JP2011066333A - Epitaxial substrate for electronic device and method of manufacturing the same, and epitaxial substrate for group iii nitride electronic device - Google Patents

Epitaxial substrate for electronic device and method of manufacturing the same, and epitaxial substrate for group iii nitride electronic device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial substrate for an electronic device that can improve crystallinity of a group III nitride semiconductor grown above an aluminum diffusion region by providing the aluminum diffusion region in a predetermined region of a silicon substrate and setting surface roughness within a proper range and a method of manufacturing the same, and an epitaxial substrate for a group III nitride electronic device. <P>SOLUTION: The epitaxial substrate for the electronic device includes: a silicon substrate 2; a buffer structure including an aluminum nitride single-crystal nucleus generation layer formed on the silicon substrate and one or more sets of superlattice layers 4 formed on the aluminum nitride single-crystal layer 3, wherein a surface layer part of the silicon substrate is provided with the aluminum diffusion region 5 which spreads from a surface coming into contact with the aluminum nitride single-crystal layer in a substrate thickness direction, surface roughness Ra of the surface of the silicon substrate which comes into contact with the aluminum nitride single-crystal layer being 0.2 to 1 nm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子デバイス用エピタキシャル基板およびその製造方法に関し、特に、III族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板に関する。   The present invention relates to an epitaxial substrate for electronic devices and a method for manufacturing the same, and more particularly to an epitaxial substrate for group III nitride electronic devices.

近年、一般に、Al、Ga、InなどとNとの化合物からなるIII族窒化物半導体は、発光素子や電子デバイス用素子等に広く用いられている。このようなデバイスの特性は、III族窒化物半導体の結晶性に大きく影響されるため、結晶性の高いIII族窒化物半導体を成長させるための技術が求められている。   In recent years, group III nitride semiconductors composed of a compound of N, Al, Ga, In, and the like have been widely used for light emitting elements, electronic device elements, and the like. Since the characteristics of such a device are greatly influenced by the crystallinity of a group III nitride semiconductor, a technique for growing a group III nitride semiconductor having high crystallinity is required.

III族窒化物半導体は、従来、サファイア基板上にエピタキシャル成長させることによって形成されていた。しかしながら、III族窒化物半導体とサファイア基板とは、格子定数が大きく異なるため、この格子定数の差に起因する転位が生じ、サファイア基板上に成長させたIII族窒化物半導体の結晶品質が低下してしまうという問題があった。また、サファイア基板は熱伝導率が小さいために放熱性が悪く、高出力デバイスの作成には適さないという問題もあった。   A group III nitride semiconductor has been conventionally formed by epitaxial growth on a sapphire substrate. However, since the lattice constants of Group III nitride semiconductors and sapphire substrates are greatly different, dislocations are caused by the difference in lattice constants, and the crystal quality of Group III nitride semiconductors grown on sapphire substrates is degraded. There was a problem that. Further, since the sapphire substrate has a low thermal conductivity, heat dissipation is poor, and there is a problem that it is not suitable for making a high-power device.

そのため、近年、III族窒化物半導体の結晶成長基板として、シリコン基板を用いる技術が提案されている。シリコン基板は、上記サファイア基板よりも放熱性が良いため高出力デバイスの作成に適しており、また、安価であることから、製造コストを抑えることができるという利点を有している。しかしながら、サファイア基板と同様に、シリコン基板はIII族窒化物半導体とは格子定数が異なり、このシリコン基板上に、直接III族窒化物半導体を成長させても、結晶性の高いIII族窒化物半導体を得ることは期待できなかった。   Therefore, in recent years, a technique using a silicon substrate as a crystal growth substrate of a group III nitride semiconductor has been proposed. A silicon substrate has a heat dissipation property better than that of the sapphire substrate and is suitable for the production of a high-power device, and since it is inexpensive, it has an advantage that the manufacturing cost can be suppressed. However, like the sapphire substrate, the silicon substrate has a different lattice constant from the group III nitride semiconductor. Even if the group III nitride semiconductor is grown directly on the silicon substrate, the group III nitride semiconductor having high crystallinity is obtained. Could not expect to get.

そこで、特許文献1には、シリコン単結晶基板上に金属アルミニウムの単結晶層を堆積し、この金属アルミニウム単結晶層が融解しない程度の温度で加熱した後、表面を窒化させ、その上に、III族窒化物半導体を成長させることにより、III族窒化物半導体の結晶性を向上させる技術が開示されている。   Therefore, in Patent Document 1, a single crystal layer of metal aluminum is deposited on a silicon single crystal substrate, heated at a temperature at which this metal aluminum single crystal layer does not melt, and then the surface is nitrided, A technique for improving the crystallinity of a group III nitride semiconductor by growing a group III nitride semiconductor is disclosed.

また、特許文献2には、シリコン基板上に、アルミニウム層および窒化アルミニウム多結晶核生成層を順に堆積させ、その上にバッファ構造を介して窒化ガリウム層を成長させることにより、優れた結晶性を有する窒化ガリウムを成長させる技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses excellent crystallinity by sequentially depositing an aluminum layer and an aluminum nitride polycrystal nucleation layer on a silicon substrate, and growing a gallium nitride layer thereon via a buffer structure. A technique for growing gallium nitride is disclosed.

しかしながら、これら特許文献1および2で開示される技術は、いずれもシリコン基板上にアルミニウム層を単層として形成したものであり、アルミニウム層上に直接積層する窒化アルミニウム多結晶などのIII族窒化物半導体のエピタキシャル成長時の温度は、最大でも900℃であった。   However, both of the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2 are formed by forming an aluminum layer as a single layer on a silicon substrate, and a group III nitride such as an aluminum nitride polycrystal laminated directly on the aluminum layer. The temperature during the epitaxial growth of the semiconductor was 900 ° C. at the maximum.

