[发明专利]Ⅲ族氮化物衬底、包含其的半导体设备及制造经表面处理的Ⅲ族氮化物衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种III族氮化物衬底、包含该衬底的半导体设备及该衬底的制造方法。

背景技术

作为半导体衬底，已知有下述专利文献1～5中所记载的半导体衬底。专利文献1中公开有经表面处理以获得所需电气特性的半导体衬底。具体而言，专利文献1中公开有：在其表面包含p型杂质原子的p型化合物半导体衬底、在其表面含有n型杂质原子的n型化合物半导体衬底、在其表面含有Fe原子或C原子的半绝缘性化合物半导体衬底、及在其表面含有第二导电型杂质的第一导电型的化合物半导体衬底。

专利文献2中公开有将GaN衬底上的污染金属物质设为10×10¹⁰原子/cm²以下的结构。另外，专利文献3中公开有：为了在III族氮化物衬底上形成良好的外延生长，而在该衬底的表面上将Si原子设为3×10¹³原子/cm²，且将酸性物质的原子数设为3×10¹⁴原子/cm²。另外，专利文献4中公开有：为了获得无缺陷或无污染的衬底，而利用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨法)将Al_xGa_yIn_zN(0＜y≤1，x+y+z＝1)的表面粗糙度RMS(Root Mean Square，平方根平均值)设为0.15nm。公开有，在该CMP中使用Al₂O₃或SiO₂作为研磨粒，向研磨液中添加氧化剂而调整pH值。另外，专利文献5中公开有：在氮化镓系化合物半导体的干式蚀刻中使用Si系气体及Si片。

专利文献1：日本特开2006-344911号公报

专利文献2：国际公开第2005/041283号公报

专利文献3：国际公开第2008/047627号公报

专利文献4：美国专利第6488767号说明书

专利文献5：日本第2599250号说明书

发明内容

若氮化物衬底的表面发生氧化，则形成在该衬底表面上的外延生长层的质量会下降。其结果造成使用该衬底的装置的特性下降。另外，外延生长层是在衬底表面一边进行晶格匹配(lattice matching)一边成长，因此要求衬底表面的晶体质量为高质量。因此，需求具有稳定表面的氮化物衬底。

本发明的目的在于提供一种具有稳定表面的III族氮化物衬底。另外，本发明的目的在于提供一种包含此种III族氮化物衬底的半导体设备。而且，本发明的目的在于提供一种制造此种III族氮化物衬底，即经表面处理的III族氮化物衬底的方法。

本发明的III族氮化物衬底具有表面层。该表面层含有3at.％～25at.％的碳，并且含有5×10¹⁰原子/cm²～200×10¹⁰原子/cm²的p型金属元素。该III族氮化物衬底具有稳定的表面。优选的是，表面层还含有1×10¹⁰原子/cm²～100×10¹⁰原子/cm²的绝缘性金属元素。

本发明的半导体设备包含：具有此种表面层的III族氮化物衬底、形成在该衬底表面层上的至少一层以上外延生长层。该半导体设备的III族氮化物衬底的表面稳定，因而具有良好的装置特性，可稳定地制造。

本发明的化合物半导体衬底是附有外延层的III族氮化物衬底。该化合物半导体衬底包含III族氮化物衬底及外延层，III族氮化物衬底与外延层的界面上的每1cm³的C原子个数为2×10¹⁶个以上、且5×10¹⁷个以下，每1cm³的p型金属元素的原子个数为2×10¹⁶个以上、且1×10¹⁷个以下。上述界面的每1cm³的C原子个数更优选的是5×10¹⁶个以上、且2×10¹⁷个以下。