JP2005158889A - 半導体素子形成用板状基体及びこの製造方法及びこれを使用した半導体素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 シリコン基板2の上に、AlNから成る第1の層L1とGaNから成る第2の層L2とAlGaNから成る第3の層L3とを繰り返して配置した構造のバッファ領域3を形成する。第3の層L3のAlの割合を零又は第2の層L2のAlの割合と第1の層L1のAlの割合との間の値にする。第3の層L3のAlの割合が低いと2次元電子ガスの発生が抑制される。バッファ領域3 の上にHEMT素子用の窒化物系化合物半導体領域4を形成する。バッファ領域3に2次元電子ガスが発生することが抑制されるので、バッファ領域3が高抵抗になり、HEMTの漏れ電流が抑制される。
【選択図】 図1
Description
なお、GaNから成る第2の層L2とこの下側即ちSi基板のAlNから成る第1の層との間のヘテロ界面には2次元電子ガス層が生じ難い。これは、図4に示すようにGaNから成る第2の層L2には矢印Faで示す圧縮応力が加わり、AlN層とGaN層には互いに逆向きのピエゾ電界分極が発生し、バンドが大きく変調されるためである。
上述のようにGaNから成る第2の層L2に2次元電子ガス層が生じると、第2の層L2の横方向の抵抗が極めて小さくなる。このためバッファ領域がこの上に形成される半導体素子の漏れ電流の通路となり、漏れ電流が増大するという問題が生じる。例えば、HEMTの場合、バッファ領域の上にHEMTのための電子走行層と電子供給層とソース電極とドレイン電極とゲート電極とが設けられる。バッファ領域の抵抗が小さいと、HEMTのゲート電極にオフ制御信号を印加した状態において、ソース電極、電子供給層、電子走行層、バッファ領域、電子走行層、電子供給層及びドレイン電極の経路で漏れ電流が流れる。この漏れ電流は半導体制御素子において不要なものであり、可能な限り小さいことが望ましい。バッファ領域の漏れ電流はHEMT以外の半導体素子においても問題になる。
シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、
前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、
前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域と
を備えた半導体素子形成用板状基体であって、
前記バッファ領域が、
Al(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記基板の上に配置されている第1の層と、
Alを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層の上に配置されている第2の層と、
零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第2の層の上に配置されている第3の層と
を有していることを特徴とする半導体素子形成用板状基体に係わるものである。
なお、前記バッファ領域の第1の層は、
化学式 AlxMyGa1-x-yN
ここで、前記Mは、In(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記x及びyは、 0<x≦1、
0≦y<1、
x+y≦1
を満足する数値、
で示される材料から成り、前記第2の層は、
化学式 AlaMbGa1-a-bN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記a及びbは、 0≦a<1、
0≦b≦1、
a+b≦1、
a<x
を満足させる数値、
で示される材料から成り、前記第3の層は、
化学式 AliMjGa1-i-jN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記i及びjは、 0<i<1、
0≦j<1、
i+j≦1、
a<i<x
を満足させる数値、
で示される材料から成ることが望ましい。
また、前記窒化物系化合物半導体層は、GaN(窒化ガリウム)層、AlInN(窒化インジウム アルミニウム)層、AlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)層、InGaN(窒化ガリウム インジウム)層、及びAlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)層から選択された1つ又は複数であることが望ましい。
化学式 AlmMnGa1-m-nN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記m及びnは 0<m<1、
0≦n<1、
m+n≦1
a<m<x
を満足させる任意の数値、
で示される材料から成ることが望ましい。
また、請求項5に示すように、前記第3の層のA1の割合が前記基板に近い側から遠い側に向って徐々に又は階段状に増大していることが望ましい。
また、請求項6に示すように、前記第4の層のA1の割合が前記基板に近い側から遠い側に向って徐々に又は階段状に減少していることが望ましい。
