JP6239017B2 - 窒化物半導体基板 - Google Patents
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Description
図1に示した窒化物半導体基板1を以下の工程により作製した。まず、単結晶基板10として、直径6インチ、比抵抗0.01Ωcm、基板中央1点での厚さ625μm、Pタイプ、(111)面から0.2°のオフ角度が形成された一主面を有するSi単結晶基板を用意した。次いで、この単結晶基板10をMOCVD装置にセットし、原料として、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、NH3、メタンを用い、積層する層に応じてこれらの原料を適宜使い分け、気相成長温度1000℃を基準として、表1に示す組成と膜厚で、各層を気相成長により形成した。なお、各層の組成及び膜厚等は、各原料の選択、流量、供給時間、成長圧力、成長温度の微調整により、設定された各値となるように行った。
第1層を形成する際の成長温度、原料の種類、流量、又は、供給時間等を調整することにより、第1層の構造を制御することを除き、他は実施例1と同様にして窒化物半導体基板を作製した。なお、比較例1の第1層の組成は実施例1と同一とし、第1層の厚さも100nmとした。比較例1についても、実施例1と同様にして、第1層と窒化物半導体層との界面の構造、第1層の(002)面のX線回折におけるロッキングカーブの半値幅、第1層のSi濃度、並びに、窒化物半導体基板1の耐圧を調べた。それらの結果を図3から図5及び表2に合わせて示す。
実施例1と比較例1の結果からわかるように、第1層20の凸部頂部21の最大高さT1と凹部底部22の最小高さT2との差dを3ヶ所の平均値で6nm以上15nm以下とするようにし、かつ、隣接する凸部頂部21と凹部底部22との径方向の間隔Lを3ヶ所の平均値で10nm以上25nm以下とするようにすれば、窒化物半導体基板1の耐圧を向上させることができることが分かった。
第1の温度を750℃、第1の層厚を50nm、第2の温度を1050℃、第2の層厚を50nmとする以外は実施例1と同様にして、実施例2の窒化物半導体基板を作製した。
第1の温度を750℃、第1の層厚を5nm、第2の温度を1050℃、第2の層厚を95nmとする以外は実施例1と同様にして、実施例3の窒化物半導体基板を作製した。
Claims (6)
- 単結晶基板の一主面上に形成された第1層と、この第1層の上に形成された窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体基板であって、
前記窒化物半導体基板の一主面上の直径部で劈開した断面から径方向に任意の3ヶ所を選択し、それぞれ前記第1層と前記窒化物半導体層との界面を径方向に少なくとも500nmの幅を取って観察した時に、前記単結晶基板から前記窒化物半導体層に向かう厚さ方向において、前記単結晶基板の一主面を基準とした前記第1層の凸部頂部の最大高さと、凹部底部の最小高さとの差は、前記3ヶ所の平均値で6nm以上13nm以下の範囲内であり、かつ、凸部及び凹部が鈍角であり、
前記3ヶ所の断面において、隣接する凸部頂部と凹部底部との径方向の間隔は、前記3ヶ所の平均値で10nm以上21nm以下の範囲内である
ことを特徴とする窒化物半導体基板。 - 前記第1層の最大高さの凸部頂部と、最小高さの凹部底部との間の差は、前記3ヶ所の平均値で6nm以上8nm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体基板。
- 前記第1層はAlNよりなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の窒化物半導体基板。
- 前記第1層の(002)面のX線回折におけるロッキングカーブの半値幅が、1000arcsec以上1900arcsec以下の範囲内であることを特徴とする請求項3記載の窒化物半導体基板。
- 前記単結晶基板はSi単結晶基板よりなり、前記第1層のSi濃度は、1×1016atoms/cm3以上1×1017atoms/cm3以下の範囲内であることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の窒化物半導体基板。
- 前記単結晶基板は、(111)面又は(0001)面から0.15°以上1°以下の範囲内のオフ角度が形成された一主面を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1に記載の窒化物半導体基板。
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