JP2022064306A - 窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窒化物半導体において品質の高いｐ型領域を形成することができる技術を提供する。【解決手段】窒化物半導体装置の製造方法は、ｎ型の窒化物半導体基板の表面にｐ型不純物をイオン注入するイオン注入工程を備える。水素を含んだ雰囲気中で、最高温度が１３００℃以上であり昇温レートが１０℃／分以上である条件で窒化物半導体基板をアニールするアニール工程を備える。【選択図】図３

Description

本明細書に開示する技術は、窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法に関する。

ＧａＮなどの窒化物半導体のｐｎ接合面では、ｐ型不純物の濃度分布プロファイルは、ｐｎ接合面を境界として急峻に変化することが好ましい。換言すると、ｐｎ接合面に低濃度のｐ型領域が存在せず、高濃度のｐ型領域と高濃度のｎ型領域とが接合していることが好ましい。ｐｎ接合面に存在している低濃度のｐ型領域は、高抵抗領域となってしまうためである。なお、関連する技術が非特許文献１～３に開示されている。

Japanese Journal of Applied Physics 46 (2007) L503 Applied Physics Letters 115 (2019) 142104 Japanese Journal of Applied Physics 59 (2020) SGGD02

ｐ型不純物のイオン注入では、急峻に変化する濃度分布プロファイルを有するｐ型領域を形成することが困難である。

本明細書に開示する窒化物半導体基板の製造方法の一実施形態は、ｎ型の窒化物半導体基板の表面にｐ型不純物をイオン注入するイオン注入工程を備える。水素を含んだ雰囲気中で、最高温度が１３００℃以上であり昇温レートが１０℃／分以上である条件で窒化物半導体基板をアニールするアニール工程を備える。

１３００℃以上の最高温度、および、１０℃／分以上の昇温レートを用いることで、ｐ型不純物が拡散する前にｐ型不純物を活性化できる。ｐｎ接合を形成できるため、内部電界を発生させることができる。また水素を基板中に拡散させることができるため、ｐ型不純物と水素とを結合させることができる。水素は正にチャージするため、ｐｎ接合の内部電界により、ｐ型不純物をｐ型領域側へ移動させることができる。これにより、イオン注入直後のｐ型不純物濃度分布プロファイルに比して、アニール後のｐ型不純物濃度分布プロファイルを急峻にすることができる。ｐｎ接合面に高抵抗領域が形成されてしまうことを抑制することが可能となる。

昇温レートは４０℃／分以上であってもよい。また、雰囲気は窒素をさらに含んでいてもよい。

本明細書に開示する窒化物半導体基板の一実施形態は、ｎ型領域の一部にｐ型領域が形成されている窒化物半導体基板である。窒化物半導体基板の垂直上方視において、ｐ型領域は窒化物半導体基板の面内の一部に配置されている。ｐ型領域とｎ型領域とのｐｎ接合面に垂直な方向におけるシリコンの濃度分布の極大値が、ｐｎ接合面に存在していない。ｐｎ接合面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、ｐｎ接合面を含んだ幅１００ナノメートル以下の特定領域内において、濃度が一桁以上変化している。効果の詳細は実施例で説明する。

ｐｎ接合面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、濃度が急激に減少する第１特異点を有していてもよい。ｐｎ接合面に垂直な方向における水素の濃度分布は、濃度が急激に減少する第２特異点を有していてもよい。第２特異点は、ｐ型領域内に位置していてもよい。ｐｎ接合面から第２特異点までの距離は、ｐｎ接合面から第１特異点までの距離よりも大きくてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

ｐｎ接合面に垂直な方向における、ｐ型不純物の濃度に対する水素の濃度の割合である水素／ｐ型不純物割合の分布をみたときに、ｐｎ接合面の近傍において水素／ｐ型不純物割合が極小値となっていてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

ｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とが等しくなる特定位置を備えていてもよい。特定位置と水素／ｐ型不純物割合が極小値となる位置との距離Ｗが、Ｗ＜６×１０^１８×［ｎ型不純物濃度］^{－０．５６}の式を満たしていてもよい。

ｐ型領域は、窒化物半導体基板の表面から深さ方向に向かって形成されていてもよい。ｐ型領域の底面には、ｐｎ接合面が位置していてもよい。表面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、表面とｐｎ接合面との間の所定深さにおいて極大値を有していてもよい。所定深さよりも浅い領域における欠陥密度は、所定深さにおける欠陥密度よりも低くてもよい。所定深さよりも深い領域における欠陥密度は、所定深さにおける欠陥密度よりも低くてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

所定深さを起点として浅くなることに従って、ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在するとともに、所定深さを起点として深くなることに従って、ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在していてもよい。

欠陥密度は、所定深さの近傍において最大値を有していてもよい。所定深さを起点として浅くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在するとともに、所定深さを起点として深くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在してもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

バンド端ＣＬ発光強度は、所定深さの近傍において最小値を有していてもよい。所定深さよりも浅い領域におけるバンド端ＣＬ発光強度の最大値は、最小値の１．５倍以上の値であるとともに、所定深さよりも深い領域におけるバンド端ＣＬ発光強度の最大値は、最小値の１．５倍以上の値であってもよい。

本明細書に開示する窒化物半導体基板の一実施形態は、ｎ型領域の一部にｐ型領域が形成されている窒化物半導体基板である。窒化物半導体基板の垂直上方視において、ｐ型領域は窒化物半導体基板の面内の一部に配置されている。ｐ型領域は、窒化物半導体基板の表面から深さ方向に向かって形成されている。ｐ型領域の底面には、ｐｎ接合面が位置している。表面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、表面とｐｎ接合面との間の所定深さにおいて極大値を有している。所定深さよりも浅い領域における欠陥密度は、所定深さにおける欠陥密度よりも低い。所定深さよりも深い領域における欠陥密度は、所定深さにおける欠陥密度よりも低い。ｐ型領域の表面の欠陥密度が高い場合には、例えばプレーナゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴのボディ領域としてｐ型領域を使用する場合に、チャネル抵抗の増加など、デバイス特性が悪化してしまう。またｐ型領域の深部における、ｐｎ接合面近傍の欠陥密度が高い場合には、耐圧低下を招いてしまう。本明細書の技術では、ｐ型領域の所定深さの位置に欠陥密度を位置させることで、ｐ型領域の表面および深部の欠陥密度を低減させることができる。チャネル抵抗の低減と耐圧の向上を両立させることが可能となる。

