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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】P2025163988
(43)【公開日】2025-10-30
(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 21/20 20060101AFI20251023BHJP
H10D 30/47 20250101ALI20251023BHJP
【ＦＩ】
H01L21/20
H01L29/80 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024067681
(22)【出願日】2024-04-18
(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】武田 聖矢
(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
5F152
【Ｆターム（参考）】
5F102GB01
5F102GC01
5F102GD10
5F102GJ03
5F102GK04
5F102GK08
5F102GL04
5F102GM04
5F102GQ01
5F102GR04
5F102GR12
5F102GS04
5F152LN05
5F152MM04
5F152MM05
5F152MM18
5F152NN03
5F152NP09
5F152NQ09
(57)【要約】
【課題】安定した特性を得ることが可能な、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、基体及び第１層を含む。前記第１層は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む。前記第１層は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にある。前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低い。前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態によれば、ウエーハは、基体及び第１層を含む。前記第１層は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む。前記第１層は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にある。前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低い。前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基体と、
Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む第１層と、
を備え、
前記第１層は、第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にあり、
前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低く、
前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い、ウエーハ。
Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む第１層と、
を備え、
前記第１層は、第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にあり、
前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低く、
前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い、ウエーハ。
【請求項2】
前記第２領域酸素濃度は、前記基体酸素濃度よりも低い、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項3】
前記第１領域は、前記基体と接し、
前記第２領域は、前記第１領域と接した、請求項１に記載のウエーハ。
前記第２領域は、前記第１領域と接した、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項4】
前記基体は、シリコンを含む、請求項３に記載のウエーハ。
【請求項5】
Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ｎ（０＜ｚ２＜１、ｚ２＜ｚ１）を含む第２層をさらに備え、
前記第１層は、前記基体と前記第２層との間に設けられ、
前記第２層は、酸素を含まない、または、前記第２層における第２層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、請求項１に記載のウエーハ。
前記第１層は、前記基体と前記第２層との間に設けられ、
前記第２層は、酸素を含まない、または、前記第２層における第２層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、請求項１に記載のウエーハ。
【請求項6】
Ａｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ｎ（０≦ｚ３≦１）を含む第３層をさらに備え、
前記第２層は、前記第１層と前記第３層との間にあり、
前記第３層は、酸素を含まない、または、前記第３層における第３層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、請求項５に記載のウエーハ。
前記第２層は、前記第１層と前記第３層との間にあり、
前記第３層は、酸素を含まない、または、前記第３層における第３層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、請求項５に記載のウエーハ。
【請求項7】
前記第３層は、複数の第１膜と、複数の第２膜と、を含み、
前記基体から前記第１層への第１方向において、前記複数の第１膜の１つは、前記複数の第２膜の１つと前記複数の第２膜の別の１つとの間にあり、前記複数の第２膜の前記１つは、前記複数の第１膜の前記１つと、前記複数の第１膜の別の１つとの間にあり、
前記複数の第１膜は、Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ｎ（０＜ｙ１≦１）を含み、
