ｂ）に示すように、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３以上である。第１窒化物領域１１における酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。第２窒化物領域１２の中間位置１２ｐにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。
【0027】
中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１８ｃｍ－３以下である。中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、５×１０１７ｃｍ－３以下でも良い。例えば、中間領域１２Ｍが過度に高い濃度で酸素を含むと、第２窒化物領域１２において、高い結晶性が得難くなる。例えば、窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、電流リークが増大しやすい。
【0028】
図２（ａ）に示すように、第１窒化物領域１１における第１元素（Ｆｅ）の濃度（第１濃度）は、第２窒化物領域１２における第１元素の濃度（第２濃度）よりも高い。または、第２窒化物領域１２は、第１元素を含まない。
【0029】
第１濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ－３以上である。これにより、第１窒化物領域１１において、十分な絶縁性が得られる。第２濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ－３未満である。第２濃度は、例えば、５×１０１５ｃｍ－３以下でも良い。第２濃度は、例えば、第１濃度の１／１０以下である。中間位置１２ｐにおける第１元素（例えばＦｅ）の濃度は、第１濃度の１／１０以下である。第２濃度は、例えば、第１濃度の１／１００以下でも良い。中間位置１２ｐにおける第１元素（例えばＦｅ）の濃度は、第１濃度の１／１００以下でも良い。
【0030】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
これらの図は、第１試料ＳＰ１のＳＩＭＳ分析結果の例である。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図３（ａ）の縦軸は、シリコンの濃度（Ｃ（Ｓｉ））である。図３（ｂ）の縦軸は、炭素の濃度（Ｃ（Ｃ））である。
これらの図は、第１試料ＳＰ１のＳＩＭＳ分析結果の例である。これらの図の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図３（ａ）の縦軸は、シリコンの濃度（Ｃ（Ｓｉ））である。図３（ｂ）の縦軸は、炭素の濃度（Ｃ（Ｃ））である。
【0031】
図３（ａ）に示すように、中間領域１２Ｍにおけるシリコンの濃度は、第１窒化物領域１１におけるシリコンの濃度よりも高くて良い。中間領域１２Ｍにおけるシリコンの濃度は、第２窒化物領域１２におけるシリコンの濃度よりも高くて良い。例えば、中間領域１２Ｍにおけるシリコンの濃度は、中間位置１２ｐにおけるシリコンの濃度よりも高くて良い。または、第１窒化物領域１１及び第２窒化物領域１２は、シリコンを含まない。
【0032】
例えば、中間領域１２Ｍが局所的にシリコンを含む。中間領域１２Ｍにおいて、第１元素の移動（例えば拡散）が抑制される。例えば、シリコンを含む構造がトラップとして機能する。
【0033】
例えば、中間領域１２Ｍにおけるシリコンの濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である。例えば、シリコンの濃度が１×１０１７ｃｍ－３よりも低いと、第２窒化物領域１２の結晶性が低下しやすい。例えば、シリコンの濃度が５×１０１８ｃｍ－３よりも高いと、中間領域１２Ｍにおいて、電流リークが生じやすい。
【0034】
図３（ｂ）に示すように、中間領域１２Ｍにおける炭素の濃度は、第１窒化物領域１１における炭素の濃度よりも高くて良い。中間領域１２Ｍにおける炭素の濃度は、第２窒化物領域１２における炭素の濃度よりも高くて良い。中間領域１２Ｍにおける炭素の濃度は、中間位置１２ｐにおける炭素の濃度よりも高くて良い。または、第１窒化物領域１１及び第２窒化物領域１２は、炭素を含まない。
【0035】
例えば、中間領域１２Ｍが局所的に炭素を含む。中間領域１２Ｍにおいて、第１元素の移動（例えば拡散）が抑制される。例えば、炭素がトラップとして機能する。
【0036】
中間領域１２Ｍにおける炭素の濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である。例えば、炭素の濃度が１×１０１７ｃｍ－３よりも低いと、中間領域１２Ｍにおいて、電流リークが生じやすい。例えば、炭素の濃度が５×１０１８ｃｍ－３よりも高いと、第２窒化物領域１２の結晶性が低下しやすい。
【0037】
図１及び図２（ａ）に示すように、第２窒化物領域１２は、第３窒化物領域１３と接する領域１２ｒを含む。この接する領域１２ｒの第１方向Ｄ１における厚さは、第２窒化物領域１２の第１方向Ｄ１における厚さの１／１０である。この接する領域１２ｒにおける第１元素（例えばＦｅ）の濃度は、第１窒化物領域１１における第１元素の濃度の１／２０以下である。
【0038】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示するグラフである。
これらの図は、第２試料ＳＰ２のＳＩＭＳ分析結果の例を示す。第２試料ＳＰ２において、第１元素は、Ｍｎである。これを除く第２試料ＳＰ２の構成は、第１試料ＳＰ１の構成と同様である。
