JP2016046459A - Field-effect transistor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱性が高い電界効果型トランジスタおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a field effect transistor with high heat dissipation and a method for manufacturing the same.
大電流用のスイッチング素子には、高い逆方向耐圧と低いオン抵抗とが要求される。III族窒化物半導体などのバンドギャップエネルギーが大きい材料を用いた電界効果型トランジスタは、高耐圧、高温動作などの点で優れているため、大電力用の制御用トランジスタとして注目されている。 A switching element for large current is required to have a high reverse breakdown voltage and a low on-resistance. A field effect transistor using a material having a large band gap energy such as a group III nitride semiconductor is excellent in terms of high breakdown voltage, high temperature operation, and the like, and thus has attracted attention as a control transistor for high power.
たとえば、特開2012−243792号公報(特許文献1)は、電界効果型トランジスタとして、GaNと化学組成が異なる異組成基板と異組成基板上に貼り合わされたGaN薄膜とを含み、GaN薄膜はその厚さが0.1μm以上100μm以下でありその水素シート濃度が1×1014cm-2以上3×1017cm-2以下であることにより、バッファリーク電流およびゲートリーク電流が抑制された高性能のHEMT(高電子移動度トランジスタ)を開示する。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-243792 (Patent Document 1) includes, as a field effect transistor, a different composition substrate having a different chemical composition from GaN and a GaN thin film bonded on the different composition substrate. High performance with reduced buffer leakage current and gate leakage current because the thickness is 0.1 μm or more and 100 μm or less and the hydrogen sheet concentration is 1 × 10 14 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less. HEMTs (High Electron Mobility Transistors) are disclosed.
特開2012−243792号公報(特許文献1)に開示されるHEMTは、異組成基板としてたとえばサファイア基板が用いられており、サファイア基板がその熱伝導率が0.5W・cm-1・K-1程度と低いことから、HEMTの放熱性が低いため、高出力動作が見込み難いという問題点があった。 In the HEMT disclosed in JP2012-243792A (Patent Document 1), for example, a sapphire substrate is used as a different composition substrate, and the sapphire substrate has a thermal conductivity of 0.5 W · cm −1 · K −. Since the heat dissipation of the HEMT is low because it is as low as about 1, there is a problem that high output operation is unlikely.
そこで、支持基板として高熱伝導支持基板を用いることにより、放熱性の高い電界効果型トランジスタを提供することを目的とする。 Therefore, an object is to provide a field-effect transistor with high heat dissipation by using a high thermal conductive support substrate as a support substrate.
本発明のある態様にかかる電界効果型トランジスタは、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わせられた高熱伝導複合基板と、高熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に配置されかつIII族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層と、第1のIII族窒化物層上に配置されかつ第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層と、第2のIII族窒化物層上に配置されたソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極と、を含む。 A field effect transistor according to an aspect of the present invention is a high thermal conductive composite in which a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together. A first group III nitride layer disposed on the group III nitride film of the high thermal conductivity composite substrate and having the same chemical composition as the group III nitride film, and the first group III nitride layer; A second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer, a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode disposed on the second group III nitride layer; including.
本発明の別の態様にかかる電界効果型トランジスタの製造方法は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わされた高熱伝導複合基板を準備する工程と、高熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に、III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、第1のIII族窒化物層上に、第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、を含む。 In a method of manufacturing a field effect transistor according to another aspect of the present invention, a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together. Preparing a high thermal conductive composite substrate, forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the high thermal conductive composite substrate, Forming a second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer on the group III nitride layer, and a source electrode on the second group III nitride layer Forming a gate electrode and a drain electrode.
本発明のさらに別の態様にかかる電界効果型トランジスタの製造方法は、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わされた低熱伝導複合基板を準備する工程と、低熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に、III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、第1のIII族窒化物層上に、第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、III族窒化物膜から低熱伝導支持基板を除去する工程と、III族窒化物膜に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を貼り合わせる工程と、を含む。 In a method for manufacturing a field effect transistor according to still another aspect of the present invention, a low thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of less than 1.5 W · cm −1 · K −1 is bonded to a group III nitride film. Preparing a low heat conductive composite substrate, forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the low heat conductive composite substrate, Forming a second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer on the first group III nitride layer, and forming a source on the second group III nitride layer. A step of forming an electrode, a gate electrode, and a drain electrode, a step of removing the low thermal conductive support substrate from the group III nitride film, and a heat of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more on the group III nitride film A process of bonding a high thermal conductivity supporting substrate having conductivity , Including the.
