JP2006066842A - エピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 成長用基板を反応容器中に配置し、III族金属源として該III族金属の有機金属ガスをキャリアガスにて希釈して用い、窒素源としてアンモニアガスを用いたMOVPE法によりIII族窒化物系化合物半導体層を成長用基板上にエピタキシャル成長する。表面薄層成長工程において表面薄層を、最終的に得るべき目標厚さに対し、冷却工程時において該表面薄層を形成する窒化物の分解により生ずる該表面薄層の厚さ減少を補償する補償厚さを部増しした形で成長することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【選択図】 図4
Description
成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
表面薄層を成長後に反応容器中への有機金属ガスの供給を停止し、かつ、アンモニアガスの供給は継続した状態でエピタキシャルウェーハを反応容器中にて冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
表面薄層成長工程において表面薄層を、最終的に得るべき目標厚さに対し、冷却工程時において該表面薄層を形成する窒化物の分解により生ずる該表面薄層の厚さ減少を補償する補償厚さを部増しした形で成長することを特徴とする。
成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を第一の温度にて成長する本体層成長工程と、
本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を、第一の温度よりも低い第二の温度にて成長することにより、表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
表面薄層を成長後に反応容器中への有機金属ガスの供給を停止し、その状態でエピタキシャルウェーハを反応容器中にて、第二温度から冷却する冷却工程と、をこの順序で実施することを特徴とする。
成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
表面薄層を成長後に反応容器中への有機金属ガスの供給を停止した状態でエピタキシャルウェーハを反応容器中にて、第二温度から冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
冷却工程は、反応容器内の水素源となるガスの供給分圧を表面薄層成長工程よりも低く設定して実施することを特徴とする。
成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
表面薄層を成長後に反応容器中への有機金属ガスの供給を停止し、かつ、アンモニアガスの供給は継続した状態でエピタキシャルウェーハを反応容器中にて冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
表面薄層成長工程においてキャリアガスとして不活性ガスを使用し、冷却工程にて該不活性ガスの供給を継続した状態で冷却を実施することを特徴とする。
図1は、本発明の半導体多層構造を用いた半導体素子の一例であるHEMTの構造を模式的に示すものである。該HEMT1は、SiCあるいはサファイアからなる単結晶基板101上に、バッファ層102を介して本体層103をヘテロエピタキシャル成長法により形成したものである。本体層103は、バッファ層102に近い側から能動層として機能するi−GaN層105及び電子供給層として機能するn型AlGaN層110がこの順序にて積層されたものである。さらに、その上に、ショットキー障壁の形成を容易にするためのノンドープのAlGaNからなる表面薄層104が形成されている。従って、本実施形態のHEMT1はnチャネル型であるが、pチャネル型の場合は、n型AlGaN層110を、それぞれp型のものに置き換えればよい。そして、ノンドープAlGaN層104上には、ドレイン電極106及びソース電極107(例えばTi/Al)が形成されている。また、ショットキー(Scotty)接合を形成する金属(例えばPd/Au)により、ゲート電極108が形成されている。ゲート電極108の駆動特性を安定化させるため、表面薄層104の層厚は、例えば5nm±1nm程度の公差範囲で制御する必要がある。また、本体層103の全厚は1μm以上5μm以下である。該HEMT1の動作原理自体は周知であるので、詳細な説明は省略する。
・Al源ガス;トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TEAl)など;
・Ga源ガス;トリメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)など;
・窒素源ガス:アンモニア(NH3);
・アクセプタ不純物(Mg):シクロペンタジエニルMg、メチルペンタジエニルMgなど;
・ドナー不純物(Si):モノシラン、ジシラン、テトラエチルシランなど。
104 表面薄層
Claims (10)
- 成長用基板を反応容器中に配置し、III族金属源として該III族金属の有機金属ガスをキャリアガスにて希釈して用い、窒素源としてアンモニアガスを用いたMOVPE法によりIII族窒化物系化合物半導体層を前記成長用基板上にエピタキシャル成長するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
前記本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、前記表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
前記表面薄層を成長後に前記反応容器中への前記有機金属ガスの供給を停止し、かつ、前記アンモニアガスの供給は継続した状態で前記エピタキシャルウェーハを前記反応容器中にて冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
前記表面薄層成長工程において前記表面薄層を、最終的に得るべき目標厚さに対し、冷却工程時において該表面薄層を形成する窒化物の分解により生ずる該表面薄層の厚さ減少を補償する補償厚さを部増しした形で成長することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 成長用基板を反応容器中に配置し、III族金属源として該III族金属の有機金属ガスをキャリアガスにて希釈して用い、窒素源としてアンモニアガスを用いたMOVPE法によりIII族窒化物系化合物半導体層を前記成長用基板上にエピタキシャル成長するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を第一の温度にて成長する本体層成長工程と、
前記本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を、前記第一の温度よりも低い第二の温度にて成長することにより、前記表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
前記表面薄層を成長後に前記反応容器中への前記有機金属ガスの供給を停止し、その状態で前記エピタキシャルウェーハを前記反応容器中にて、前記第二温度から冷却する冷却工程と、
をこの順序で実施することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 成長用基板を反応容器中に配置し、III族金属源として該III族金属の有機金属ガスを水素又は不活性ガスのいずれかを主体とするキャリアガスにて希釈して用い、窒素源としてアンモニアガスを用いたMOVPE法により、III族窒化物系化合物半導体層を前記成長用基板上にエピタキシャル成長するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
前記本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、前記表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
前記表面薄層を成長後に前記反応容器中への前記有機金属ガスの供給を停止した状態で前記エピタキシャルウェーハを前記反応容器中にて、前記第二温度から冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
前記冷却工程は、前記反応容器内の水素源となるガスの供給分圧を前記表面薄層成長工程よりも低く設定して実施することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記冷却工程は、前記反応容器内の前記アンモニアガスの供給分圧を前記表面薄層成長工程よりも低く設定して実施することを特徴とする請求項3記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記キャリアガスの前記反応容器への供給を継続しつつ前記冷却工程を実施するとともに、該冷却工程において、前記キャリアガスの不活性ガス分圧を前記表面薄層成長工程よりも増加させることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記表面薄層成長工程においては水素ガス分圧が不活性ガス分圧よりも大きいキャリアガスを使用し、前記冷却工程において前記水素ガスの分圧を減少させることを特徴とする請求項5に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記不活性ガスとして窒素ガスを用いることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 成長用基板を反応容器中に配置し、III族金属源として該III族金属の有機金属ガスをキャリアガスにて希釈して用い、窒素源としてアンモニアガスを用いたMOVPE法によりIII族窒化物系化合物半導体層を前記成長用基板上にエピタキシャル成長するエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記成長用基板上にIII族窒化物系化合物からなる本体層を成長する本体層成長工程と、
前記本体層上に、III族窒化物系化合物からなり、かつ、該本体層よりも小さい層厚の表面薄層を成長することにより、前記表面薄層がウェーハ最表面部となるエピタキシャルウェーハを得る表面薄層成長工程と、
前記表面薄層を成長後に前記反応容器中への前記有機金属ガスの供給を停止し、かつ、前記アンモニアガスの供給は継続した状態で前記エピタキシャルウェーハを前記反応容器中にて冷却する冷却工程と、をこの順序で実施するとともに、
前記表面薄層成長工程において前記キャリアガスとして不活性ガスを使用し、前記冷却工程にて該不活性ガスの供給を継続した状態で前記冷却を実施することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。 - 前記不活性ガスとして窒素ガスを使用することを特徴とする請求項8記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
- 前記表面薄層の厚さが1nm以上30nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
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