これらの図は、第２試料ＳＰ２のＳＩＭＳ分析結果の例を示す。第２試料ＳＰ２において、第１元素は、Ｍｎである。これを除く第２試料ＳＰ２の構成は、第１試料ＳＰ１の構成と同様である。
【0039】
図４（ａ）及び図４（ｂ）の横軸は、Ｚ軸方向における位置ｐＺである。図４（ａ）の左の縦軸は、Ｍｎの濃度（Ｃ（Ｍｎ））である。図４（ａ）の右の縦軸は、Ａｌの検出強度Ｉｎｔ（Ａｌ）である。図４（ｂ）の縦軸は、酸素の濃度（Ｃ（Ｏ））である。
【0040】
図４（ａ）に示すように、中間領域１２Ｍ及び第３窒化物領域１３において、Ａｌの濃度が高い。第１窒化物領域１１において、高い濃度でＭｎが含まれる。Ｍｎの濃度は、中間領域１２Ｍで急激に低下する。中間領域１２Ｍにおいて、Ｍｎが第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２に移動（例えば拡散）することが抑制される。
【0041】
図４（ａ）に示すように、第１窒化物領域１１におけるＭｎ（第１元素）の濃度（第１濃度）は、第２窒化物領域１２におけるＭｎ（第１元素）の濃度（第２濃度）よりも高い。第２窒化物領域１２は、第１元素を含まなくて良い。
【0042】
図４（ｂ）に示すように、酸素の濃度は、中間領域１２Ｍで極大となる。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第１窒化物領域１１における酸素の濃度よりも高い。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第２窒化物領域１２における酸素の濃度よりも高い。例えば、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、第２窒化物領域１２の第１方向Ｄ１における中間位置１２ｐ（図４（ｂ）参照）における酸素の濃度よりも高い。
【0043】
図４（ｂ）に示すように、中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３以上である。第１窒化物領域１１における酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。第２窒化物領域１２の中間位置１２ｐにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。
【0044】
中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１８ｃｍ－３以下である。中間領域１２Ｍにおける酸素の濃度は、５×１０１７ｃｍ－３以下でも良い。例えば、中間領域１２Ｍが過度に高い濃度で酸素を含むと、第２窒化物領域１２において、高い結晶性が得難くなる。例えば、窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、電流リークが増大しやすい。
【0045】
第２試料ＳＰ２において、第１濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ－３以上である。第２濃度は、例えば、１×１０１７ｃｍ－３未満である。第２濃度は、例えば、５×１０１５ｃｍ－３以下でも良い。
【0046】
第１元素がＭｎである場合も、酸素を局所的に含む中間領域１２Ｍが設けられることで、第１元素が第２窒化物領域１２に移動（例えば拡散）することが抑制できる。
【0047】
シリコン及び炭素について、第２試料ＳＰ２において第１試料ＳＰ１と同様のプロファイルが得られて良い。
【0048】
【0049】
図５に示すように、中間領域１２Ｍにおける第１元素の中間濃度Ｃ１２Ｍは、第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２への第１向きに沿って低下する。第２窒化物領域１２における第１元素の第２濃度Ｃ１２は、第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２への第１向きに沿って低下する。第１窒化物領域１１における第１元素の第１濃度Ｃ１１は、第１窒化物領域１１から第２窒化物領域１２への第１向きに沿って低下しても良い。
【0050】
第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する中間濃度Ｃ１２Ｍの変化率は、位置ｐＺの変化に対する第１濃度Ｃ１１の変化率よりも高い。例えば、第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する中間濃度Ｃ１２Ｍの対数の変化率は、位置ｐＺの変化に対する第１濃度Ｃ１１の対数の変化率よりも高い。既に説明したように、第１濃度Ｃ１１は、第１窒化物領域１１における第１元素の濃度である。
【0051】
第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する中間濃度Ｃ１２Ｍの変化率は、位置ｐＺの変化に対する第２濃度Ｃ１２の変化率よりも高い。例えば、第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する中間濃度Ｃ１２Ｍの対数の変化率は、位置ｐＺの変化に対する第２濃度Ｃ１２の対数の変化率よりも高い。既に説明したように、第２濃度Ｃ１２は、第２窒化物領域１２における第１元素の濃度である。
【0052】
第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する第２濃度Ｃ１２の変化率は、位置ｐＺの変化に対する第１濃度Ｃ１１の変化率よりも高い。例えば、第１向きに沿った位置ｐＺの変化に対する第２濃度Ｃ１２の対数の変化率は、位置ｐＺの変化に対する第１濃度Ｃ１１の対数の変化率よりも高い。