また、請求項7に示すように、前記第1、第2及び第3の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置されていることが望ましい。
また、請求項8に示すように、前記第1、第2、第3及び第4の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置されていることが望ましい。
また、請求項9に示すように、前記第3の層のA1の割合を示すiの値は0.2以下であり、前記第1の層のA1の割合を示すxの値は0.5以上であることが望ましい。ここで、前記iの値は前記第3の層における平均のA1の割合を示す。
また、請求項10に示すように、前記第4の層のA1の割合を示すmの値は0.2以下であり、前記第1の層のA1の割合を示すxの値は0.5以上であることが望ましい。ここで、前記mの値は前記第4の層における平均のA1の割合を示す。
また、請求項11に示すように、前記第1の層の格子定数は第2の層の格子定数よりも小さいく、第3の層の格子定数は第1の層の格子定数と第2の格子定数の間との定数であることが望ましい。
また、請求項12に示すように、前記バッファ層における前記第1の層の厚みが0.5nm〜50nm及び前記第2の層の厚みが0.5nm〜500nmであることが望ましい。
また、請求項13に示すように、シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域とを備えた半導体素子形成用板状基体を製造するために、
シリコン又はシリコン化合物から成る基板を用意する工程と、
前記基板の上にAl(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第1の層を得、前記第1の層の上にAlを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第2の層を得、前記第2の層の上に零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第3の層を得ることによってバッファ領域を形成する工程と、
前記バッファ領域の上に窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて主半導体領域を得る工程と
を有していることが望ましい。
また、請求項14に示すように、更に、前記第1の層を形成する工程と前記第2の層を形成する工程との間に、零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第4の層を得る工程を有していることが望ましい。
また、請求項15に示すように、シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域とを備えた半導体素子形成用板状基体と、
前記主半導体領域の上に配置された第1及び第2の主電極と、
前記主半導体領域の上に配置され且つ前記第1及び第2の主電極間を流れる電流を制御する機能を有する制御電極と
を備えた半導体素子において、 前記バッファ領域が、
Al(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記基板の上に配置されている第1の層と、
Alを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層の上に配置されている第2の層と、
零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第2の層の上に配置されている第3の層と
を有していることが望ましい。
また、請求項16に示すように、前記バッファ領域は、更に、零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層と前記第2の層との間に配置されている第4の層を有していることが望ましい。
また、請求項17に示すように、前記主半導体領域は、HEMTを形成するための電子走行層と電子供給層とを有することが望ましい。
また、請求項18に示すように、前記主半導体領域は、メタル・セミコンダクタ電界効果トランジスタ(MESFET)を形成するための半導体層を有することが望ましい。
(1)バッファ領域が、Alを含む第1の層と、この第1の層の上に配置され且つAlを含まないか又は第1の層よりAlの割合が小さい第2の層と、この第2の層の上に配置され且つ第1の層よりAlの割合が小さく且つ第2の層よりはAlの割合が大きく設定されている第3の層とを有するので、第2の層と第3の層とのヘテロ接合に基づく2次元電子ガスの発生が抑制又は阻止される。従って、バッファ領域の低抵抗化が防止される。この結果、バッファ領域を介して流れる漏れ電流を低減又は零にすることができる。
(2)第1及び第3の層はAlを含むので第2の層の結晶性の向上及び第3の層の上に形成する窒化物系化合物半導体領域の結晶性及び平坦性の向上を図ることができる。