特開平10−107317号公報JP-A-10-107317 特表2005−527988号公報JP 2005-527988 gazette

本発明者らは、シリコン基板に窒化アルミニウムのバッファ層を形成する場合、低温成長による多結晶ではなく、高温成長による単結晶を形成することで、より結晶性の高いIII族窒化物半導体を得る技術を得た。しかし、シリコン基板上にアルミニウム単層を形成するという技術を適用した場合、このアルミニウム層上に例えば1000℃で単結晶の窒化アルミニウムを直接形成しようとすると、結果として大量の欠陥が発生し、結晶性が著しく悪化することが分かった。本発明者らによる鋭意研究の結果、これは、窒化アルミニウムの結晶成長中の高温によって、当初形成したアルミニウム層とシリコンとが反応することが原因であることが分かった。   When forming a buffer layer of aluminum nitride on a silicon substrate, the present inventors obtain a group III nitride semiconductor having higher crystallinity by forming a single crystal by high-temperature growth instead of polycrystal by low-temperature growth. Got technology. However, when the technique of forming an aluminum single layer on a silicon substrate is applied, if a single crystal aluminum nitride is directly formed on the aluminum layer at, for example, 1000 ° C., a large number of defects are generated as a result. It was found that the sex deteriorated remarkably. As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that this is caused by the reaction between the initially formed aluminum layer and silicon at a high temperature during crystal growth of aluminum nitride.

したがって、本発明の目的は、上記問題を解決し、結晶性の高いIII族窒化物半導体を成長させることができる電子デバイス用エピタキシャル基板およびその製造方法ならびにIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an epitaxial substrate for an electronic device, a method for manufacturing the same, and an epitaxial substrate for a group III nitride electronic device that can grow the group III nitride semiconductor having high crystallinity, which solves the above problems. There is to do.

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
(1)シリコン基板と、該シリコン基板上に形成した窒化アルミニウム単結晶層と、該窒化アルミニウム単結晶層上に形成した、少なくとも一組以上の超格子層を含むバッファ構造体とを具える電子デバイス用エピタキシャル基板であって、前記シリコン基板の表層部には、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面から基板厚さ方向に広がるアルミニウム拡散領域が設けられ、前記シリコン基板の、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面の表面粗さRaは、0.2〜1nmの範囲であることを特徴とする電子デバイス用エピタキシャル基板。
In order to achieve the above object, the gist of the present invention is as follows.
(1) An electron comprising a silicon substrate, an aluminum nitride single crystal layer formed on the silicon substrate, and a buffer structure including at least one superlattice layer formed on the aluminum nitride single crystal layer In the device epitaxial substrate, an aluminum diffusion region extending in a substrate thickness direction from a surface in contact with the aluminum nitride single crystal layer is provided in a surface layer portion of the silicon substrate, and the aluminum nitride single crystal of the silicon substrate is provided. An epitaxial substrate for electronic devices, wherein the surface roughness Ra of the surface in contact with the layer is in the range of 0.2 to 1 nm.

(2)前記アルミニウム拡散領域は、その拡散長が、前記シリコン基板の、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面を基準として、シリコン基板の深さ方向へ0.3〜1.0μmの範囲である上記(1)に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   (2) The aluminum diffusion region has a diffusion length in the range of 0.3 to 1.0 μm in the depth direction of the silicon substrate with reference to the surface of the silicon substrate in contact with the aluminum nitride single crystal layer (1) The epitaxial substrate for electronic devices as described in.

(3)前記アルミニウム拡散領域におけるAl濃度は、1×1015〜1×1020atoms/cm3の範囲である上記(1)または(2)に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。 (3) The epitaxial substrate for electronic devices according to (1) or (2), wherein the Al concentration in the aluminum diffusion region is in the range of 1 × 10 15 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 .

(4)前記バッファ構造体は、絶縁性を有する上記(1)、(2)または(3)に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   (4) The said buffer structure is an epitaxial substrate for electronic devices as described in said (1), (2) or (3) which has insulation.

(5)前記バッファ構造体は、Ba1Alb1Gac1Ind1N(0≦a1≦1, 0≦b1≦1, 0≦c1≦1, 0≦d1≦1, a1+b1+c1+d1=1)材料からなる第1超格子層および該第1超格子層とはバンドギャップの異なるBa2Alb2Gac2Ind2N(0≦a2≦1, 0≦b2≦1, 0≦c2≦1, 0≦d2≦1, a2+b2+c2+d2=1)材料からなる第2超格子層を交互に積層してなる超格子積層体を有する上記(1)〜(4)のいずれか一に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。 (5) The buffer structure is composed of B a1 Al b1 Ga c1 In d1 N (0 ≦ a 1 ≦ 1, 0 ≦ b 1 ≦ 1, 0 ≦ c 1 ≦ 1, 0 ≦ d 1 ≦ 1, a 1 + b 1 + c 1 + d 1 = 1) The first superlattice layer made of a material, and B a2 Al b2 Ga c2 In d2 N (0 ≦ a 2 ≦ 1,0) having a band gap different from that of the first superlattice layer ≦ b 2 ≦ 1, 0 ≦ c 2 ≦ 1, 0 ≦ d 2 ≦ 1, a 2 + b 2 + c 2 + d 2 = 1) Super superposed by alternately stacking second superlattice layers made of materials The epitaxial substrate for electronic devices as described in any one of said (1)-(4) which has a lattice laminated body.

(6)上記(1)〜(5)に記載のバッファ構造体上に、窒化ガリウム層を具えるIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板。   (6) An epitaxial substrate for a group III nitride electronic device comprising a gallium nitride layer on the buffer structure according to any one of (1) to (5) above.

(7)シリコン基板の表層部にアルミニウム拡散領域を形成する工程と、前記シリコン基板上に窒化アルミニウム単結晶層をエピタキシャル形成する工程と、該窒化アルミニウム単結晶層上にバッファ構造体を形成する工程とを具える電子デバイス用エピタキシャル基板の製造方法であって、前記アルミニウム拡散領域を形成する工程は、前記シリコン基板を、基板温度950℃以上でAl(CH3)3ガス雰囲気下で暴露処理することを含む電子デバイス用エピタキシャル基板の製造方法。 (7) A step of forming an aluminum diffusion region in a surface layer portion of a silicon substrate, a step of epitaxially forming an aluminum nitride single crystal layer on the silicon substrate, and a step of forming a buffer structure on the aluminum nitride single crystal layer The step of forming the aluminum diffusion region includes exposing the silicon substrate to a substrate temperature of 950 ° C. or higher in an Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere. The manufacturing method of the epitaxial substrate for electronic devices including this.

(8)前記窒化アルミニウム単結晶層は、前記暴露処理と同じ基板温度950℃以上で成長される上記(7)に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   (8) The epitaxial substrate for electronic devices according to (7), wherein the aluminum nitride single crystal layer is grown at the same substrate temperature of 950 ° C. or more as in the exposure treatment.