【0053】
中間領域１２Ｍにおいて、第１元素の濃度は、急激に低下する。第２窒化物領域１２において、第１元素の低い濃度が得られる。
【0054】
図１に示すように、第１方向Ｄ１に沿う中間領域１２Ｍの中間領域厚さｔ１２Ｍは、例えば、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下である。中間領域厚さｔ１２Ｍが０．５ｎｍよりも薄いと、例えば、中間領域１２Ｍにおいて電流リークが生じやすい。中間領域厚さｔ１２Ｍが４ｎｍよりも厚いと、第２窒化物領域１２の結晶品質が低下しやすい。
【0055】
第１方向Ｄ１に沿う第２窒化物領域１２の第２窒化物領域厚さｔ１２は、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。第２窒化物領域厚さｔ１２が１０ｎｍよりも薄い場合には、第２窒化物領域１２またはその上の窒化物領域において、結晶品質が低下しやすい。第２窒化物領域厚さｔ１２が１０００ｎｍよりも厚い場合には、第２窒化物領域１２において、電気抵抗が低くなる。電流リークが生じやすい。
【0056】
第１方向Ｄ１に沿う第１窒化物領域１１の第１窒化物領域厚さｔ１１は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。例えば、第１窒化物領域１１はＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む基板である。例えば、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎは、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。第１窒化物領域厚さｔ１１が１０μｍ以上の場合に、電流リークが抑制されやすい。窒化物半導体１１０を用いた半導体装置において、安定した動作が得られる。第１窒化物領域厚さｔ１１が１０００μｍよりも厚い場合には、欠陥などによる動作不良が生じやすい。
【0057】
第１方向Ｄ１に沿う第３窒化物領域１３の第３窒化物領域厚さｔ１３は、例えば、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第３窒化物領域厚さｔ１３が１０ｎｍよりも薄い場合には、キャリア領域１２Ｑが形成され難い。移動度が低下しやすい。第３窒化物領域厚さｔ１３が５０ｎｍよりも厚い場合には、第３窒化物領域厚さｔ１３において欠陥が増大しやすい。移動度が低下しやすい。
【0058】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、窒化物半導体を例示するグラフである。
これらの図は、第３試料ＳＰ３のＳＩＭＳ分析結果の例である。第３試料ＳＰ３において、中間領域１２Ｍが設けられない。第１元素は、Ｆｅである。これを除く第３試料ＳＰ３の構成は、第１試料ＳＰ１の構成と同様である。第３試料ＳＰ３は、参考例に対応する。
これらの図は、第３試料ＳＰ３のＳＩＭＳ分析結果の例である。第３試料ＳＰ３において、中間領域１２Ｍが設けられない。第１元素は、Ｆｅである。これを除く第３試料ＳＰ３の構成は、第１試料ＳＰ１の構成と同様である。第３試料ＳＰ３は、参考例に対応する。
【0059】
図６（ａ）に示すように、第３試料ＳＰ３において、第２窒化物領域１２におけるＦｅの濃度は、第１試料ＳＰ１における第２窒化物領域１２におけるＦｅの濃度よりも高い。第２窒化物領域１２におけるＦｅの濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上である。第３試料ＳＰ３に基づく半導体装置において、目的とする特性を得ることが困難である。
【0060】
図６（ｂ）に示すように、第３試料ＳＰ３において、酸素の濃度は５×１０１６ｃｍ－３未満である。第３試料ＳＰ３において、酸素の濃度は、窒化物部材１０Ｍで極大とならない。第１窒化物領域１１における酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。第２窒化物領域１２の中間位置１２ｐにおける酸素の濃度は、例えば、５×１０１６ｃｍ－３未満である。
【0061】
第１試料ＳＰ１、第２試料ＳＰ２、及び、第３試料ＳＰ３において、キャリア移動度の特性が異なる。第１試料ＳＰ１、第２試料ＳＰ２、及び、第３試料ＳＰ３において、ホール効果測定によりキャリア移動度が評価される。第１試料ＳＰ１において、１８５０ｃｍ２／Ｖｓの高いキャリア移動度が得られる。第２試料ＳＰ２において、１８３０ｃｍ２／Ｖｓの高いキャリア移動度が得られる。第３試料ＳＰ３においては、キャリア移動度は１６００ｃｍ２／Ｖｓと低い。このように、第２窒化物領域１２において、第１元素の濃度が低いことで、高いキャリア移動度が得られる。
【0062】
図７は、第１実施形態に係る窒化物半導体を例示する電子顕微鏡写真像である。
図７は、上記の第１試料ＳＰ１のＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy）像である。図７に示すように、中間領域１２Ｍの結晶格子（中間結晶格子）は、第１窒化物領域１１の結晶格子（第１結晶格子）と連続する。第２窒化物領域１２の結晶格子（第２結晶格子）は、中間結晶格子と連続する。良好な結晶品質が得られる。例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１窒化物領域１１の格子長は中間領域１２Ｍの格子長と実質的に同じである。第１窒化物領域１１と中間領域１２Ｍは、格子整合している。例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第２窒化物領域１２の格子長は中間領域１２Ｍの格子長と実質的に同じである。第２窒化物領域１２と中間領域１２Ｍは、格子整合している。