請求項5及び6に示すように、前記第1、第2及び第3の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置される場合、又は前記第1、第2、第3及び第4の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置される場合において、仮に第3の層が形成されていないと、第2の層の上に第1の層が配置されることになり、2次元電子ガスが発生し、バッファ領域の抵抗が低くなる。これに対して、本発明に従うバッファ領域では第3の層の働きで2次元電子ガスの発生が阻止又は抑制され、バッファ領域の抵抗が高くなる。
化学式 AlxMyGa1-x-yN
ここで、前記Mは、In(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記x及びyは、 0<x≦1、
0≦y<1、
x+y≦1
を満足する数値、
で示される材料で形成される。即ち、第1の層L1は、Al(アルミニウム)を含む窒化物系化合物半導体であって、例えばAlN(窒化アルミニウム)、AlInN(窒化インジウム、アルミニウム)、AlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)、AlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)、AlBN(窒化ボロン アルミニウム)、AlBGaN(窒化ガリウム ボロン アルミニウム)及びAlBInGaN(窒化ガリウム インジウム ボロン アルミニウム)から選択された材料から成る。第1の層L1の好ましい材料は、前記式のAlの割合を示す値xが1とされた材料に相当するAlN(窒化アルミニウム)である。第1の層L1の格子定数及び熱膨張係数は第2の層L2よりもシリコン基板2に近い。なお、第1の層L1の格子定数が第2の層L2の格子定数よりも小さいことが望ましい。第1の層L1の好ましい厚みは、0.5nm〜50nm即ち5〜500オングストロ−ムである。第1の層L1の厚みが0.5nm未満の場合にはバッファ領域3の上面に形成される主半導体領域4の平坦性が良好に保てなくなる。第1の層L1の厚みが50nmを超えると、第1の層L1と第2の層L1との格子不整差、及び第1の層L1と基板2との熱膨張係数差に起因して第1の層L1内に発生する引っ張り歪みにより、第1の層L1内にクラックが発生する恐れがある。
化学式 AlaMbGa1-a-bN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記a及びbは、 0≦a<1、
0≦b<1、
a+b≦1、
a<x
を満足させる数値、
で示される材料で形成される。即ち、第2の層L2は、例えばGaN(窒化ガリウム)、AlInN(窒化インジウム、アルミニウム)、AlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)、AlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)、AlBN(窒化ボロン アルミニウム)、AlBGaN(窒化ガリウム ボロン アルミニウム)及びAlBInGaN(窒化ガリウム インジウム ボロン アルミニウム)から選択された材料から成る。Al(アルミニウム)の増大により発生する恐れのあるクラックを防ぐためにAlの割合を示すaを0≦a<0.2を満足する値、即ち0又は0よりも大きく且つ0.2よりも小さくすることが望ましい。また、第2の層L2のAlの割合を示すaを、第1の層L1のAlの割合を示すx及び第3の層L3のAlの割合を示すiよりも小さくすることが望ましい。なお、この実施例1の第2の層L2は、上記化学式におけるa=0に相当するGaNから成る。第2の層L2の好ましい厚みは、0.5nm〜500nm即ち5〜5000オングストロ−ムである。第2の層L2の厚みが0.5nm未満の場合には、この第2の層L2上の第1の層L1、及びバッファ領域3上の主半導体領域4の平坦性を良好に保つことが困難になる。また、第2の層L2の厚みが500nmを超えると、第2の層L2と第1の層L1との組合せによる応力緩和効果が損なわれ、クラックが発生するおそれがある。第2の層L2の厚みを第1の層L1の厚みより大きくするのが望ましい。このようにすれば、第1の層L1と第2の層L2との格子不整差及び第1の層L1と基板2との熱膨張係数差に起因して第1の層L1に歪が発生してこの第1の層L1にクラックが発生することを抑えることができる。
化学式 AliBjGa1-i-jN
ここで、i、jは、 0<i<1、
0≦j<1、
i+j≦1、
a<i<x
を満足させる数値、