上記によれば、支持基板として高熱伝導支持基板を用いることにより、放熱性の高い電界効果型トランジスタを提供することができる。 According to the above, a field effect transistor with high heat dissipation can be provided by using a high thermal conductive support substrate as the support substrate.
<本発明の実施形態の説明>
本発明のある実施形態にかかる電界効果型トランジスタは、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わせられた高熱伝導複合基板と、高熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に配置されかつIII族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層と、第1のIII族窒化物層上に配置されかつ第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層と、第2のIII族窒化物層上に配置されたソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極と、を含む。
<Description of Embodiment of the Present Invention>
A field effect transistor according to an embodiment of the present invention has a high thermal conductivity in which a high thermal conductivity supporting substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together. On the composite substrate, a first group III nitride layer disposed on the group III nitride film of the high thermal conductivity composite substrate and having the same chemical composition as the group III nitride film, and on the first group III nitride layer A second Group III nitride layer disposed and having a different chemical composition than the first Group III nitride layer; and a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode disposed on the second Group III nitride layer; ,including.
本実施形態の電界効果型トランジスタは、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を含んでいるため、高い放熱性を有し、高い出力が得られる。 The field effect transistor of the present embodiment includes a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more, and thus has high heat dissipation and high output. .
本実施形態の電界効果型トランジスタにおいて、III族窒化物膜をGaN膜とし、第1のIII族窒化物層をGaN層とすることができる。かかる電界効果型トランジスタは、GaNがワイドバンドギャップであることに起因して高出力特性が得られる。 In the field effect transistor of this embodiment, the group III nitride film can be a GaN film, and the first group III nitride layer can be a GaN layer. Such a field effect transistor has high output characteristics due to the wide band gap of GaN.
本実施形態の電界効果型トランジスタにおいて、高熱伝導支持基板は、III族窒化物膜の線熱膨張係数に対する比が0.8以上1.2以下の線熱膨張係数を有することができる。かかる電界効果型トランジスタは、高い品質の第1のIII族窒化物層および高い品質の第2のIII族窒化物層を含むため、高い出力が得られる。 In the field effect transistor of the present embodiment, the high thermal conductivity support substrate may have a linear thermal expansion coefficient of a ratio of 0.8 to 1.2 in relation to the linear thermal expansion coefficient of the group III nitride film. Since such a field effect transistor includes a high quality first group III nitride layer and a high quality second group III nitride layer, high output is obtained.
本実施形態の電界効果型トランジスタにおいて、高熱伝導支持基板は、AlN結晶およびSiC結晶からなる群から選ばれる少なくとも1種類の結晶を少なくとも1個含むことができる。かかる電界効果型トランジスタは、高熱伝導支持基板の熱伝導率が高いため、高い放熱性を有し、高い出力が得られる。 In the field effect transistor of this embodiment, the high thermal conductivity support substrate can include at least one crystal selected from the group consisting of AlN crystals and SiC crystals. Such a field effect transistor has high heat dissipation and high output because the high thermal conductivity support substrate has high thermal conductivity.
本発明の別の実施形態にかかる電界効果型トランジスタの製造方法は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わされた高熱伝導複合基板を準備する工程と、高熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に、III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、第1のIII族窒化物層上に、第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、を含む。 In a method of manufacturing a field effect transistor according to another embodiment of the present invention, a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together. Preparing a high thermal conductive composite substrate, forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the high thermal conductive composite substrate, Forming a second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer on the first group III nitride layer, and forming a source on the second group III nitride layer. Forming an electrode, a gate electrode, and a drain electrode.
本実施形態の電界効果型トランジスタの製造方法は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を用いることにより、高い放熱性を有し、高い出力が得られる電界効果型トランジスタが得られる。 The manufacturing method of the field effect transistor of this embodiment has high heat dissipation and high output by using a high thermal conductivity supporting substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more. The resulting field effect transistor is obtained.
