JP2014138147A - Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method of the same - Google Patents

Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014138147A
JP2014138147A JP2013007164A JP2013007164A JP2014138147A JP 2014138147 A JP2014138147 A JP 2014138147A JP 2013007164 A JP2013007164 A JP 2013007164A JP 2013007164 A JP2013007164 A JP 2013007164A JP 2014138147 A JP2014138147 A JP 2014138147A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
nitride semiconductor
aln
thin film
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013007164A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5844753B2 (en
Inventor
Noriyuki Watanabe
則之 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2013007164A priority Critical patent/JP5844753B2/en
Publication of JP2014138147A publication Critical patent/JP2014138147A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5844753B2 publication Critical patent/JP5844753B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable formation of an element which uses a Ga-containing nitride semiconductor and has good characteristics by a substrate composed of a dissimilar material and a template substrate using AlN.SOLUTION: A nitride semiconductor growth substrate comprises: a substrate 101 composed of a material dissimilar to that of a nitride semiconductor; a semiconductor thin film 102 which is formed on the substrate 101 and composed of AlN; and a cap layer 103 which is formed on the semiconductor thin film 102 and composed of AlO. The cap layer 103 is formed in contact with a surface of the semiconductor thin film 102. The cap layer 103 is formed to cover the semiconductor film 102. The substrate 101 is composed of silicon, for example.

Description

本発明は、窒化物半導体の層を形成する窒化物半導体成長用基板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor growth substrate on which a nitride semiconductor layer is formed and a method for manufacturing the same.

GaNをはじめとした窒化物半導体は、高い絶縁破壊電界強度、高い熱伝導率、および高い電子飽和速度などの特性を有しており、高周波のハイパワーデバイス向けの材料として優れている。例えば、GaNバッファ層およびAlGaNバリア層を有するヘテロ接合構造では、ヘテロ接合界面近傍に電子が高濃度に蓄積され、いわゆる2次元電子ガス(two dimensional electron gas;2DEG)が形成される。この2DEGは、散乱要因となる導電性不純物が存在しないアンドープGaN層内を走行できるため、高い電子移動度を示す。従って、上述したヘテロ接合構造を有する素子は、いわゆる高電子移動度トランジスタ(HEMT;High Electron Mobility Transistor)として動作させることが可能である。   Nitride semiconductors such as GaN have characteristics such as high breakdown field strength, high thermal conductivity, and high electron saturation speed, and are excellent as materials for high-frequency high-power devices. For example, in a heterojunction structure having a GaN buffer layer and an AlGaN barrier layer, electrons are accumulated at a high concentration in the vicinity of the heterojunction interface, and so-called two dimensional electron gas (2DEG) is formed. This 2DEG can travel in an undoped GaN layer in which there are no conductive impurities that cause scattering, and thus exhibits high electron mobility. Therefore, the element having the above-described heterojunction structure can be operated as a so-called high electron mobility transistor (HEMT).

上述した例をはじめ、窒化物半導体から構成される積層構造を利用した光デバイス・電子デバイスを作製する場合、窒化物半導体結晶を基板上に順次成長することにより所望の積層構造を作製する。このような窒化物半導体結晶を成長するために通常用いられる基板は、サファイア、シリコンカーバイドあるいはシリコンといった、いわゆる異種材料から構成されたものとなる。これは、窒化物半導体基板の作製が技術的に非常に難しく、容易に入手できないためである。特に、ハイパワーデバイスとしての応用に注目が集まる中、大口径基板を容易に入手できるシリコン基板が、成長用基板として広く用いられるようになってきている(非特許文献1,2,3参照)。   In the case of manufacturing an optical device / electronic device using a stacked structure composed of nitride semiconductors including the above-described example, a desired stacked structure is manufactured by sequentially growing nitride semiconductor crystals on a substrate. A substrate usually used for growing such a nitride semiconductor crystal is made of a so-called dissimilar material such as sapphire, silicon carbide or silicon. This is because the production of the nitride semiconductor substrate is technically very difficult and cannot be easily obtained. In particular, while attention has been focused on application as a high-power device, silicon substrates from which large-diameter substrates can be easily obtained have been widely used as growth substrates (see Non-Patent Documents 1, 2, and 3). .

ここで、シリコン基板上に窒化物半導体であるGaを含む層を形成する場合、シリコン基板にGaが接触するとメルトバックエッチング反応によりシリコン基板がエッチングされるなどの異常成長が生じる。このため、通常は、シリコン基板上にAlN層を成長することでシリコン基板にGaが接触しない状態としてメルトバックエッチングを回避している。   Here, when a layer containing Ga, which is a nitride semiconductor, is formed on a silicon substrate, abnormal growth such as etching of the silicon substrate by a meltback etching reaction occurs when Ga contacts the silicon substrate. For this reason, usually, an AlN layer is grown on a silicon substrate to avoid meltback etching in a state where Ga does not contact the silicon substrate.

具体例として、シリコン基板上にAlGaNからなるバリア層およびGaNからなるチャネル層を有するHEMT用多層構造を成長する場合について説明する。まず、前処理としてHFによる水素終端化処理を施したシリコン基板を、有機金属化学気相成長(MOCVD)装置、あるいは分子線エピタキシー(MBE)装置などの成長装置の成長室に装填し、成長室を密閉状態とする。   As a specific example, a case where a multilayer structure for HEMT having a barrier layer made of AlGaN and a channel layer made of GaN is grown on a silicon substrate will be described. First, a silicon substrate subjected to hydrogen termination with HF as a pretreatment is loaded into a growth chamber of a growth apparatus such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus or a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus. Is sealed.

次に、装置を動作させて基板温度を成長温度まで上げる。次いで、アルミニウム原料ガスおよび窒素原料ガス(MOCVDの場合、例えばトリメチルアルミニウムとアンモニア)を供給し、シリコン基板上にAlNを成長する。次いで、Ga原料ガスの供給を開始し、GaNやAlNあるいはこれらの混晶であるAlGaNから構成されるバッファ構造を成長し、次いで、GaNチャネル層およびAlGaNバリア層を成長する(非特許文献4参照)。   Next, the apparatus is operated to raise the substrate temperature to the growth temperature. Next, an aluminum source gas and a nitrogen source gas (in the case of MOCVD, for example, trimethylaluminum and ammonia) are supplied to grow AlN on the silicon substrate. Next, supply of Ga source gas is started, a buffer structure composed of AlGaN that is GaN, AlN, or a mixed crystal thereof is grown, and then a GaN channel layer and an AlGaN barrier layer are grown (see Non-Patent Document 4). ).