前記複数の第２膜は、Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ｎ（０≦ｙ２＜ｙ１）を含む、請求項６に記載のウエーハ。
前記基体から前記第１層への第１方向において、前記複数の第１膜の１つは、前記複数の第２膜の１つと前記複数の第２膜の別の１つとの間にあり、前記複数の第２膜の前記１つは、前記複数の第１膜の前記１つと、前記複数の第１膜の別の１つとの間にあり、
前記複数の第１膜は、Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ｎ（０＜ｙ１≦１）を含み、
前記複数の第２膜は、Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ｎ（０≦ｙ２＜ｙ１）を含む、請求項６に記載のウエーハ。
【請求項8】
請求項１～５のいずれか１つに記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記第１層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記基体から前記第１層への第１方向と交差し、
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方向にける位置と、の間にあり、
前記第２半導体層は、第１半導体部分と第２半導体部分と含み、
前記第１半導体部分から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１電極は、前記第１半導体部分と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２半導体部分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、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記第１層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記基体から前記第１層への第１方向と交差し、
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方向にける位置と、の間にあり、
前記第２半導体層は、第１半導体部分と第２半導体部分と含み、
前記第１半導体部分から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１電極は、前記第１半導体部分と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２半導体部分と電気的に接続された、半導体装置。
【請求項9】
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１半導体部分と前記第２半導体部分との間に設けられた、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項10】
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１半導体層の一部と前記第１半導体層の別の一部との間に設けられた、請求項８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に基づく半導体装置において、安定した特性が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２３－２６８３８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、安定した特性を得ることが可能な、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、基体及び第１層を含む。前記第１層は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む。前記第１層は、第１領域及び第２領域を含む。前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にある。前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低い。前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い。
【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２１０は、基体１８ｓ及び第１層１１を含む。後述するように、ウエーハ２１０は、他の層をさらに含んでも良い。
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２１０は、基体１８ｓ及び第１層１１を含む。後述するように、ウエーハ２１０は、他の層をさらに含んでも良い。
【0009】
基体１８ｓから第１層１１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。基体１８ｓ及び第１層１１は、Ｘ－Ｙ平面に沿う。
【0010】
第１層１１は、Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む。組成比ｚ１は、例えば、０．８以上１以下で良い。第１層１１は、例えばＡｌＮ層で良い。
【0011】
第１層１１は、第１領域１１ａ及び第２領域１１ｂを含む。第１領域１１ａは、基体１８ｓと第２領域１１ｂとの間にある。これらの領域における酸素の濃度の関係により、基体１８ｓの反り量が異なることが分かった。
【0012】
図２及び図３は、ウエーハにおける元素の濃度を例示するグラフである。
これらの横軸は、Ｚ軸方向（厚さ方向）における位置ｐＺである。これらの図の左の軸は、酸素濃度Ｃ（Ｏ）である。これらの図の右の軸は、Ａｌのカウント数Ｃ（Ａｌ）である。図２は、第１試料ＳＰＬ１に対応する。図３は、第２試料ＳＰＬ２に対応する。
これらの横軸は、Ｚ軸方向（厚さ方向）における位置ｐＺである。これらの図の左の軸は、酸素濃度Ｃ（Ｏ）である。これらの図の右の軸は、Ａｌのカウント数Ｃ（Ａｌ）である。図２は、第１試料ＳＰＬ１に対応する。図３は、第２試料ＳＰＬ２に対応する。
【0013】
図２に示すように、第１試料ＳＰＬ１においては、第１領域１１ａにおける第１領域酸素濃度Ｃ１１ａは、基体１８ｓにおける基体酸素濃度Ｃ１８ｓよりも低い。第１領域酸素濃度Ｃ１１ａは、第２領域１１ｂにおける第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂよりも低い。