本発明によれば、シリコン基板にアルミニウム拡散領域を設け、表面粗さを適正範囲に設定することにより、その上方に成長するIII族窒化物半導体の結晶性を向上させることができる電子デバイス用エピタキシャル基板およびその製造方法ならびにIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を提供することができる。   According to the present invention, by providing an aluminum diffusion region in a silicon substrate and setting the surface roughness within an appropriate range, the crystallinity of a group III nitride semiconductor grown thereon can be improved. A substrate, a manufacturing method thereof, and an epitaxial substrate for a group III nitride electronic device can be provided.

図1は、本発明に従う電子デバイス用エピタキシャル基板の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an epitaxial substrate for an electronic device according to the present invention. 図2は、実施例1の二次イオン質量分析計(SIMS)による結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results obtained by the secondary ion mass spectrometer (SIMS) of Example 1. 図3は、比較例1の二次イオン質量分析計(SIMS)による結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results obtained by the secondary ion mass spectrometer (SIMS) of Comparative Example 1. 図4(a)〜(c)は、サンプルを原子間力顕微鏡(AFM)で観察した結果を示す写真である。FIGS. 4A to 4C are photographs showing the results of observing the sample with an atomic force microscope (AFM). 図5(a),(b)は、サンプルのX線ロッキングカーブの半値幅を測定した結果をプロットしたグラフである。FIGS. 5A and 5B are graphs plotting the results of measuring the half width of the X-ray rocking curve of the sample.

次に、本発明の電子デバイス用エピタキシャル基板の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に従う電子デバイス用エピタキシャル基板の断面構造を模式的に示したものである。なお、図1は、説明の便宜上、厚さ方向を誇張して描いたものである。   Next, an embodiment of the epitaxial substrate for electronic devices of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of an epitaxial substrate for an electronic device according to the present invention. FIG. 1 shows the thickness direction exaggerated for convenience of explanation.

本発明に従う電子デバイス用エピタキシャル基板1は、一例として図1に示されるように、シリコン基板2と、このシリコン基板2上に形成した窒化アルミニウム単結晶層3と、この窒化アルミニウム単結晶層3上に形成した、少なくとも一組以上の超格子層を含むバッファ構造体4とを具え、シリコン基板2の表層部には、窒化アルミニウム単結晶層3と接する表面2aから基板厚さ方向に広がるアルミニウム拡散領域5が設けられ、シリコン基板2の、窒化アルミニウム単結晶層3と接する表面2aの表面粗さRaは、0.2〜1nmの範囲であることを特徴とする。本発明は、かかる構成を有し、特に、シリコン基板2の表面粗さを適正範囲とする結果、その上で窒化アルミニウム単結晶層3を成長させる際に横方向成長を誘起することにより、転位を低減することができるので、結果としてその上のIII族窒化物半導体6の結晶性を向上させることができるものである。また、本発明の電子デバイス用エピタキシャル基板1において、シリコン基板1を高温で暴露処理することによりアルミニウムはすべてシリコン基板1に拡散し、単層として残っていないため、その後の窒化アルミニウム単結晶層3以降のエピタキシャル成長を高温で行っても途中でアルミニウムとシリコン基板とが接する界面の状態が変化し、結晶性が悪化するおそれがないという利点も有する。   As shown in FIG. 1 as an example, an epitaxial substrate 1 for an electronic device according to the present invention includes a silicon substrate 2, an aluminum nitride single crystal layer 3 formed on the silicon substrate 2, and the aluminum nitride single crystal layer 3. And a buffer structure 4 including at least one set of superlattice layers formed on the surface of the silicon substrate 2, an aluminum diffusion extending from the surface 2 a in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3 in the thickness direction of the substrate. The region 5 is provided, and the surface roughness Ra of the surface 2a of the silicon substrate 2 in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3 is in the range of 0.2 to 1 nm. The present invention has such a configuration, and in particular, as a result of setting the surface roughness of the silicon substrate 2 within an appropriate range, by inducing lateral growth when growing the aluminum nitride single crystal layer 3 thereon, dislocations are obtained. As a result, the crystallinity of the group III nitride semiconductor 6 thereon can be improved. In addition, in the epitaxial substrate 1 for electronic devices of the present invention, all the aluminum diffuses into the silicon substrate 1 by exposing the silicon substrate 1 at a high temperature and does not remain as a single layer. Even if the subsequent epitaxial growth is performed at a high temperature, there is an advantage that the state of the interface where the aluminum and the silicon substrate are in contact changes in the middle, and the crystallinity is not deteriorated.

ここで、表面粗さRaとは、算術平均粗さのことをいい、シリコン基板2の、窒化アルミニウム単結晶層3と接する表面2aの表面粗さRaが0.2nm未満では、上記転位低減の効果が得られず、むしろ転位が増加してしまい、一方、表面粗さRaが1nmを超えると、ピットの発生によりIII族窒化物層の品質が劣化してしまうことから、表面粗さRaは0.2〜1nmの範囲とする。   Here, the surface roughness Ra means the arithmetic average roughness, and when the surface roughness Ra of the surface 2a of the silicon substrate 2 in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3 is less than 0.2 nm, the effect of reducing the dislocations is obtained. However, when the surface roughness Ra exceeds 1 nm, the quality of the group III nitride layer deteriorates due to the generation of pits, so the surface roughness Ra is 0.2. The range is ˜1 nm.

アルミニウム拡散領域5は、シリコン基板2の、窒化アルミニウム単結晶層3と接する表面2aを基準として、シリコン基板2への深さ方向の拡散長が0.3〜1.0μmであるのが好ましい。拡散長が0.3μm未満であると、転位低減の効果が十分発揮されないか、むしろ転位が増加するおそれがあり、拡散長が1.0μmを超えると、アルミニウム拡散領域5に起因するピットが発生してしまうおそれがあるためである。なお、上記の拡散長とは、シリコン基板上に窒化アルミニウム単結晶層を形成後にSIMS(二次イオン質量分析計)にて測定したSi基板内のAl濃度が1×1015atoms/cm3以上となっている部分の、Si基板と窒化アルミニウム単結晶層との界面からの深さとする。 The aluminum diffusion region 5 preferably has a diffusion length in the depth direction to the silicon substrate 2 of 0.3 to 1.0 μm with reference to the surface 2 a of the silicon substrate 2 in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3. If the diffusion length is less than 0.3 μm, the effect of reducing dislocations may not be sufficiently exhibited, or rather the dislocations may increase. If the diffusion length exceeds 1.0 μm, pits resulting from the aluminum diffusion region 5 are generated. This is because there is a risk of losing. The above diffusion length means that the Al concentration in the Si substrate measured by SIMS (secondary ion mass spectrometer) after forming the aluminum nitride single crystal layer on the silicon substrate is 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more. This is the depth from the interface between the Si substrate and the aluminum nitride single crystal layer.