図７は、上記の第１試料ＳＰ１のＴＥＭ（Transmission Electron Microscopy）像である。図７に示すように、中間領域１２Ｍの結晶格子（中間結晶格子）は、第１窒化物領域１１の結晶格子（第１結晶格子）と連続する。第２窒化物領域１２の結晶格子（第２結晶格子）は、中間結晶格子と連続する。良好な結晶品質が得られる。例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第１窒化物領域１１の格子長は中間領域１２Ｍの格子長と実質的に同じである。第１窒化物領域１１と中間領域１２Ｍは、格子整合している。例えば、Ｚ軸方向に対して垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）において、第２窒化物領域１２の格子長は中間領域１２Ｍの格子長と実質的に同じである。第２窒化物領域１２と中間領域１２Ｍは、格子整合している。
【0063】
実施形態において、中間領域１２Ｍの形成において、高温（例えば、１１００℃以上）で形成することで、中間領域１２Ｍの結晶格子（中間結晶格子）が、第１窒化物領域１１の結晶格子（第１結晶格子）と連続になりやすい。第２窒化物領域１２の結晶格子（第２結晶格子）が、中間結晶格子と連続になりやすい。良好な結晶品質が得られる。中間領域１２Ｍの形成において、酸素を含む原料ガスを用いてもよい。例えば、酸素を含むアセチレンガスを用いることで、原料ガスに含まれる酸素が中間領域１２Ｍに取り込まれやすい。
【0064】
（第２実施形態）
第２実施形態は、半導体装置に係る。
図８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８に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１実施形態に係る窒化物半導体１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。
第２実施形態は、半導体装置に係る。
図８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８に示すように、実施形態に係る半導体装置１２０は、第１実施形態に係る窒化物半導体１１０と、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３と、を含む。
【0065】
第１電極５１から第２電極５２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。
【0066】
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。第２窒化物領域１２は、第１部分領域１２ａ、第２部分領域１２ｂ及び第３部分領域１２ｃを含む。第１部分領域１２ａ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１２ｂ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１２ｃは、第２方向Ｄ２において第１部分領域１２ａと第２部分領域１２ｂとの間にある。第３部分領域１２ｃから第３電極５３への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。
【0067】
第１電極５１は、第３窒化物領域１３の一部と電気的に接続される。第２電極５２は、第３窒化物領域１３の別の一部と電気的に接続される。第１電極５１、第２電極５２、及び、第３電極５３は、例えば、第３方向Ｄ３に沿って延びて良い。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｙ軸方向である。
【0068】
半導体装置１２０において、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ある。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、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。半導体装置１２０は、例えば、高周波用トランジスタである。
【0069】
図８に示すように、第１絶縁部材４１が設けられて良い。第３窒化物領域１３は、第２窒化物領域１２と第１絶縁部材４１との間に第３窒化物領域１３が設けられる。
【0070】
この例では、第３電極５３は、第３窒化物領域１３と接する。高速のスイッチング特性が得られる。第３電極５３と第３窒化物領域１３の間に、第１絶縁部材４１が設けられても良い。
【0071】
実施形態によれば、第２窒化物領域１２において、第１元素の低い濃度が得られる。例えば、高いキャリア移動度が得られる。実施形態によれば、欠陥を抑制できる。例えば、第１元素に起因して発生する欠陥を抑制できる。例えば、ピットが抑制できる。これにより、例えば、電流のリークを抑制できる。実施形態によれば、特性の向上が可能な半導体装置を提供できる。
【0072】
半導体装置１２０は、例えば、高いキャリア移動度が得られる。例えば、電流コラプスが抑制できる。高い信頼性が得られる。
【0073】
実施形態において、窒化物領域の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。窒化物領域におけ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などにより得られる。窒化物領域における組成に関する情報は、例えば、Ｘ線逆格子空間マッピング、または、フォトルミネッセンスなどにより得られても良い。