【0014】
図３に示すように、第２試料ＳＰＬ２においては、第１領域１１ａにおける第１領域酸素濃度Ｃ１１ａは、基体１８ｓにおける基体酸素濃度Ｃ１８ｓよりも低い。第１領域酸素濃度Ｃ１１ａは、第２領域１１ｂにおける第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂよりも高い。
【0015】
このように、第１試料ＳＰＬ１と第２試料ＳＰＬ２とにおいて、酸素のプロファイルが異なる。一方、第１試料ＳＰＬ１において、ウエーハ２１０の反り量は、３２μｍである。第２試料ＳＰＬ２において、ウエーハ２１０の反り量は、９６μｍである。
【0016】
第１層１１における酸素の濃度のプロファイルにより、ウエーハの反りを抑制できる。例えば、クラックの発生を抑制できる。クラックなどに起因した特性の不安定性を抑制できる。実施形態によれば、安定した特性を得ることが可能なウエーハを提供できる。
【0017】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ウエーハの顕微鏡像である。
これらの図は、ウエーハ２１０における第１層１１の表面のＡＦＭ（Atomic Force Microscope）像である。図４（ａ）は、第１試料ＳＰＬ１に対応する。図４（ｂ）は、第２試料ＳＰＬ２に対応する。図４（ｂ）に示すように、第２試料ＳＰＬ２においては、表面は比較的均質である。図４（ａ）に示すように、第１試料ＳＰＬ１においては、島状の領域（凸部）が観察される。第１試料ＳＰＬ１においては、島状の領域（凸部）により、応力が緩和され、反り量が小さくなると考えられる。
これらの図は、ウエーハ２１０における第１層１１の表面のＡＦＭ（Atomic Force Microscope）像である。図４（ａ）は、第１試料ＳＰＬ１に対応する。図４（ｂ）は、第２試料ＳＰＬ２に対応する。図４（ｂ）に示すように、第２試料ＳＰＬ２においては、表面は比較的均質である。図４（ａ）に示すように、第１試料ＳＰＬ１においては、島状の領域（凸部）が観察される。第１試料ＳＰＬ１においては、島状の領域（凸部）により、応力が緩和され、反り量が小さくなると考えられる。
【0018】
実施形態において、基体酸素濃度Ｃ１８ｓは高くて良い。例えば、第１層１１と基体１８sとの間の界面特性が改善される。例えば、第１層１１の転位密度を下げることができる。
【0019】
実施形態において、第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂは、基体酸素濃度Ｃ１８ｓよりも低くて良い。第１領域酸素濃度Ｃ１１ａ及び第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂが基体酸素濃度Ｃ１８ｓよりも低いことで、過度な凹凸の発生が抑制される。適度な凹凸により、小さい反り量がえられる 。例えば、高い結晶品質が維持できる。
【0020】
第１試料ＳＰＬ１と第２試料ＳＰＬ２との間の違いは、例えば、第１層１１の形成（例えば、エピタキシャル成長）の条件の変更により得られる。例えば、第２領域１１ｂの形成における雰囲気の酸素の濃度を、第１領域１１ａの形成におけるそれよりも高くすることで、高い第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂが得易くなる。例えば、第２領域１１ｂの形成における雰囲気の水の濃度を、第１領域１１ａの形成におけるそれよりも高くすることで、高い第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂが得易くなる。例えば、第２領域１１ｂの形成における、Ａｌ原料ガスの水の濃度を、第１領域１１ａの形成におけるそれよりも高くすることで、高い第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂが得易くなる。例えば、第２領域１１ｂの形成における窒素原料ガスの水の濃度を、第１領域１１ａの形成におけるそれよりも低くすることで、高い第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂが得易くなる。
【0021】
実施形態において、第１領域１１ａは、基体１８ｓと接する。第２領域１１ｂは、第１領域１１ａと接して良い。基体１８ｓは、例えば、シリコンを含む。
【0022】
第１領域酸素濃度Ｃ１１ａは、例えば、１×１０１６ｃｍ－３以上５×１０１７ｃｍ－３以下で良い。第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂは、例えば、１×１０17ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下で良い。基体酸素濃度Ｃ１８ｓは、例えば、１×１０１８ｃｍ－３以上１×１０２０ｃｍ－３以下で良い。
【0023】
第１層１１の第１層厚ｔｒ１（図１参照）は、例えば、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下で良い。第１領域１１ａの第１領域厚ｔ１（図１参照）は、例えば、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で良い。第２領域１１ｂの第２領域厚ｔ２（図１参照）は、例えば、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で良い。
【0024】
図１に示すように、ウエーハ２１０は、第２層１２をさらに含んで良い。第２層１２は、Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ｎ（０＜ｚ２＜１、ｚ２＜ｚ１）を含む。第１層１１は、基体１８ｓと第２層１２との間に設けられる。図２の第１試料ＳＰＬ１のように、第２層１２は、酸素を含まない。または、第２層１２における第２層酸素濃度Ｃ１２は、第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂよりも低い。第２層酸素濃度Ｃ１２は、第１領域酸素濃度Ｃ１１ａよりも低くて良い。第２層１２は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。第２層１２におけるＡｌの組成比は、第２層１２から遠ざかるに従って低下しても良い。第２層１２の第２層厚ｔｒ２（図１参照）は、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で良い。