で示される材料から成る。即ち、第3の層L3は、例えばAlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)、AlInN(窒化インジウム、アルミニウム)、AlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)、AlBN(窒化ボロン アルミニウム)、AlBGaN(窒化ガリウム ボロン アルミニウム)及びAlBInGaN(窒化ガリウム インジウム ボロン アルミニウム)から選択された材料から成る。この第3の層L3は好ましくはAliGa1-iN(窒化ガリウム アルミニウム)で形成される。第3の層L3のAlの割合iは第1の層L1のAlの割合xよりも小さく且つ第2の層L2のAlの割合aよりも大きい。第3の層L3の格子定数及び熱膨張係数は第2の層L2よりもシリコン基板2に近い。第3の層L3の格子定数は第2の層L2の格子定数よりも小さいことが望ましい。第3の層L3の好ましい厚さは0.5〜50nmである。第3の層L3の厚みが0.5nm未満の場合にはバッファ領域3の上面に形成される主半導体領域4の平坦性が良好に保てなくなる。第3の層L3の厚みが50nmを超えると、第3の層L3と第2の層L2との格子不整差、及び第3の層L3と基板2との熱膨張係数差に起因して第3の層L3内に発生する引っ張り歪みにより、第3の層L3内にクラックが発生する恐れがある。
まず、図1に示すシリコン基板2を用意する。バッファ領域を形成する側のシリコン基板2の一方の主面は、ミラー指数で示す結晶の面方位において(111)ジャスト面、即ち正確な(111)面である。しかし、(111)ジャスト面に対して好ましくは−4°〜+4°範囲で基板2の主面を傾斜させることができる。
次に、反応室内にTMG(トリメチルガリウム)ガスとNH3 (アンモニア)ガスとを供給して、第1の層L1の上面に、厚さ約20nmのGaNをエピタキシャル成長させて第2の層L2を形成する。本実施例では、TMGガスの流量即ちGaの供給量を約70μmol/min、NH3 ガスの流量即ちNH3 の供給量を約0.11mol/minとした。次に、反応室内にTMA(トリメチルアルミニウム)ガスとNH3(アンモニア)ガスを供給して、第2の層L2の主面に厚さ約5nmのAlGaNをエピタキシャル成長させて第3の層L3を形成する。この時、反応室内に導入するTMA(トリメチルアルミニウム)ガスの徐々に増大する。これにより、第3の層L3におけるAlの分布が図3に示すように変化する。
次に、第1、第2及び第3の層L1、L2、L3から成る複合層領域5の形成を例えば20回繰り返してバッファ領域3を得る。
その後、周知のダイシング工程等により、ウエハを素子分離領域で切断分離して個別化した半導体素子(HEMTチップ)を完成させる。
(1) バッファ領域3の第2の層L2の上にAlの割合が小さい第3の層10を配置したので、2次元電子ガスの発生を抑制または阻止することができる。即ち、図4及び図5を参照して既に説明したように格子定数の大きい第2の層L2の上にAlの割合が0.5のように大きい第1の層L1を配置すると、第1の層L1に矢印Fbで示す引張り応力が加わり、ヘテロ接合面にピエゾ分極電界が生じ、図5のエネルギーバンド図における伝導帯EcがフェルミレベルEfよりも下側に突出した部分20が生じ、2次元電子ガスが発生する。これに対して、本発明ではバッファ領域3の第2の層L2の上にAlの割合が例えば0.2以下のようい小さい第3の層L3を配置したので、第2の層L2と第3の層L3との格子定数及び線膨張係数の差が小さくなり、第3の層L3の引張り応力も小さくなり、ヘテロ接合面のピエゾ分極電界も抑制又は阻止され、2次元電子ガスの発生が抑制又は阻止される。更に、本実施例では、第3の層L3のAlの割合が第2の層L2から離れるに従って徐々に増大しているので、格子定数及び線膨張係数の差の急激な変化が生じていない。従って、図2に示すように第2の層L2と第3の層L3との接合面において伝導帯Ecの急激な変化が発生せず、伝導帯EcがフェルミレベルEfよりも下側に突出せず、2次元電子ガスの発生が良好に防止される。この結果、バッファ領域3の低抵抗化が防止され、バッファ領域3を介して流れる漏れ電流成分が低減又は零になる。
(2) 第3の層L3のAlの割合が第2の層L2から離れるに従って徐々に増大し、格子定数及び線膨張係数の差の急激な変化が生じていないので、第3の層L3及びこれよりも上の層の欠陥密度が減少する。即ち、第3の層L3において格子定数が徐々に変化すると第3の層L3における格子面で発生するミスフィット転位がつながり、欠陥密度が減少する。
(3)バッファ領域3の第1の層L1及び第2の層L2は前記特許文献1に記載の多層構造のバッファ領域と同様な材料で形成され、又第3の層L3はAlを含むので、主半導体領域4の結晶性及び平坦性は前記特許文献1と同様に良好にたもたれる。
この第4の層L4は、
化学式 AlmMnGa1-m-nN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記m及びnは 0<m<1、
0≦n<1、
m+n≦1
a<m<x
を満足させる任意の数値、
