JP5744784B2 - 窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents
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Description
(窒化物半導体エピタキシャルウェハの構造)
図1は、実施の形態に係る窒化物半導体エピタキシャルウェハの垂直断面図である。窒化物半導体エピタキシャルウェハ10は、基板11、基板11上のAlN層12、AlN層12上の第1の窒化物半導体層13、第1の窒化物半導体層13上の第2の窒化物半導体層14を含む。
図2(a)〜(d)は、実施の形態に係る窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造工程を表す断面図である。
本実施の形態によれば、AlN結晶の成長中、すなわち第1の窒化物半導体結晶の成長前にFe原料の供給を開始することにより、Fe原料の種類によらず、第1の窒化物半導体結晶の成長開始時における基板表面へのFe原料の供給量が安定し、第1の窒化物半導体層13のAlN層12側に目的のFe濃度の第1の領域13aを形成することができる。これにより、本実施の形態の窒化物半導体エピタキシャルウェハ10を用いて製造する窒化物半導体電界効果トランジスタにおける素子間リーク電流、あるいはピンチオフ時におけるドレインリーク電流を抑制することができる。
比較例に係る窒化物半導体エピタキシャルウェハは、実施例に係る窒化物半導体エピタキシャルウェハ10と、フェロセンの供給開始タイミング(AlN層へのFeドーピングの有無)及びAlN層の一部(実施例に係るAlN層12においてFeがドーピングされる部分)のV/III比及び成長速度で相違するが、エピタキシャル成長前の熱処理などについては同条件である。具体的には、SiC基板上に、un−AlN層(膜厚10nm、V/III比3,000、成長速度0.10nm/sec、基板温度1,175℃)、FeドープGaN層(膜厚300nm、V/III比2,000、成長速度0.40nm/sec、基板温度1,000℃)、un−GaN層(膜厚900nm、V/III比2,000、成長速度0.40nm/sec、基板温度1,000℃)、及び、un−AlGaN層(膜厚30nm、V/III比1,500、成長速度0.30nm/sec、基板温度1,000℃)を順次形成した。なお、FeドープGaN層形成時のフェロセン供給量は、実施例と同流量であり、所定通りにドーピングされるとFe濃度が1.0×1018cm−3になるような供給量とし、また、un−GaN層中には、意図せずにFeがドーピングされている。フェロセンの供給とGaN結晶の成長を同時に開始し、AlN層にFeをドーピングしなかった。
11 基板
12 AlN層
13 第1の窒化物半導体層
13e 二次元電子ガス領域
12a、13a 第1の領域
14 第2の窒化物半導体層
Claims (5)
- 基板上にAlN結晶をエピタキシャル成長させてAlN層を形成する工程と、
前記AlN層上に第1の窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させて第1の窒化物半導体層を形成する工程と、
を含み、
前記AlN結晶の成長開始後、且つ前記AlN結晶の成長終了前に、前記基板上へのフェロセンの供給を開始し、前記第1の窒化物半導体結晶の成長開始後、且つ前記第1の窒化物半導体結晶の成長終了前に、前記フェロセンの供給を終了することにより、前記AlN層の少なくとも前記第1の窒化物半導体層側の一部の領域、及び前記第1の窒化物半導体層の前記AlN層側の一部の領域にFeをドーピングする、
窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記第1の窒化物半導体層の少なくとも前記AlN層側の一部へのFeのドーピング濃度が、1×1017 cm -3 以上、1×1019 cm -3 以下である、
請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記AlN結晶の成長を終了してから30秒以内に前記第1の窒化物半導体結晶の成長を開始する、
請求項1又は2に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記AlN層のFeドーピング領域の成長時の前記基板の基板温度及び環境圧力と、前記第1の窒化物半導体結晶の成長時の前記基板の基板温度及び環境圧力が等しい、
請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記第1の窒化物半導体層上に、前記第1の窒化物半導体層よりも電子親和力の小さい第2の窒化物半導体層を形成する工程を含み、
前記第1の窒化物半導体層内の前記第2の窒化物半導体層側の領域に二次元電子ガスが存在し、
前記第1の窒化物半導体層内の前記二次元電子ガスが存在する領域のFe濃度は1×1016cm-3以下である、
請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
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