ｐ型領域に含まれているｐ型不純物は、イオン注入によって窒化物半導体基板に導入されている不純物であってもよい。ｐ型不純物はマグネシウムであってもよい。

実施例１に係るＧａＮ基板１の製造方法を示すフローチャートである。 実施例１に係るＧａＮ基板１の製造工程を示す図である。 Ｍｇの深さ方向の濃度分布プロファイルを示す図である。 Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１および水素濃度分布プロファイルＨＰ１を示す図である。 ｎ型不純物濃度と距離Ｗとの関係を示す図である。 ＣＬスペクトルの一例を示す図である。 実施例２に係る半導体装置１００の断面概略図である。 実施例３に係る半導体装置２００の断面概略図である。 実施例４に係る半導体装置３００の断面概略図である。 Ｍｇ、水素、結晶欠陥の深さ方向の濃度分布プロファイルを示す図である。 本明細書の技術で作成した基板の断面ＣＬ像である。 従来技術で作成した基板の断面ＣＬ像である。

＜ｐ型ＧａＮ領域の形成方法＞
本実施例では、窒化物半導体として窒化ガリウム（ＧａＮ）、II族元素のｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）、ｎ型不純物としてシリコン（Ｓｉ）を用いる場合を説明する。図１のフローチャートを用いて、ＧａＮ基板１にイオン注入によってｐ型領域を形成する工程を説明する。

ステップＳ１において、ＧａＮ基板１の形成工程が行われる。具体的には図２に示すように、ベース基板１１上に、ｎ型ＧａＮ層１２をエピタキシャル成長により積層する。ｎ型不純物の濃度は２×１０^１６［ｃｍ^－３］とした。

ステップＳ２において、ＧａＮ基板１の表面からマスク３０を介してｐ型不純物（Ｍｇ）をイオン注入する（図２）。これにより、ｎ型ＧａＮ層１２の一部に、ｐ型不純物注入領域１３を形成することができる。ｐ型不純物注入領域１３は、ＧａＮ基板１の垂直上方視において、ＧａＮ基板１の面内の一部に配置されている領域である。Ｍｇのイオン注入では、水素や窒素を同時に注入してもよい。窒素を共注入することにより、イオン注入時に発生してしまう窒素空孔を減少させることができる。また水素を共注入することにより、Ｍｇと結合する水素を供給することが可能になる。

ステップＳ３において、ＧａＮ基板１の表面および裏面に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の保護膜（不図示）を形成する。保護膜は、高耐熱性および密着性を有していることが好ましい。後述するアニール工程において、ＧａＮからの窒素脱離を抑制することができる。

ステップＳ４～Ｓ７において、アニール工程が行われる。各ステップを説明する。ステップＳ４において、熱処理炉のＴａＣコート黒鉛サセプタ部に、ＧａＮ基板１をセットする。

ステップＳ５において、熱処理炉内の温度を、最高到達温度である活性化温度まで上昇させる。本実施例では、活性化温度は１４００℃とした。活性化温度までは、１０℃／ｍｉｎ以上のレートで昇温した。また窒素と水素を元素に含むガス（アンモニア（ＮＨ_３）等）の混合雰囲気を用い、圧力は６ｋＰａとした。窒素は、保護膜（窒化膜）やＧａＮの熱分解を抑制する効果がある。よって雰囲気中に窒素が含まれていることが好ましい。加熱は、熱処理時の昇温レートを容易に変化させられるように高周波加熱を用いた。温度制御は、放射温度計においてサセプタ部の裏面を測定することで行った。なお、各部品による放射率の違いをあらかじめ測定し温度制御を行った。

活性化温度は、１２５０℃以上１５００℃未満であればよいが、より好ましい温度範囲は１３５０℃～１４５０℃である。１３５０℃以下では、熱処理による欠陥の回復が不十分であり、活性化率が下がってしまう。また、１４５０℃以上では、試料表面に窒素脱離等に伴うと考えられる多数のピット欠陥や表面荒れが形成されてしまう。また活性化温度までの昇温レートのさらなる好適な範囲は、４０℃／ｍｉｎ以上である。

ステップＳ６において、活性化熱処理時間の間、熱処理炉内の温度を活性化温度に維持する。本実施例では、活性化熱処理時間は５～３０ｍｉｎとした。活性化熱処理時間は、１ｍｉｎ以上１０ｈ未満の範囲であれば有効である。１ｍｉｎ以下では十分に欠陥が低減せず、活性化しないことを確認している。また、１０ｈ以上の熱処理はコスト的に現実的ではない。活性化熱処理時間のより好ましい範囲は、１５ｍｉｎ以上１ｈ以下である。

ステップＳ７において、活性化熱処理時間が終了したことに応じて、熱処理炉内の温度を室温まで低下させる。以上により、ｐ型ＧａＮ領域の形成フローが終了する。

＜Ｍｇ濃度分布プロファイル＞
図３（Ａ）は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法を用いた、Ｍｇの深さ方向の濃度分布プロファイルである。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に対応する構造を図解したものである。図３（Ａ）の縦軸はＭｇの濃度である。横軸は、ｎ型ＧａＮ層１２の表面１２ｓからの深さである。

図３（Ａ）において、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ０は、ｎ型ＧａＮ層１２の表面１２ｓからＭｇがイオン注入された直後の状態を示している。注入エネルギーは、３０～２００［ｋｅＶ］に設定した。合計注入量は、１．４×１０^１４［ｃｍ^－２］とした。またＭｇのピーク濃度は５×１０^１８［ｃｍ^－３］とした。一方、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１は、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ０を有するＧａＮ基板１を前述のステップＳ５およびＳ６の条件でアニールした後の状態を示している。

アニールによって、なだらかなプロファイルを有するＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ０が、急峻なプロファイルを有するＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１に変化させることができることが分かる。急峻なＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１は、Ｍｇ濃度が一桁以上変化するような、幅１００ナノメートル以下の特定領域ＳＲを備えている。

エピタキシャル成長により形成したｐｎ接合においては、「(ｐ型不純物濃度)－(ｎ型不純物濃度)」の符号が変化する位置が、ｐｎ接合面となる。一方、本実施例のようにＭｇのイオン注入および活性化アニールにより形成したｐｎ接合では、ｐｎ接合面の深さは、「(ｐ型不純物濃度)－(ｎ型不純物濃度)」の符号が変化する位置とは異なる。これは、注入したＭｇがｐ型不純物として１００％機能していないためである。ｐ型不純物として機能するＭｇを１００％に近づける（すなわち活性化率を１００％に近づける）ほど、ｐｎ接合面の深さは、「(ｐ型不純物濃度)－(ｎ型不純物濃度)」の符号が変化する位置に近づく。すなわちｐｎ接合面が形成される深さ位置は、ｎ型不純物濃度、ｐ型不純物濃度、ｐ型不純物の活性化率などの、各種のパラメータによって決定される。従って、ｐｎ接合面が特定領域ＳＲに含まれるように、各種パラメータを設定すればよい。本実施例では、深さ０．５５［μｍ］の位置にｐｎ接合面Ｊ１が形成される場合を説明する。ｐｎ接合面は、表面１２ｓと平行な面である。従って、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ０およびＭＰ１は、ｐｎ接合面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布を示していることになる。

