[发明专利]化合物半导体基板的制造方法以及化合物半导体基板

说明书

化合物半导体基板的制造方法具备：在Si(硅)基板上形成SiC(碳化硅)层的工序；在SiC层上，在700℃以上且1000℃以下形成具有12nm以上且100nm以下的厚度的LT(Low Temperature)‑AlN(氮化铝)层的工序；以比形成LT‑AlN层时的温度高的温度，在LT‑AlN层上形成HT(High Temperature)‑AlN层的工序；在HT‑AlN层上形成Al(铝)氮化物半导体层的工序；在Al氮化物半导体层上形成GaN(氮化镓)层的工序；和在GaN层上形成Al氮化物半导体层的工序。

技术领域

本发明涉及化合物半导体基板的制造方法以及化合物半导体基板，更加特定地，涉及具备SiC(碳化硅)层的化合物半导体基板。

背景技术

GaN(氮化镓)被已知为带隙比Si(硅)大、绝缘破坏电场强度比Si(硅)高的宽能带隙半导体材料。由于GaN相比于其他宽能带隙半导体材料也具有较高的耐绝缘破坏性，因此期待应用于下一代的低损耗的功率设备。

在使用GaN的半导体设备的原材料基板(基底基板)使用Si基板的情况下，由于GaN与Si之间的晶格常数以及热膨胀系数的较大的差，导致容易产生在基板产生翘曲、在GaN层内产生裂缝的现象。

在下述专利文献1～5等中，作为基板的翘曲、向GaN层内的裂缝的产生的对策，提出了使用SiC(碳化硅)层、AlN(氮化铝)层来作为用于形成GaN层的缓冲层的方法。

在下述专利文献1中，公开了一种半导体基板，具备：Si基板；形成在Si基板上的3C-SiC层；和交替形成的多个AlN层以及GaN层。第1工序中的AlN层的成膜温度比GaN层的成膜温度(900～1200℃)高，为1000～1300℃。第2工序中的AlN层的形成温度比GaN层的成膜温度低，为800～1200℃。

在下述专利文献2中，公开了在包含SiC的半导体基板的主面以1090℃的温度形成包含AlN的缓冲层、在缓冲层的上方以800℃的温度形成包含AlGaInN(氮化铝镓铟)的单晶层的技术。

在下述专利文献3中，公开了在Si基板上形成SiC层、在SiC层上以600℃的基板温度形成AlN缓冲层、在AlN缓冲层上以1040℃的基板温度形成GaN层的技术。

在下述专利文献4中，公开了在包含Si、SiC等的基板上，依次形成缓冲层、中间层、电子渡越层、电子供给层的技术。缓冲层包含AlN层和Al_zGa_l-zN(0≤z≤1)层被依次层叠的初始缓冲层、和形成在初始缓冲层上的周期堆积层。

进一步地，在下述专利文献5中，公开了在硅基板上形成包含AlN的第1以及第2核生成层、在第2核生成层上形成包含AlGaN的缓冲层、在缓冲层上形成GaN层、在GaN层上形成AlGaN层的技术。第1以及第2核生成层分别以相同的成膜温度，以相互不同的原料气体之比率形成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2013-179121号公报

专利文献2：JP特开平10-75018号公报(专利第2999435号公报)

专利文献3：JP特公平08-31419号公报

专利文献4：JP特开2013-08938号公报(专利第5788296号公报)

专利文献5：JP特开2013-201398号公报

发明内容

-发明要解决的课题-