【0025】
図１に示すように、ウエーハ２１０は、第３層１３をさらに含んで良い。第３層１３は、Ａｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ｎ（０≦ｚ３≦１）を含む。第２層１２は、第１層１１と第３層１３との間にある。図２の第１試料ＳＰＬ１のように、第３層１３は、酸素を含まない。または、第３層１３における第３層酸素濃度Ｃ１３は、第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂよりも低い。第３層酸素濃度Ｃ１３は、第１領域酸素濃度Ｃ１１ａよりも低くて良い。
【0026】
図１に示すように、ウエーハ２１０は、第４層１４をさらに含んで良い。第４層１４は、Ａｌｚ４Ｇａ１－ｚ４Ｎ（０≦ｚ４≦１）を含む。第４層１４は、例えば、ＧａＮ層で良い。第３層１３は、第２層１２と第４層１４との間にある。第４層１４は、酸素を含まない。または、第４層１４における第４層酸素濃度Ｃ１４は、第２領域酸素濃度Ｃ１１ｂよりも低い。第４層酸素濃度Ｃ１４は、第１領域酸素濃度Ｃ１１ａよりも低くて良い。
【0027】
図１に示すように、ウエーハ２１０は、第１半導体層１０及び第２半導体層２０をさらに含んで良い。第１半導体層１０は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体層２０は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む。第３層１３と第２半導体層２０との間に第１半導体層１０が設けられる。第４層１４と第２半導体層２０との間に第１半導体層１０が設けられる。組成比ｘ１は、例えば、０以上、０．１５以下で良い。第１半導体層１０は、例えば、ＧａＮ層である。組成比ｘ２は、例えば、０．１５を超え、０．３以下で良い。第２半導体層２０は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。
【0028】
第４層１４における炭素の濃度は、第１半導体層１０における炭素の濃度よりも高くて良い。
【0029】
第１層１１、第２層１２、第３層１３、第４層１４、第１半導体層１０、及び、第２半導体層２０は、窒化物部材１０Ｍに含まれる。
【0030】
図５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５に示すように、実施形態に係るウエーハ２１１において、第３層１３は、複数の膜を含む。これを除くウエーハ２１１の構成は、ウエーハ２１０の構成と同様で良い。
図５に示すように、実施形態に係るウエーハ２１１において、第３層１３は、複数の膜を含む。これを除くウエーハ２１１の構成は、ウエーハ２１０の構成と同様で良い。
【0031】
ウエーハ２１１において、第３層１３は、複数の第１膜１３ａと、複数の第２膜１３ｂと、を含む。基体１８ｓから第１層１１への第１方向Ｄ１において、複数の第１膜１３ａの１つは、複数の第２膜１３ｂの１つと、複数の第２膜１３ｂの別の１つと、の間にある。複数の第２膜１３ｂの１つは、複数の第１膜１３ａの１つと、複数の第１膜１３ａの別の１つと、の間にある。第１膜１３ａは、Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ｎ（０＜ｙ１≦１）を含む。第２膜１３ｂは、Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ｎ（０≦ｙ２＜ｙ１）を含む。第３層１３は、例えば、超格子層である。高い結晶品質が得られる。反り量を抑制できる。
【0032】
（第２実施形態）
第２実施形態は、半導体装置に係る。半導体装置は、第１実施形態に関して説明したウエーハ２１０及びその変形を含む。
第２実施形態は、半導体装置に係る。半導体装置は、第１実施形態に関して説明したウエーハ２１０及びその変形を含む。
【0033】
図６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６に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１実施形態に係るウエーハ２１０、窒化物部材１０Ｍ、第１電極５１、第２電極５２、及び、第３電極５３を含む。
図６に示すように、実施形態に係る半導体装置１１０は、第１実施形態に係るウエーハ２１０、窒化物部材１０Ｍ、第１電極５１、第２電極５２、及び、第３電極５３を含む。
【0034】
窒化物部材１０Ｍは、例えば、第１半導体層１０及び第２半導体層２０を含む。第１半導体層１０は、Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む。第２半導体層２０は、Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む。組成比ｘ１は、例えば、０以上、０．１５以下で良い。第１半導体層１０は、例えば、ＧａＮ層である。組成比ｘ２は、例えば、０．１５を超え、０．３以下で良い。第２半導体層２０は、例えば、ＡｌＧａＮ層である。
【0035】
第１半導体層１０は、第３層１３と第２半導体層２０との間に設けられる。第１半導体層１０は、第４層１４（図１参照）と第２半導体層２０との間に設けられる。
【0036】
第１電極５１から第２電極５２への第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。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にける位置と、の間にある。
【0037】
第２半導体層２０は、第１半導体部分２１と第２半導体部分２２と含む。第１半導体部分２１から第２半導体部分２２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第１電極５１は、第１半導体部分２１と電気的に接続される。第２電極５２は、第２半導体部分２２と電気的に接続される。
【0038】
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の電位により制御される。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、ドレイン電極として機能する。第３電極５３は、ゲート電極として機能する。半導体装置１１０は、例えば、トランジスタである。
【0039】