しかしながら、上述した方法では、シリコン基板にGaが接触する可能性が排除できない。例えば、連続して上述した窒化物半導体層の積層構造による素子製造を実施する場合、先に実施した素子製造により、成長室内においては、壁面や基板支持台に大量のGaの付着物が残っている。このGaを含む付着物が、次の素子製造の際に、シリコン基板に付着し、前述したメルトダウンエッチングを起こす可能性がある。   However, with the method described above, the possibility that Ga contacts the silicon substrate cannot be excluded. For example, in the case where the device manufacturing with the nitride semiconductor layer laminated structure described above is performed continuously, a large amount of Ga deposits remain on the wall surface or the substrate support table in the growth chamber due to the device manufacturing performed previously. Yes. The deposit containing Ga may adhere to the silicon substrate during the next element manufacturing, and may cause the above-described meltdown etching.

この問題を防ぐために、あらかじめAlN膜をシリコン基板に堆積させたテンプレート基板を用い、既に形成されているAlN膜の上に上述したような素子形成のためのGaを含む窒化物半導体からなる多層構造を成長する技術が提案されている。テンプレート基板を形成するためのAlN膜の成長は、ガリウムを含む材料の堆積を行わない装置により行えばよい。実際に、AlN膜が既に形成されているテンプレート基板が入手可能である(非特許文献5参照)。   In order to prevent this problem, a multilayer substrate made of a nitride semiconductor containing Ga for element formation as described above is used on an AlN film already formed using a template substrate in which an AlN film is previously deposited on a silicon substrate. Technology to grow is proposed. The growth of the AlN film for forming the template substrate may be performed by an apparatus that does not deposit a material containing gallium. Actually, a template substrate on which an AlN film has already been formed is available (see Non-Patent Document 5).

IMEC annual report 2011(http://annualreport.imec.be/Domains/Energy/GaN-technology/page.aspx/1096)IMEC annual report 2011 (http://annualreport.imec.be/Domains/Energy/GaN-technology/page.aspx/1096) AZZURRO Semiconductors 製品案内(http://www.azzurro-semiconductors.com/products/power-semiconductor-wafers)AZZURRO Semiconductors Product Guide (http://www.azzurro-semiconductors.com/products/power-semiconductor-wafers) NTTアドバンステクノロジ株式会社 製品案内(http://keytech.ntt-at.co.jp/electro/prd_1002.html)NTT Advanced Technology Corporation Product Information (http://keytech.ntt-at.co.jp/electro/prd_1002.html) A. Dadgar, A. Strittmatter, J. Blasing, M. Poschenrieder, O. Contreras, P. Veit,1 T. Riemann, F. Bertram, A. Reiher, A. Krtschil, A. Diez, T. Hempel, T. Finger, A. Kasic, M. Schubert, D. Bimberg, F. A. Ponce, J. Christen, and A. Krost, "Metalorganic chemical vapor phase epitaxy of gallium-nitride on silicon," Physica Status Solidi C, vol.0, no.6, pp.1583-1606, 2003.A. Dadgar, A. Strittmatter, J. Blasing, M. Poschenrieder, O. Contreras, P. Veit, 1 T. Riemann, F. Bertram, A. Reiher, A. Krtschil, A. Diez, T. Hempel, T Finger, A. Kasic, M. Schubert, D. Bimberg, FA Ponce, J. Christen, and A. Krost, "Metalorganic chemical vapor phase epitaxy of gallium-nitride on silicon," Physica Status Solidi C, vol.0, no.6, pp.1583-1606, 2003. Kyma Technologies 製品情報(http://www.kymatech.com/products/template-products/aln-templates/aln-template-detail)Kyma Technologies Product Information (http://www.kymatech.com/products/template-products/aln-templates/aln-template-detail) A. Yamamoto, D. Hironaga, A. Mihara, Y. Muramatsu, K. Sugita, A. G. Bhuiyan, A. Hashimoto, N. Shigekawa, N. Watanabe, "MOVPE growth of InxGa1-xN (x~0.5) on Si(111) substrates with a pn junction on the surface", submitted to Physica Status Solidi C.A. Yamamoto, D. Hironaga, A. Mihara, Y. Muramatsu, K. Sugita, AG Bhuiyan, A. Hashimoto, N. Shigekawa, N. Watanabe, "MOVPE growth of InxGa1-xN (x ~ 0.5) on Si ( 111) substrates with a pn junction on the surface ", submitted to Physica Status Solidi C.

ところで、AlNはバンドギャップが6.2eVと大きいために絶縁体であり、特に高耐圧が要求されるハイパワートランジスタを製造する上で有効と考えられてきた。しかしながら、シリコンとAlNとの間にはおよそ20%近い格子不整合があり、また、熱膨張係数の不整合もきわめて大きい組み合わせである。この不整合のため、シリコン基板上に成長されたAlNの膜には1010cm-2をはるかに超える高密度の貫通転位が存在する。この貫通転位の存在により、シリコン基板上に成長されたAlNの絶縁性はほとんどなく、むしろ比較的電流が流れやすい状態にある。 By the way, AlN is an insulator because its band gap is as large as 6.2 eV, and it has been considered effective in manufacturing a high power transistor that requires a particularly high breakdown voltage. However, there is a lattice mismatch of approximately 20% between silicon and AlN, and the thermal expansion coefficient mismatch is also a very large combination. Due to this mismatch, there is a high density of threading dislocations in the AlN film grown on the silicon substrate, far exceeding 10 10 cm -2 . Due to the existence of threading dislocations, there is almost no insulation of AlN grown on the silicon substrate, but a relatively easy current flow.

非特許文献6には、導電性(p型)のシリコン基板上にAlNを成長したテンプレート基板上に、n型のInGaNを成長した試料の表面および基板裏面に電極金属を形成して測定した電流・電圧特性について報告されている。AlNが絶縁体であって高抵抗を示すものであるなら、ほとんど電流は流れないはずであるが、図9に示すように、特性はほぼ完全にオーミック性を示している(非特許文献6Figure4(a)参照)。   Non-Patent Document 6 discloses a current measured by forming an electrode metal on the front surface and back surface of a sample on which n-type InGaN is grown on a template substrate obtained by growing AlN on a conductive (p-type) silicon substrate.・ Voltage characteristics have been reported. If AlN is an insulator and exhibits high resistance, almost no current should flow, but the characteristics are almost completely ohmic as shown in FIG. a)).

