JP2011103380A - 化合物半導体基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
Si単結晶の基板と、基板の主面上に形成された窒化物半導体の中間層と、中間層の主面上に形成された窒化物半導体の化合物半導体層からなり、基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3以上1.4×1018atoms/cm3以下であり、抵抗値が1000Ωcm以上であり、前記中間層と前記化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚が450nm以上4500nm以下であることを特徴とする化合物半導体基板。
【選択図】図1
Description
本実施の形態の化合物半導体基板は、Si単結晶の基板と、基板の主面上に形成された窒化物半導体の中間層と、中間層の主面上に形成された窒化物半導体の化合物半導体層からなる。そして、基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3以上1.4×1018atoms/cm3以下、抵抗値が1000Ωcm以上である。さらに、中間層と化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚が450nm以上4500nm以下である。
本実施の形態の化合物半導体基板は、Si単結晶の基板と、基板の主面上に形成された窒化物半導体の中間層と、中間層の主面上に形成された窒化物半導体の化合物半導体層からなる。そして、基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3以上1.4×1018atoms/cm3以下であり、ドーパントがボロンであり、抵抗値が0.001Ωcm以上0.1Ωcm以下であり、中間層と化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚が5000nm以上50000nm以下である。
直径4インチ、厚さ625μm、酸素濃度1.0×1018atoms/cm3、抵抗値5000ΩcmのSi単結晶基板の主面上に、厚さ20nmの単結晶AlNによる第一のバッファ層と、厚さ80nmの単結晶GaNによる第二のバッファ層を交互に各々10層、合計20層を積層した単結晶窒化物のMLバッファ層からなる中間層と、この中間層の主面上に、厚さ1000nmの単結晶GaNと厚さ30nmの単結晶AlaGa1−aN(a=0.25)の順に積層した単結晶窒化物活性層である化合物半導体層を形成して化合物半導体基板を作製した。中間層と化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚(以下、窒化物総膜厚と称する)が2030nmである。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3であること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
Si単結晶基板の酸素濃度が1.4×1018atoms/cm3であること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
Si単結晶基板の抵抗値が1000Ωcmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
窒化物総膜厚が450nmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
窒化物総膜厚が4500nmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.05×1018atoms/cm3であること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.1×1018atoms/cm3であること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の酸素濃度が1.5×1018atoms/cm3であること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。ただし、酸素析出物の表層突き抜けにより気相成長不良を起こし、デバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の抵抗値が500Ωcmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
窒化物総膜厚が400nmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。
窒化物総膜厚が5030nmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表1に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の抵抗値を、ボロンをドーパントとして0.004Ωcmとし、窒化物総膜厚が8030nmであること以外は、実施例1と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3であること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板の酸素濃度が1.4×1018atoms/cm3であること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板の抵抗値を、0.001Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板の抵抗値を、0.1Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
窒化物総膜厚が5000nmであること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
窒化物総膜厚が50000nmであること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板に還元性雰囲気下での熱処理を施すことで、主面から深さ2.0μm以上10.0μm未満の範囲の酸素濃度を0.08×1018atoms/cm3、抵抗値を5Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。
評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板に還元性雰囲気下での熱処理を施すことで、主面から深さ2μmの範囲の酸素濃度を0.8×1018atoms/cm3、主面から深さ2.0μm以上10.0μm未満の範囲の抵抗値を5Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板に還元性雰囲気下での熱処理を施すことで、主面から深さ2μmの範囲の酸素濃度を0.08×1018atoms/cm3、主面から深さ2.0μm以上10.0μm未満の範囲の抵抗値を0.008Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.05×1018atoms/cm3であること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の酸素濃度が0.1×1018atoms/cm3であること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の酸素濃度が1.5×1018atoms/cm3であること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。ただし、酸素析出物の表層突き抜けにより気相成長不良を起こし、デバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
Si単結晶基板の抵抗値を、50Ωcmとすること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
窒化物総膜厚が2030nmであること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。
窒化物総膜厚が60000nmであること以外は、実施例7と同様に化合物半導体基板を作製し、評価した。評価結果は表2に示す。ただし、基板の反りが大きくデバイス作製が不可能であった。したがって、カットオフ周波数は測定不能であった。
2 中間層(多層構造のバッファ層)
3 化合物半導体層
21 AlxGa1−xN単結晶層
22 AlyGa1−yN単結晶層
Claims (2)
- Si単結晶の基板と、
前記基板の主面上に形成された窒化物半導体の中間層と、
前記中間層の主面上に形成された窒化物半導体の化合物半導体層からなり、
前記基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3以上1.4×1018atoms/cm3以下であり、抵抗値が1000Ωcm以上であり、
前記中間層と前記化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚が450nm以上4500nm以下であることを特徴とする化合物半導体基板。 - Si単結晶の基板と、
前記基板の主面上に形成された窒化物半導体の中間層と、
前記中間層の主面上に形成された窒化物半導体の化合物半導体層からなり、
前記基板の酸素濃度が0.2×1018atoms/cm3以上1.4×1018atoms/cm3以下であり、ドーパントがボロンであり、抵抗値が0.001Ωcm以上0.1Ωcm以下であり、
前記中間層と前記化合物半導体層を合計した、主面と垂直方向の膜厚が5000nm以上50000nm以下であることを特徴とする化合物半導体基板。
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