JP2012023314A - Iii族窒化物エピタキシャル基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si基板と、上記Si基板上に形成された超格子積層体と、上記超格子積層体上にエピタキシャル成長されたIII族窒化物積層体とを具え、上記超格子積層体が、上記Si基板側からAlN材料を含む第1層、AlxGa1-xN(0<x<1)材料を含む第2層、およびAlyGa1−yN(0≦y<1)材料を含む第3層(但し、第2層のAl組成xおよび第3層のAl組成yは、y<xの関係を有する)を順に有する積層体を複数組そなえることを特徴とする。
【選択図】図3
Description
(1)Si基板と、上記Si基板上に形成された超格子積層体と、上記超格子積層体上にエピタキシャル成長されたIII族窒化物積層体とをそなえ、上記超格子積層体が、上記Si基板側からAlN材料を含む第1層、AlxGa1-xN(0<x<1)材料を含む第2層、およびAlyGa1-yN(0≦y<1)材料を含む第3層(但し、第2層のAl組成xおよび第3層のAl組成yは、y<xの関係を有する)を順次有する積層体を複数組そなえることを特徴とするIII族窒化物エピタキシャル基板。
また、AlN、AlGaN、GaNは、本発明の効果を妨げることのない程度にBやInを所定の比率で含むものとしてもよい。
加えて、本発明では、図には示されないが、第3層上に、第4層として、第2層とAl組成の近いAlzGa1-zN(y<z<1)材料を含む層をさらに有する積層体を複数組そなえる超格子積層体とすることもできる。
不純物元素としてはCやFe等を用いるのが好ましい。濃度の上限は特に指定されるものではないが、III族窒化物積層体4でのピットの発生を抑制する観点から、1×1020/cm3以下とすることが好ましい。
また、Si基板2の裏面に他の材料の基板を貼り合わせたり、酸化膜、窒化膜等の保護膜を付けたりすることも可能である。
Si基板(直径:150mm(6インチ)、厚さ:625μm、結晶面(111))を、水素および窒素混合雰囲気中で1050℃に加熱した後、MOCVD法を用いて、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、NH3の供給量を調整することにより、初期成長層(AlN材料、厚さ:100nm)を形成した。その後、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、NH3の供給量を調整することにより、上記初期成長層上に、超格子積層体として、第1層(AlN材料、厚さ:4nm)と第2層(Al0.1Ga0.9N材料、厚さ:22nm)と第3層(GaN材料、厚さ:10nm)とを順に成長させ、この積層体を55組形成した。SIMSにて測定した結果、この超格子積層体の平均不純物(C)濃度は1×1019/cm3であった。さらにその上に、横方向電流導電層として機能する、チャネル層(GaN材料、厚さ:1.2μm)と電子供給層(Al0.25Ga0.75N材料、厚さ:30nm)を積層し、III族窒化物エピタキシャル基板を得た。
超格子積層体として、第1層(AlN材料、厚さ:4nm)と第2層(Al0.1Ga0.9N材料、厚さ:22nm)とを順に成長させ、この積層体を55組形成したこと以外は、実施例1と同様にしてIII族窒化物エピタキシャル基板を得た。
超格子積層体として、第1層(AlN材料、厚さ:4nm)と第2層(GaN材料、厚さ:22nm)とを順に成長させ、この積層体を55組形成したこと以外は、実施例1と同様にしてIII族窒化物エピタキシャル基板を得た。
超格子積層体として、第1層(AlN材料、厚さ:4nm)と第2層(GaN材料、厚さ:10nm)と第3層(Al0.1Ga0.9N材料、厚さ:22nm)とを順に成長させ、この積層体を55組形成したこと以外は、実施例1と同様にしてIII族窒化物エピタキシャル基板を得た。
実施例1および比較例1〜3の各III族窒化物エピタキシャル基板に対し、形状測定装置(FT-900:NIDEC製)を用いて、反りの値を測定した。結果を表1に示す。なお、測定は、III族窒化物層を積層した側を上にして行った。また、超格子積層体の各層厚さはTEMを用いて確認した。
特に、第3層を設けなかった比較例1および2の反りの値がそれぞれ40μm、80μmであり、第3層を第1層と第2層との間に設けた比較例3の反りの値が40μmであるのに対し、第3層を適正に配置した実施例1のそりの値は15μmであり、反りを比較例1や3の半分以下(20μm以下)に大幅に低減できていることがわかる。
また、金属顕微鏡(倍率100倍)で観察すると、比較例2にはクラックの発生が見られたが、実施例1、比較例1および3にはクラックの発生は見られなかった。本実施例1はクラックの抑制と反りの低減の効果を共に得ることができる。
2 Si基板
3 超格子積層体
3a 第1層
3b 第2層
3c 第3層
3S 積層体
4 III族窒化物積層体
4a チャネル層
4b 電子供給層
5 初期成長層
Claims (5)
- Si基板と、上記Si基板上に形成された超格子積層体と、上記超格子積層体上にエピタキシャル成長されたIII族窒化物積層体とをそなえ、上記超格子積層体が、上記Si基板側から
AlN材料を含む第1層、
AlxGa1-xN(0<x<1)材料を含む第2層、および
AlyGa1-yN(0≦y<1)材料を含む第3層(但し、第2層のAl組成xおよび第3層のAl組成yは、y<xの関係を有する)
を順次有する積層体を複数組そなえることを特徴とするIII族窒化物エピタキシャル基板。 - 前記第3層の厚みが、前記第2層の厚みよりも薄い請求項1に記載のIII族窒化物エピタキシャル基板。
- 前記第3層の厚みが、0.25〜20nmの範囲である請求項1または2に記載のIII族窒化物エピタキシャル基板。
- 前記超格子積層体の不純物濃度が、1×1018/cm3以上である請求項1、2または3に記載のIII族窒化物エピタキシャル基板。
- 前記積層体の組数が50〜300の範囲である請求項1〜4のいずれか一項に記載のIII族窒化物エピタキシャル基板。
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