JP2011023642A - エピタキシャルウェハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si基板1上に形成されたバッファ層は、Si基板1側から厚さ方向にAl組成比がx=0.2からa=1(>x)に連続的に変化するAl0.2→1GaNと、Si基板1側から厚さ方向にAl組成比がaからxに連続的に変化するAl1→0.2GaNの少なくとも2層が、Al0.2→1GaN, Al1→0.2GaNの順に繰り返し積層された多層構造部4を有する。バッファ層上に形成されたAlGaNからなる組成傾斜層5は、バッファ層の最上層から電子走行層6側に向かって厚さ方向にAl組成比が連続的に減少している。
【選択図】図1
Description
Si基板と、
上記Si基板上に形成されたバッファ層と、
上記バッファ層上に形成されたAlGaNからなる組成傾斜層と、
上記組成傾斜層上に形成されたGaNからなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成された電子供給層と
を備え、
上記バッファ層は、上記Si基板側から厚さ方向にAl組成比がxからa(>x)に連続的に変化する組成式Alx→aGa1−x→1−aNの第1の層と、上記Si基板側から厚さ方向にAl組成比がaからxに連続的に変化する組成式Ala→xGa1−a→1−xNの第2の層の少なくとも2層が、上記第1の層,上記第2の層の順に繰り返し積層された多層構造部を有し、
上記組成傾斜層は、上記バッファ層の最上層から上記電子走行層側に向かって厚さ方向にAl組成比が連続的に減少していることを特徴とする。
σ=8E・t2・h/(6(1−ν)D2L)
で表される。この膜の応力σは、膜の厚さLが変わらなければ一定なので、研磨により基板の厚さtが薄くなると必然的に反りhが大きくなる。すなわち、膜の応力σが大きいと、基板の研磨によってウェハの反りはさらに大きくなる。これに対して、理論上反りがゼロ(膜の応力がゼロ)のときは、基板の厚さtが研磨により薄くなっても反りはゼロのままとなる。したがって、この発明のエピタキシャルウェハでは、基板の研磨によってもウェハの反りが増大しないエピタキシャルウェハを実現できる。
上記バッファ層の上記多層構造部は、
上記第1の層と上記第2の層の2層が、上記第1の層と上記第2の層の順に交互に繰り返し積層されている。
上記バッファ層の上記多層構造部は、
組成式AlaGa1−aN(0≦a≦1)の第3の層と、組成式AlxGa1−xN(0≦x≦1)の第4の層とを含み、
上記第1の層と上記第3の層と上記第2の層と上記第4の層の4層が、上記第1の層,上記第3の層,上記第2の層,上記第4の層の順に繰り返し積層されている。
上記バッファ層は、
上記Si基板上に形成されたAlN層と、
上記AlN層上に形成され、Al組成比が1から(x+a)/2に連続的に変化するAlGaN層と、
上記AlGaN層上に形成された上記多層構造部で構成されている。
上記組成傾斜層は、上記バッファ層の最上層のAl組成比からAl組成比ゼロになるまで、かつ、上記バッファ層側から厚さ方向にAl組成比が連続的に変化する。
図1は、この発明の第1実施形態のエピタキシャルウェハの製造方法を示している。
AlN層2(トリメチルアルミニウムTMA流量=125μmol/min、NH3流量=12.5slm)
を100nm成長させ、
Al0.2Ga0.8N層3(TMA流量=50μmol/min、TMG流量=100μmol、NH3流量=12.5slm)
を40nm成長させる。
第1の層としてのAl0.2→1GaN(TMA流量=50→125μmol/min、TMG流量=0→100μmol、NH3流量=12.5slm)/第3の層としてのAlN(TMA流量=125μmol/min、NH3流量=12.5slm)/第2の層としてのAl1→0.2GaN(TMA流量=125→50μmol/min、TMG流量=100→0μmol、NH3流量=12.5slm)/第4の層としてのAl0.2GaN(TMA流量=50μmol/min、TMG流量=100μmol、NH3流量=12.5slm)多層構造部4(5/5/5/25nm、50周期)、
Al0.2→0GaN(TMA流量=50→0μmol/min、TMG流量=100→50μmol、NH3流量=12.5slm)組成傾斜層5(50nm)、
GaN(TMG流量=50μmol、NH3流量=12.5slm)電子走行層6(1.5μm)、
電子供給層としてのAl0.2Ga0.8N障壁層7(20nm)
を順次成長させる。
(x+a)/2=(0.2+1)/2=0.6