＜Ｍｇ濃度分布プロファイルを変更できる原理＞
ステップＳ５で説明したような高い昇温レートを用いることで、ｐ型不純物が熱拡散してしまう前に、活性化温度（すなわち最高温度）に到達させることができる。活性化温度では、イオン注入領域と下地のｎ型ＧａＮ層との界面から活性化が始まる。これにより、熱処理初期段階において、ｐｎ接合を形成できる。ｐｎ接合では空乏層が形成される。空乏層内は、ｎ型側は正に帯電し、ｐ型側は負に帯電している。このため図３（Ａ）に示す矢印の向きの内部電界ＩＥが発生し、空乏層の両端では電位差（拡散電位）が生じる。

また、アニール雰囲気中の水素（ＮＨ_３から脱離した水素でもよいし、水素ガスとして供給した水素でもよい）は、ＡｌＮの保護膜を介してｐ型不純物注入領域１３に導入される。導入された水素は、Ｍｇと結合する。このとき水素は正帯電している。従って、正帯電している水素と結合したＭｇは、ｐｎ接合の内部電界ＩＥにより、負に帯電しているｐ型領域へ引き戻される。これにより、アニールが進むにつれ、なだらかなＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ０から急峻なＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１へ変化させることができる。

なお、最高到達温度が１３００℃以下では、ｐｎ接合が熱処理初期段階にて形成されないため、内部電界ＩＥを十分に発生させることができない。また、昇温レートが１０℃／ｍｉｎ以下では、ｐｎ接合が形成される前にＭｇがｎ型層側へと熱拡散してしまう。その結果、Ｍｇ濃度分布プロファイルを急峻に変化させることができない。すなわち、急峻なＭｇ濃度分布プロファイルを得るには、イオン注入後の熱処理の最高到達温度を１３００℃以上、かつ、昇温レート１０℃／ｍｉｎ以上を満たすことが必要である。

＜効果＞
課題を説明する。ＧａＮなどの窒化物半導体のｐｎ接合面では、ｐ型不純物（例：Ｍｇ）の濃度分布プロファイルは、ｐｎ接合面を境界として急峻に変化することが好ましい。換言すると、ｐｎ接合面に低濃度のｐ型領域が存在せず、高濃度のｐ型領域と高濃度のｎ型領域とが接合していることが好ましい。ｐｎ接合面に存在している低濃度のｐ型領域は、高抵抗領域となってしまうためである。このような急峻なｐｎ接合は、ｎ型ＧａＮ上にｐ型ＧａＮをエピタキシャル成長させることで形成できる。しかし、ウェハ面内の所定領域に選択的にｐｎ接合を形成するためには、エッチングによる加工とエピタキシャル再成長が必要となる。この再成長時に、再成長界面にスパイク状にｎ型不純物（例：Ｓｉ）が堆積してしまい、良好なｐｎ接合が形成できない。またｐ型不純物のイオン注入では、所定領域に選択的にｐｎ接合を形成できるが、急峻なｐｎ接合を形成することが困難である。これは、イオン注入の原理上、飛程のばらつきはガウス分布に従うため、ｐ型領域の外側境界（輪郭）のイオン濃度が中心部よりも低くなるためである。

そこで本明細書の技術では、Ｍｇのイオン注入後に、１３００℃以上の最高温度、および、１０℃／分以上の昇温レートを用いてアニール処理を行う。これにより、ｐｎ接合面Ｊ１の近傍で急激にＭｇ濃度が変化するＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１（図３（Ａ））を形成することができる。よって、ｐｎ接合面Ｊ１に高抵抗領域が形成されてしまうことを抑制することが可能となる。図３（Ａ）を用いて具体的に説明する。ｐ型不純物濃度のピーク最大値の１／１０の値を、ｐ型不純物の濃度が十分に高いとみなすことができる濃度閾値ＣＴｐと定義する。本実施例では、濃度閾値ＣＴｐは５×１０^１７［ｃｍ^－３］である。また、最初からドープされているｎ型不純物の濃度を、濃度閾値ＣＴｎと定義する。本実施例では、濃度閾値ＣＴｎは２×１０^１６［ｃｍ^－３］である。イオン注入直後のＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ０において、濃度閾値ＣＴｐを超える深さをＤＣ０とする。ｐｎ接合面Ｊ１から深さＤＣ０までの領域が、Ｍｇ濃度が低いために高抵抗である、ｐ型領域中の高抵抗領域Ｒ０となる。またＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ０が濃度閾値ＣＴｎを下回る深さを、ＤＣ０ｎとする。ｐｎ接合面Ｊ１から深さＤＣ０ｎまでの領域が、ｎ型領域中の高抵抗領域Ｒ０ｎとなる。一方、アニール後のＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１において、濃度閾値ＣＴｐを超える深さをＤＣ１とする。ｐｎ接合面Ｊ１から深さＤＣ１までの領域が、ｐ型領域中の高抵抗領域Ｒ１となる。またＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１が濃度閾値ＣＴｎを下回る深さを、ＤＣ１ｎとする。ｐｎ接合面Ｊ１から深さＤＣ１ｎまでの領域が、ｎ型領域中の高抵抗領域Ｒ１ｎとなる。高抵抗領域Ｒ１およびＲ１ｎを合わせた幅は、高抵抗領域Ｒ０およびＲ０ｎを合わせた幅に比して十分に小さい。以上より、急峻なＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１に変化させることで、高抵抗領域の幅を大幅に縮小することができることが分かる。

所望の特性を有する半導体装置を作製するためには、ｎ型ＧａＮ層１２の膜厚が、ある一定値以上必要となる。本明細書の技術では、高抵抗領域の幅を縮小できるため、ｐ型領域を形成する前に予め成膜しておくｎ型ＧａＮ層１２を薄膜化できる。ｎ型ＧａＮ層１２の成膜時間の短縮化や、原料コストの削減が可能である。

