JP2020136683A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
主面のc面に対するオフ角度が0.2°、1.0°、1.5°、2.0°、3.0°、4.0°、及び5.0°である下地基板のサファイア基板をそれぞれ複数枚ずつ準備した。そして、各サファイア基板上にMOVPE法でN極性AlNをエピタキシャル成長させてN極性AlN層を形成した。
主面のc面に対するオフ角度が2.0°である下地基板のサファイア基板を複数枚準備し、それぞれ(vi)ステップまで試験評価1と同様の操作を行い、サファイア基板上にN極性AlN層を形成した。その後、図5A及びBに示すように、TMAガス及びNH3ガスを停止してH2ガスのみを10秒間流すことによりN極性AlNの表面のステップバンチングを水素エッチングし、続いてH2ガスとともにNH3ガスを10秒間流して水素エッチングを停止し、再びNH3ガスを停止してH2ガスのみを10秒間流してN極性AlNの表面を水素エッチングする処理を、水素エッチング時間が2分となるまで行った。つまり、水素エッチングをパルス的に行った。その後、(vii)ステップに進み、H2ガスを停止し、代わりにN2ガスを流し始め、そのまま室温まで冷却した。また、水素エッチング時間を30分及び45分とした場合についても、それぞれ同様の実験を行った。なお、V/III比、並びにTMAガス及びNH3ガスの供給流量は試験評価1と同一とした。
主面のc面に対するオフ角度が2.0°である下地基板のサファイア基板を複数枚準備し、それぞれ(v)ステップまで試験評価1と同様の操作を行い、その後、図7に示すように、試験評価1の(vi)ステップと同じ条件でのN極性AlNの結晶成長を15分行い、それに続いて試験評価2と同じ条件での水素エッチングを2分行う操作を2回繰り返し、総時間30分のN極性AlNの結晶成長を行った。その後、(vii)ステップに進み、H2ガスを停止し、代わりにN2ガスを流し始め、そのまま室温まで冷却した。また、N極性AlNの結晶成長の総時間を30分とし、6分のN極性AlNの結晶成長及び2分の水素エッチングを5回繰り返す実験、並びに3分のN極性AlNの結晶成長及び2分の水素エッチングを10回繰り返す実験も行った。なお、V/III比、並びにTMAガス及びNH3ガスの供給流量は試験評価1と同一とした。
11 サファイア基板(下地基板)
12 N極性AlN層
13 N極性GaN層(N極性半導体層)
13a 凹部
14 ゲート電極
15 ソース電極
16 ドレイン電極
Claims (9)
- 主面のc面に対するオフ角度が0.5°以上5.0°以下である下地基板と、
前記下地基板上にN極性AlNがエピタキシャル成長して形成されたN極性AlN層と、
を備えた半導体装置。 - 請求項1に記載された半導体装置において、
前記N極性AlN層の表面粗さ(RMS)が0.85nm以下である半導体装置。 - 請求項1又は2に記載された半導体装置において、
前記下地基板の主面のc面に対するオフ角度が1.5°よりも大きい半導体装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載された半導体装置において、
前記下地基板がサファイア基板である半導体装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載された半導体装置において、
前記N極性AlN層上にN極性半導体がエピタキシャル成長して形成されるとともに、前記N極性AlN層との間でヘテロ接合構造を構成するN極性半導体層を更に備えた半導体装置。 - 請求項5に記載された半導体装置において、
前記N極性半導体層がN極性GaN層である半導体装置。 - 主面のc面に対するオフ角度が0.5°以上5.0°以下である下地基板上に、N極性AlNをエピタキシャル成長させてN極性AlN層を形成し、このとき、前記N極性AlNの表面を水素エッチングするステップを含む半導体装置の製造方法。
- 請求項7に記載された半導体装置の製造方法において、
前記N極性AlNの表面の水素エッチングをパルス的に行う半導体装置の製造方法。 - 請求項7又は8に記載された半導体装置の製造方法において、
前記N極性AlNの結晶成長過程において、前記N極性AlNの結晶成長と、前記N極性AlNの表面の水素エッチングとを交互に繰り返す半導体装置の製造方法。
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