であり、Si基板1直上のAlN層2の上にAlN→Al0.6Ga0.4N組成傾斜層を付加することによって、AlN層と多層構造部との間での欠陥の発生をさらに抑えることができ、(004)面X線半値幅が50から100arcsec程度さらに低減できる。
図3は、この発明の第2実施形態のエピタキシャルウェハの製造方法を示している。
AlN層12(TMA流量=125μmol/min、NH3流量=12.5slm)
を150nm成長させ、
Al0.3Ga0.713(TMA流量=70μmol/min、TMG流量=90μmol、NH3流量=12.5slm)
を40nm成長させる。
第1の層としてのAl0.3→1GaN(TMA流量=50→125μmol/min、TMG流量=100→0μmol、NH3流量=12.5slm)/第2の層としてのAl1→0.3GaN(TMA流量=125→50μmol/min、TMG流量=0→100μmol、NH3流量=12.5slm)多層構造部14(5/5nm、50周期)、
Al0.3→0GaN(TMA流量=50→0μmol/min、TMG流量=100→50μmol、NH3流量=12.5slm)組成傾斜層15(50nm)、
GaN(TMG流量=50μmol、NH3流量=12.5slm)電子走行層16(1.5μm)、
電子供給層としてのAl0.25Ga0.75N障壁層17(20nm)
を順次成長させる。
(x+a)/2=(0.3+1)/2=0.65
であり、Si基板11直上のAlN層12の上にAlN→Al0.65Ga0.35N組成傾斜層を付加することによって、AlN層と多層構造部との間での欠陥の発生をさらに抑えることができ、(004)面X線半値幅が50から100arcsec程度さらに低減できる。
2,12…AlN層
3…Al0.2Ga0.8N層
4…AlN/Al1→0.2GaN/Al0.2GaN/Al0.2→1GaN多層構造部
5…Al0.2→0GaN傾斜層
6,16…GaN電子走行層
7…Al0.2Ga0.8N障壁層
13…Al0.3Ga0.7N層
14…Al1→0.3GaN/Al0.3→1GaN多層構造部
15…Al0.3→0GaN傾斜層
17…Al0.25Ga0.75N障壁層
Claims (5)
- Si基板と、
上記Si基板上に形成されたバッファ層と、
上記バッファ層上に形成されたAlGaNからなる組成傾斜層と、
上記組成傾斜層上に形成されたGaNからなる電子走行層と、
上記電子走行層上に形成された電子供給層と
を備え、
上記バッファ層は、上記Si基板側から厚さ方向にAl組成比がxからa(>x)に連続的に変化する組成式Alx→aGa1−x→1−aNの第1の層と、上記Si基板側から厚さ方向にAl組成比がaからxに連続的に変化する組成式Ala→xGa1−a→1−xNの第2の層の少なくとも2層が、上記第1の層,上記第2の層の順に繰り返し積層された多層構造部を有し、
上記組成傾斜層は、上記バッファ層の最上層から上記電子走行層側に向かって厚さ方向にAl組成比が連続的に減少していることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 請求項1に記載のエピタキシャルウェハにおいて、
上記バッファ層の上記多層構造部は、
上記第1の層と上記第2の層の2層が、上記第1の層と上記第2の層の順に交互に繰り返し積層されていることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 請求項1に記載のエピタキシャルウェハにおいて、
上記バッファ層の上記多層構造部は、
組成式AlaGa1−aN(0≦a≦1)の第3の層と、組成式AlxGa1−xN(0≦x≦1)の第4の層とを含み、
上記第1の層と上記第3の層と上記第2の層と上記第4の層の4層が、上記第1の層,上記第3の層,上記第2の層,上記第4の層の順に繰り返し積層されていることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 請求項1から3までのいずれか1つに記載のエピタキシャルウェハにおいて、
上記バッファ層は、
上記Si基板上に形成されたAlN層と、
上記AlN層上に形成され、Al組成比が1から(x+a)/2に連続的に変化するAlGaN層と、
上記AlGaN層上に形成された上記多層構造部で構成されていることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 請求項1から4までのいずれか1つに記載のエピタキシャルウェハにおいて、
上記組成傾斜層は、上記バッファ層の最上層のAl組成比からAl組成比ゼロになるまで、かつ、上記バッファ層側から厚さ方向にAl組成比が連続的に変化することを特徴とするエピタキシャルウェハ。
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