このように、異種材料からなる基板を用いたテンプレート基板に用いられているAlNは、高密度の貫通転位の存在により低抵抗となり、物質が本来持ち合わせている絶縁性を発揮できず、ハイパワートランジスタへの応用に対してなんら利点がない状態である。このように、現在提供されている異種材料からなる基板とAlNとを用いたテンプレート基板では、高い絶縁性が得られず、Gaを含む窒化物半導体からなる特性のよい素子が形成できないという問題があった。   As described above, AlN used for a template substrate using a substrate made of a different material has a low resistance due to the presence of high-density threading dislocations, and cannot exhibit the insulation inherent in the substance. There is no advantage for the application. As described above, a template substrate using AlN and a substrate made of a different material that is currently provided cannot obtain high insulation properties, and an element having good characteristics made of a nitride semiconductor containing Ga cannot be formed. there were.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、異種材料からなる基板とAlNとを用いたテンプレート基板で、Gaを含む窒化物半導体を用いた特性のよい素子が形成できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above problems, and is a template substrate using a substrate made of different materials and AlN, and having a good characteristic using a nitride semiconductor containing Ga. It aims to be able to form.

本発明に係る窒化物半導体成長用基板は、窒化物半導体とは異なる材料から構成された基板と、基板の上に形成されたAlNからなる半導体薄膜と、半導体薄膜の上に半導体薄膜の表面に接して半導体薄膜を覆って形成されたキャップ層とを備え、キャップ層は、Al,Ga,Inのいずれかの酸化物から構成されたものである。   A nitride semiconductor growth substrate according to the present invention includes a substrate made of a material different from a nitride semiconductor, a semiconductor thin film made of AlN formed on the substrate, and a surface of the semiconductor thin film on the semiconductor thin film. And a cap layer formed so as to cover the semiconductor thin film, and the cap layer is made of an oxide of Al, Ga, or In.

上記窒化物半導体成長用基板において、キャップ層は、Al23から構成されたものである。また、基板はシリコンから構成されていればよい。 In the nitride semiconductor growth substrate, the cap layer is made of Al 2 O 3 . The substrate may be made of silicon.

また、本発明に係る窒化物半導体成長用基板の製造方法は、窒化物半導体とは異なる材料から構成された基板の上にAlNからなる半導体薄膜を形成する第1工程と、半導体薄膜の上に半導体薄膜の表面に接して半導体薄膜を覆うキャップ層を形成する第2工程とを備え、キャップ層は、Al,Ga,Inのいずれかの酸化物から構成されたものである。例えば、基板は、シリコンから構成すればよい。   The method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate according to the present invention includes a first step of forming a semiconductor thin film made of AlN on a substrate made of a material different from a nitride semiconductor, and a semiconductor thin film. And a second step of forming a cap layer that is in contact with the surface of the semiconductor thin film and covers the semiconductor thin film, and the cap layer is made of an oxide of Al, Ga, or In. For example, the substrate may be made of silicon.

上記窒化物半導体成長用基板の製造方法において、キャップ層は、Al23から構成されたものである。ここで、この場合、基板をシリコンから構成した場合、第1工程は、基板の表面を水素終端化する工程と、水素終端化した基板の表面にAlの単原子膜を形成する工程と、単原子膜の上にAlNを堆積して堆積したAlNに単原子膜が同質化した半導体薄膜を形成する工程とを含むようにするとよい。 In the method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate, the cap layer is made of Al 2 O 3 . Here, in this case, when the substrate is made of silicon, the first step includes a step of hydrogen-termination of the surface of the substrate, a step of forming an Al monoatomic film on the surface of the hydrogen-terminated substrate, It is preferable to include a step of depositing AlN on the atomic film and forming a semiconductor thin film in which the monoatomic film is homogenized on the deposited AlN.

以上説明したことにより、本発明によれば、異種材料からなる基板とAlNとを用いたテンプレート基板で、Gaを含む窒化物半導体を用いた特性のよい素子が形成できるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, it is possible to form an excellent element using a nitride semiconductor containing Ga on a template substrate using a substrate made of different materials and AlN. Is obtained.

図1は、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a nitride semiconductor growth substrate in an embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view schematically showing a state in each step according to the method for manufacturing the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図2Bは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing a state in each step according to the method for manufacturing the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図2Cは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2C is a cross-sectional view schematically showing a state in each step according to the method for manufacturing the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図2Dは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2D is a cross-sectional view schematically showing a state in each step according to the method for manufacturing the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図2Eは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 2E is a cross-sectional view schematically showing a state in each step according to the method for manufacturing the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の窒化物半導体成長用基板の上に窒化物半導体の層を結晶成長させた構造を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a structure in which a nitride semiconductor layer is grown on a nitride semiconductor growth substrate of the present invention. 図4Aは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層の形成について説明する説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram for explaining the formation of a nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図4Bは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層の形成について説明する説明図である。FIG. 4B is an explanatory diagram illustrating formation of a nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図4Cは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層の形成について説明する説明図である。FIG. 4C is an explanatory diagram illustrating formation of a nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図4Dは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層の形成について説明する説明図である。FIG. 4D is an explanatory diagram illustrating formation of the nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 図5は、X線回折による(0002)からの対称反射スペクトルを示した特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a symmetric reflection spectrum from (0002) by X-ray diffraction. 図6は、本発明の窒化物半導体成長用基板上に、AlGaN/GaNヘテロ構造を形成した状態を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an AlGaN / GaN heterostructure is formed on the nitride semiconductor growth substrate of the present invention. 図7は、本発明の窒化物半導体成長用基板上に、AlGaN/GaNヘテロ構造および電極を形成した状態を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an AlGaN / GaN heterostructure and electrodes are formed on the nitride semiconductor growth substrate of the present invention. 図8は、図7に示す電極701と電極702との間に電圧を印加した際に流れる電流を測定した結果を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a result of measuring a current flowing when a voltage is applied between the electrode 701 and the electrode 702 shown in FIG. 図9は、非特許文献6に示された、導電性のシリコン基板上にAlNを成長したテンプレート基板上に、n型のInGaNを成長した試料の表面および基板裏面に電極金属を形成して測定した電流・電圧特性を示す特性図である。FIG. 9 shows measurement by forming an electrode metal on the surface of the sample on which n-type InGaN is grown and on the rear surface of the substrate on the template substrate obtained by growing AlN on the conductive silicon substrate shown in Non-Patent Document 6. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the current / voltage characteristics obtained.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。はじめに、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の構成を示す断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a nitride semiconductor growth substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a nitride semiconductor growth substrate in an embodiment of the present invention.