で示される材料から成ることが望ましい。即ち、第4の層L4は、第3の層L3と同様に例えばAlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)、AlInN(窒化インジウム、アルミニウム)、AlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)、AlBN(窒化ボロン アルミニウム)、AlBGaN(窒化ガリウム ボロン アルミニウム)及びAlBInGaN(窒化ガリウム インジウム ボロン アルミニウム)から選択された材料から成ることが望ましい。この第4の層L4は好ましくはAlmGa1-mN(窒化ガリウム アルミニウム)で形成される。第4の層L4のAlの割合mは第1の層L1のAlの割合xよりも小さく且つ第2の層L2のAlの割合aよりも大きい。第4の層L4の格子定数及び熱膨張係数は第2の層L2よりもシリコン基板2に近い。第4の層L4の格子定数は第2の層L2の格子定数よりも小さいことが望ましい。第4の層L4の好ましい厚さは0.5〜50nmである。第4の層L4の厚みが0.5nm未満の場合にはバッファ領域3aの上面に形成される主半導体領域4の平坦性が良好に保てなくなる。第4の層L4の厚みが50nmを超えると、第4の層L4と第2の層L2との格子不整差、及び第4の層L4と基板2との熱膨張係数差に起因して第4の層L4内に発生する引っ張り歪みにより、第4の層L4内にクラックが発生する恐れがある。
(1) 基板2を単結晶シリコン以外の多結晶シリコン又はSiC等のシリコン化合物とすることができる。
(2) 主半導体領域4、4aの各層の導電型を各実施形態と逆にすることができる。
(3) 窒化物系化合物半導体から成る主半導体領域4、4aの各層を、GaN(窒化ガリウム)、AlInN(窒化インジウム アルミニウム)、AlGaN(窒化ガリウム アルミニウム)、InGaN(窒化ガリウム インジウム)、及びAlInGaN(窒化ガリウム インジウム アルミニウム)から選択された窒化ガリウム系化合物半導体又は窒化インジウム系化合物半導体とすることができる。
(4) 図1のHEMTにおいて、活性層即ち電子走行層6とバッファ領域3との間に電子供給層7と同様な電子供給層を設けることができる。
(5) 本発明に従ってHEMT及びMESFETの代りに絶縁ゲート型電量効果トランジスタ等の別の半導体素子を設けることができる。
2 シリコン基板
3、3a バッファ領域
4、4a、4b 主半導体領域
L1,L2,L3、L4 第1、第2、第3、第4の層
Claims (18)
- シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、
前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、
前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域と
を備えた半導体素子形成用板状基体であって、
前記バッファ領域が、
Al(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記基板の上に配置されている第1の層と、
Alを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層の上に配置されている第2の層と、
零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第2の層の上に配置されている第3の層と
を有していることを特徴とする半導体素子形成用板状基体。 - 前記バッファ領域が、更に、零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層と前記第2の層との間に配置されている第4の層を有していることを特徴とする請求項1記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第1の層は
化学式 AlxMyGa1-x-yN
ここで、前記Mは、In(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記x及びyは、 0<x≦1、
0≦y<1、
x+y≦1
を満足する数値、
で示される材料から成り、
前記第2の層は、
化学式 AlaMbGa1-a-bN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記a及びbは、 0≦a<1、
0≦b≦1、
a+b≦1、
a<x
を満足させる数値、
で示される材料から成り、
前記第3の層は、
化学式 AliMjGa1-i-jN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記i及びjは、0<i<1、
0≦j<1、
i+j≦1、
a<i<x
を満足させる数値、
で示される材料から成ることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体素子形成用板状基体。 - 前記第4の層は、
化学式 AlmMnGa1-m-nN
ここで、前記MはIn(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、
前記m及びnは 0<m<1、
0≦n<1、
m+n≦1
a<m<x
を満足させる任意の数値、