また本明細書の技術では、エピタキシャル再成長が不要であるため、ｐｎ接合面Ｊ１にはＳｉのスパイクが形成されない。すなわち、ｐｎ接合面Ｊ１に垂直な方向におけるＳｉの濃度分布の極大値が、ｐｎ接合面Ｊ１に存在していない。よって、良好なｐｎ接合が形成できる。

図３（Ａ）に示すように、ｐｎ接合面Ｊ１よりも深い領域はｎ型ＧａＮ層である。このｎ型ＧａＮ層には、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ０およびＭＰ１から分かるように、注入したＭｇが僅かに存在している。しかし本明細書の技術では、急峻なＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１を形成することにより、ｎ型ＧａＮ層中のＭｇ濃度を低減することができる（図３（Ａ）の矢印Ａ１参照）。これにより、ｎ型ＧａＮ層中の不純物散乱（すなわち半導体装置動作時の抵抗）を低減することができる。

本明細書のアニール技術では、保護膜を形成するとともに、６ｋＰａの減圧条件下でアニールを行っているため、アニール雰囲気からの酸素の混入を抑制することができる。ｐ型領域中の酸素濃度を、ｎ型不純物であるＳｉ濃度よりも低くすることができる。例えば、下地基板であるｎ型ＧａＮ層１２のｎ型不純物を酸素とした場合には、ＧａＮ基板１の奥行方向において酸素濃度の変動がない、という特徴を有することができる。

＜水素およびＭｇの濃度分布プロファイル＞
図４（Ａ）は、ＳＩＭＳ法を用いた、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１および水素濃度分布プロファイルＨＰ１である。いずれのプロファイルも、前述のステップＳ５およびＳ６の条件でアニールした後の状態を示している。また深さ０．５５［μｍ］の位置にｐｎ接合面Ｊ１が形成されている場合を説明している。図４（Ｂ）は、水素／Ｍｇ割合（Ｍｇの濃度に対する水素の濃度の割合）を示すグラフである。

Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１は、ｐｎ接合面Ｊ１の近傍において濃度が急激に減少する第１特異点ＳＰ１を有している。また、水素濃度分布プロファイルＨＰ１は、濃度が急激に減少する第２特異点ＳＰ２を有している。第２特異点ＳＰ２は、ｐｎ接合面Ｊ１よりも浅い領域内（すなわちｐ型領域内）に位置している。ｐｎ接合面Ｊ１から第２特異点ＳＰ２までの距離ＤＳ２は、ｐｎ接合面Ｊ１から第１特異点ＳＰ１までの距離ＤＳ１よりも大きい。すなわち、水素の方がＭｇよりも、よりｐｎ接合面Ｊ１から浅い領域で濃度が高くなる。この効果を説明する。イオン注入による欠陥分布はガウス分布に従うため、ｐｎ接合面Ｊ１近傍の欠陥密度に比して、ｐｎ接合面Ｊ１よりも浅い領域の欠陥密度の方が高くなる。そして水素は欠陥を終端することで、欠陥を電気的に不活性にし、半導体装置の動作時の抵抗を低減する効果を有する。よって、ｐｎ接合面Ｊ１より浅い領域の水素濃度が高くなるような水素濃度分布プロファイルＨＰ１を形成することにより、欠陥密度が高い領域の水素濃度を高くすることができる。効果的に欠陥を終端することが可能となる。

ｐ型ＧａＮ領域を有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法などにより形成した場合には、Ｍｇと水素の深さ方向の濃度分布プロファイルは一致する。一方、ｐ型ＧａＮ領域をイオン注入により形成した場合には、図４（Ａ）に示すように、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１と水素濃度分布プロファイルＨＰ１とは一致しない。従って、半導体デバイスをリバースエンジニアリングする際に、Ｍｇと水素の深さ方向の濃度分布プロファイルを分析することで、ｐ型ＧａＮ領域がイオン注入で形成されているか否かを特定することが可能である。

なお、ｐ型ＧａＮ中に水素が高濃度に含まれると、Ｍｇの活性化が阻害されてしまうことが知られている。従って、本明細書に係るＧａＮ基板１を用いてデバイスを作成する際には、８５０℃の熱処理によりＭｇと結合した水素を脱離して使用する。そのため、デバイスを構成しているＧａＮ基板１には、水素濃度分布プロファイルＨＰ１は存在していない。しかし、水素またはＮＨ_３を含む雰囲気中で熱処理をすることにより、水素をｐ型領域中へ容易に再導入できるため、水素濃度分布プロファイルＨＰ１を再生することができる。よって、リバースエンジニアリング時に水素濃度分布プロファイルＨＰ１を特定することが可能である。

なお、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１が急峻に変化する第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度が、ｐ型領域中のＭｇ濃度の最大値の１／１０以下になると、第１特異点ＳＰ１より表面側の一定範囲のｐ型領域も高抵抗層となってしまう。そのため、第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度は、ｐ型領域中のＭｇ濃度の最大値の１／１０以上であることが望ましい。本実施例では、Ｍｇのピーク濃度は５×１０^１８［ｃｍ^－３］であるため、第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度は５×１０^１７［ｃｍ^－３］以上であることが好ましい。また第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度が、第２特異点ＳＰ２における水素濃度よりも高いことが好ましい。これにより、第１特異点ＳＰ１より表面側の一定範囲のｐ型領域が高抵抗層となってしまうことが防止できる。

＜フィッティングによる計算式の導出＞
図４（Ｂ）の水素／Ｍｇ割合のグラフにおいて、ｐｎ接合面Ｊ１の近傍において水素／Ｍｇ割合が極小値ＭＶとなっている。換言すると、ｐｎ接合面Ｊ１の近傍で、水素濃度とＭｇ濃度との差が最も大きい。ここで、極小値ＭＶをとる深さ位置を、極小深さＭＶＤとする。また、ｐ型不純物（Ｍｇ）の濃度とｎ型不純物（Ｓｉ）の濃度とが等しくなる深さ位置を、特定深さＳＰＤと定義する。特定深さＳＰＤは、ｎ型ＧａＮ層１２のＳｉ濃度およびステップＳ２におけるＭｇの注入条件によって定まる、任意の値である。特定深さＳＰＤと極小深さＭＶＤとの距離を、距離Ｗと定義する。

Ｓｉ濃度を様々に変化させた場合における距離Ｗを求め、グラフにプロットした。その結果を図５に示す。図５において、横軸はｎ型不純物（Ｓｉ）濃度であり、縦軸は距離Ｗである。そして図５のグラフをフィッティングすることによって、下式１が得られた。
Ｗ＜６×１０^１８×［ｎ型不純物濃度］^{－０．５６} ・・・式１
式１を満たす水素濃度分布プロファイルおよびＭｇ濃度分布プロファイルを有するＧａＮ基板は、本技術の特徴を備える基板であるといえる。