本実施形態の電界効果型トランジスタの製造方法において、高熱伝導支持基板は、III族窒化物膜の線熱膨張係数に対する比が0.8以上1.2以下の線熱膨張係数を有することができる。これにより、高い品質の第1のIII族窒化物層および高い品質の第2のIII族窒化物層を含み、高い出力が得られる電界効果型トランジスタが得られる。 In the method for manufacturing a field effect transistor according to the present embodiment, the high thermal conductivity support substrate may have a linear thermal expansion coefficient of a ratio of 0.8 to 1.2 with respect to the linear thermal expansion coefficient of the group III nitride film. . Thus, a field effect transistor including a high quality first group III nitride layer and a high quality second group III nitride layer and having a high output is obtained.
本発明のさらに別の実施形態にかかる電界効果型トランジスタの製造方法は、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板とIII族窒化物膜とが貼り合わされた低熱伝導複合基板を準備する工程と、低熱伝導複合基板のIII族窒化物膜上に、III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、第1のIII族窒化物層上に、第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、III族窒化物膜から低熱伝導支持基板を除去する工程と、III族窒化物膜に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を貼り合わせる工程と、を含む。 According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, in which a low thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of less than 1.5 W · cm −1 · K −1 and a group III nitride film are bonded. Preparing a combined low thermal conductive composite substrate; forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the low thermal conductive composite substrate; Forming a second group III nitride layer having a different chemical composition from the first group III nitride layer on the first group III nitride layer; on the second group III nitride layer; A step of forming a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode; a step of removing the low thermal conductive support substrate from the group III nitride film; and a group III nitride film of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more Bonding high thermal conductivity supporting substrate with thermal conductivity Including the extent, the.
本実施形態の電界効果型トランジスタの製造方法は、その製造工程において、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板に替えてIII族窒化物膜に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を配置することにより、高い放熱性を有し、高い出力が得られる電界効果型トランジスタが得られる。 In the manufacturing process of the field effect transistor according to the present embodiment, a group III nitride film is used instead of a low thermal conductivity supporting substrate having a thermal conductivity of less than 1.5 W · cm −1 · K −1 in the manufacturing process. By disposing a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 5 W · cm −1 · K −1 or more, a field effect transistor having high heat dissipation and high output can be obtained.