この窒化物半導体成長用基板は、窒化物半導体とは異なる材料から構成された基板101と、基板101の上に形成されたAlNからなる半導体薄膜102と、半導体薄膜102の上に形成されたAl23からなるキャップ層103とを備える。キャップ層103は、半導体薄膜102の表面に接して形成されている。また、キャップ層103は、半導体薄膜102を覆って形成されている。基板101は、例えば、シリコンから構成されている。 The substrate for growing a nitride semiconductor includes a substrate 101 made of a material different from a nitride semiconductor, a semiconductor thin film 102 made of AlN formed on the substrate 101, and an Al formed on the semiconductor thin film 102. And a cap layer 103 made of 2 O 3 . The cap layer 103 is formed in contact with the surface of the semiconductor thin film 102. The cap layer 103 is formed so as to cover the semiconductor thin film 102. The substrate 101 is made of, for example, silicon.

キャップ層103は、半導体薄膜102の表面を保護する役割を有する。加えて、キャップ層103は、基板101と半導体薄膜102との不整合により、基板101と半導体薄膜102との界面で発生し、半導体薄膜102内をこの表面へ向かって伝播している貫通転位が、これより上に形成(成長)される窒化物半導体の層に伝搬することを止める働きを有する。このことにより、例えば、キャップ層103の上にAlN層を成長すれば、この層をより貫通転位密度の低い状態とすることができる。この結果、本実施の形態の窒化物半導体成長用基板を用いてAlN層を成長させることで、抵抗率を増大させ、ハイパワートランジスタへの応用に対してより高耐圧が実現できるようになる。   The cap layer 103 has a role of protecting the surface of the semiconductor thin film 102. In addition, the cap layer 103 is generated at the interface between the substrate 101 and the semiconductor thin film 102 due to the mismatch between the substrate 101 and the semiconductor thin film 102, and threading dislocations propagating in the semiconductor thin film 102 toward the surface are generated. , And has a function of stopping propagation to the nitride semiconductor layer formed (grown) thereon. Thus, for example, if an AlN layer is grown on the cap layer 103, this layer can be brought into a state with a lower threading dislocation density. As a result, by growing the AlN layer using the nitride semiconductor growth substrate of the present embodiment, the resistivity can be increased and a higher breakdown voltage can be realized for application to a high power transistor.

次に、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法について、図2A〜図2Cを用いて説明する。図2A〜図2Cは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法による各工程における状態を模式的に示す断面図である。   Next, a method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. 2A to 2C are cross-sectional views schematically showing states in respective steps according to the method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention.

まず、例えば、単結晶シリコンからなる基板101の表面に対し、HFによる前処理などにより、水素原子による終端化を施しておく。   First, for example, the surface of the substrate 101 made of single crystal silicon is terminated with hydrogen atoms by pretreatment with HF or the like.

次に、図2A,図2B,図2Cに示すように、基板101の上に、AlNからなる半導体薄膜102を形成する(第1工程)。例えば、ECR(Electron Cycrotron Resonance)プラズマ成膜装置を用いて半導体薄膜102を形成する。   Next, as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, a semiconductor thin film 102 made of AlN is formed on the substrate 101 (first step). For example, the semiconductor thin film 102 is formed using an ECR (Electron Cycrotron Resonance) plasma film forming apparatus.

まず、上述したように前処理をした基板101を、ECRプラズマ成膜装置の成膜室に装填(配置)する。基板温度は室温(20〜25℃程度)とする。次に、ECRプラズマ成膜装置を動作させ、図2Aに示すように、表面が水素201により終端された基板101の上に、Arプラズマ中でAl単原子202を堆積する。このAl単原子202の堆積により、前処理によって基板101の表面を終端化していた水素はAlと置換され、図2Bに示すように、Alが基板101の表面のSiと結合したAl単原子膜203が形成される。   First, the substrate 101 that has been pretreated as described above is loaded (arranged) in the film forming chamber of the ECR plasma film forming apparatus. The substrate temperature is room temperature (about 20 to 25 ° C.). Next, the ECR plasma film forming apparatus is operated to deposit Al single atoms 202 in Ar plasma on the substrate 101 whose surface is terminated with hydrogen 201 as shown in FIG. 2A. As a result of the deposition of the Al monoatom 202, hydrogen that has terminated the surface of the substrate 101 by the pretreatment is replaced with Al, and an Al monoatomic film in which Al is bonded to Si on the surface of the substrate 101 as shown in FIG. 2B. 203 is formed.

次いで、Alと窒素を用い、図2Bに示すように、Arプラズマ中でAl単原子202とN単原子204とを堆積する。この堆積に伴い、初期に堆積したAl単原子膜203は、AlNと同質化し、Al単原子膜は消失し、図2Cに示すように、AlNからなる半導体薄膜102が形成される。また、AlとSiが結合した状態を反映し、形成された半導体薄膜102は、多結晶やアモルファスではなく、基板101を構成している単結晶シリコンの格子の情報を引き継いだ単結晶となる。このように、半導体薄膜102の形成は、エピタキシャル成長、少なくとも、エピタキシャル成長に近い状態で進む。なお、言い換えると、半導体薄膜102は、基板101の上にエピタキシャル成長させればよい。   Next, using Al and nitrogen, as shown in FIG. 2B, Al single atoms 202 and N single atoms 204 are deposited in Ar plasma. As a result of this deposition, the Al monoatomic film 203 deposited at an early stage is homogenized with AlN, and the Al monoatomic film disappears. As shown in FIG. 2C, a semiconductor thin film 102 made of AlN is formed. In addition, reflecting the combined state of Al and Si, the formed semiconductor thin film 102 is not polycrystalline or amorphous, but becomes a single crystal that inherits the lattice information of the single crystal silicon constituting the substrate 101. Thus, the formation of the semiconductor thin film 102 proceeds in an epitaxial growth, at least close to the epitaxial growth. In other words, the semiconductor thin film 102 may be epitaxially grown on the substrate 101.