また、アルミニウム拡散領域5におけるAl濃度は、1×1020atoms/cm3以下とするのが好ましい。濃度が1×1020atoms/cm3を超えると、拡散領域よりピットが発生したり、拡散領域に起因する転位が発生したりするおそれがあるためである。 The Al concentration in the aluminum diffusion region 5 is preferably 1 × 10 20 atoms / cm 3 or less. This is because if the concentration exceeds 1 × 10 20 atoms / cm 3 , pits may be generated from the diffusion region, or dislocations due to the diffusion region may be generated.

バッファ構造体4は、用途に応じて、絶縁性を有するものとすることができる。例えば、高電子移動度トランジスタ(HEMT)のような横方向を主電流導通方向とするようなデバイスに用いる場合には、縦方向に電流が流れないよう、バッファ構造体4は絶縁性を有するのが好ましい。このとき、バッファ構造体4の抵抗値は、105Ω・cm以上であるのが好ましい。 The buffer structure 4 can have insulating properties depending on the application. For example, when used in a device such as a high electron mobility transistor (HEMT) in which the horizontal direction is the main current conduction direction, the buffer structure 4 has an insulating property so that current does not flow in the vertical direction. Is preferred. At this time, the resistance value of the buffer structure 4 is preferably 10 5 Ω · cm or more.

このバッファ構造体4は、Ba1Alb1Gac1Ind1N(0≦a1≦1, 0≦b1≦1, 0≦c1≦1, 0≦d1≦1, a1+b1+c1+d1=1)材料からなる第1超格子層4aおよび第1超格子層4aとはバンドギャップの異なるBa2Alb2Gac2Ind2N(0≦a2≦1, 0≦b2≦1, 0≦c2≦1, 0≦d2≦1, a2+b2+c2+d2=1)材料からなる第2超格子層4bを交互に積層してなる超格子積層体を有するのが好ましい。絶縁性のバッファ構造体の厚膜化により、耐圧向上が可能となり、上記超格子積層体とすることにより、III族窒化物膜内の応力を効果的に緩和することができ、厚膜化した際のクラックの発生を抑制できるためである。これは、バッファ構造体4の厚みを2μm以上にする際に十分な効果を発揮する。 This buffer structure 4 has B a1 Al b1 Ga c1 In d1 N (0 ≦ a 1 ≦ 1, 0 ≦ b 1 ≦ 1, 0 ≦ c 1 ≦ 1, 0 ≦ d 1 ≦ 1, a 1 + b 1 + c 1 + d 1 = 1) The first superlattice layer 4a and the first superlattice layer 4a made of a material have different band gaps from B a2 Al b2 Ga c2 In d2 N (0 ≦ a 2 ≦ 1, 0 ≦ b 2 ≦ 1, 0 ≦ c 2 ≦ 1, 0 ≦ d 2 ≦ 1, a 2 + b 2 + c 2 + d 2 = 1) Super superposed by alternately laminating second superlattice layers 4b made of materials It is preferable to have a lattice laminate. By increasing the thickness of the insulating buffer structure, the breakdown voltage can be improved. By using the superlattice laminate, the stress in the group III nitride film can be effectively relieved and the thickness is increased. This is because the occurrence of cracks at the time can be suppressed. This exhibits a sufficient effect when the thickness of the buffer structure 4 is 2 μm or more.

また、バッファ構造体4および窒化物半導体6のバッファ4側の部分のC濃度はいずれも1×1018/cm3以上とするのが好ましい。バッファ構造体4のC濃度を1×1018/cm3以上とすることにより、縦方向耐圧を向上させることができ、窒化物半導体6のバッファ4側の部分のC濃度を1×1018/cm3以上とすることにより、横方向耐圧を向上させることができるとともに、横方向リーク電流を抑制することができるためである。なお、不純物を増加させすぎることによるピットの発生を防止するため、これらのC濃度は1×1020/cm3未満とするのが好ましい。その他の不純物量については、特に指定されるものではないが、不純物準位の浅いドナー不純物(Si, Ge)の混入は抑制することが好ましい。なお、不純物濃度は、SIMS分析を用いて、表面側からエッチングしながら、深さ方向の不純物濃度分布を測定することにより同定した。 The C concentration in the buffer structure 4 and the nitride semiconductor 6 on the buffer 4 side is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or more. By the C concentration of the buffer structure 4 and 1 × 10 18 / cm 3 or more, longitudinally breakdown voltage can be improved, a nitride semiconductor 6 buffer 4 side portion of the C concentration 1 × 10 18 / This is because the lateral breakdown voltage can be improved and the lateral leakage current can be suppressed by setting it to cm 3 or more. In order to prevent generation of pits due to excessive increase of impurities, the C concentration is preferably less than 1 × 10 20 / cm 3 . The amount of other impurities is not particularly specified, but it is preferable to suppress mixing of donor impurities (Si, Ge) having a shallow impurity level. The impurity concentration was identified by measuring the impurity concentration distribution in the depth direction while etching from the surface side using SIMS analysis.

次に、本発明に従う電子デバイス用エピタキシャル基板1の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Next, an embodiment of a method for manufacturing the epitaxial substrate 1 for electronic devices according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に従う電子デバイス用エピタキシャル基板の製造方法は、一例として図1に示されるように、シリコン基板2の表層部にアルミニウム拡散領域5を形成する工程と、シリコン基板2上に窒化アルミニウム単結晶層3をエピタキシャル形成する工程と、窒化アルミニウム単結晶層3上にバッファ構造体4を形成する工程とを具え、アルミニウム拡散領域5を形成する工程は、シリコン基板2を、基板温度950℃以上、より好ましくは1000℃以上でAl(CH3)3ガス雰囲気下で暴露処理すること(TMAプレフロー)を含み、かかる構成を有することにより、シリコン基板2上の表面粗さを適度な範囲とできる結果、窒化アルミニウム単結晶層3の成長の際に横方向成長を誘起することにより転位を低減できるので、この上方に成長されるIII族窒化物半導体6の結晶性を向上させることができるものである。 As shown in FIG. 1 as an example, a method for manufacturing an epitaxial substrate for an electronic device according to the present invention includes a step of forming an aluminum diffusion region 5 in a surface layer portion of a silicon substrate 2, and an aluminum nitride single crystal layer on the silicon substrate 2. 3 and the step of forming the buffer structure 4 on the aluminum nitride single crystal layer 3, and the step of forming the aluminum diffusion region 5, the silicon substrate 2 is heated at a substrate temperature of 950 ° C. or higher. Preferably, it includes exposure treatment (TMA preflow) at 1000 ° C. or higher in an Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere, and by having such a configuration, the surface roughness on the silicon substrate 2 can be in an appropriate range, Since the dislocation can be reduced by inducing lateral growth during the growth of the aluminum nitride single crystal layer 3, the group III nitride grown thereabove It is capable of improving the crystallinity of the conductor 6.