【0074】
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）
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含み、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる、窒化物半導体。
（構成１）
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含み、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、酸素を含むＡｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記窒化物部材における酸素の濃度は、前記中間領域で極大となる、窒化物半導体。
【0075】
（構成２）
前記中間領域における酸素の濃度は、前記第１窒化物領域における酸素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域は酸素を含まず、
前記中間領域における酸素の前記濃度は、前記第２窒化物領域の前記第１方向における中間位置における酸素の濃度よりも高い、構成１に記載の窒化物半導体。
前記中間領域における酸素の濃度は、前記第１窒化物領域における酸素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域は酸素を含まず、
前記中間領域における酸素の前記濃度は、前記第２窒化物領域の前記第１方向における中間位置における酸素の濃度よりも高い、構成１に記載の窒化物半導体。
【0076】
（構成３）
前記中間領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３以上であり、
前記第１窒化物領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満であり、
前記中間位置における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満である、構成２に記載の窒化物半導体。
前記中間領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３以上であり、
前記第１窒化物領域における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満であり、
前記中間位置における酸素の前記濃度は、５×１０１６ｃｍ－３未満である、構成２に記載の窒化物半導体。
【0077】
（構成４）
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高い、または、前記第２窒化物領域は、前記第１元素を含まない、構成１～３のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高い、または、前記第２窒化物領域は、前記第１元素を含まない、構成１～３のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0078】
（構成５）
前記第１濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上である、構成４に記載の窒化物半導体。
前記第１濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上である、構成４に記載の窒化物半導体。
【0079】
（構成６）
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、構成４または５に記載の窒化物半導体。
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、構成４または５に記載の窒化物半導体。
【0080】
（構成７）
前記中間濃度の前記変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高い、構成６に記載の窒化物半導体。
前記中間濃度の前記変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高い、構成６に記載の窒化物半導体。
【0081】
（構成８）
前記第１方向に沿う前記中間領域の中間領域厚さは、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１～７のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記第１方向に沿う前記中間領域の中間領域厚さは、０．５ｎｍ以上４ｎｍ以下である、構成１～７のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0082】
（構成９）
前記第１方向に沿う前記第２窒化物領域の第２窒化物領域厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、構成８に記載の窒化物半導体。
前記第１方向に沿う前記第２窒化物領域の第２窒化物領域厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、構成８に記載の窒化物半導体。
【0083】
（構成１０）
前記第１方向に沿う前記第１窒化物領域の第１窒化物領域厚さは、１０μｍ以上１０００μｍ以下である、構成９に記載の窒化物半導体。
前記第１方向に沿う前記第１窒化物領域の第１窒化物領域厚さは、１０μｍ以上１０００μｍ以下である、構成９に記載の窒化物半導体。
