[发明专利]外延基板、半导体装置及半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有外延生长层的外延基板、半导体装置及半导体装置的制造方法。

背景技术

在具有氮化物半导体层的半导体装置中，大多是在硅或碳化硅等廉价硅系基板上形成氮化物半导体层。氮化物半导体层会形成在硅系基板上，以作为半导体装置的功能层(例如发光二极管(LED)的有源层(主动层)或高电子迁移率晶体管(HEMT)的通道层等)来发挥功能。但是，硅系基板与氮化物半导体层的晶格常数差异很大。因此，例如采用一种在硅系基板与功能层之间配置缓冲层的结构。

缓冲层或功能层等的外延生长层，一般使用将Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN(x>y)的异质结构积层复数层而成的结构，该异质结构是将氮化铝(AlN)层与氮化镓(GaN)层交互积层复数层(二层以上)而成的结构等。此外，有些亦会在缓冲层与硅系基板之间更配置比缓冲层厚的AlN初始层。

外延生长层，由于具有AlN/GaN这样的异质结构，而容易因为晶格常数的差异或热膨胀系数的差异等而导致许多裂痕从外缘部导入。

又，将由氮化物半导体所构成的外延生长层配置在硅系基板上而成的外延基板，在外缘部中，外延生长层的膜厚会变厚，而发生外延生长层或硅系基板等的“冠状隆起”。在作为半导体装置来使用的中央部中，是以硅系基板的弯曲(翘曲)与外延生长层的应力成为最适当的方式来选择半导体装置的各层的厚度等的条件。因此，若发生上述冠状隆起，则外延生长层中所产生的应力与基板的弯曲的平衡会被打破，而对外延生长层造成影响，在外缘部附近的外延生长层会产生龟甲模样的裂痕等。为了防止冠状隆起的情况发生，提案有一种对硅系基板的外缘部进行倒角加工(去角加工)，并在其上形成外延生长层的方法等(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59-227117号公报。

发明内容

(发明所要解决的课题)

现状下，一般而言即使在被称为“无裂痕”的外延基板中，仍然会因为冠状隆起的发生，而在从外缘部算起数mm程度的区域中存在裂痕。业者会担心此裂痕在器件的制造工序中延伸、或是诱发外延生长层的剥离而造成制造线的污染。因此，希望有一种完全无裂痕的外延基板。

为了满足上述要求，本发明的目的在于提供一种抑制外缘部发生裂痕的外延基板、半导体装置及这种半导体装置的制造方法。

(用于解决课题的方法)

根据本发明的一个方案，提供一种外延基板，其具备：(1)硅系基板；及(2)外延生长层，其具有晶格常数和热膨胀系数彼此相异的第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层交互积层而成的结构，并以在外缘部中的膜厚逐渐变薄的方式被配置在硅系基板上。

根据本发明的其他方案，提供一种半导体装置，其具备：(1)硅系基板；(2)外延生长层，其具有晶格常数和热膨胀系数彼此相异的第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层交互积层而成的结构，并以在外缘部中的膜厚逐渐变薄，且膜厚的减少率越靠近外侧越大的方式被配置在硅系基板上；及(3)功能层，其被配置在外延生长层上，且由氮化物半导体所构成。

根据本发明的其他方案，提供一种半导体装置的制造方法，其具备：(1)准备外延基板的工序，该外延基板具备：硅系基板；外延生长层，其具有晶格常数和热膨胀系数彼此相异的第1氮化物半导体层和第2氮化物半导体层交互积层而成的结构，并以在外缘部中的膜厚逐渐变薄的方式被配置在硅系基板上；(2)在外延生长层上形成功能层的工序，且该功能层由氮化物半导体所构成；及(3)分割成1单元份的工序。

(发明的效果)

根据本发明，可提供一种抑制外缘部发生裂痕的外延基板、半导体装置及这种半导体装置的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的外延基板的结构的示意剖面图，其中，图1(a)是全体图，而图1(b)及图1(c)是端部的扩大图。

图2是表示比较例的外延基板的外缘部的结构的示意剖面图。

图3是比较例的外延生长层的外缘部中的表面照片。

图4是比较各材料的热膨胀系数的图表。

图5是表示本发明的第1实施方式的外延基板的外缘部的结构的示意剖面图。

图6是本发明的第1实施方式的外延生长层的外缘部中的表面照片。

图7是表示本发明的第1实施方式的外延基板的外延生长层的外缘部中的膜厚分布的例子的图表。