シリコン基板2の面方位は特に指定されず、(111),(100),(110)面等を使用することができるが、III族窒化物の(0001)面を表面平坦性よく成長させるためには、(111)面を使用することが望ましい。また、p型、n型いずれの伝導型としてもよい。Si単結晶基板2の導電性については、10000Ω・cm以上の絶縁性の高い高比抵抗基板から、0.001Ω・cm程度までの低比抵抗基板まで、用途に応じて適宜使用することができる。このSi単結晶基板2の製法としては、CZ法・FZ法等各種方法を用いることができ、基板表面にSiをエピタキシャル成長することもできる。また、基板表面に酸化膜・窒化膜・炭化膜からなる薄膜が本発明のアルミニウム拡散に影響を与えない範囲で形成されているものを用いることも可能である。なお、窒化アルミニウム単結晶層3も、前記暴露処理と同じ基板温度950℃以上で成長されることができる。   The plane orientation of the silicon substrate 2 is not particularly specified, and (111), (100), (110) planes, etc. can be used, but the (0001) plane of group III nitride is grown with good surface flatness. For this, it is desirable to use the (111) plane. Moreover, it may be p-type or n-type conductivity type. As for the conductivity of the Si single crystal substrate 2, a high resistivity substrate having a high insulation property of 10,000 Ω · cm or more and a low resistivity substrate having a resistivity of about 0.001 Ω · cm can be appropriately used depending on the application. As a method for manufacturing the Si single crystal substrate 2, various methods such as CZ method and FZ method can be used, and Si can be epitaxially grown on the substrate surface. It is also possible to use a substrate in which a thin film made of an oxide film, a nitride film, or a carbonized film is formed in a range that does not affect the aluminum diffusion of the present invention. The aluminum nitride single crystal layer 3 can also be grown at the same substrate temperature of 950 ° C. or more as in the exposure process.

上記暴露処理の時間は、40秒以上とするのが好ましい。暴露処理の時間が40秒未満だと、シリコン基板2の表面2aを十分に荒らすことができないためである。一方、暴露処理の時間が160秒を超えると、ピットが発生してしまうことから、暴露処理の時間は160秒以下とするのがより好ましい。また、上記の暴露処理のAl(CH3)3ガスの流量等は、製造装置によって、表面粗さが所定の範囲となるように適宜設定することができる。 The exposure treatment time is preferably 40 seconds or longer. This is because if the exposure processing time is less than 40 seconds, the surface 2a of the silicon substrate 2 cannot be sufficiently roughened. On the other hand, if the exposure treatment time exceeds 160 seconds, pits are generated. Therefore, the exposure treatment time is more preferably 160 seconds or less. Further, the flow rate of Al (CH 3 ) 3 gas in the above exposure treatment can be appropriately set by the manufacturing apparatus so that the surface roughness is in a predetermined range.

なお、図1は、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。たとえば、各層の間に本発明の効果に悪影響を与えない程度の中間層を挿入したり、他の超格子層を挿入したり、組成に傾斜をつけたりすることは可能である。また、Si基板の表面に、窒化膜、炭化膜などを形成することもできる。さらに、各層の厚さは用途に応じて適宜設定することができる。   FIG. 1 shows an example of a typical embodiment, and the present invention is not limited to this embodiment. For example, it is possible to insert an intermediate layer that does not adversely affect the effects of the present invention between layers, insert another superlattice layer, or incline the composition. In addition, a nitride film, a carbonized film, or the like can be formed on the surface of the Si substrate. Furthermore, the thickness of each layer can be appropriately set according to the application.

(実施例1)
5000Ω・cmの比抵抗を持ち、FZ法により作製された4インチシリコン基板を、基板温度1025℃で、圧力10kPaにて、4μmol/minの供給量のAl(CH3)3ガス雰囲気(キャリアガス:水素および窒素)に90秒間暴露することにより、基板の表層部にアルミニウム拡散領域を形成した後、同じく基板温度1025℃で、圧力10kPaにて、120μmol/minの供給量のAl(CH3)3ガスと12SLMの供給量のNH3ガス雰囲気で7分間流すことにより窒化アルミニウム単結晶層(厚さ:0.1μm)をエピタキシャル形成した。
この窒化アルミニウム単結晶層上に、超格子積層体(1025℃、10kPa、第1超格子層:Al0.15GaN0.85N、膜厚22.5nm、第2超格子層:AlN、膜厚3nm、合計120組)を成長させて絶縁性のバッファ構造体を形成し、この超格子積層体上に、耐圧層(1025℃、10kPa、GaN材料、厚さ:0.2μm)、チャネル層(1075℃、100kPa、GaN材料,厚さ:1.3μm)および電子供給層(Al0.25Ga0.75N材料、厚さ:25nm)からなるIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させてIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を形成した。成長方法としてはMOCVD法を用い、III族原料としては、TMA(トリメチルアルミニウム:Al(CH3)3)・TMG(トリメチルガリウム:Al(CH3)3)、V族原料としてはアンモニアを用い、キャリアガスとして、水素および窒素ガスを用いた。
Example 1
An Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere (carrier gas) with a specific resistance of 5000 Ω · cm and a supply rate of 4 μmol / min at a substrate temperature of 1025 ° C. and a pressure of 10 kPa at a substrate temperature of 1025 ° C. : Hydrogen and nitrogen) for 90 seconds to form an aluminum diffusion region on the surface layer of the substrate, and then at a substrate temperature of 1025 ° C and a pressure of 10 kPa, Al (CH 3 ) with a supply of 120 μmol / min An aluminum nitride single crystal layer (thickness: 0.1 μm) was epitaxially formed by flowing for 7 minutes in an NH 3 gas atmosphere supplied with 3 gases and 12 SLM.
On this aluminum nitride single crystal layer, a superlattice laminate (1025 ° C., 10 kPa, first superlattice layer: Al 0.15 GaN 0.85 N, film thickness 22.5 nm, second superlattice layer: AlN, film thickness 3 nm, total 120 An insulating buffer structure is formed on the superlattice laminate, and a pressure-resistant layer (1025 ° C., 10 kPa, GaN material, thickness: 0.2 μm), channel layer (1075 ° C., 100 kPa, A group III nitride semiconductor comprising a GaN material (thickness: 1.3 μm) and an electron supply layer (Al 0.25 Ga 0.75 N material, thickness: 25 nm) was epitaxially grown to form an epitaxial substrate for a group III nitride electronic device. MOCVD method is used as the growth method, TMA (trimethylaluminum: Al (CH 3 ) 3 ) · TMG (trimethylgallium: Al (CH 3 ) 3 ) is used as the group III material, ammonia is used as the group V material, Hydrogen and nitrogen gas were used as carrier gas.