次に、図2D,図2Eに示すように、半導体薄膜102の上に半導体薄膜102の表面に接して半導体薄膜102を覆うAl23からなるキャップ層103を形成する(第2工程)。まず、上述したECRプラズマ成膜装置の成膜室において、図2Dに示すように、Arプラズマ中でAl単原子202および酸素(O)原子205を堆積する。これにより、図2Eに示すように、Al23からなるキャップ層103が形成される。形成されたキャップ層103においても、半導体薄膜102の格子の情報を引き継ぎ、アモルファスではなく結晶として形成される。 Next, as shown in FIGS. 2D and 2E, a cap layer 103 made of Al 2 O 3 is formed on the semiconductor thin film 102 so as to contact the surface of the semiconductor thin film 102 and cover the semiconductor thin film 102 (second step). First, as shown in FIG. 2D, Al single atoms 202 and oxygen (O) atoms 205 are deposited in Ar plasma in the film forming chamber of the ECR plasma film forming apparatus described above. As a result, as shown in FIG. 2E, a cap layer 103 made of Al 2 O 3 is formed. The formed cap layer 103 also inherits the lattice information of the semiconductor thin film 102 and is formed as a crystal rather than an amorphous material.

上述した実施の形態における窒化物半導体成長用基板の製造方法において、本質的に重要な点は、堆積初期に形成するAl単原子膜203である。水素終端化処理は、シリコンからなる基板101表面の酸化膜の除去および保護のためには最適であるが、シリコン表面に結合した水素原子は、室温ではおろか、600℃程度の温度にしてもほとんど除去できない。このため、水素終端された状態でAlNの堆積を開始すると、十分品質の高いAlN結晶を得ることができない。   In the method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate in the above-described embodiment, the essential point is the Al monoatomic film 203 formed at the initial stage of deposition. The hydrogen termination treatment is optimal for removing and protecting the oxide film on the surface of the substrate 101 made of silicon, but the hydrogen atoms bonded to the silicon surface are not limited to room temperature, but are almost at a temperature of about 600 ° C. It cannot be removed. For this reason, if the deposition of AlN is started with hydrogen terminated, a sufficiently high quality AlN crystal cannot be obtained.

これに対し、初期には、Al単原子膜203を形成するようにすると、Al原子は、活性が高いために基板101表面の水素と容易に置換され、均一なAl単原子膜203を形成することが容易である。この状態にすることで、良質なAlNからなる半導体薄膜102の形成が可能となる。   On the other hand, when the Al monoatomic film 203 is initially formed, Al atoms are easily replaced with hydrogen on the surface of the substrate 101 due to its high activity, thereby forming a uniform Al monoatomic film 203. Is easy. In this state, the semiconductor thin film 102 made of high-quality AlN can be formed.

仮に、水素原子が容易に除去できてシリコン表面を露出させることができたとしても、Al単原子膜を形成せずにAlと窒素を供給してAlN膜の形成を行うと、いわゆるIII族極性面およびV族極性面が表面側となるAlNが同時に形成されてしまい、やはり品質の高いAlN結晶からなる半導体薄膜102が得られない。これに対し、Al単原子膜203を形成することにより、均一なIII族極性面を形成することが可能となり、良質なAlNからなる半導体薄膜102が形成できる。このように、Al単原子膜203の形成は、上述した実施形態においてきわめて重要な工程である。なお、Al単原子膜203は、基板101の全面を覆うことが重要である。従って、Al単原子膜203は、基板101の全域が覆われる程度の膜厚以上に形成されていればよい。また、Al単原子膜203の膜厚は、2モノレイヤを上限とする。   Even if hydrogen atoms can be easily removed and the silicon surface can be exposed, if an AlN film is formed by supplying Al and nitrogen without forming an Al monoatomic film, so-called group III polarity is obtained. AlN having the surface and the group V polar surface on the surface side is formed at the same time, and the semiconductor thin film 102 made of high-quality AlN crystal cannot be obtained. On the other hand, by forming the Al monoatomic film 203, a uniform group III polar surface can be formed, and the semiconductor thin film 102 made of high-quality AlN can be formed. As described above, the formation of the Al monoatomic film 203 is a very important process in the above-described embodiment. Note that it is important that the Al monoatomic film 203 covers the entire surface of the substrate 101. Therefore, the Al monoatomic film 203 only needs to be formed to have a thickness that is sufficient to cover the entire area of the substrate 101. In addition, the upper limit of the thickness of the Al monoatomic film 203 is 2 monolayers.

なお、上述した実施の形態では、室温(例えば、20℃)で各層を形成しているが、この温度に限定されない。上述した実施の形態では、室温程度でも窒化物半導体成長用基板が形成できることがいわゆる効果であり、上述した各層の形成における温度が、室温より低温であってもよく、また、高温であってもよい。   In the above-described embodiment, each layer is formed at room temperature (for example, 20 ° C.), but is not limited to this temperature. In the above-described embodiment, it is a so-called effect that a nitride semiconductor growth substrate can be formed even at about room temperature, and the temperature in forming each layer described above may be lower than room temperature or higher. Good.

また、上述の実施の形態において、成膜装置としてECRプラズマ成膜装置を使用しているが、これに限定されず、プラズマ援用化学気相堆積装置、マグネトロンスパッタ装置をはじめとした各種スパッタ装置、あるいは酸素を導入したMBE装置,MOCVD装置など、適切に上述した各層を形成できる装置であればいずれのものも使用できる。   In the above-described embodiment, an ECR plasma film forming apparatus is used as the film forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and various sputtering apparatuses including a plasma-assisted chemical vapor deposition apparatus and a magnetron sputtering apparatus, Alternatively, any device can be used as long as it can appropriately form each layer described above, such as an MBE device or an MOCVD device into which oxygen is introduced.

次に、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層成長における効果について説明する。本発明の形態における窒化物半導体成長用基板を用いることで、例えば、図3に示すように、AlN層104,GaN層105を、高品質な状態で形成できる。図3は、本発明の窒化物半導体成長用基板の上に窒化物半導体の層を結晶成長させた構造を模式的に示す断面図である。   Next, the effect in the nitride semiconductor layer growth using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention will be described. By using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 3, the AlN layer 104 and the GaN layer 105 can be formed in a high quality state. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a structure in which a nitride semiconductor layer is grown on a nitride semiconductor growth substrate of the present invention.

