JP5128075B2 - 化合物半導体基板、その製造方法及び半導体デバイス - Google Patents
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すなわち、格子定数は第1の窒化化合物半導体層が一番大きく、第2の窒化化合物半導体層が一番小さいということになる。
また、前記第1の窒化化合物半導体層の材料(a)、前記三族窒化物系中間層の材料(b)、前記第2の窒化化合物半導体層の材料(c)、及び、前記第3の窒化化合物半導体層の材料(d)の組み合わせ(a,b,c,d)は、それぞれ、以下の(A)〜(E):(A)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、(B)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,InAlGaN)、(C)(a,b,c,d)=(AlGaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、(D)(a,b,c,d)=(GaN,AlGaN,InAlGaN,InAlGaN)、(E)(a,b,c,d)=(GaN,InAlN,InAlGaN,InAlGaN)のいずれかであることを特徴とする。
(第1の実施の形態)
(第3の実施の形態)
(2)中間層の成長工程
(3)歪抑制層の成長工程
(4)溝形成工程
(5)埋め込み層の成長工程
|Z−X|=0.05〜0.4
|Y−Z|=0.1〜0.8
|L3−L1|/L1=0.03〜0.01
|L2−L3|/L3=0.03〜0.02
下部コンタクト層4:AlGaN/1〜5μm/N型/3×1017〜3×1019cm-3
下部クラッド層5:AlGaN/ 0.2〜1.5μm/N型/3×1017〜3×1019cm-3
下部ガイド層6:AlGaN/ 0.05〜0.2μm/I型
活性層7:GaN井戸層/1〜5nm/I型
活性層7:AlGaN障壁層/1〜15nm/N型/3×1017〜3×1019cm-3
キャリアブロック層8:AlGaN/5〜300nm/P(I)型/3×1016〜6×1017cm-3
上部ガイド層9:AlGaN/ 0.05〜0.2μm/I型
上部クラッド層10:AlGaN/0.2〜1.5μm/P型/3×1016〜3×1018cm-3
上部コンタクト層11:AlGaN/5〜50nm/P型/5×1016〜5×1018cm-3
Claims (7)
- 下地基板上に成長し凹凸表面を構成する第1の窒化化合物半導体層と、
前記第1の窒化化合物半導体層の凸部上にのみ位置する三族窒化物系中間層と、
前記三族窒化物系中間層上に成長した第2の窒化化合物半導体層と、
前記凹凸表面の凹部内及び前記第2の化合物半導体層上に成長した第3の窒化化合物半導体層と、
を備え、
前記第1の窒化化合物半導体層はAlXGa1−XN系半導体からなり、
前記第2の窒化化合物半導体層はAlGaN(Al、Ga及びNを全て含む)又はInAlGaN(In、Al、Ga及びNを全て含む)からなり、
前記第3の窒化化合物半導体層はAlGaN(Al、Ga及びNを全て含む)又はInAlGaN(In、Al、Ga及びNを全て含む)からなり、
前記第1の窒化化合物半導体層の格子定数L1、前記第2の窒化化合物半導体層の格子定数L2、及び前記第3の窒化化合物半導体層の格子定数L3は、L1>L3>L2なる関係を満たしており、
前記第2の窒化化合物半導体層がAl Y Ga 1−Y Nであり、前記第3の窒化化合物半導体層がAl Z Ga 1−Z N系半導体である場合には、
以下の関係:
X<Z<Y、
0≦X≦1、
0<Y<1、
0<Z<1、
を満たすことを特徴とする化合物半導体基板。 - 前記下地基板と前記第1の窒化化合物半導体層との間に介在する窒化物バッファ層を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体基板。
- 前記凹凸表面の凹部底面は前記下地基板の露出表面であり、前記第3の窒化化合物半導体層は前記露出表面上に成長していることを特徴とする請求項1又は2に記載の化合物半導体基板。
- 前記第1の窒化化合物半導体層の材料(a)、前記三族窒化物系中間層の材料(b)、前記第2の窒化化合物半導体層の材料(c)、及び、前記第3の窒化化合物半導体層の材料(d)の組み合わせ(a,b,c,d)は、それぞれ、以下の(A)〜(E):
(A)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、
(B)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,InAlGaN)、
(C)(a,b,c,d)=(AlGaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、
(D)(a,b,c,d)=(GaN,AlGaN,InAlGaN,InAlGaN)、
(E)(a,b,c,d)=(GaN,InAlN,InAlGaN,InAlGaN)、
のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3に記載の化合物半導体基板。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の化合物半導体基板と、
前記凹凸表面の凹部上の領域に形成された半導体機能素子と、
を備えることを特徴とする半導体デバイス。 - 下地基板上に第1の窒化化合物半導体層を成長させる工程と、
前記第1の窒化化合物半導体層に三族窒化物系中間層を成長させる工程と、
前記三族窒化物系中間層上に第2の窒化化合物半導体層を成長させる工程と、
前記第2の窒化化合物半導層上に所定パターンのマスクを形成する工程と、
前記第2の窒化化合物半導体層の表面から前記マスクを介して前記第1の窒化化合物半導体層の内部までエッチングを行い複数の凹部を形成する工程と、
前記凹部内及び前記第2の化合物半導体層上に第3の窒化化合物半導体層を成長させる工程と、
を備え、
前記第1の窒化化合物半導体層はAlXGa1−XN系半導体からなり、
前記第2の窒化化合物半導体層はAlGaN(Al、Ga及びNを全て含む)又はInAlGaN(In、Al、Ga及びNを全て含む)からなり、
前記第3の窒化化合物半導体層はAlGaN(Al、Ga及びNを全て含む)又はInAlGaN(In、Al、Ga及びNを全て含む)からなり、
前記第1の窒化化合物半導体層の格子定数L1、前記第2の窒化化合物半導体層の格子定数L2、及び前記第3の窒化化合物半導体層の格子定数L3は、L1>L3>L2なる関係を満たしており、
前記第2の窒化化合物半導体層がAl Y Ga 1−Y Nであり、前記第3の窒化化合物半導体層がAl Z Ga 1−Z N系半導体である場合には、
以下の関係:
X<Z<Y、
0≦X≦1、
0<Y<1、
0<Z<1、
を満たすように、各成長工程における特定元素の供給比を設定する、
ことを特徴とする化合物半導体基板の製造方法。 - 前記第1の窒化化合物半導体層の材料(a)、前記三族窒化物系中間層の材料(b)、前記第2の窒化化合物半導体層の材料(c)、及び、前記第3の窒化化合物半導体層の材料(d)の組み合わせ(a,b,c,d)は、それぞれ、以下の(A)〜(E):
(A)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、
(B)(a,b,c,d)=(GaN,AlN,AlGaN,InAlGaN)、
(C)(a,b,c,d)=(AlGaN,AlN,AlGaN,AlGaN)、
(D)(a,b,c,d)=(GaN,AlGaN,InAlGaN,InAlGaN)、
(E)(a,b,c,d)=(GaN,InAlN,InAlGaN,InAlGaN)、
のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の化合物半導体基板の製造方法。
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