本実施形態の電界効果型トランジスタの製造方法において、低熱伝導支持基板は、III族窒化物膜の線熱膨張係数に対する比が0.8以上1.2以下の線熱膨張係数を有することができる。これにより、高い品質の第1のIII族窒化物層および高い品質の第2のIII族窒化物層を含み、高い出力が得られる電界効果型トランジスタが得られる。 In the method for manufacturing a field effect transistor according to the present embodiment, the low thermal conductive support substrate may have a linear thermal expansion coefficient of a ratio of 0.8 to 1.2 with respect to the linear thermal expansion coefficient of the group III nitride film. . Thus, a field effect transistor including a high quality first group III nitride layer and a high quality second group III nitride layer and having a high output is obtained.
<本発明の実施形態の詳細>
[実施形態1:電界効果型トランジスタ]
図1を参照して、本実施形態の電界効果型トランジスタ2は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13とが貼り合わせられた高熱伝導複合基板1と、高熱伝導複合基板1のIII族窒化物膜13上に配置されかつIII族窒化物膜13と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層21と、第1のIII族窒化物層21上に配置されかつ第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層22と、第2のIII族窒化物層22上に配置されたソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dと、を含む。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
[Embodiment 1: Field Effect Transistor]
Referring to FIG. 1, the
本実施形態の電界効果型トランジスタ2は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を含んでいるため、高い放熱性を有し、高い出力が得られる。
Since the
(高熱伝導複合基板)
高熱伝導複合基板1は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13とが貼り合わされたものである。
(High thermal conductive composite substrate)
The high thermal conductive
高熱伝導支持基板11は、電界効果型トランジスタ2の放熱性を高めることにより電界効果型トランジスタ2の出力を高める観点から、高熱伝導支持基板11の熱伝導率が、1.5W・cm-1・K-1以上であり、1.8W・cm-1・K-1以上が好ましく、3.0W・cm-1・K-1以上がより好ましい。
From the viewpoint of increasing the output of the
高熱伝導支持基板11は、電界効果型トランジスタ2の第1のIII族窒化物層21および第2のIII族窒化物層22の品質を高めることにより電界効果型トランジスタ2の出力を高める観点から、高熱伝導支持基板11の線熱膨張係数のIII族窒化物膜13の線熱膨張係数に対する比が、0.8以上1.2以下が好ましく、0.9以上1.1以下がより好ましい。ここで、対比される高熱伝導支持基板11およびIII族窒化物膜13の線熱膨張係数の方向は、いずれもそれらの主面に平行な方向である
高熱伝導支持基板11は、その熱伝導率を高めることにより電界効果型トランジスタ2の放熱性および出力を高める観点から、AlN結晶およびSiC結晶からなる群から選ばれる少なくとも1種類の結晶を少なくとも1個含むことが好ましい。具体的には、高熱伝導支持基板11は、AlN単結晶基板、SiC単結晶基板、AlN多結晶基板、SiC多結晶基板などが好ましい。
From the viewpoint of increasing the output of the
III族窒化物膜13は、特に制限はないが、バンドギャップが大きくまた結晶性が高い観点から、GaN膜であることが好ましい。また、III族窒化物膜13の厚さは、第1のIII族窒化物層21および第2のIII族窒化物層22の品質を高くする観点から、0.1μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましく、電界効果型トランジスタのコストを低減する観点から、5μm以下が好ましく、2μm以下がより好ましい。
The group
高熱伝導複合基板1は、高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13との接合強度を高める観点から、高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13との間に介在する接合膜12を含むことが好ましい。接合膜12は、高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13との接合強度を高める観点から、SiO2膜、SiNx膜などが好ましい。
The high thermal conductive
(第1のIII族窒化物層)
第1のIII族窒化物層21は、高熱伝導複合基板1のIII族窒化物膜13上に配置され、第1のIII族窒化物層21の品質を高める観点から、III族窒化物膜13と同じ化学組成を有する。ここで、結晶格子を整合させる観点から、III族窒化物膜13がGaN膜であり、第1のIII族窒化物層21がGaN層であることが好ましい。
(First group III nitride layer)
The first group
(第2のIII族窒化物層)
第2のIII族窒化物層22は、第1のIII族窒化物層21上に配置され、バンドギャップの異なる2つの半導体層を接触させることによりバンドの不連続を生じさせる観点から、第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する。たとえば、第1のIII族窒化物層21がGaN層の場合、第2のIII族窒化物層22は、自発分極によりピエゾ電荷を発生させる観点から、Al1-xGaxN層(0≦x<1)とできる。
(Second group III nitride layer)
The second group
(ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極)
ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dは、第2のIII族窒化物層22上に配置されることにより、電界効果型トランジスタ2が形成される。これらの電極は、これらの電極の機能を発現するものであれば特に制限はなく、ソース電極30sおよびドレイン電極30dとしてはAl層/Ti層/Au層を合金化させたものなどが、ゲート電極としてはNi層、Au層などがそれぞれ好適に挙げられる。
(Source electrode, gate electrode, drain electrode)
The
このような電界効果型トランジスタ2において、たとえば、第1のIII族窒化物層21がGaN層であり、第2のIII族窒化物層22がAl1-xGaxN層(0≦x<1)であれば、第2のIII族窒化物層22は、第1のIII族窒化物層21よりバンドエネルギーが低くなり、第1のIII族窒化物層21から発生した電子は第2のIII族窒化物層22に集まり、第2のIII族窒化物層22の第1のIII族窒化物層21との界面近傍10nm程度の厚さの領域に分布する二次元電子ガスが形成され、HEMT(高電子移動度トランジスタ)と呼ばれる。
In such a
[実施形態2:電界効果型トランジスタの製造方法]
{実施形態2−1}
図2を参照して、本実施形態の電界効果型トランジスタ2のある製造方法は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13とが貼り合わされた高熱伝導複合基板1を準備する工程(図2(A))と、高熱伝導複合基板1のIII族窒化物膜13上に、III族窒化物膜13と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層21を形成する工程(図2(B))と、第1のIII族窒化物層21上に、第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層22を形成する工程(図2(B))と、第2のIII族窒化物層22上に、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する工程(図2(C))と、を含む。
[Embodiment 2: Method for Manufacturing Field Effect Transistor]
{Embodiment 2-1}
Referring to FIG. 2, a manufacturing method of the
かかる電界効果型トランジスタ2の製造方法は、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を用いることにより、高い放熱性を有し、高い出力が得られる電界効果型トランジスタ2が得られる。
The manufacturing method of the
(高熱伝導複合基板を準備する工程)
まず、図2(A)および図4を参照して、高熱伝導複合基板1を準備する工程は、特に制限はないが、効率よく高熱伝導複合基板1を準備する観点から、高熱伝導支持基板11の主面上に接合膜12aを形成するサブ工程(図4(A))と、III族窒化物膜ドナー基板13Dの主面上に接合膜12bを形成するとともに、III族窒化物膜ドナー基板13Dのその主面から所定の深さの位置にイオン注入領域13iを形成するサブ工程(図4(B))と、高熱伝導支持基板11に形成された接合膜12aとIII族窒化物膜ドナー基板13Dに形成された接合膜12bとを貼り合わせることにより接合基板1Lを形成するサブ工程(図4(C))と、接合基板1LのIII族窒化物膜ドナー基板13Dをイオン注入領域13iにおいて分離することにより、III族窒化物膜13を残してそれ以外のIII族窒化物膜ドナー基板13Drを除去することにより複合基板を形成するサブ工程(図4(D))と、を含む。
(Process for preparing a high thermal conductive composite substrate)
First, referring to FIG. 2A and FIG. 4, the step of preparing the high thermal conductive
接合膜12a,12bを形成する方法は、品質のよい接合膜12a,12bを効率的に形成する観点から、スパッタ法、CVD(化学気相堆積)法、PLD(パルスレーザ堆積)法、MBE(分子線成長)法、電子線蒸着法などが好ましい。
II族窒化物膜ドナー基板13Dのその主面から所定の深さの位置にイオン注入領域13iを形成することは、III族窒化物膜ドナー基板13Dの主面上に形成された接合膜12b側からイオンIを注入することにより行なう。注入するイオンIは、イオン注入されるIII族窒化物膜13の結晶品質の低下を抑制する観点から、質量の小さいイオンが好ましく、たとえば水素イオン、ヘリウムイオンなどが好ましい。イオンIが注入される所定の深さは、0.001μm以上1μm以下が好ましく、0.01μm以上0.5μm以下がより好ましい。
The
The formation of the ion implantation region 13i at a predetermined depth from the main surface of the group II nitride
高熱伝導支持基板11に形成された接合膜12aとIII族窒化物膜ドナー基板13Dに形成された接合膜12bとを貼り合わせる方法は、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後600℃〜1200℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性させた後に室温(たとえば25℃)〜400℃程度の低温で接合する表面活性化法などが好適である。かかる貼り合わせにより、接合膜12aと接合膜12bとが接合により一体化して接合膜12が形成され、高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜ドナー基板13Dとが接合膜12を介在させて接合されて、接合基板1Lが形成される。
The method of bonding the
接合基板1LのIII族窒化物膜ドナー基板13Dをイオン注入領域13iにおいて分離する方法は、III族窒化物膜ドナー基板13Dのイオン注入領域13iに何らかのエネルギーを与える方法であれば特に制限はなく、イオン注入領域13iに、応力を加える方法、熱を加える方法、光を照射する方法、および超音波を印加する方法の少なくともいずれかの方法が可能である。かかるイオン注入領域13iは注入されたイオンにより脆化しているため、上記のエネルギーを受けることにより、III族窒化物膜ドナー基板13Dは、高熱伝導支持基板11上の接合膜12上に貼り合わされたIII族窒化物膜13と、それ以外のIII族窒化物膜ドナー基板13Drとに分離される。なお、III族窒化物膜13以外のIII族窒化物膜ドナー基板13Drは、その主面を研磨することにより、繰り返し用いることができる。
