JP5287240B2 - 多結晶SiC基板を有する化合物半導体ウエハの製造方法 - Google Patents
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Description
(a)多結晶SiC基板上に、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンを形成する工程と、
(b)前記マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターンを埋め込み、5μm〜50μmの厚さと平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層を成長する工程と、
を含み、
前記工程(a)が、
(a―1)多結晶SiC基板上に絶縁物の予備マスク層を形成する工程と、
(a−2)前記予備マスク層をエッチングし、前記多結晶SiC基板の表面を露出する、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を形成して予備マスクパターンとする工程と、
(a―3)前記予備マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記予備マスクパターン上面を越え、予備マスクパターン上面の周縁部を覆い、中央部は残す、AlNのマスクパターンを成長する工程と、
(a―4)前記予備マスクパターンを除去すると共に、前記AlNのマスクパターン表面を酸化する工程と、
を含む化合物半導体ウエハの製造方法
が提供される。
圧力: 常圧
ガス流量:
HCl:100ccm、
NH3:10LM(リットルパーミニッツ)
温度: 1100℃
である。
原料とその流量:
トリメチルガリウム(TMG): 50sccm、
トリメチルアルミニウム(TMA): (必要に応じて)5sccm、
アンモニア(NH3): 20SLM、
n型不純物: シラン(SiH4)
p型不純物: ビスシクロペンタディエニルマグネシウム(Cp2Mg)
圧力: 100torr、
温度: 1050℃。
(付記1) 多結晶SiC基板と、
前記多結晶SiC基板上に形成され、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口内で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンと、
前記マスクパターンの開口において前記多結晶SiC基板に接し、前記マスクパターンを埋め込み、平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層と、
を有する化合物半導体ウエハ。
(付記2) 前記マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記1記載の化合物半導体ウエハ。
(付記3) 前記窒化物半導体バッファ層が、Clを含むAlN層である付記1または2記載の化合物半導体ウエハ。
(付記4)前記マスクパターンが、表面に酸化膜を有するAlNまたは絶縁物で形成された付記1〜3のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハ。
(付記5) 前記マスクパターンが、表面に酸化膜を有するAlNで形成され、前記多結晶SiC基板に接する基部と、前記基部上に配置され、基部形状から前記開口側に張り出すオーバーハング部とを有する付記1−4のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハ。
(付記6) 前記窒化物半導体バッファ層の上に形成されたGaN系化合物半導体層をさらに有する付記1−5のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハ。
(付記7) 前記GaN系化合物半導体層が、GaN層とAlGaN層の積層を含む付記6記載の化合物半導体ウエハ。
(付記8) 前記AlGaN層が、ノンドープAlGaN層とn型AlGaN層との積層を含む付記7記載の化合物半導体ウエハ。
(付記9) (a)多結晶SiC基板上に、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンを形成する工程と、
(b)前記マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターンを埋め込み、平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層を成長する工程と、
を含む化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記10) 前記マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記9記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記11) 前記マスクパターンが、表面酸化膜を備えたAlN層、絶縁物層のいずれかで形成された付記9または10記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記12) 前記工程(a)が、
(a―1)多結晶SiC基板上に絶縁物の予備マスク層を形成する工程と、
(a−2)前記予備マスク層をエッチングし、前記多結晶SiC基板の表面を露出する、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を形成して予備マスクパターンとする工程と、
(a―3)前記予備マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターン上面を越え、マスクパターン上面の周縁部を覆い、中央部は残す、AlNのマスクパターンを成長する工程と、
(a―4)前記予備マスクパターンを除去すると共に、前記マスクパターン表面を酸化する工程と、
を含む付記9または10記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記13) 前記予備マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記12記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記14) 前記工程(b)が、III族元素の塩化物をIII族元素のソースとするハイドライド気相エピタキシで窒化物半導体バッファ層を成長する付記9−13のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記15) 前記窒化物半導体バッファ層がAlN層である付記9−14のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記16) 前記工程(b)の後、
(c)前記窒化物半導体バッファ層の上にGaN系化合物半導体層を成長する工程、
をさらに含む付記9−15のいずれか1項記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記17) 前記工程(c)が有機金属気相成長法で行われる付記16記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記18) 前記工程(c)が、
(c−1)GaN層を成長する工程と、
(c−2)AlGaN層を成長する工程と、