【0084】
（構成１１）
前記中間領域における炭素の濃度は、前記第１窒化物領域における炭素の濃度よりも高く、前記第２窒化物領域における炭素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、炭素を含まない、構成１～１０のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記中間領域における炭素の濃度は、前記第１窒化物領域における炭素の濃度よりも高く、前記第２窒化物領域における炭素の濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、炭素を含まない、構成１～１０のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0085】
（構成１２）
前記中間領域における炭素の前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１１に記載の窒化物半導体。
前記中間領域における炭素の前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１１に記載の窒化物半導体。
【0086】
（構成１３）
前記中間領域におけるシリコンの濃度は、前記第１窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高く、前記第２窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、シリコンを含まない、構成１～１２のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記中間領域におけるシリコンの濃度は、前記第１窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高く、前記第２窒化物領域におけるシリコンの濃度よりも高い、または、前記第１窒化物領域及び前記第２窒化物領域は、シリコンを含まない、構成１～１２のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0087】
（構成１４）
前記中間領域におけるシリコンの前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１３に記載の窒化物半導体。
前記中間領域におけるシリコンの前記濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上５×１０１８ｃｍ－３以下である、構成１３に記載の窒化物半導体。
【0088】
（構成１５）
前記窒化物部材は、Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、ｘ２＜ｘ３）を含む第３窒化物領域をさらに含み、
前記第１窒化物領域と前記第３窒化物領域との間に前記第２窒化物領域がある、構成１～１４のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記窒化物部材は、Ａｌｘ３Ｇａ１－ｘ３Ｎ（０＜ｘ３≦１、ｘ２＜ｘ３）を含む第３窒化物領域をさらに含み、
前記第１窒化物領域と前記第３窒化物領域との間に前記第２窒化物領域がある、構成１～１４のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0089】
（構成１６）
前記第２窒化物領域は、前記第３窒化物領域と接する領域を含み、
前記接する領域の前記第１方向における厚さは、前記第２窒化物領域の前記第１方向における厚さの１／１０であり、
前記接する領域における前記第１元素の濃度は、前記第１窒化物領域における前記第１元素の濃度の１／２０以下である、構成１５に記載の窒化物半導体。
前記第２窒化物領域は、前記第３窒化物領域と接する領域を含み、
前記接する領域の前記第１方向における厚さは、前記第２窒化物領域の前記第１方向における厚さの１／１０であり、
前記接する領域における前記第１元素の濃度は、前記第１窒化物領域における前記第１元素の濃度の１／２０以下である、構成１５に記載の窒化物半導体。
【0090】
（構成１７）
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高く、
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高く、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、窒化物半導体。
第１窒化物領域であって、前記第１窒化物領域は、Ｆｅ及びＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む第１元素を含むＡｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む、前記第１窒化物領域と、
第２窒化物領域であって、前記第２窒化物領域は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０≦ｘ２＜１）を含む、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への方向は、第１方向に沿う、前記第２窒化物領域と、
前記第１窒化物領域と前記第２窒化物領域との間に設けられた中間領域であって、前記中間領域は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１、ｘ１＜ｚ１、ｘ２＜ｚ１）を含む、前記中間領域と、
を含む窒化物部材を含み、
前記第１窒化物領域における前記第１元素の第１濃度は、前記第２窒化物領域における前記第１元素の第２濃度よりも高く、