以下、上述したAlN層104,GaN層105の形成について図4A〜図4Dを用いて説明する。図4A〜図4Dは、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いた窒化物半導体層の形成について説明する説明図である。図4A〜図4Dでは、各工程における状態(断面)を模式的に示している。   Hereinafter, the formation of the AlN layer 104 and the GaN layer 105 will be described with reference to FIGS. 4A to 4D. 4A to 4D are explanatory views for explaining the formation of the nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention. 4A to 4D schematically show states (cross sections) in each step.

まず、半導体薄膜102およびキャップ層103が形成された基板101(窒化物半導体成長用基板)を、よく知られたMOCVD装置の成長室内に装填し、成長室内に水素ガスを供給した状態で、成長室内の圧力(成長室圧力)を9806.65Pa(0.1気圧)程度に保つ。次いで、この状態で、基板温度をAlNやGaNなどの窒化物半導体がエピタキシャル成長する温度(およそ1000℃前後)まで上昇させる。   First, the substrate 101 (nitride semiconductor growth substrate) on which the semiconductor thin film 102 and the cap layer 103 are formed is loaded into the growth chamber of a well-known MOCVD apparatus, and the growth is performed in a state where hydrogen gas is supplied into the growth chamber. The indoor pressure (growth chamber pressure) is maintained at about 9806.65 Pa (0.1 atm). Next, in this state, the substrate temperature is raised to a temperature at which a nitride semiconductor such as AlN or GaN is epitaxially grown (about 1000 ° C.).

基板温度を上昇させる過程で、基板温度が500℃程度に達したところで、成長室にアンモニアを導入する。これにより、図4Aに示すように、基板101(キャップ層103)の表面にアンモニア401が供給されるようになる。このように、高温下でアンモニア401にさらされることで、キャップ層103が変質する。キャップ層103は、これを構成しているAl23の一部が、OがNに置き換わることでAlNに代わり、図4Bに示すように、キャップ層103はAl23層131のみではなく、島状にAlN層132が点在するような状態に変化する。 In the process of raising the substrate temperature, ammonia is introduced into the growth chamber when the substrate temperature reaches about 500 ° C. As a result, as shown in FIG. 4A, ammonia 401 is supplied to the surface of the substrate 101 (cap layer 103). Thus, the cap layer 103 is altered by being exposed to the ammonia 401 at a high temperature. A part of Al 2 O 3 constituting the cap layer 103 is replaced by AlN when O is replaced by N, and the cap layer 103 is not formed only by the Al 2 O 3 layer 131 as shown in FIG. 4B. Instead, the state changes to a state in which the AlN layers 132 are scattered in an island shape.

次に、基板温度が成長温度に達したところで、アンモニア401に加え、図4Cに示すように、Alの原料としてトリメチルアルミニウム(TMAl)402を供給すると、AlN層104の成長が開始される。ここで、成長するAlN層104への貫通転位の伝播は、Al23層131の中に島状にAlN層132が形成されたキャップ層103によって阻害される。この貫通転位伝播の阻害は、Al23層131ではAl23層131自身が貫通転位に対するストッパとなる。また、AlN層132では島状の形状により転位の伝播方向が基板101表面と平行な方向に屈曲されることによって成長方向への貫通転位の伝播を抑制する。 Next, when the substrate temperature reaches the growth temperature, as shown in FIG. 4C, in addition to ammonia 401, when trimethylaluminum (TMAl) 402 is supplied as an Al raw material, the growth of the AlN layer 104 is started. Here, the propagation of threading dislocations to the growing AlN layer 104 is inhibited by the cap layer 103 in which the AlN layer 132 is formed in an island shape in the Al 2 O 3 layer 131. Inhibition of the threading dislocation propagation, Al 2 in O 3 layer 131 Al 2 O 3 layer 131 itself serves as a stopper for the threading dislocation. In the AlN layer 132, the dislocation propagation direction is bent in a direction parallel to the surface of the substrate 101 due to the island shape, thereby suppressing the propagation of threading dislocations in the growth direction.

次に、以上のようにしてAlN層104を成長した後、TMAl402の供給を停止するとともに、図4Dに示すように、Gaの原料としてトリメチルガリウム(TMGa)403を供給することで、GaN層105の成長が開始される。   Next, after the AlN layer 104 is grown as described above, the supply of TMAl 402 is stopped and, as shown in FIG. 4D, trimethyl gallium (TMGa) 403 is supplied as a Ga raw material, so Growth begins.

次に、上述したことにより作製したGaN層105の結晶性をX線回折により評価した結果について、図5を用いて説明する。図5は、X線回折による(0002)からの対称反射スペクトルを示した特性図である。図5において、(a)はGaN層105における測定結果を示し、(b)は、従来技術によるGaN層における測定結果を示している。図5の(a)と(b)とを比較すれば分かるように、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板を用いて形成したGaN層105の方が、強度が高く,半値幅が狭い状態であり、高い(高品質な)結晶性が得られていることが分かる。   Next, the results of evaluating the crystallinity of the GaN layer 105 fabricated as described above by X-ray diffraction will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a symmetric reflection spectrum from (0002) by X-ray diffraction. In FIG. 5, (a) shows the measurement result in the GaN layer 105, and (b) shows the measurement result in the GaN layer according to the prior art. As can be seen by comparing FIGS. 5A and 5B, the GaN layer 105 formed using the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention has higher strength and a half-width. It is understood that high (high quality) crystallinity is obtained.

また、非対称反射スペクトルの半値幅からGaN中の転位密度を見積もったところ、従来技術では、5×1011cm-2程度の転位密度となるが、GaN層105では、4×109cm-2程度となり、約2桁改善された。GaN層105における転位密度が改善されたのは、基板101の上のAlNからなる半導体薄膜102中の高密度な貫通転位の伝播が、キャップ層103によって阻害されてAlN層104へ伝播せず、AlN層104が低転位密度となったためである。 Further, when the dislocation density in GaN is estimated from the half-value width of the asymmetric reflection spectrum, the dislocation density is about 5 × 10 11 cm −2 in the conventional technique, but in the GaN layer 105, it is 4 × 10 9 cm −2. It was about two orders of magnitude improved. The dislocation density in the GaN layer 105 is improved because the propagation of high-density threading dislocations in the semiconductor thin film 102 made of AlN on the substrate 101 is inhibited by the cap layer 103 and does not propagate to the AlN layer 104. This is because the AlN layer 104 has a low dislocation density.