で示される材料から成ることを特徴とする請求項2記載の半導体素子形成用板状基体。 - 前記第3の層のA1の割合が前記基板に近い側から遠い側に向って徐々に又は階段状に増大していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第4の層のA1の割合が前記基板に近い側から遠い側に向って徐々に又は階段状に減少していることを特徴とする請求項2又は4記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第1、第2及び第3の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置されていることを特徴とする請求項1記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第1、第2、第3及び第4の層から成る複合層領域が複数回繰返して配置されていることを特徴とする請求項2記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第3の層のA1の割合を示すiの値は0.2以下であり、前記第1の層のA1の割合を示すxの値は0.5以上であることを特徴とする請求項3又は4記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第4の層のA1の割合を示すmの値は0.2以下であり、前記第1の層のA1の割合を示すxの値は0.5以上であることを特徴とする請求項4記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記第1の層の格子定数は前記第2の層の格子定数よりも小さく、前記第3の層の格子定数は前記第1の層の格子定数と前記第2の層の格子定数の間の定数であることを特徴とする請求項請求項1乃至10のいずれかに記載の半導体素子形成用板状基体。
- 前記バッファ層における前記第1の層の厚みが0.5nm〜50nm及び前記第2の層の厚みが0.5nm〜500nmであることを特徴とする請求項請求項1乃至11のいずれかに記載の半導体素子形成用板状基体。
- シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域とを備えた半導体素子形成用板状基体の製造方法であって、
シリコン又はシリコン化合物から成る基板を用意する工程と、
前記基板の上にAl(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第1の層を得、前記第1の層の上にAlを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第2の層を得、前記第2の層の上に零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第3の層を得ることによってバッファ領域を形成する工程と、
前記バッファ領域の上に窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて主半導体領域を得る工程と
を有していることを特徴とする半導体素子形成用板状基体の製造方法。 - 更に、前記第1の層を形成する工程と前記第2の層を形成する工程との間に、零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて第4の層を得る工程を有していることを特徴とする請求項13記載の半導体素子形成用板状基体の製造方法。
- シリコン又はシリコン化合物から成る基板と、前記基板の一方の主面上に配置されバッファ領域と、前記バッファ領域の上に配置された少なくとも1つの窒化物系化合物半導体層を含んでいる主半導体領域とを備えた半導体素子形成用板状基体と、
前記主半導体領域の上に配置された第1及び第2の主電極と、
前記主半導体領域の上に配置され且つ前記第1及び第2の主電極間を流れる電流を制御する機能を有する制御電極と
を備えた半導体素子であって、
前記バッファ領域が、
Al(アルミニウム)を第1の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記基板の上に配置されている第1の層と、
Alを含まない又は前記第1の割合よりも小さい第2の割合で含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層の上に配置されている第2の層と、
零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第2の層の上に配置されている第3の層と
を有していることを特徴とする半導体素子。 - 前記バッファ領域は、更に、零又は前記第2の割合と前記第1の割合との間の割合でAlを含む窒化物系化合物半導体から成り且つ前記第1の層と前記第2の層との間に配置されている第4の層を有していることを特徴とする請求項15記載の半導体素子。
- 前記主半導体領域は、HEMTを形成するための電子走行層と電子供給層とを有することを特徴とする請求項15又は16記載の半導体素子。
- 前記主半導体領域は、メタル・セミコンダクタ電界効果トランジスタ(MESFET)を形成するための半導体層を有することを特徴とする請求項15又は16記載の半導体素子。
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