The method for separating the group III nitride
このようにして、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13とが接合膜12を介在させて貼り合わされた高熱伝導複合基板1が得られる。
In this way, a high thermal conductive composite in which the high thermal
高熱伝導複合基板1を準備する工程において用いられる高熱伝導支持基板11は、III族窒化物膜13上に反りが少なく結晶品質の高い第1のIII族窒化物層21および第2のIII族窒化物層22を成長させる観点から、高熱伝導支持基板11の線熱膨張係数のIII族窒化物膜13の線熱膨張係数に対する比が、0.8以上1.2以下が好ましく、0.9以上1.1以下がより好ましい。かかる観点から、高熱伝導支持基板11は、AlN多結晶基板、SiC多結晶基板などが好ましい。
The high thermal
(第1のIII族窒化物層を形成する工程)
次に、図2(B)を参照して、第1のIII族窒化物層21を形成する工程において、高熱伝導複合基板1のIII族窒化物膜13上に、結晶格子を整合させる観点から、III族窒化物膜13と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層21を形成する。第1のIII族窒化物層21を形成する方法は、特に制限はないが、結晶品質の高い第1のIII族窒化物層21を成長させる観点から、MOCVD(有機金属気相堆積)法、MBE(分子線成長)法、HVPE(ハイドライド気相成長)法、昇華法などの気相法、高窒素圧溶液法、フラックス法などの液相法が好ましい。
(Step of forming the first group III nitride layer)
Next, referring to FIG. 2B, in the step of forming the first group
(第2のIII族窒化物層を形成する工程)
次に、図2(B)を参照して、第2のIII族窒化物層22を形成する工程において、第1のIII族窒化物層21上に、バンドギャップの異なる2つの半導体層を接触させることによりバンドの不連続を生じさせる観点から、第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層22を形成する。第2のIII族窒化物層22を形成する方法は、特に制限はないが、結晶品質の高い第2のIII族窒化物層22を成長させる観点から、MOCVD(有機金属気相堆積)法、MBE(分子線成長)法、HVPE(ハイドライド気相成長)法、昇華法などの気相法、高窒素圧溶液法、フラックス法などの液相法が好ましい。
(Step of forming the second group III nitride layer)
Next, referring to FIG. 2B, in the step of forming second group
(ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程)
次に、図2(C)を参照して、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する工程において、第2のIII族窒化物層22上に、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する。ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する方法は、特に制限はないが、効率よく高品質の電極を形成する観点から、フォトリソグラフィ法によるパターンマスクの形成、EB(電子線)蒸着法による少なくとも1層の金属層の形成、およびリフトオフ法によるパターンマスクの除去が好適に挙げられる。
(Process of forming source electrode, gate electrode, and drain electrode)
Next, referring to FIG. 2C, in the step of forming
このようにして、電界効果型トランジスタ2が得られる。ここで、第1のIII族窒化物層21をGaN層とし、第2のIII族窒化物層22をAl1-xGaxN層(0≦x<1)とすると、第2のIII族窒化物層22は、第1のIII族窒化物層21よりバンドエネルギーが低くなり、第1のIII族窒化物層21から発生した電子は第2のIII族窒化物層22に集まり、第2のIII族窒化物層22の第1のIII族窒化物層21との界面近傍10nm程度の厚さの領域に分布する二次元電子ガスが形成され、HEMT(高電子移動度トランジスタ)と呼ばれる電界効果型トランジスタ2が得られる。
In this way, the
{実施形態2−2}
図3を参照して、本実施形態の電界効果型トランジスタ2の別の製造方法は、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板10とIII族窒化物膜13とが貼り合わされた低熱伝導複合基板1Aを準備する工程(図3(A))、低熱伝導複合基板1AのIII族窒化物膜13上に、III族窒化物膜13と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層21を形成する工程(図3(B))と、第1のIII族窒化物層21上に、第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層22を形成する工程(図3(B))と、第2のIII族窒化物層22上に、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する工程(図3(C))と、III族窒化物膜13から低熱伝導支持基板10を除去する工程(図3(D)および(E))と、III族窒化物膜13に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を貼り合わせる工程(図3(F)および(G))と、を含む。
{Embodiment 2-2}
Referring to FIG. 3, another method for manufacturing the