第１半導体層１０は、第２半導体層２０と対向する領域を含む。この領域に、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１１０は、例えば、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）である。
【0040】
実施形態に係る半導体装置１１０において、例えば、クラックが抑制される。実施形態によれば、安定した特性を得ることが可能な半導体装置を提供できる。
【0041】
図６に示すように、この例では、第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第１半導体部分２１と第２半導体部分２２との間に設けられる。第３電極５３は、例えば、リセス型のゲート電極である。例えば、高いしきい値電圧が得られる。例えば、ノーマリオフ動作が得られる。第３電極５３の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第１半導体層１０の一部と、第１半導体層１０の別の一部と、の間に設けられて良い。
【0042】
例えば、第１半導体層１０は、第１部分領域１０ａ、第２部分領域１０ｂ、第３部分領域１０ｃ、第４部分領域１０ｄ、及び、第５部分領域１０ｅを含む。第１部分領域１０ａ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１０ｂ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１０ｃから第３電極５３への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。
【0043】
第４部分領域１０ｄの第２方向Ｄ２における位置は、第１部分領域１０ａの第２方向Ｄ２における位置と、第３部分領域１０ｃの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第５部分領域１０ｅの第２方向Ｄ２における位置は、第３部分領域１０ｃの第２方向Ｄ２における位置と、第２部分領域１０ｂの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。
【0044】
第４部分領域１０ｄから第１半導体部分２１への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第５部分領域１０ｅから第２半導体部分２２への方向は、第１方向Ｄ１に沿う。この例では、第３電極５３の一部は、第２方向Ｄ２において、第４部分領域１０ｄと第５部分領域１０ｅとの間にある。高いしきい値電圧が得られる。例えば、ノーマリオフ動作が安定して得られる。
【0045】
図６に示すように、半導体装置１１０は、第１絶縁部材４１をさらに含んで良い。第１絶縁部材４１は、第１絶縁部分４１ｐを含む。第１絶縁部分４１ｐは、第３電極５３と窒化物部材１０Ｍとの間に設けられる。第１絶縁部分４１ｐは、例えば、ゲート絶縁膜として機能する。
【0046】
図７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７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１は、第１実施形態に係るウエーハ２１０、窒化物部材１０Ｍ、第１電極５１、第２電極５２、及び、第３電極５３を含む。半導体装置１１１において、第３電極５３は、第２方向Ｄ２において、第２半導体層２０と重ならない。これを除く半導体装置１１１の構成は、半導体装置１１０と同様で良い。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置１１１は、第１実施形態に係るウエーハ２１０、窒化物部材１０Ｍ、第１電極５１、第２電極５２、及び、第３電極５３を含む。半導体装置１１１において、第３電極５３は、第２方向Ｄ２において、第２半導体層２０と重ならない。これを除く半導体装置１１１の構成は、半導体装置１１０と同様で良い。
【0047】
半導体装置１１１において、例えば、ノーマリオン動作が得られる。半導体装置１１１において、第１絶縁部材４１は省略されても良い。半導体装置１１１は、例えば、高周波スイッチング素子として利用できて良い。
【0048】
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（Secondary Ion Mass Spectrometry）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、逆格子空間マッピングなどにより得られて良い。
【0049】
実施形態は、以下の技術案を含んで良い。
（技術案１）
基体と、
Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む第１層と、
を備え、
前記第１層は、第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にあり、
前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低く、
前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い、ウエーハ。
（技術案１）
基体と、
Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ｎ（０＜ｚ１≦１）を含む第１層と、
を備え、
前記第１層は、第１領域及び第２領域を含み、
前記第１領域は、前記基体と前記第２領域との間にあり、
前記第１領域における第１領域酸素濃度は、前記基体における基体酸素濃度よりも低く、
前記第１領域酸素濃度は、前記第２領域における第２領域酸素濃度よりも低い、ウエーハ。
【0050】
（技術案２）
前記第２領域酸素濃度は、前記基体酸素濃度よりも低い、技術案１に記載のウエーハ。
前記第２領域酸素濃度は、前記基体酸素濃度よりも低い、技術案１に記載のウエーハ。
【0051】
（技術案３）
前記第１領域は、前記基体と接し、
前記第２領域は、前記第１領域と接した、技術案１または２に記載のウエーハ。
前記第１領域は、前記基体と接し、
前記第２領域は、前記第１領域と接した、技術案１または２に記載のウエーハ。
【0052】
（技術案４）
前記基体は、シリコンを含む、技術案３に記載のウエーハ。
前記基体は、シリコンを含む、技術案３に記載のウエーハ。
【0053】
（技術案５）