＜評価結果＞
結晶性を評価するために、カソードルミネッセンス（ＣＬ）法を用いた。ＣＬ法を用いた評価方法について説明する。図６に、ＣＬスペクトルの一例を示す。横軸はフォトンエネルギー［ｅＶ］であり、縦軸はＣＬ強度である。図中のＧＬ（Green Luminescence）は、欠陥起因の発光範囲を示している。ＧＬは低いほど結晶性がよい。ＢＥ(Band-edge Emission)は、半導体のバンドギャップにより生じる発光とアクセプタ（Ｍｇ）起因の発光範囲を示している。ＢＥが高いほど結晶性がよく、アクセプタが高密度に形成されていることを表している。よって、ＢＥ／ＧＬ比が高いほど、高品質なｐ型ＧａＮが形成されていることを示す。

そして、本明細書のアニール条件により形成したｐ型領域と、従来技術の条件により形成したｐ型領域とでＢＥ／ＧＬ比を比較した。その結果、本技術によるｐ型領域の方が、ＢＥ／ＧＬ比が約１３倍高かった。本明細書の技術の優位性を確認することができた。

図７に、実施例２に係る半導体装置１００の断面概略図を示す。半導体装置１００は、実施例１の本技術を半導体素子の周辺領域Ｒ１１に適用した例である。具体的には、周辺領域Ｒ１１において、ｎ型のＧａＮ層１０４内の一部にｐ型のガードリング１１６ａ～１１６ｄを形成した例である。

ｎ型のＧａＮ基板１０２の裏面には、裏面電極１１８が形成されている。ＧａＮ基板１０２の表面上には、ｎ型のＧａＮ層１０４が配置されている。ＧａＮ層１０４の表面上には、ｐ型のＧａＮ層１０６が配置されている。ｐ型のＧａＮ層１０６とｎ型のＧａＮ層１０４によって、縦型のダイオード構造が得られる。ガードリング１１６ａ～１１６ｄは、ガードリング１１６ａ～１１６ｄに対応する開口部を備えたマスクを介して、ＧａＮ層１０４にＭｇをイオン注入することで形成することができる。周辺領域Ｒ１１において、ＧａＮ層１０４およびガードリング１１６ａ～１１６ｄの表面には、絶縁膜１２０が形成されている。ＧａＮ層１０６の上面１０６ａには、表面電極１２２が配置されている。

イオン注入により形成したガードリング１１６ａ～１１６ｄを、本技術のアニール工程によって処理することで、周辺耐圧保持の機能を高めることができる。

図８に、実施例３に係る半導体装置２００の断面概略図を示す。半導体装置２００は、トレンチゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴである。半導体装置２００は、ＧａＮ基板２１０を備えている。ｎ^＋型のドレイン層２３２の裏面には、ドレイン電極２５２が形成されている。ドレイン層２３２の表面には、ｎ^－型のドリフト層２３４が形成されている。ボディ層２３６は、ドリフト層２３４上にエピタキシャル成長したｐ型のＧａＮ層である。ソース領域２３８は、ボディ層２３６の一部に形成された、ｎ^＋型のＧａＮ領域である。

ドリフト層２３４の一部には、ｐ型領域２３５が形成されている。ｐ型領域２３５は、ドリフト層２３４の表面２３４ａにマスクを形成し、Ｍｇをイオン注入することで形成することができる。またボディ層２３６の一部には、ｐ^＋型のボディコンタクト領域２４６が形成されている。ボディコンタクト領域２４６は、ボディ層２３６の表面２３６ａにマスクを形成し、Ｍｇをイオン注入することで形成することができる。

トレンチゲート電極２４０は、ボディ層２３６の表面２３６ａから、ソース領域２３８とボディ層２３６を貫通してドリフト層２３４に侵入している。トレンチゲート電極２４０は、ゲート絶縁膜２４２で側面および底面が覆われている。ゲート電極２５０は、トレンチゲート電極２４０と接触している。ボディコンタクト領域２４６およびソース領域２３８の上面には、ソース電極２４４が接触している。層間絶縁膜２４８は、ゲート電極２５０およびソース電極２４４の絶縁を確保するための層である。

イオン注入により形成したｐ型領域２３５を、本技術のアニール工程によって処理することで、トレンチゲート底部の電界を緩和する機能を高めることができる。また、イオン注入により形成したボディコンタクト領域２４６についても同様に、コンタクト抵抗を低減する機能を高めることができる。

図９に、実施例４に係る半導体装置３００の断面概略図を示す。半導体装置３００は、プレーナゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴである。ｎ^＋型ＧａＮのドレイン層３７２の裏面には、ドレイン電極３７１が形成されている。ドレイン層３７２の表面には、ｎ型ＧａＮ層のドリフト層３７３が配置されている。ボディ領域３７４ａおよび３７４ｂは、ドリフト層３７３の表面３７３ａからＭｇをイオン注入して熱処理することで得られた、ｐ^－型領域である。ソース領域３７５ａおよび３７５ｂは、表面３７３ａからシリコンを注入して熱処理することで得られたｎ^＋型領域である。ソース領域３７５ａ、３７５ｂの上面には、ソース電極３７６ａ、３７６ｂが接触している。また、ソース領域３７５ａおよび３７５ｂ、ボディ領域３７４ａおよび３７４ｂ、ドリフト層３７３の上面には、ゲート絶縁膜３７７を介してゲート電極３７８が配置されている。

イオン注入により形成した３７４ａおよび３７４ｂを、本技術のアニール工程によって処理することで、チャネル部の耐圧保持機能を高めることができる。

＜結晶欠陥分布プロファイル＞
実施例５では、実施例１の方法で作成したｐ型ＧａＮ領域における、結晶欠陥の深さ方向の分布について説明する。図１０（Ａ）を用いて、Ｍｇおよび水素の深さ方向の濃度分布プロファイルを説明する。図１０（Ａ）のグラフは、ＳＩＭＳ法で測定されたものである。縦軸は、Ｍｇおよび水素の濃度である。横軸は、ｎ型ＧａＮ層１２の表面１２ｓからの深さである。図１０（Ａ）において、破線で示すＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１０は、ｎ型ＧａＮ層１２の表面１２ｓからＭｇがイオン注入された直後の状態を示している。一方、実線で示すＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１１は、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１０を有するＧａＮ基板１を前述のステップＳ５およびＳ６の条件でアニールした後の状態を示している。また点線で示す水素濃度分布プロファイルＨＰ１１は、アニール後における水素濃度分布を示している。

