JP2008140893A - 半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本半導体デバイスの製造方法は、GaN基板10の主面10mである(0001)面においてGaN基板10の主領域10sに対して[0001]方向の極性が反転している面積が1μm2以上の極性反転領域10tの密度がDcm-2であり、GaN基板10の主面10mの全面積Scm2に対する極性反転領域10tの総面積Stcm2の比St/Sが0.5以下であるGaN基板10を準備する工程と、GaN基板10の主面10m上に少なくとも1層の半導体層20を成長させて、半導体デバイス40の主面40mの面積Scと極性反転領域10tの密度Dとの積Sc×Dが2.3未満となる半導体デバイス40を形成する工程とを含む。
【選択図】図3
Description
X. Xu et al,"Growth and characterization of low defect GaN by hydride vapor phase epitaxy", J. of Crystal Growth, 246, (2002), pp.223-229 A. Usui et al, "Thick GaN Epitaxial Growth with Low Dislocation Density by Hydride Vapor Phase Epitaxy", Jpn. J. Appl. Phys., Vol.36, (1997), pp.L899-L902
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法の一実施形態は、図1〜図3を参照して、GaN基板10の主面10mである(0001)Ga面においてGaN基板10の主領域10sに対して[0001]方向の極性が反転している面積が1μm2以上の極性反転領域10tの密度がDcm-2であり、GaN基板10の主面10mの全面積Scm2に対する極性反転領域の総面積Stcm2の比St/Sが0.5以下であるGaN基板10を準備する工程(図1)と、GaN基板10の主面10m上に少なくとも1層の半導体層20を成長させて、半導体デバイス40の主面40mの面積Scと極性反転領域10tの密度Dとの積Sc×Dが2.3未満となる半導体デバイス40を形成する工程(図2および図3)とを含む。
本発明にかかる半導体デバイスの一実施形態は、実施形態1の製造方法により製造された半導体デバイスである。本実施形態の半導体デバイスは、たとえば、図4を参照して、GaN基板10上に、1層以上の半導体層20として、n+型GaN層22、n型GaN層24およびp型GaN層26が形成されている。また、p型GaN層26上にp側電極32としてNi/Au積層電極が形成され、GaN基板10の裏面10n上にn側電極34としてTi/Al積層電極が形成されている。
1.GaN基板の準備
下地基板として、直径が2インチ(50.8mm)で厚さが400μmの(0001)Ga面を主面とするGaN基板を用いた。この下地基板の主面を300℃のKOHとNaOH(質量比1:1)の混合融液で30分間エッチングすることにより、主面上の極性反転領域から352個の六角柱状のピットが形成された。このエッチングの際、下地基板の裏面(主面の反対側の面)にPt板を密着させて、エッチング液が下地基板の裏面に回り込むのを防止した。このエッチングによって得られた上記六角柱状ピットは、その幅(近似円の直径)が20μmから100μmであり、その深さが20μmから250μmであった。
図2を参照して、上記各GaN基板10の主面10mを再度研磨した後、再研磨した主面10m上に、MOCVD法により、半導体層20として、厚さ0.6μmのn+型GaN層22、厚さ7μmのn型GaN層24(電子濃度が3×1016cm-3)および厚さ0.5μmのp型GaN層26(Mg原子濃度が7×1017cm-3)を形成した。こうして、n型GaN層24とp型GaN層26との間にpn接合面が形成される。次いで、p型GaN層26上に、蒸着法により、p側電極32として、Ni層およびAu層を順次形成して、Ni/Au積層電極を形成した。次いで、n型GaN基板(GaN基板10)の裏面10n(主面10mの反対側の面)上に、蒸着法により、n側電極34として、Ti層およびAl層を順次形成して、Ti/Al積層電極を形成した。こうして、上記各GaN基板10について半導体ウエハ30が得られた。
図3を参照して、上記各半導体ウエハ30を、そのチップ分割線41に沿って、p側電極32、p型GaN層26およびn型GaN層24の一部をメサエッチングした。次いで、各半導体ウエハ30をチップ分割線41に沿って10個のチップC1〜C10に分割することにより、各半導体ウエハ30から主面40m(本実施例の場合はpn接合面)の面積が1cm2である半導体デバイス40をそれぞれ10個得た。得られた10個の半導体デバイスについて、耐逆電圧試験を行ない、耐逆電圧が500V以上のものを製品とするときの半導体デバイスの歩留まり(単位:%)を評価した。結果を表1にまとめた。
Claims (7)
- GaN基板の主面である(0001)Ga面において前記GaN基板の主領域に対して[0001]方向の極性が反転している面積が1μm2以上の極性反転領域の密度がDcm-2であり、前記GaN基板の主面の全面積Scm2に対する前記極性反転領域の総面積Stcm2の比St/Sが0.5以下である前記GaN基板を準備する工程と、前記GaN基板の主面上に少なくとも1層の半導体層を成長させて、半導体デバイスの主面の面積Scと前記極性反転領域の密度Dとの積Sc×Dが2.3未満となる前記半導体デバイスを形成する工程とを含む半導体デバイスの製造方法。
- 前記比St/Sが0.2以下であり、前記積Sc×Dが0.7未満である請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記比St/Sが0.05以下であり、前記積Sc×Dが0.1未満である請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記GaN基板の主面の面積は10cm2以上である請求項1から請求項3までのいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記GaN基板は気相法により製造される請求項1から請求項4までのいずれかに記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記気相法はHVPE法である請求項5に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 請求項1から請求項6までのいずれかの製造方法により製造された半導体デバイス。
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