JP2008544486A - 直径100ミリメートルの炭化シリコン基板上の高均一性のiii族窒化物エピタキシャル層 - Google Patents
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Abstract
Description
一局面において、本発明は、半導体のプレカーサー構造であって、少なくとも100ミリメートルの直径を有する炭化シリコンの単結晶と、基板上のIII族窒化物核形成層と、核形成層上の第1のIII族窒化物エピタキシャル層と、第1のIII族窒化物エピタキシャル層上の第2のIII族窒化物エピタキシャル層であって、第1の層と第2の層との間の界面で2次元電子ガスを生成するように第1の層の組成とは異なる組成を有しており、第2のIII族窒化物エピタキシャル層と、を含んでいる。2次元電子ガスにおける電子移動度を増加させるために、第2の層上に第3のIII族窒化物エピタキシャル層が存在し得る。プレカーサー構造は、前記100ミリメートル構造全面で、シート抵抗率の標準偏差が約1パーセント(1%)以下であり、プレカーサー構造はまた、前記100ミリメートル構造全面で、移動度の標準偏差が約1パーセント以下である。
Claims (27)
- 半導体構造であって、
少なくとも100mmの直径を有する炭化シリコン基板と、
該基板上のIII族窒化物へテロ構造と
を備えており、該へテロ構造は、
シート抵抗率の標準偏差がウェハ全面で3パーセント未満であること、または電子移動度の標準偏差が該ウェハ全面で3パーセント未満であること
のうちの少なくとも1つを特徴とする、半導体構造。 - 前記炭化シリコンは、半絶縁性である、請求項1に記載の半導体構造。
- 平均のシート抵抗率は、約300オーム/□である、請求項1に記載の半導体構造。
- 最大のシート抵抗率は、329オーム/□以下である、請求項1に記載の半導体構造。
- 前記へテロ構造は、前記基板上の窒化アルミニウムガリウムのエピタキシャル層を含んでおり、該窒化アルミニウムガリウム層では、前記100ミリメートル構造全面で、シート抵抗率の標準偏差が約1.5パーセント以下である、請求項1に記載の半導体構造。
- 前記III族へテロ構造は、少なくとも2つのエピタキシャル層から形成されており、該少なくとも2つのエピタキシャル層は、それらの界面で2次元電子ガスを生成するように組成が異なっており、
前記構造は、該へテロ構造に対する導電性のある、ソース、ドレイン、およびゲートのそれぞれの複数のコンタクトをさらに含んでいる、請求項1に記載の半導体構造。 - 前記へテロ構造は、前記基板上の窒化ガリウム層と、該窒化ガリウム層上の窒化アルミニウムガリウム層とを含んでいる、請求項6に記載の半導体構造。
- 請求項1に記載の半導体のプレカーサー構造であって、
前記へテロ構造の層の組成は、第1の層と第2の層との間の界面で2次元電子ガスを生成するように異なっており、
該プレカーサー構造は、前記100ミリメートル構造全面で、シート抵抗率の標準偏差が約1パーセント以下である、半導体のプレカーサー構造。 - 前記炭化シリコン基板は、炭化シリコンの3C、4H、6H、および15Rのポリタイプから選択されたポリタイプを有する単結晶である、請求項8に記載の半導体のプレカーサー構造。
- 前記2次元電子ガスにおける電子移動度を増加させる、前記第2の層上の第3のIII族窒化物エピタキシャル層を含んでいる、請求項8に記載の半導体のプレカーサー構造。
- 前記ウェハ全面で、キャリア密度の標準偏差が3.3%未満である、請求項1に記載の半導体構造。
- キャリア密度は、約9E12cm−2である、請求項11に記載の半導体構造。
- アルミニウムを含むIII族窒化物のエピタキシャル層を含み、
該III族窒化物の層では、最大のアルミニウム含有量に対する最小のアルミニウム含有量の比は、少なくとも0.9である、請求項1に記載の半導体構造。 - 請求項13に記載の構造を組み込んだ複数の炭化シリコンのウェハであって、
該各ウェハの上面としてのAlGaNバリア層を含んでおり、
該ウェハでは、該AlGaNバリア層における中心に対する縁のアルミニウムの割合の比は、約0.98〜1.02の間であり、
該ウェハの75%では、該AlGaNバリア層の最大の厚さに対する最小の厚さの比は少なくとも0.8である、ウェハ。 - 半導体構造であって、
互換性のある基板上の窒化ガリウムおよび窒化アルミニウムガリウムからなる群から選択されたIII族窒化物のエピタキシャル層を備え、
該III族窒化物の層は、少なくとも100ミリメートルの直径を有しており、
該III族窒化物の層では、最大の厚さに対する最小の厚さの比は少なくとも0.8である、半導体構造。 - 半導体構造であって、
少なくとも約100ミリメートルの直径を有する炭化シリコンウェハと、
該炭化シリコンウェハ上のIII族窒化物層であって、該炭化シリコンウェハと実質的に同じ直径を有している、III族窒化物層と
を備えており、
該ウェハおよびエピタキシャル層は、100ミクロン未満のワープを有している、半導体構造。 - 半導体構造であって、
少なくとも100ミリメートルの直径を有する炭化シリコンのウェハと、
該炭化シリコンのウェハ上のIII族窒化物のエピタキシャル層であって、該ウェハと実質的に同じサイズを有している、III族窒化物のエピタキシャル層と
を備えており、
該ウェハおよびエピタキシャル層は、100ミクロン未満のワープを有している、半導体構造。 - 前記エピタキシャル層は、1ミクロンよりも大きい厚さを有しており、前記炭化シリコンのウェハは、1ミリメートル未満の厚さを有している、請求項16または請求項17に記載の半導体構造。
- 半導体構造であって、
互換性のある基板上のアルミニウムを含むIII族窒化物のエピタキシャル層を備え、
該III族窒化物の層は、少なくとも100ミリメートルの直径を有しており、
該III族窒化物の層は、5パーセント未満の厚さの標準偏差を示している、半導体構造。 - 前記基板は、炭化シリコンを含んでいる、請求項19に記載の半導体構造。
- 有機金属気相成長に適合したソースガスを用いて半導体基板上にIII族窒化物層をエピタキシャル成長させる方法であって、改善は、
互いに組成が十分に異なっている2つのIII族窒化物エピタキシャル層から形成されたヘテロ構造を成長させ、最小の水素を含む空気中でそれらの界面で、かつ少なくとも100mmの直径の基板上で、2次元電子ガスを生成すること
を含んでいる、方法。 - 半絶縁性の基板上で、ヘテロ構造を成長させることを含んでいる、請求項21に記載の方法。
- 前記基板上の窒化ガリウムエピタキシャル層と、
該窒化ガリウム層上のAlxGa1−xN、但し0<x≦1のエピタキシャル層と
からなるヘテロ構造を成長させることを含んでいる、請求項21に記載の方法。 - トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、およびアンモニアをソースガスとして用いることによって、前記へテロ構造を成長させることを含んでいる、請求項21に記載の方法。
- 前記へテロ構造における窒化アルミニウムガリウムのエピタキシャル層にドーピングするシリコンソースガスとしてシランを用いることを含んでいる、請求項24に記載の方法。
- 半絶縁性炭化シリコン基板上にヘテロ構造を成長させることを含んでいる、請求項21に記載の方法。
- 前記窒化ガリウムエピタキシャル層を成長させるステップの前に、前記基板上に核形成層を成長させるステップをさらに含んでいる、請求項23に記載の方法。
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