次に、本発明の実施の形態における窒化物半導体成長用基板上に、AlGaN/GaNヘテロ構造によるHEMTを形成した例について説明する。図6は、本発明の窒化物半導体成長用基板上に、AlGaN/GaNヘテロ構造を形成した状態を模式的に示す断面図である。   Next, an example in which a HEMT having an AlGaN / GaN heterostructure is formed on the nitride semiconductor growth substrate in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an AlGaN / GaN heterostructure is formed on the nitride semiconductor growth substrate of the present invention.

図6に示すように、Al23層131と複数の島状のAlN層132とから構成された状態のキャップ層103の上に、AlN層104,GaN層105を形成し、GaN層105の上に、n型のAlGaAsからなるAlGaN層106を形成している。GaN層105とAlGaN層106とのヘテロ接合界面に近いGaN層105に、電子が2DEG151として蓄積される。 As shown in FIG. 6, an AlN layer 104 and a GaN layer 105 are formed on a cap layer 103 in a state composed of an Al 2 O 3 layer 131 and a plurality of island-like AlN layers 132, and the GaN layer 105 is formed. On top of this, an AlGaN layer 106 made of n-type AlGaAs is formed. Electrons are stored as 2DEG 151 in the GaN layer 105 close to the heterojunction interface between the GaN layer 105 and the AlGaN layer 106.

上述したAlGaN/GaNヘテロ構造のAlGaN層106上に、ソース電極およびドレイン電極を形成し、さらにこれらの間にゲート電極を形成すれば、HEMTが構成できる。このHEMTでは、ゲート電圧によって2DEG151の密度を変化させることにより、ソース・ドレイン間に流れる電流が制御できる。   A HEMT can be configured by forming a source electrode and a drain electrode on the AlGaN layer 106 having the AlGaN / GaN heterostructure described above and further forming a gate electrode therebetween. In this HEMT, the current flowing between the source and the drain can be controlled by changing the density of 2DEG 151 by the gate voltage.

このHEMTをハイパワー応用に供する場合には、高電圧化での基板へのリーク電流が少ないことが要求される。ここで、上述したAlGaN/GaNヘテロ構造において、図7に示すように、AlGaN層106の表面に電極701を形成し、基板101の裏面に電極702を形成し、これらの電極間に電圧を印加した際に流れる電流(=リーク電流)を評価(測定)した。測定した結果を図8の(a)に示す。なお、図8の(b)は、従来技術によるAlGaN/GaNヘテロ構造の、上述同様のリーク電流測定結果である。   When this HEMT is used for high power applications, it is required that the leakage current to the substrate is small when the voltage is increased. Here, in the AlGaN / GaN heterostructure described above, as shown in FIG. 7, an electrode 701 is formed on the surface of the AlGaN layer 106, an electrode 702 is formed on the back surface of the substrate 101, and a voltage is applied between these electrodes. The current flowing at the time (= leakage current) was evaluated (measured). The measurement results are shown in FIG. FIG. 8B shows the leakage current measurement result similar to that described above for the AlGaN / GaN heterostructure according to the prior art.

図8の(b)に示すように、200V印加時のリーク電流の値は、従来技術では65mA/cm2であったが、図8の(a)に示すように、本発明により0.5mA/cm2にまで2桁以上低減された。これは、本発明の窒化物半導体成長用基板の上に成長したAlNの層が低転位であることにより、抵抗率が高くなったことを反映したものである。 As shown in FIG. 8B, the leakage current value when 200 V was applied was 65 mA / cm 2 in the prior art, but as shown in FIG. It was reduced by two orders of magnitude to / cm 2 . This reflects the increase in resistivity due to the low dislocations in the AlN layer grown on the nitride semiconductor growth substrate of the present invention.

以上に説明したように、本発明によれば、異種材料からなる基板の上に形成されたAlNからなる半導体薄膜の上に、Al23からなるキャップ層を形成するようにしたので、異種材料からなる基板とAlNとを用いたテンプレート基板で、Gaを含む窒化物半導体を用いた特性のよい素子が形成できるようになる。 As described above, according to the present invention, the cap layer made of Al 2 O 3 is formed on the semiconductor thin film made of AlN formed on the substrate made of a different material. With a template substrate using a substrate made of a material and AlN, an element having good characteristics using a nitride semiconductor containing Ga can be formed.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述した実施の形態では、単結晶シリコンからなる基板を用い、この上にAlNからなる半導体薄膜を形成するようにしたが、これに限るものではなく、例えば、コランダム(サファイア),シリコンカーバイド,ZnOなどの結晶基板を用いるようにしてもよい。また、キャップ層は、GaやInの酸化物から構成してもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above-described embodiment, a substrate made of single crystal silicon is used, and a semiconductor thin film made of AlN is formed thereon. However, the present invention is not limited to this. A crystal substrate such as ZnO may be used. The cap layer may be made of an oxide of Ga or In.

101…基板、102…半導体薄膜、103…キャップ層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate, 102 ... Semiconductor thin film, 103 ... Cap layer.

Claims (7)