かかる電界効果型トランジスタ2の製造方法は、その製造工程において、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板10に替えてIII族窒化物膜13に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を配置することにより、高い放熱性を有し、高い出力が得られる電界効果型トランジスタ2が得られる。
In the manufacturing process of such a
(低熱伝導複合基板を準備する工程)
まず、図3(A)を参照して、低熱伝導複合基板1Aを準備する工程において、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11に替えて1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板10を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板10とIII族窒化物膜13とが接合膜12を介在させて貼り合わされた低熱伝導複合基板1Aを得る。
(Process for preparing a low thermal conductive composite substrate)
First, referring to FIG. 3A, in the step of preparing the low thermal conductive
低熱伝導複合基板1Aを準備する工程において用いられる低熱伝導支持基板10は、III族窒化物膜13上に反りが少なく結晶品質の高い第1のIII族窒化物層21および第2のIII族窒化物層22を成長させる観点から、低熱伝導支持基板10の線熱膨張係数のIII族窒化物膜13の線熱膨張係数に対する比が、0.8以上1.2以下が好ましく、0.9以上1.1以下がより好ましい。かかる観点から、低熱伝導支持基板10は、ムライト基板、AlN基板などが好ましい。
The low thermal
(第1のIII族窒化物層を形成する工程)
次に、図3(B)を参照して、第1のIII族窒化物層21を形成する工程において、実施例1と同様にして、低熱伝導複合基板1AのIII族窒化物膜13上に、III族窒化物膜13と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層21を形成する。
(Step of forming the first group III nitride layer)
Next, with reference to FIG. 3B, in the step of forming the first group
(第2のIII族窒化物層を形成する工程)
次に、図3(B)を参照して、第2のIII族窒化物層22を形成する工程において、実施例1と同様にして、第1のIII族窒化物層21上に、第1のIII族窒化物層21と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層22を形成する。
(Step of forming the second group III nitride layer)
Next, referring to FIG. 3B, in the step of forming the second group
(ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程)
次に、図3(C)を参照して、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する工程において、実施例1と同様にして、第2のIII族窒化物層22上に、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成する。
(Process of forming source electrode, gate electrode, and drain electrode)
Next, referring to FIG. 3C, in the step of forming the
(III族窒化物膜から低熱伝導支持基板を除去する工程)
次に、図3(D)および(E)を参照して、III族窒化物膜13から低熱伝導支持基板10を除去する工程は、特に制限はないが、III族窒化物膜13、第1のIII族窒化物層21および第2のIII族窒化物層22の品質を低下させることなく効率的に低熱伝導支持基板10を除去する観点から、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dが形成された第2のIII族窒化物層22に仮支持基板40を貼り合わせるサブ工程(図3(D))と、III族窒化物膜13から低熱伝導支持基板10を除去するサブ工程(図3(E))と、を含むことが好ましい。
(Step of removing the low thermal conductive support substrate from the group III nitride film)
Next, referring to FIGS. 3D and 3E, the step of removing the low thermal
図3(D)を参照して、仮支持基板40を貼り合わせるサブ工程において、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dが形成された第2のIII族窒化物層22に仮接合剤41を介在させて仮支持基板40を貼り合わせる。ここで、仮支持基板40としては、特に制限はないが、機械的強度が高い観点から、Si基板などが好ましい。また、仮接合剤41としては、特に制限はないが、接合および除去が簡便な観点から、所定の温度で軟化するものなどが好ましい。
Referring to FIG. 3D, in the sub-step of attaching the
図3(E)を参照して、低熱伝導支持基板10を除去するサブ工程において、III族窒化物膜13から低熱伝導支持基板10および接合膜12を除去する。低熱伝導支持基板10および接合膜12を除去する方法は、特に制限はなく、エッチング、切断、研削、および/または研磨などが適用できる。
Referring to FIG. 3E, in the sub-process of removing low heat
(高熱伝導支持基板を貼り合わせる工程)
図3(F)および(G)を参照して、高熱伝導支持基板11を貼り合わせる工程は、特に制限はないが、高熱伝導支持基板11を効率よく貼り合わせる観点から、III族窒化物膜13に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を貼り合わせるサブ工程(図3(F))と、仮支持基板40を除去するサブ工程(図3(G))と、を含む。