アニールによって、なだらかなプロファイルを有するＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１０を、急峻なプロファイルを有するＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１１に変化させることができることが分かる。急峻なＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１１は、Ｍｇ濃度が一桁以上変化するような、幅１００ナノメートル以下の特定領域ＳＲ２を備えている。詳しい内容は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

また特定領域ＳＲ２内に、ｐｎ接合面Ｊ２が形成されている。ｐｎ接合面Ｊ２よりも浅い領域がｐ型ＧａＮ層であり、深い領域がｎ型ＧａＮ層である。ｐｎ接合面は、表面１２ｓと平行な面である。従って、Ｍｇ濃度分布プロファイルＭＰ１０およびＭＰ１１は、ｐｎ接合面Ｊ２および表面１２ｓに垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布を示していることになる。

Ｍｇの濃度分布は、表面１２ｓとｐｎ接合面Ｊ２との間の所定深さＰＤ（約０．２２μｍ）において、極大値Ｍａを有している。所定深さＰＤを起点として浅くなることに従って、ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域Ｒｐ１が存在する。また所定深さＰＤを起点として深くなることに従って、ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域Ｒｐ２が存在する。

なお、極大値Ｍａよりも浅い領域に領域Ｒｐ１が存在するとともに、極大値Ｍａよりも深い領域に領域Ｒｐ２が存在することが、極大値Ｍａの定義である。従って極大値Ｍａは、深さ方向の一点を示す概念ではなく、深さ方向に幅を有して存在する領域を含む概念である。同様にして、所定深さＰＤは、深さ方向に幅を有して存在する領域を含む概念である。

図１０（Ｂ）を用いて、結晶欠陥の深さ方向の濃度分布プロファイルを説明する。図１０（Ｂ）のグラフは、ＣＬ法で測定されたものである。縦軸は、バンド端ＣＬ発光強度である。バンド端ＣＬ発光強度が高いほど結晶欠陥密度が低く、結晶性がよいことを表している。横軸は、ｎ型ＧａＮ層１２の表面１２ｓからの深さであり、図１０（Ａ）と同一スケールである。図１０（Ｂ）において、発光強度分布ＢＰ１は本明細書の技術で作成した基板の測定結果であり、発光強度分布ＢＰｃは従来技術で作成した基板の測定結果である。

従来技術のイオン注入において、深さ方向のＭｇ濃度分布がほぼ一定（例：濃度変化が一桁以内）のｐ型領域を形成するには、多段注入によりボックスプロファイルを形成する必要がある。従って、ｐ型領域の深さ方向の全体にイオン注入が行われる。よって発光強度分布ＢＰｃでは、ｐ型領域の深さ方向の全体に亘って、バンド端ＣＬ発光強度が低い状態（すなわち欠陥密度が高い状態）である。（領域ＡＲ１参照）。

一方、本実施例の技術では、実施例１で説明したように、ｐｎ接合面でのＭｇ濃度分布プロファイルをアニールにより急峻にすることができる。よって所定深さＰＤにピークを持つＭｇイオン注入を行い、高温熱処理によって拡散させることで、深さ方向のＭｇ濃度分布がほぼ一定のｐ型領域を形成することができる。例えば図１０（Ａ）のＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１１では、深さ約０．０５μｍから、特定領域ＳＲ２の上端（深さ約０．７μｍ）までの領域において、Ｍｇ濃度の変化量が一桁以内となっている。なおＭｇ濃度分布プロファイルＭＰ１１では、深さ約０．０５μｍよりも浅い領域のＭｇ濃度が急激に増加しているが、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）の際に基板表面吸着物の影響によってＭｇ濃度が高く見えているだけであり、無視することが可能である。

バンド端ＣＬ発光強度は、所定深さＰＤの近傍において最小値Ｍｂを有している。すなわち欠陥密度は、所定深さＰＤの近傍において最大となっている。所定深さＰＤを起点として浅くなることに従って、バンド端ＣＬ発光強度が除々に増大している（すなわち欠陥密度が除々に減少している）領域Ｒｂ１が存在する。換言すると、所定深さＰＤよりも浅い領域Ｒｂ１における欠陥密度は、所定深さＰＤにおける欠陥密度よりも低い。また所定深さＰＤを起点として深くなることに従って、バンド端ＣＬ発光強度が除々に増大している（すなわち欠陥密度が除々に減少している）領域Ｒｂ２が存在する。換言すると、所定深さＰＤよりも深い領域Ｒｂ２における欠陥密度は、所定深さＰＤにおける欠陥密度よりも低い。

所定深さＰＤよりも浅い領域Ｒｂ１における、バンド端ＣＬ発光強度の最大値Ｍ１の値は、約９５である。また所定深さＰＤにおける、バンド端ＣＬ発光強度の最小値Ｍｂの値は、約６０である。最大値Ｍ１は最小値Ｍｂの１．５倍以上の値である。また、所定深さＰＤよりも深い領域Ｒｂ２における、バンド端ＣＬ発光強度の最大値Ｍ２の値は、約１７０である。最大値Ｍ２は最小値Ｍｂの１．５倍以上の値である。またｐｎ接合面Ｊ２の近傍における、バンド端ＣＬ発光強度をＭｊとする。Ｍｊの値は約１４０であり、最小値Ｍｂの１．５倍以上の値である。すなわちｐｎ接合面Ｊ２における欠陥密度は、所定深さＰＤにおける欠陥密度よりも低い。換言すると、ｐｎ接合面Ｊ２の近傍の結晶性は、所定深さＰＤの近傍の結晶性よりも良い。

ここで、最小値Ｍｂ近傍の層であって、バンド端ＣＬ発光強度が低い（すなわち欠陥密度が高い）層を、中間層ＭＬと定義する。中間層ＭＬは欠陥密度が高く、低品質なｐ型層である。また、中間層ＭＬよりも浅い側に存在し、中間層ＭＬよりもバンド端ＣＬ発光強度が高い（すなわち欠陥密度が低い）層を、上層ＵＬと定義する。また、中間層ＭＬよりも深い側に存在し、中間層ＭＬよりもバンド端ＣＬ発光強度が高い（すなわち欠陥密度が低い）層を、下層ＬＬと定義する。上層ＵＬおよび下層ＬＬは、中間層ＭＬよりも欠陥密度が低く、高品質なｐ型層である。ここで「アクセプタ濃度／Ｍｇ濃度」を、アクセプタ活性化率と定義する。上層ＵＬおよび下層ＬＬのアクセプタ活性化率の方が、中間層ＭＬのアクセプタ活性化率よりも高い。