(比較例1)
シリコン単結晶基板をAl(CH3)3ガス雰囲気に暴露しないこと以外は、実施例1と同様の方法によりIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を形成した。
(Comparative Example 1)
An epitaxial substrate for a group III nitride electronic device was formed by the same method as in Example 1 except that the silicon single crystal substrate was not exposed to the Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere.

(比較例2)
暴露時間を30秒としたこと以外は、実施例1と同様の方法によりIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を形成した。
(Comparative Example 2)
An epitaxial substrate for a group III nitride electronic device was formed by the same method as in Example 1 except that the exposure time was 30 seconds.

(比較例3)
暴露時間を180秒としたこと以外は、実施例1と同様の方法によりIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を形成した。
(Comparative Example 3)
An epitaxial substrate for a group III nitride electronic device was formed by the same method as in Example 1 except that the exposure time was 180 seconds.

(評価)
実施例1および比較例1のシリコン基板について、上記III族窒化物半導体をエピタキシャル形成した段階のサンプルについて、SIMSを用いてシリコン基板中のAl濃度を分析した。これらの結果をそれぞれ図2および図3に示す。なお、Al濃度のSIMS測定は、シリコン基板を適切な厚さまでエッチング除去し、シリコン基板側から窒化アルミニウム単結晶層側へ測定されるように行った。なお、比較し易いように、横軸の深さ情報を、窒化アルミニウム単結晶層3と接する界面を基準(0μm)となるように修正している。
(Evaluation)
About the silicon substrate of Example 1 and Comparative Example 1, the Al concentration in the silicon substrate was analyzed using SIMS for the sample at the stage where the group III nitride semiconductor was epitaxially formed. These results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. In addition, the SIMS measurement of the Al concentration was performed by removing the silicon substrate to an appropriate thickness and measuring from the silicon substrate side to the aluminum nitride single crystal layer side. For easy comparison, the depth information on the horizontal axis is corrected so that the interface in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3 is a reference (0 μm).

図2および図3に示す結果から明らかなように、比較例1のシリコン基板にはアルミニウム拡散領域が形成されていない(図3)のに対し、本発明に従う実施例1のシリコン基板には、シリコン基板2の、窒化アルミニウム単結晶層3と接する界面(0μm)から0.7μmの深さ位置までの範囲に、Al濃度が1×1015atoms/cm3以上のアルミニウム拡散領域が形成されていることがわかる(図2)。すなわち、拡散長は0.7μmであった。 As is clear from the results shown in FIGS. 2 and 3, the silicon substrate of Comparative Example 1 has no aluminum diffusion region (FIG. 3), whereas the silicon substrate of Example 1 according to the present invention has An aluminum diffusion region having an Al concentration of 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more is formed in a range from the interface (0 μm) in contact with the aluminum nitride single crystal layer 3 of the silicon substrate 2 to a depth position of 0.7 μm. (Figure 2). That is, the diffusion length was 0.7 μm.

なお、図には示されないが、比較例2のシリコン基板には、Al濃度が1×1015atoms/cm3以上のアルミニウム拡散領域が0.2μmの深さ位置までの範囲に形成され(拡散長0.2μm)、比較例3のシリコン基板には、Al濃度が1×1015atoms/cm3以上のアルミニウム拡散領域が、1.2μmの深さまでの範囲に形成されていた(拡散長1.2μm)。 Although not shown in the figure, in the silicon substrate of Comparative Example 2, an aluminum diffusion region having an Al concentration of 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more is formed in a range up to a depth of 0.2 μm (diffusion length). In the silicon substrate of Comparative Example 3, an aluminum diffusion region having an Al concentration of 1 × 10 15 atoms / cm 3 or more was formed in a range up to a depth of 1.2 μm (diffusion length 1.2 μm).

また、SIMSを用いて同様にして窒素濃度の分析を行った。Al濃度とは同時分析できないため図には示されないが、窒素と同時に測定した酸素や水素濃度の挙動により判明するシリコン基板と窒化アルミニウム単結晶層3との接する界面よりSi基板側において窒素ピークの立ち上がりが見られ、界面より先は窒化アルミニウムとして存在していることが確認された。これにより、Al層が存在しないこと、さらに窒化アルミニウム単結晶層形成時のアンモニアによるSi基板表面への窒素混入が推察できる。さらに、窒化アルミニウム単結晶層3は、TEM回折像より異軸成長に由来する回折パターンが観察されないことにより、単結晶であることが確認された。   Moreover, the nitrogen concentration was similarly analyzed using SIMS. Although it cannot be analyzed simultaneously with the Al concentration, it is not shown in the figure, but the nitrogen peak on the Si substrate side from the interface between the silicon substrate and the aluminum nitride single crystal layer 3 that is revealed by the behavior of the oxygen and hydrogen concentrations measured simultaneously with nitrogen A rise was observed, and it was confirmed that aluminum nitride exists beyond the interface. Thereby, it can be inferred that there is no Al layer and that nitrogen is mixed into the Si substrate surface by ammonia when forming the aluminum nitride single crystal layer. Furthermore, the aluminum nitride single crystal layer 3 was confirmed to be a single crystal by observing a diffraction pattern derived from different axis growth from a TEM diffraction image.