前記第１領域酸素濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上５×１０１７ｃｍ－３以下である、技術案１～４のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記第１領域酸素濃度は、１×１０１６ｃｍ－３以上５×１０１７ｃｍ－３以下である、技術案１～４のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0054】
（技術案６）
前記第２領域酸素濃度は、１×１０17ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である、技術案５に記載のウエーハ。
前記第２領域酸素濃度は、１×１０17ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下である、技術案５に記載のウエーハ。
【0055】
（技術案７）
前記基体酸素濃度は、１×１０１８ｃｍ－３以上１×１０２０ｃｍ－３以下である、技術案１～６のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記基体酸素濃度は、１×１０１８ｃｍ－３以上１×１０２０ｃｍ－３以下である、技術案１～６のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0056】
（技術案８）
前記第１層の第１層厚は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、技術案１～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
前記第１層の第１層厚は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、技術案１～７のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0057】
（技術案９）
前記第１領域の第１領域厚は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、技術案８に記載のウエーハ。
前記第１領域の第１領域厚は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、技術案８に記載のウエーハ。
【0058】
（技術案１０）
前記第２領域の第２領域厚は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、技術案９に記載のウエーハ。
前記第２領域の第２領域厚は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、技術案９に記載のウエーハ。
【0059】
（技術案１１）
Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ｎ（０＜ｚ２＜１、ｚ２＜ｚ１）を含む第２層をさらに備え、
前記第１層は、前記基体と前記第２層との間に設けられ、
前記第２層は、酸素を含まない、または、前記第２層における第２層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１～１０のいずれか１つに記載のウエーハ。
Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ｎ（０＜ｚ２＜１、ｚ２＜ｚ１）を含む第２層をさらに備え、
前記第１層は、前記基体と前記第２層との間に設けられ、
前記第２層は、酸素を含まない、または、前記第２層における第２層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１～１０のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0060】
（技術案１２）
前記第２層酸素濃度は、前記第１領域酸素濃度よりも低い、技術案１１に記載のウエーハ。
前記第２層酸素濃度は、前記第１領域酸素濃度よりも低い、技術案１１に記載のウエーハ。
【0061】
（技術案１３）
Ａｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ｎ（０≦ｚ３≦１）を含む第３層をさらに備え、
前記第２層は、前記第１層と前記第３層との間にあり、
前記第３層は、酸素を含まない、または、前記第３層における第３層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１１または１２に記載のウエーハ。
Ａｌｚ３Ｇａ１－ｚ３Ｎ（０≦ｚ３≦１）を含む第３層をさらに備え、
前記第２層は、前記第１層と前記第３層との間にあり、
前記第３層は、酸素を含まない、または、前記第３層における第３層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１１または１２に記載のウエーハ。
【0062】
（技術案１４）
前記第３層酸素濃度は、前記第１領域酸素濃度よりも低い、技術案１３に記載のウエーハ。
前記第３層酸素濃度は、前記第１領域酸素濃度よりも低い、技術案１３に記載のウエーハ。
【0063】
（技術案１５）
前記第３層は、複数の第１膜と、複数の第２膜と、を含み、
前記基体から前記第１層への第１方向において、前記複数の第１膜の１つは、前記複数の第２膜の１つと前記複数の第２膜の別の１つとの間にあり、前記複数の第２膜の前記１つは、前記複数の第１膜の前記１つと、前記複数の第１膜の別の１つとの間にあり、
前記複数の第１膜は、Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ｎ（０＜ｙ１≦１）を含み、
前記複数の第２膜は、Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ｎ（０≦ｙ２＜ｙ１）を含む、技術案１３または１４に記載のウエーハ。
前記第３層は、複数の第１膜と、複数の第２膜と、を含み、
前記基体から前記第１層への第１方向において、前記複数の第１膜の１つは、前記複数の第２膜の１つと前記複数の第２膜の別の１つとの間にあり、前記複数の第２膜の前記１つは、前記複数の第１膜の前記１つと、前記複数の第１膜の別の１つとの間にあり、
前記複数の第１膜は、Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ｎ（０＜ｙ１≦１）を含み、
前記複数の第２膜は、Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ｎ（０≦ｙ２＜ｙ１）を含む、技術案１３または１４に記載のウエーハ。
