JP2012186268A - エピタキシャル基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エピタキシャル基板が、シリコン単結晶からなる下地基板と、下地基板の上に形成された複数のIII族窒化物層からなるIII族窒化物層群と、を備えており、下地基板が、所定のn型ドーパントが添加されてなることでn型の導電性を有し、かつ、比抵抗が0.1Ω・cm以下であり、複数のIII族窒化物層がそれぞれ、少なくともAlまたはGaを含み、エピタキシャル基板の反り量をSR(単位:μm)、窒化物層群の総膜厚をte(単位:μm)、下地基板の膜厚をts(単位:mm)、下地基板の直径をds(単位:mm)とするときに、規格化反り指数KがK={(SR/te)×(ts/ds)2}≦1×10-3なる関係式をみたすようにする。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の形態に係るエピタキシャル基板10の構成を示す断面模式図である。エピタキシャル基板10は、下地基板1の上に、いずれもIII族窒化物からなる下地層2と超格子層3と機能層4とをこの順にエピタキシャル形成した構成を有する。なお、下地層2と超格子層3とを合わせてバッファ層とも称する。
次に、MOCVD法を用いる場合を例として、エピタキシャル基板10を製造する方法について概説する。
次に、本実施の形態において用いる規格化反り指数について説明する。規格化反り指数とは、エピタキシャル基板10の反りの程度を表す指数であり、値が大きいほど、エピタキシャル基板10が反っていることを表す。
K={(SR/te)×(ts/ds)2} ・・・・(1)
なる式にて算出される。ここで、単純反り量とは、一般的に反りの程度を表す値として用いられる、エピタキシャル基板10を水平面に載置したときに、その鉛直方向最下点の位置(つまりは水平面の位置)から鉛直方向最上点の位置までの鉛直方向の距離である。単純反り量は、例えば、レーザー変位計を用いて測定される。あるいは、ノギスなどによって概略的な値を得ることできる。
次に、上述の構成を有する本実施の形態に係るエピタキシャル基板10を規格化反り指数Kに基づいて評価した場合の反りの度合いについて説明する。
次に、エピタキシャル基板10の反りの抑制が、HEMT素子の作製に際して奏する効果について説明する。
(基準2)二次元電子ガス移動度が1300cm2V-1s-1以上;
(基準3)コンタクト抵抗が10×10-6Ωcm2以下;
(基準4)−100V印加時のゲートリーク電流が1.0μAmm-1以下。
実験例1として、下地基板1として、アンチモンの添加量(原子濃度)を違えることで異なる比抵抗を有する複数のn型シリコン(111)面単結晶基板を用意し、これを用いて4種類のエピタキシャル基板10を作製した(試料No.1−1〜1−4)。それぞれの下地基板1の直径(エピタキシャル基板10の直径)dsは100mm、厚みtsは0.625mmであった。
バッファ層の厚みを違えることで、III族窒化物層群の総膜厚teを種々に違えた他は、実験例1の試料No.1−2(比抵抗ρ=0.02Ω・cm)、1−3(比抵抗ρ=0.05Ω・cm)、および1−4(比抵抗ρ=0.1Ω・cm)と同様の条件でそれぞれ5種ずつ計15種のエピタキシャル基板10を作製(試料No.4−1〜4−15)し、さらに係るエピタキシャル基板10を用いてHEMTを作製した。なお、試料No.4−3のエピタキシャル基板10が試料No.1−2のエピタキシャル基板10に相当し、試料No.4−8のエピタキシャル基板10が試料No.1−3のエピタキシャル基板10に相当し、試料No.4−13のエピタキシャル基板10が試料No.1−4のエピタキシャル基板10に相当する。
試料No.4−2、4−7、4−12:34ペア、総膜厚2.0μm;
試料No.4−3、4−8、4−13:74ペア、総膜厚3.0μm;
試料No.4−4、4−9、4−14:114ペア、総膜厚4.0μm;
試料No.4−5、4−10、4−15:154ペア、総膜厚5.0μm。
下地基板1の直径(エピタキシャル基板10の直径)dsと厚みtsとを種々に違えた他は、実験例1の試料No.1−2(比抵抗ρ=0.02Ω・cm)、1−3(比抵抗ρ=0.05Ω・cm)、および1−4(比抵抗ρ=0.1Ω・cm)と同様の条件でそれぞれ6種ずつ計18種のエピタキシャル基板10を作製(試料No.5−1〜5−18)し、さらに係るエピタキシャル基板10を用いてHEMTを作製した。なお、試料No.5−4のエピタキシャル基板10が試料No.1−2のエピタキシャル基板10に相当し、試料No.5−10のエピタキシャル基板10が試料No.1−3のエピタキシャル基板10に相当し、試料No.5−16のエピタキシャル基板10が試料No.1−4のエピタキシャル基板10に相当する。
2 下地層
2a 第1下地層
2b 第2下地層
3 超格子層
31 第1単位層
32 第2単位層
4 機能層
4a チャネル層
4b スペーサ層
4c 障壁層
10 エピタキシャル基板
Claims (5)
- シリコン単結晶からなる下地基板と、
前記下地基板の上に形成された複数のIII族窒化物層からなるIII族窒化物層群と、を備えるエピタキシャル基板であって、
前記下地基板は、所定のn型ドーパントが添加されてなることでn型の導電性を有し、かつ、比抵抗が0.1Ω・cm以下であり、
前記複数のIII族窒化物層はそれぞれ、少なくともAlまたはGaを含み、
前記エピタキシャル基板の反り量をSR(単位:μm)、前記窒化物層群の総膜厚をte(単位:μm)、前記下地基板の膜厚をts(単位:mm)、前記下地基板の直径をds(単位:mm)とするときに、規格化反り指数Kが
K={(SR/te)×(ts/ds)2}≦1×10-3
なる関係式をみたすことを特徴とするエピタキシャル基板。 - 請求項1に記載のエピタキシャル基板であって、
前記n型ドーパントがアンチモンまたはヒ素であることを特徴とするエピタキシャル基板。 - 請求項1または請求項2に記載のエピタキシャル基板であって、
前記III族窒化物層群が、
前記下地基板の上に形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上に形成された機能層と、
を備えることを特徴とするエピタキシャル基板。 - 請求項3に記載のエピタキシャル基板であって、
前記機能層が、
GaNからなるチャネル層と、
前記チャネル層の上に形成された、AlGaNもしくはInAlNからなる障壁層と、
を備えることを特徴とするエピタキシャル基板。 - 請求項4に記載のエピタキシャル基板であって、
前記機能層が、前記チャネル層と前記障壁層との間に、
AlNからなるスペーサ層、
をさらに備えることを特徴とするエピタキシャル基板。
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