図4(a)〜(c)は、比較例2、実施例1、および比較例3のAl(CH3)3ガス雰囲気による暴露を行った段階でのサンプルについて、原子間力顕微鏡(AFM)で観察した結果をそれぞれ示したものである。供給時間の増大により、表面粗さが増大していることがわかる。このとき、それぞれの表面粗さRaは0.17m,0.37nm,1.30nmであった。これら表面粗さの変化は、SiとAlが反応し、Alがシリコン基板内に侵入した結果であり、単層としてのAl層は形成されていなかった。なお、比較例1のAl(CH3)3ガス雰囲気に暴露しないシリコン基板の表面粗さRaは0.10nmである。 4 (a) to 4 (c) show an atomic force microscope (AFM) for the samples of Comparative Example 2, Example 1 and Comparative Example 3 at the stage of exposure in an Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere. The results observed in are shown respectively. It can be seen that the surface roughness increases as the supply time increases. At this time, the surface roughness Ra was 0.17 m, 0.37 nm, and 1.30 nm, respectively. These changes in surface roughness are the result of Si and Al reacting and Al intruding into the silicon substrate, and an Al layer as a single layer was not formed. The surface roughness Ra of the silicon substrate not exposed to the Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere of Comparative Example 1 is 0.10 nm.

さらに、これら実施例1および比較例1〜3のIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板のIII族窒化物半導体表面からの(002)面および(102)面におけるX線ロッキングカーブの半値幅を測定した結果を図5(a),(b)に示す。図中、各プロットが上記図4(a)〜(c)のいずれかに対応するかが示されている。また、比較例1は図中のTMAプレフロー時間が0secのプロットである。図5(a),(b)から分かるように、本発明に従う実施例1(グラフ中(b)で示される)のIII族窒化物半導体は、TMAプレフローによる表面粗さRaが0.17nmと小さいシリコン基板上の比較例2(グラフ中(a)で示される)およびTMAプレフローをしない比較例1のIII族窒化物半導体よりも結晶性が良いことがわかる。また、TMAプレフローによる表面粗さRaが1.30nmと大きいシリコン基板上の比較例3(グラフ中(c)で示される)のIII族窒化物半導体は、結晶性はよいものの、表面にピットが観察された。さらに、比較例2のIII族窒化物半導体は、TMAプレフローをしなかった比較例1よりも、結晶性が悪化していることがわかる。これは、表面凹凸化による転位増加分に対し、上層の横方向成長による低転位化が、不十分な表面凹凸化により有効に働かなかったためであると考えられる。   Further, the half-value widths of the X-ray rocking curves at the (002) plane and the (102) plane from the group III nitride semiconductor surface of the group III nitride electronic device epitaxial substrate of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were measured. The results are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). In the figure, it is shown whether each plot corresponds to any of the above-described FIGS. 4 (a) to 4 (c). Comparative Example 1 is a plot with a TMA preflow time of 0 sec in the figure. As can be seen from FIGS. 5 (a) and 5 (b), the Group III nitride semiconductor of Example 1 (shown by (b) in the graph) according to the present invention has a surface roughness Ra as small as 0.17 nm by TMA preflow. It can be seen that the crystallinity is better than that of Comparative Group 2 on the silicon substrate (indicated by (a) in the graph) and Group III nitride semiconductor of Comparative Example 1 that does not perform TMA preflow. In addition, although the Group III nitride semiconductor of Comparative Example 3 (shown by (c) in the graph) on the silicon substrate having a large surface roughness Ra by TMA preflow of 1.30 nm has good crystallinity, pits are observed on the surface. It was done. Furthermore, it can be seen that the Group III nitride semiconductor of Comparative Example 2 has worse crystallinity than Comparative Example 1 in which TMA preflow was not performed. This is presumably because the dislocation increase due to the lateral growth of the upper layer did not work effectively due to insufficient surface unevenness against the increase in dislocation due to surface unevenness.

なお、上記実施例・比較例においては、5000Ω・cmの比抵抗を持つFZ法にて製造したシリコン基板を用いているが、20Ω・cmの比抵抗を持つCZ法にて製造したPドープn型シリコン基板およびBドープp型シリコン基板でも同様の効果が得られた。   In the above examples and comparative examples, a silicon substrate manufactured by the FZ method having a specific resistance of 5000 Ω · cm is used, but a P-doped n manufactured by the CZ method having a specific resistance of 20 Ω · cm. Similar effects were obtained with the p-type silicon substrate and the B-doped p-type silicon substrate.

本発明によれば、シリコン基板にアルミニウム拡散領域を設け、表面粗さを適正範囲に設定することにより、その上方に成長するIII族窒化物半導体の結晶性を向上させることができる電子デバイス用エピタキシャル基板およびその製造方法ならびにIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板を提供することができる。   According to the present invention, by providing an aluminum diffusion region in a silicon substrate and setting the surface roughness within an appropriate range, the crystallinity of a group III nitride semiconductor grown thereon can be improved. A substrate, a manufacturing method thereof, and an epitaxial substrate for a group III nitride electronic device can be provided.

1 電子デバイス用エピタキシャル基板
2 シリコン基板
3 窒化アルミニウム単結晶層
4 バッファ構造体
4a 第1超格子層
4b 第2超格子層
5 アルミニウム拡散領域
6 III族窒化物半導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Epitaxial substrate for electronic devices 2 Silicon substrate 3 Aluminum nitride single crystal layer 4 Buffer structure 4a First superlattice layer 4b Second superlattice layer 5 Aluminum diffusion region 6 Group III nitride semiconductor

Claims (8)