【0064】
（技術案１６）
Ａｌｚ４Ｇａ１－ｚ４Ｎ（０≦ｚ４≦１）を含む第４層をさらに備え、
前記第３層は、前記第２層と前記第４層との間にあり、
前記第４層は、酸素を含まない、または、前記第４層における第４層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１３～１５のいずれか１つに記載のウエーハ。
Ａｌｚ４Ｇａ１－ｚ４Ｎ（０≦ｚ４≦１）を含む第４層をさらに備え、
前記第３層は、前記第２層と前記第４層との間にあり、
前記第４層は、酸素を含まない、または、前記第４層における第４層酸素濃度は、前記第２領域酸素濃度よりも低い、技術案１３～１５のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0065】
（技術案１７）
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
をさら備え、
前記第３層と前記第２半導体層との間に前記第１半導体層が設けられた、技術案１３～１６のいずれか１つに記載のウエーハ。
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
をさら備え、
前記第３層と前記第２半導体層との間に前記第１半導体層が設けられた、技術案１３～１６のいずれか１つに記載のウエーハ。
【0066】
（技術案１８）
技術案１～１２のいずれか１つに記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記第１層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記基体から前記第１層への第１方向と交差し、
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方向にける位置と、の間にあり、
前記第２半導体層は、第１半導体部分と第２半導体部分と含み、
前記第１半導体部分から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１電極は、前記第１半導体部分と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２半導体部分と電気的に接続された、半導体装置。
技術案１～１２のいずれか１つに記載のウエーハと、
第１電極と、
第２電極と、
第３電極と、
Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ｎ（０≦ｘ１＜１）を含む第１半導体層と、
Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ｎ（０＜ｘ２≦１、ｘ１＜ｘ２）を含む第２半導体層と、
を備え、
前記第１半導体層は、前記第１層と前記第２半導体層との間に設けられ、
前記第１電極から前記第２電極への第２方向は、前記基体から前記第１層への第１方向と交差し、
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方向にける位置と、の間にあり、
前記第２半導体層は、第１半導体部分と第２半導体部分と含み、
前記第１半導体部分から前記第２半導体部分への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第１電極は、前記第１半導体部分と電気的に接続され、
前記第２電極は、前記第２半導体部分と電気的に接続された、半導体装置。
【0067】
（技術案１９）
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１半導体部分と前記第２半導体部分との間に設けられた、技術案１８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１半導体部分と前記第２半導体部分との間に設けられた、技術案１８に記載の半導体装置。
【0068】
（技術案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１半導体層の一部と前記第１半導体層の別の一部との間に設けられた、技術案１８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１半導体層の一部と前記第１半導体層の別の一部との間に設けられた、技術案１８に記載の半導体装置。
【0069】
実施形態によれば、安定した特性を得ることが可能な、ウエーハ、及び、半導体装置を提供できる。
【0070】
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。
【0071】
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、ウエーハ及び半導体装置に含まれる、基体、層、及び、電極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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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】
【0076】
１０、２０：第１、第２半導体層、 １０Ｍ：窒化物部材、 １０ａ～１０ｅ：第１～第５部分領域、 １１～１４：第１～第４層、 １１ａ、１１ｂ：第１、第２領域、 １３ａ、１３ｂ：第１、第２膜、 １８ｓ：基体、 ２１、２２：第１、第２半導体部分、 ４１：第１絶縁部材、 ４１ｐ：第１絶縁部分、 ５１～５３：第１～第３電極、 １１０、１１１：半導体装置、 ２１０、２１１：ウエーハ、 Ｃ（Ａｌ）：カウント数、
Ｃ（Ｏ）：酸素濃度、 Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂ：第１、第２領域酸素濃度、 Ｃ１２～Ｃ１４：第２～第４層酸素濃度、 Ｃ１８ｓ：基体酸素濃度、 Ｄ１、Ｄ２：第１、第２方向、 ＳＰＬ１、ＳＰＬ２：第１、第２試料、 ｐＺ：位置、 ｔ１、ｔ２：第１、第２領域厚、 ｔｒ１、ｔｒ２：第１、第２層厚
Ｃ（Ｏ）：酸素濃度、 Ｃ１１ａ、Ｃ１１ｂ：第１、第２領域酸素濃度、 Ｃ１２～Ｃ１４：第２～第４層酸素濃度、 Ｃ１８ｓ：基体酸素濃度、 Ｄ１、Ｄ２：第１、第２方向、 ＳＰＬ１、ＳＰＬ２：第１、第２試料、 ｐＺ：位置、 ｔ１、ｔ２：第１、第２領域厚、 ｔｒ１、ｔｒ２：第１、第２層厚
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】