窒化物半導体とは異なる材料から構成された基板の上にAlNからなる半導体薄膜を形成する第1工程と、
前記半導体薄膜の上に前記半導体薄膜の表面に接して前記半導体薄膜を覆うキャップ層を形成する第2工程と
を備え、
前記キャップ層は、Al,Ga,Inのいずれかの酸化物から構成されたものであることを特徴とする窒化物半導体成長用基板の製造方法。
A first step of forming a semiconductor thin film made of AlN on a substrate made of a material different from a nitride semiconductor;
A second step of forming a cap layer on the semiconductor thin film in contact with the surface of the semiconductor thin film and covering the semiconductor thin film;
The method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate, wherein the cap layer is made of an oxide of Al, Ga, or In.
請求項1記載の窒化物半導体成長用基板の製造方法において、
前記キャップ層は、Al23から構成されたものであることを特徴とする窒化物半導体成長用基板の製造方法。
In the manufacturing method of the substrate for nitride semiconductor growth according to claim 1,
The method for manufacturing a substrate for growing a nitride semiconductor, wherein the cap layer is made of Al 2 O 3 .
請求項2記載の窒化物半導体成長用基板の製造方法において、
前記基板は、シリコンから構成され、
前記第1工程は、
前記基板の表面を水素終端化する工程と、
水素終端化した前記基板の表面にAlの単原子膜を形成する工程と、
前記単原子膜の上にAlNを堆積して堆積したAlNに前記単原子膜が同質化した前記半導体薄膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする窒化物半導体成長用基板の製造方法。
The method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate according to claim 2,
The substrate is made of silicon;
The first step includes
Hydrogen terminating the surface of the substrate;
Forming a monolayer of Al on the surface of the hydrogen-terminated substrate;
And a step of depositing AlN on the monoatomic film and forming the semiconductor thin film in which the monoatomic film is homogenized on the deposited AlN.
請求項1または2記載の窒化物半導体成長用基板の製造方法において、
前記基板は、シリコンから構成されていることを特徴とする窒化物半導体成長用基板の製造方法。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a nitride semiconductor growth substrate, wherein the substrate is made of silicon.
窒化物半導体とは異なる材料から構成された基板と、
前記基板の上に形成されたAlNからなる半導体薄膜と、
前記半導体薄膜の上に前記半導体薄膜の表面に接して前記半導体薄膜を覆って形成されたキャップ層と
を備え、
前記キャップ層は、Al,Ga,Inのいずれかの酸化物から構成されたものであることを特徴とする窒化物半導体成長用基板。
A substrate made of a material different from the nitride semiconductor;
A semiconductor thin film made of AlN formed on the substrate;
A cap layer formed on and in contact with the surface of the semiconductor thin film on the semiconductor thin film; and
The nitride semiconductor growth substrate, wherein the cap layer is made of an oxide of Al, Ga, or In.
請求項5記載の窒化物半導体成長用基板において、
前記キャップ層は、Al23から構成されたものであることを特徴とする窒化物半導体成長用基板。
The nitride semiconductor growth substrate according to claim 5,
The nitride semiconductor growth substrate, wherein the cap layer is made of Al 2 O 3 .
請求項5または6記載の窒化物半導体成長用基板において、
前記基板はシリコンから構成されていることを特徴とする窒化物半導体成長用基板。
The nitride semiconductor growth substrate according to claim 5 or 6,
The substrate for growing a nitride semiconductor, wherein the substrate is made of silicon.
JP2013007164A 2013-01-18 2013-01-18 Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method thereof Active JP5844753B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013007164A JP5844753B2 (en) 2013-01-18 2013-01-18 Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013007164A JP5844753B2 (en) 2013-01-18 2013-01-18 Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014138147A true JP2014138147A (en) 2014-07-28
JP5844753B2 JP5844753B2 (en) 2016-01-20

Family

ID=51415475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013007164A Active JP5844753B2 (en) 2013-01-18 2013-01-18 Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5844753B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003536257A (en) * 2000-06-09 2003-12-02 セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク Method of manufacturing gallium nitride coating
JP2007149713A (en) * 2005-11-07 2007-06-14 Showa Denko Kk Semiconductor light emitting diode
JP2008034834A (en) * 2006-07-25 2008-02-14 Samsung Electro Mech Co Ltd Growing method of nitride single crystal on silicon substrate, nitride-semiconductor light-emitting element using the same and manufacturing method of the same
JP2009263144A (en) * 2008-04-22 2009-11-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor crystal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003536257A (en) * 2000-06-09 2003-12-02 セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク Method of manufacturing gallium nitride coating
JP2007149713A (en) * 2005-11-07 2007-06-14 Showa Denko Kk Semiconductor light emitting diode
JP2008034834A (en) * 2006-07-25 2008-02-14 Samsung Electro Mech Co Ltd Growing method of nitride single crystal on silicon substrate, nitride-semiconductor light-emitting element using the same and manufacturing method of the same
JP2009263144A (en) * 2008-04-22 2009-11-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor crystal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN7015002323; S. A. Nikishin, 外9名: 'High quality GaN grown on Si(111) by gas source molecular beam epitaxy with ammonia' Applied Physics Letters Vol. 75, No. 14, 19991004, pp. 2073-2075, American Institute of Physics *

Also Published As

Publication number Publication date
JP5844753B2 (en) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5524235B2 (en) Epitaxial substrate for semiconductor element and method for manufacturing epitaxial substrate for semiconductor element
JP5634681B2 (en) Semiconductor element
US8710511B2 (en) AIN buffer N-polar GaN HEMT profile
US20130140525A1 (en) Gallium nitride growth method on silicon substrate
CN101981658B (en) Semiconductor element, epitaxial substrate for semiconductor element, and process for producing epitaxial substrate for semiconductor element
US8791504B2 (en) Substrate breakdown voltage improvement for group III-nitride on a silicon substrate
JP2015043437A (en) Epitaxial substrate for semiconductor devices, semiconductor device, and method for manufacturing epitaxial substrate for semiconductor devices
EP2290696B1 (en) Epitaxial substrate for semiconductor device, semiconductor device, and method of manufacturing epitaxial substrate for semiconductor device
JP2011166067A (en) Nitride semiconductor device
JP2016167517A (en) Compound semiconductor substrate
KR20130008280A (en) Nitride based semiconductor device having excellent stability
JP2016207748A (en) Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2019110344A (en) Nitride semiconductor device and nitride semiconductor substrate
JP6212124B2 (en) InGaAlN semiconductor device
CN102024845A (en) Epitaxial substrate for semiconductor device, schottky junction structure, and leakage current suppression method for schottky junction structure
US8975641B1 (en) Transistor having an ohmic contact by gradient layer and method of making the same
JP2011003882A (en) Method of manufacturing epitaxial substrate
CN106910770B (en) Gallium nitride-based phase inverter chip and forming method thereof
Yu et al. Metalorganic chemical vapor deposition growth and thermal stability of the AlInN/GaN high electron mobility transistor structure
TWM508782U (en) Semiconductor device
JP5844753B2 (en) Nitride semiconductor growth substrate and manufacturing method thereof
JP2010056298A (en) Epitaxial substrate for formation of semiconductor element for high frequency, and manufacturing method of epitaxial substrate for formation of semiconductor element for high frequency
JP2009246307A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8969882B1 (en) Transistor having an ohmic contact by screen layer and method of making the same
JP4729872B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150107

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150908

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151119

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5844753

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150