＜評価結果＞
結晶性を評価するために、断面ＣＬ像を測定した。まず、従来技術で作成した基板の測定結果を、図１２を用いて説明する。図１２（Ａ）はバンド端発光強度の測定結果であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）に対応する構造を図解したものである。図１２（Ａ）では、バンド端発光強度が高い（明るい）ほど、結晶欠陥密度が低いことを表している。図１２に示す従来技術では、ｐ型領域ＰＴの深さ方向の全体に亘ってバンド端ＣＬ発光強度が低い状態（すなわち欠陥密度が高い状態）であることが分かる。

次に、本明細書の技術で作成した基板の測定結果を、図１１を用いて説明する。図１１（Ａ）はバンド端発光強度の測定結果であり、図１１（Ｃ）はＤＡＰ（ドナーアクセプタペア）発光強度の測定結果である。図１１（Ａ）および図１１（Ｃ）は、同一断面の測定結果である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）および図１１（Ｃ）に対応する構造を図解したものである。図１１（Ｃ）では、ＤＡＰ発光強度が高い（明るい）ほど、アクセプタ活性化率が高いことを表している。本明細書の技術では、図１１（Ａ）に示すように、中間層ＭＬに比して、上層ＵＬおよび下層ＬＬのバンド端ＣＬ発光強度が高い状態（すなわち欠陥密度が低い状態）にすることができる。また図１１（Ｃ）に示すように、中間層ＭＬに比して、上層ＵＬおよび下層ＬＬのＤＡＰ発光強度が高い状態（すなわちアクセプタ活性化率が高い状態）にすることができる。以上より、本明細書の技術で作成した基板が有する特有の欠陥密度分布プロファイルは、断面の断面ＣＬ分析により特定が可能であることが分かる。

＜効果＞
まず、課題を説明する。イオン注入を用いたｐ型ＧａＮ形成により縦型デバイスを作成するためには、所定値以上のアクセプタ濃度および深さを有するｐ型領域を形成する必要がある。そのため上述した従来技術では、多段注入によりボックスプロファイルを形成している。しかし、不純物濃度の増加および注入深さの増加に伴って、欠陥密度が増加してしまう。その結果、図１０（Ｂ）および図１２で説明したように、ｐ型領域の深さ方向の全体に亘って結晶欠陥が発生してしまう。ｐ型領域の表面に形成された欠陥は、例えばプレーナゲートを備えた縦型ＭＯＳＦＥＴのボディ領域としてｐ型領域を使用する場合に、チャネル抵抗の増加やオンオフ動作の不安定性などを招いてしまう。また、ｐ型領域の深部における、ｐｎ接合面の近傍に形成された欠陥は、耐圧低下を招いてしまう。

そこで本明細書の技術では、図１０（Ｂ）および図１１で説明したように、中間層ＭＬに比して、上層ＵＬおよび下層ＬＬの欠陥密度が低い構造を形成することができる。すなわち、ｐ型領域の所定深さＰＤの位置に欠陥密度を位置させることで、ｐ型領域の表面および深部の欠陥密度を低減させることができる。チャネル抵抗の低減と耐圧の向上を両立させることが可能となるとともに、オンオフ動作時の不安定性を抑制することが可能となる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

＜変形例＞
本実施例では、ｎ型ＧａＮ層１２のｎ型不純物濃度が、深さ方向において一定である場合を説明した。すなわち、ｎ型領域とイオン注入で形成されるｐ型領域とで、ｎ型不純物濃度が同一である場合を説明した。しかしこの形態に限られない。ｎ型領域とｐ型領域とで、ｎ型不純物濃度を異ならせてもよい。例えば、ｐ型領域中のｎ型不純物濃度をｎ型領域中のｎ型不純物濃度よりも低くしてもよい。ｐｎ接合面に生じる電界をより強くすることができる。これにより、急峻に変化するＭｇ濃度分布プロファイルの形成が、さらに容易になる。なお、第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度よりも、ｎ型領域中のｎ型不純物（Ｓｉ）濃度を低くすることが好ましい。本明細書で述べたように、ｎ型領域の一部にｐ型領域を形成する主な目的は、ｐｎ接合の形成による電界緩和である。第１特異点ＳＰ１におけるＭｇ濃度よりｎ型領域中のｎ型不純物濃度が高いと、電圧を印加しても空乏層が十分に形成されず、電界が集中してしまうためである。

本実施例では、ＧａＮ基板１の表面に垂直な方向（図２の方向ＤＲ１参照）のＭｇ濃度分布プロファイルについて説明したが、この形態に限られない。本技術は、ＧａＮ基板１表面に平行な方向（図２の方向ＤＲ２参照）のＭｇ濃度分布プロファイルにも適用できる。これにより、面内水平方向のｐｎ接合を急峻にすることができる。デバイスセルピッチを縮小できるため、電流密度を増加させることが可能となる。半導体デバイス装置の面積を縮小することが可能となる。

窒化物半導体はＧａＮに限定されるものではなく、例えば、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）または、その混晶等であってもよい。

上記の実施例では、ｐ型領域を形成するためのII族元素の一例としてマグネシウム（Ｍｇ）を用いていたが、この構成に限定されるものではない。II族元素は、例えばベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）等であってもよい。

上記の実施例では、ｎ型領域を形成するための元素の一例としてシリコン（Ｓｉ）を用いていたが、この構成に限定されず、ゲルマニウム（Ｇｅ）や酸素（Ｏ）などを用いてもよい。

ステップＳ３で用いられる保護膜は、ＡｌＮに限られない。アルミニウム以外の元素の窒化膜、酸化膜などを用いてもよい。

ステップＳ５で用いられる加熱方法は、高周波加熱に限定されず、例えば、ヒータ加熱、ランプ加熱などを用いても良い。サセプタは各種の部材を用いてもよく、例えば、ｐＢＮコート黒鉛部品、ＷＣコート黒鉛部品、黒鉛部品やセラミック部材などを用いてもよい。温度測定は放射温度計に限られず、例えば熱電対を用いても良い。

アニール時の圧力は、０．１ｋＰａ～１０ＭＰａまでの範囲で実施可能である。また、アニール雰囲気のガス種も本実施例に限定されない。例えば、Ｈ_２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｎｅなどを混合させても良いし、水素またはＮＨ_３のみとしてもよい。