シリコン基板と、
該シリコン基板上に形成した窒化アルミニウム単結晶層と、
該窒化アルミニウム単結晶層上に形成した、少なくとも一組以上の超格子層を含むバッファ構造体と
を具える電子デバイス用エピタキシャル基板であって、
前記シリコン基板の表層部には、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面から基板厚さ方向に広がるアルミニウム拡散領域が設けられ、
前記シリコン基板の、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面の表面粗さRaは、0.2〜1nmの範囲であることを特徴とする電子デバイス用エピタキシャル基板。
A silicon substrate;
An aluminum nitride single crystal layer formed on the silicon substrate;
An epitaxial substrate for an electronic device comprising a buffer structure including at least one set of superlattice layers formed on the aluminum nitride single crystal layer,
The surface layer portion of the silicon substrate is provided with an aluminum diffusion region extending in the substrate thickness direction from the surface in contact with the aluminum nitride single crystal layer,
An epitaxial substrate for an electronic device, wherein a surface roughness Ra of a surface of the silicon substrate in contact with the aluminum nitride single crystal layer is in a range of 0.2 to 1 nm.
前記アルミニウム拡散領域は、その拡散長が、前記シリコン基板の、前記窒化アルミニウム単結晶層と接する表面を基準として、シリコン基板の深さ方向へ0.3〜1.0μmの範囲である請求項1に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   2. The aluminum diffusion region according to claim 1, wherein a diffusion length of the aluminum diffusion region is in a range of 0.3 to 1.0 μm in a depth direction of the silicon substrate with reference to a surface of the silicon substrate in contact with the aluminum nitride single crystal layer. Epitaxial substrate for electronic devices. 前記アルミニウム拡散領域におけるAl濃度は、1×1015〜1×1020atoms/cm3の範囲である請求項1または2に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。 3. The epitaxial substrate for an electronic device according to claim 1, wherein an Al concentration in the aluminum diffusion region is in a range of 1 × 10 15 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 . 前記バッファ構造体は、絶縁性を有する請求項1、2または3に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   The epitaxial substrate for electronic devices according to claim 1, wherein the buffer structure has insulating properties. 前記バッファ構造体は、Ba1Alb1Gac1Ind1N(0≦a1≦1, 0≦b1≦1, 0≦c1≦1, 0≦d1≦1, a1+b1+c1+d1=1)材料からなる第1超格子層および該第1超格子層とはバンドギャップの異なるBa2Alb2Gac2Ind2N(0≦a2≦1, 0≦b2≦1, 0≦c2≦1, 0≦d2≦1, a2+b2+c2+d2=1)材料からなる第2超格子層を交互に積層してなる超格子積層体を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。 The buffer structure includes B a1 Al b1 Ga c1 In d1 N (0 ≦ a 1 ≦ 1, 0 ≦ b 1 ≦ 1, 0 ≦ c 1 ≦ 1, 0 ≦ d 1 ≦ 1, a 1 + b 1 + c 1 + d 1 = 1) The first superlattice layer made of a material and B a2 Al b2 Ga c2 In d2 N (0 ≦ a 2 ≦ 1, 0 ≦ b 2 ) different from the first superlattice layer ≦ 1, 0 ≦ c 2 ≦ 1, 0 ≦ d 2 ≦ 1, a 2 + b 2 + c 2 + d 2 = 1) Superlattice laminate formed by alternately laminating second superlattice layers made of materials The epitaxial substrate for electronic devices as described in any one of Claims 1-4 which has these. 請求項1〜5に記載のバッファ構造体上に、窒化ガリウム層を具えるIII族窒化物電子デバイス用エピタキシャル基板。   An epitaxial substrate for a group III nitride electronic device, comprising a gallium nitride layer on the buffer structure according to claim 1. シリコン基板の表層部にアルミニウム拡散領域を形成する工程と、
前記シリコン基板上に窒化アルミニウム単結晶層をエピタキシャル形成する工程と、
該窒化アルミニウム単結晶層上にバッファ構造体を形成する工程と
を具える電子デバイス用エピタキシャル基板の製造方法であって、
前記アルミニウム拡散領域を形成する工程は、前記シリコン基板を、基板温度950℃以上でAl(CH3)3ガス雰囲気下で暴露処理することを含む電子デバイス用エピタキシャル基板の製造方法。
Forming an aluminum diffusion region in the surface layer of the silicon substrate;
Epitaxially forming an aluminum nitride single crystal layer on the silicon substrate;
A method of manufacturing an epitaxial substrate for an electronic device comprising a step of forming a buffer structure on the aluminum nitride single crystal layer,
The step of forming the aluminum diffusion region is a method for manufacturing an epitaxial substrate for an electronic device, comprising exposing the silicon substrate to an Al (CH 3 ) 3 gas atmosphere at a substrate temperature of 950 ° C. or higher.
前記窒化アルミニウム単結晶層は、前記暴露処理と同じ基板温度950℃以上で成長される請求項7に記載の電子デバイス用エピタキシャル基板。   The epitaxial substrate for electronic devices according to claim 7, wherein the aluminum nitride single crystal layer is grown at the same substrate temperature of 950 ° C. or more as in the exposure treatment.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013125833A (en) * 2011-12-14 2013-06-24 Toyota Motor Corp Iii-v compound semiconductor manufacturing method
JP2016189469A (en) * 2011-05-25 2016-11-04 エージェンシー フォー サイエンス, テクノロジー アンド リサーチ Method for forming nanostructure on substrate and use of the same
US10115589B2 (en) 2015-01-08 2018-10-30 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Epitaxial substrate for electronic devices, electronic device, method for producing the epitaxial substrate for electronic devices, and method for producing the electronic device
JP2019047090A (en) * 2017-09-07 2019-03-22 豊田合成株式会社 Method for manufacturing group iii nitride semiconductor element and method for manufacturing substrate
WO2023109866A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 苏州能讯高能半导体有限公司 Epitaxial structure of semiconductor device, preparation method for epitaxial structure, and semiconductor device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273946A (en) * 2006-03-10 2007-10-18 Covalent Materials Corp Nitride semiconductor single crystal film
JP2009158804A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Dowa Electronics Materials Co Ltd Semiconductor material, method for manufacturing semiconductor material, and semiconductor element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273946A (en) * 2006-03-10 2007-10-18 Covalent Materials Corp Nitride semiconductor single crystal film
JP2009158804A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Dowa Electronics Materials Co Ltd Semiconductor material, method for manufacturing semiconductor material, and semiconductor element

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016189469A (en) * 2011-05-25 2016-11-04 エージェンシー フォー サイエンス, テクノロジー アンド リサーチ Method for forming nanostructure on substrate and use of the same
JP2013125833A (en) * 2011-12-14 2013-06-24 Toyota Motor Corp Iii-v compound semiconductor manufacturing method
US10115589B2 (en) 2015-01-08 2018-10-30 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Epitaxial substrate for electronic devices, electronic device, method for producing the epitaxial substrate for electronic devices, and method for producing the electronic device
JP2019047090A (en) * 2017-09-07 2019-03-22 豊田合成株式会社 Method for manufacturing group iii nitride semiconductor element and method for manufacturing substrate
WO2023109866A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 苏州能讯高能半导体有限公司 Epitaxial structure of semiconductor device, preparation method for epitaxial structure, and semiconductor device

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