前記中間領域における前記第１元素の中間濃度は、前記第１窒化物領域から前記第２窒化物領域への第１向きに沿って低下し、
前記第１向きに沿った位置の変化に対する前記中間濃度の変化率は、前記位置の前記変化に対する前記第１濃度の変化率よりも高く、前記位置の前記変化に対する前記第２濃度の変化率よりも高い、窒化物半導体。
【0091】
（構成１８）
前記第２濃度は、前記第１向きに沿って低下する、構成１７に記載の窒化物半導体。
前記第２濃度は、前記第１向きに沿って低下する、構成１７に記載の窒化物半導体。
【0092】
（構成１９）
構成１５または１６に記載の窒化物半導体と、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
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２窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３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１電極は、前記第３窒化物領域の一部と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第３窒化物領域の別の一部と電気的に接続された、半導体装置。
構成１５または１６に記載の窒化物半導体と、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
を備え、
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２窒化物領域は、第１部分領域、第２部分領域及び第３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１電極は、前記第３窒化物領域の一部と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第３窒化物領域の別の一部と電気的に接続された、半導体装置。
【0093】
（構成２０）
前記第３電極は、前記第３窒化物領域と接した、構成１９に記載の半導体装置。
前記第３電極は、前記第３窒化物領域と接した、構成１９に記載の半導体装置。
【0094】
（構成２１）
前記ｘ１は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ２は、０以上０．１以下であり、
前記ｚ１は、０．８以上１以下である、構成１～１８のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
前記ｘ１は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ２は、０以上０．１以下であり、
前記ｚ１は、０．８以上１以下である、構成１～１８のいずれか１つに記載の窒化物半導体。
【0095】
（構成２２）
前記ｘ１は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ２は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ３は、０．１５以上０．３以下であり、
前記ｚ１は、０．８以上１以下である、構成１５または１６に記載の窒化物半導体。
前記ｘ１は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ２は、０以上０．１以下であり、
前記ｘ３は、０．１５以上０．３以下であり、
前記ｚ１は、０．８以上１以下である、構成１５または１６に記載の窒化物半導体。
【0096】
実施形態によれば、特性の向上が可能な窒化物半導体及び半導体装置を提供できる。
【0097】
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。
【0098】
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、窒化物半導体に含まれる、窒化物領域及び基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。
【0099】
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。
【0100】
その他、本発明の実施の形態として上述した窒化物半導体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窒化物半導体及び半導体装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【0101】
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。
【0102】
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】
【0103】
１０Ｍ：窒化物部材、 １１～１３：第１～第３窒化物領域、 １２Ｍ：中間領域、 １２Ｑ：キャリア領域、 １２ａ～１２ｃ：第１～第３部分領域、 １２ｐ：中間位置、 １２ｒ：領域、 ４１：第１絶縁部材、 ５１～５３：第１～第３電極、 １１０：窒化物半導体、 １２０：半導体装置、 Ｃ１１：第１濃度、 Ｃ１２：第２濃度、 Ｃ１２Ｍ：中間濃度、 Ｄ１～Ｄ３：第１～第３方向、 ＳＰ１～ＳＰ３：第１～第３試料、 ｔ１１：第１窒化物領域厚さ、 ｔ１２：第２窒化物領域厚さ、 ｔ１２Ｍ：中間領域厚さ、 ｔ１３：第３窒化物領域厚さ、
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】