１：ＧａＮ基板 １２：ｎ型ＧａＮ層 １３：ｐ型不純物注入領域 ＭＰ０、ＭＰ１：Ｍｇ濃度分布プロファイル ＨＰ１：水素濃度分布プロファイル ＳＲ：特定領域 Ｊ１：ｐｎ接合面 ＳＰ１：第１特異点 ＳＰ２：第２特異点 ＭＶ：極小値 Ｗ：距離

Claims (19)

1. ｎ型の窒化物半導体基板の表面にｐ型不純物をイオン注入するイオン注入工程と、
   水素を含んだ雰囲気中で、最高温度が１３００℃以上であり昇温レートが１０℃／分以上である条件で前記窒化物半導体基板をアニールするアニール工程と、
   を備える、窒化物半導体基板の製造方法。
2. 前記昇温レートは４０℃／分以上である、請求項１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
3. 前記雰囲気は窒素をさらに含んでいる、請求項１または２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
4. ｎ型領域の一部にｐ型領域が形成されている窒化物半導体基板であって、
   前記窒化物半導体基板の垂直上方視において、前記ｐ型領域は前記窒化物半導体基板の面内の一部に配置されており、
   前記ｐ型領域と前記ｎ型領域とのｐｎ接合面に垂直な方向におけるシリコンの濃度分布の極大値が、前記ｐｎ接合面に存在しておらず、
   前記ｐｎ接合面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、前記ｐｎ接合面を含んだ幅１００ナノメートル以下の特定領域内において、濃度が一桁以上変化している、窒化物半導体基板。
5. 前記ｐｎ接合面に垂直な方向における前記ｐ型不純物の濃度分布は、濃度が急激に減少する第１特異点を有しており、
   前記ｐｎ接合面に垂直な方向における水素の濃度分布は、濃度が急激に減少する第２特異点を有しており、
   前記第２特異点は、前記ｐ型領域内に位置しており、
   前記ｐｎ接合面から前記第２特異点までの距離は、前記ｐｎ接合面から前記第１特異点までの距離よりも大きい、請求項４に記載の窒化物半導体基板。
6. 前記第１特異点における前記ｐ型不純物の濃度が、前記第２特異点における水素の濃度よりも高い、請求項５に記載の窒化物半導体基板。
7. 前記ｐｎ接合面に垂直な方向における、前記ｐ型不純物の濃度に対する水素の濃度の割合である水素／ｐ型不純物割合の分布をみたときに、前記ｐｎ接合面の近傍において前記水素／ｐ型不純物割合が極小値となっている、請求項４～６の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
8. 前記ｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とが等しくなる特定位置を備えており、
   前記特定位置と前記水素／ｐ型不純物割合が極小値となる位置との距離Ｗが、
   Ｗ＜６×１０^１８×［ｎ型不純物濃度］^{－０．５６}
   の式を満たしている、請求項７に記載の窒化物半導体基板。
9. 前記ｐ型領域は、前記窒化物半導体基板の表面から深さ方向に向かって形成されており、
   前記ｐ型領域の底面には、前記ｐｎ接合面が位置しており、
   前記表面に垂直な方向における前記ｐ型不純物の濃度分布は、前記表面と前記ｐｎ接合面との間の所定深さにおいて極大値を有しており、
   前記所定深さよりも浅い領域における欠陥密度は、前記所定深さにおける欠陥密度よりも低く、
   前記所定深さよりも深い領域における欠陥密度は、前記所定深さにおける欠陥密度よりも低い、請求項４～８の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
10. 前記所定深さを起点として浅くなることに従って、前記ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在するとともに、前記所定深さを起点として深くなることに従って、前記ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在する、請求項９に記載の窒化物半導体基板。
11. 前記欠陥密度は、前記所定深さの近傍において最大値を有しており、
    前記所定深さを起点として浅くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在するとともに、前記所定深さを起点として深くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在する、請求項９または１０に記載の窒化物半導体基板。
12. バンド端ＣＬ発光強度は、前記所定深さの近傍において最小値を有しており、
    前記所定深さよりも浅い領域における前記バンド端ＣＬ発光強度の最大値は、前記最小値の１．５倍以上の値であるとともに、前記所定深さよりも深い領域における前記バンド端ＣＬ発光強度の最大値は、前記最小値の１．５倍以上の値である、請求項９～１１の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
13. ｎ型領域の一部にｐ型領域が形成されている窒化物半導体基板であって、
    前記窒化物半導体基板の垂直上方視において、前記ｐ型領域は前記窒化物半導体基板の面内の一部に配置されており、
    前記ｐ型領域は、前記窒化物半導体基板の表面から深さ方向に向かって形成されており、
    前記ｐ型領域の底面には、ｐｎ接合面が位置しており、
    前記表面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、前記表面と前記ｐｎ接合面との間の所定深さにおいて極大値を有しており、
    前記所定深さよりも浅い領域における欠陥密度は、前記所定深さにおける欠陥密度よりも低く、
    前記所定深さよりも深い領域における欠陥密度は、前記所定深さにおける欠陥密度よりも低い、窒化物半導体基板。
14. 前記ｐｎ接合面に垂直な方向におけるシリコンの濃度分布の極大値が、前記ｐｎ接合面に存在しておらず、
    前記ｐｎ接合面に垂直な方向におけるｐ型不純物の濃度分布は、前記ｐｎ接合面を含んだ幅１００ナノメートル以下の特定領域内において、濃度が一桁以上変化している、請求項１３に記載の窒化物半導体基板。
15. 前記所定深さを起点として浅くなることに従って、前記ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在するとともに、前記所定深さを起点として深くなることに従って、前記ｐ型不純物の濃度が除々に減少している領域が存在する、請求項１３または１４に記載の窒化物半導体基板。
16. 前記欠陥密度は、前記所定深さの近傍において最大値を有しており、
    前記所定深さを起点として浅くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在するとともに、前記所定深さを起点として深くなることに従って、欠陥密度が除々に減少している領域が存在する、請求項１３～１５の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
17. バンド端ＣＬ発光強度は、前記所定深さの近傍において最小値を有しており、
    前記所定深さよりも浅い領域における前記バンド端ＣＬ発光強度の最大値は、前記最小値の１．５倍以上の値であるとともに、前記所定深さよりも深い領域における前記バンド端ＣＬ発光強度の最大値は、前記最小値の１．５倍以上の値である、請求項１３～１６の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
18. 前記ｐ型領域に含まれている前記ｐ型不純物は、イオン注入によって前記窒化物半導体基板に導入されている不純物である、請求項４～１７の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
19. 前記ｐ型不純物はマグネシウムである、請求項４～１８の何れか１項に記載の窒化物半導体基板。
    

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