を含む付記16または17記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
(付記19) 多結晶SiC基板と、
前記多結晶SiC基板上に形成され、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口内で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンと、
前記マスクパターンの開口において前記多結晶SiC基板に接し、前記マスクパターンを埋め込み、平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層と、
前記窒化物半導体バッファ層の上に形成されたGaN系化合物半導体層と、
を有する化合物半導体装置。
(付記20) 前記マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記19記載の化合物半導体装置。
(付記21) 前記GaN系化合物半導体層が、GaN層とAlGaN層の積層を含む付記19または20記載の化合物半導体装置。
(付記22) 前記AlGaN層が、ノンドープAlGaN層とn型AlGaN層の積層を含み、GaN層と共にHEMT構造を形成する付記21記載の化合物半導体装置。
(付記23) さらに、
前記n型AlGaN層上に形成されたn型GaN層と、
前記n型GaN層上に形成されたショットキゲート電極と、
前記ショットキゲート電極を挟んで、前記n型GaN層上に形成されたオーミック・ソース/ドレイン電極と、
を有する付記22記載の化合物半導体装置。
(付記24) 前記窒化物半導体バッファ層が、Clを含むAlN層である付記19−23のいずれか1項記載の化合物半導体装置。
(付記25) 前記マスクパターンが、表面に酸化膜を有するAlN膜、または絶縁物で形成された付記19−24のいずれか1項記載の化合物半導体装置。
(付記26) 前記マスクパターンが、前記多結晶SiC基板に接する基部と、前記基部上に配置され、基部形状から前記開口側に張り出すオーバーハング部とを有する、表面に酸化膜を有するAlN膜で形成された付記19−25のいずれか1項記載の化合物半導体装置。
(付記27) (a)多結晶SiC基板上に、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンを形成する工程と、
(b)前記マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターンを埋め込み、平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層を成長する工程と、
(c)前記窒化物半導体バッファ層の上にGaN系化合物半導体層を成長する工程と、
を含む化合物半導体装置の製造方法。
(付記28) 前記マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記27記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記29) 前記マスクパターンが、表面酸化膜を備えたAlN層、絶縁物層のいずれかで形成された付記27または28記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記30) 前記工程(a)が、
(a―1)多結晶SiC基板上に絶縁物の予備マスク層を形成する工程と、
(a−2)前記予備マスク層をエッチングし、前記多結晶SiC基板の表面を露出する、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を形成して予備マスクパターンとする工程と、
(a―3)前記予備マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターン上面を越え、マスクパターン上面の周縁部を覆い、中央部は残す、AlNのマスクパターンを成長する工程と、
(a―4)前記予備マスクパターンを除去すると共に、前記マスクパターン表面を酸化する工程と、
を含む付記27または28記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記31) 前記予備マスクパターンの開口が、頂角120度の六角形である付記30記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記32) 前記工程(b)が、III族元素の塩化物をIII族元素のソースとするハイドライド気相エピタキシで窒化物半導体バッファ層を成長する付記27−31のいずれか1項記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記33) 前記窒化物半導体バッファ層がAlN層である付記27−32のいずれか1項記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記34) 前記工程(c)が有機金属気相成長法で行われる付記27−33のいずれか1項記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記35) 前記工程(c)が、
(c−1)GaN層を成長する工程と、
(c−2)AlGaN層を成長する工程と、
を含む付記34記載の化合物半導体装置の製造方法。
(付記36)前記工程(c−2)が、
(c−2−1)ノンドープAlGaN層を成長する工程と、
(c−2−2)n型AlGaN層を成長する工程と、
を含む付記35記載の化合物半導体装置の製造方法。
Claims (3)
- (a)多結晶SiC基板上に、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を有し、開口で前記多結晶SiC基板の表面を露出するマスクパターンを形成する工程と、
(b)前記マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記マスクパターンを埋め込み、5μm〜50μmの厚さと平坦な表面を有する窒化物半導体バッファ層を成長する工程と、
を含み、
前記工程(a)が、
(a―1)多結晶SiC基板上に絶縁物の予備マスク層を形成する工程と、
(a−2)前記予備マスク層をエッチングし、前記多結晶SiC基板の表面を露出する、平行な対向辺で画定されるストライプ形状、又は六角形の辺の少なくとも一部を用いた多角形状の開口を形成して予備マスクパターンとする工程と、
(a―3)前記予備マスクパターンの開口で露出された前記多結晶SiC基板上で成長を開始し、前記予備マスクパターン上面を越え、予備マスクパターン上面の周縁部を覆い、中央部は残す、AlNのマスクパターンを成長する工程と、
(a―4)前記予備マスクパターンを除去すると共に、前記AlNのマスクパターン表面を酸化する工程と、
を含む化合物半導体ウエハの製造方法。 - 前記工程(b)が、III族元素の塩化物をIII族元素のソースとするハイドライド気相エピタキシで窒化物半導体バッファ層を成長する請求項1に記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
- 前記工程(b)の後、
(c)前記窒化物半導体バッファ層の上方に有機金属気相成長法でGaN系化合物半導体層を成長する工程、
をさらに含む請求項1または2に記載の化合物半導体ウエハの製造方法。
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