(Process of bonding high thermal conductivity support substrate)
Referring to FIGS. 3F and 3G, the step of bonding the high thermal
図3(F)を参照して、高熱伝導支持基板11を貼り合わせるサブ工程において、III族窒化物膜13に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を貼り合わせる。高熱伝導支持基板11を貼り合わせる方法は、特に制限はないが、III族窒化物膜13と高熱伝導支持基板11との接合強度を高める観点から、接合膜12を介在させて貼り合わせることが好ましい。III族窒化物膜13と高熱伝導支持基板11とを接合膜12を介在させて貼り合わせる方法は、上記の高熱伝導複合基板1の準備する場合と同様の方法である。
Referring to FIG. 3 (F), in the sub-process for bonding high heat
図3(G)を参照して、仮支持基板40を除去するサブ工程において、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dが形成された第2のIII族窒化物層22から仮支持基板40を除去する。仮支持基板40を除去する方法は、特に制限はなく、仮接合剤41を軟化させて仮接合剤41とともに仮支持基板40を除去する方法などが挙げられる。
Referring to FIG. 3G, in the sub-step of removing
このようにして、電界効果型トランジスタ2が得られる。ここで、第1のIII族窒化物層21をGaN層とし、第2のIII族窒化物層22をAl1-xGaxN層(0≦x<1)とすると、第2のIII族窒化物層22は、第1のIII族窒化物層21よりバンドエネルギーが低くなり、第1のIII族窒化物層21から発生した電子は第2のIII族窒化物層22に集まり、第2のIII族窒化物層22の第1のIII族窒化物層21との界面近傍10nm程度の厚さの領域に分布する二次元電子ガスが形成され、HEMT(高電子移動度トランジスタ)と呼ばれる電界効果型トランジスタ2が得られる。
In this way, the
(実施例1)
1.高熱伝導複合基板の準備
まず、図2(A)を参照して、1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11とIII族窒化物膜13とを接合膜12を介在させて貼り合わせた高熱伝導複合基板1を準備した。ここで、高熱伝導支持基板11は、焼結法により得られた、熱伝導率が1.8W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのAlN多結晶基板であった。接合膜12は、直径が5.0cmで、厚さが0.5μmのSiO2膜であった。III族窒化物膜13は、直径が5.0cmで、厚さが0.1μmのGaN膜であった。
(Example 1)
1. Preparation of High Thermal Conductive Composite Substrate First, referring to FIG. 2A, a high thermal
2.第1のIII族窒化物層および第2のIII族窒化物層の形成
次に、図2(B)を参照して、III族窒化物膜13上にMOCVD法により第1のIII族窒化物層21として厚さが3μmのi型GaN層を成長させ、次いで、第1のIII族窒化物層21上にMOCVD法により第2のIII族窒化物層22として厚さが0.025μmのi型Al0.25Ga0.75N層を形成した。
2. Formation of First Group III Nitride Layer and Second Group III Nitride Layer Next, referring to FIG. 2B, a first group III nitride is formed on group
3.ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極の形成
次に、図2(C)を参照して、第2のIII族窒化物層22上に、フォトリソグラフィ法によるマスクパターンの形成、EB蒸着法による少なくとも1層の金属層の形成、およびリフトオフ法によるマスクパターンの除去により、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成した。ソース電極30sおよびドレイン電極30dは、いずれも厚さが50nmのTi層、厚さが100nmのAl層、および厚さが200nmのAu層を積層し、800℃で30秒間熱処理して合金化することにより形成した。ゲート電極30gは、厚さが300nmのAu層をゲート幅が2μm、ゲート長さが150μmになるように形成した。
3. Formation of Source Electrode, Gate Electrode, and Drain Electrode Next, referring to FIG. 2C, a mask pattern is formed on the second group
4.電界効果型トランジスタの特性評価
上記のようにして得られた電界効果型トランジスタ2であるHEMTの特性オン抵抗(トランジスタのチャネル面積あたりの抵抗をいう。以下同じ。)は、半導体パラメータアナライザ(アジレント社製B1505)により測定したところ、1mΩcm2であった。これは、後述する比較例1に比べて、高熱伝導支持基板11であるAlN多結晶基板の放熱性が高いことから、第1のIII族窒化物層21であるi型GaN層の放熱性が高いため、特性オン抵抗が低いことが分かった。
4). Characteristic Evaluation of Field Effect Transistor The characteristic on-resistance (referred to as the resistance per channel area of the transistor; hereinafter the same) of the HEMT, which is the
(実施例2)
高熱伝導支持基板として、AlN多結晶基板に替えて、焼結法により得られた、熱伝導率が2.7W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのSiC多結晶基板を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタであるHEMTを作製した。そのHEMTの特性オン抵抗は、0.7mΩcm2であった。これは、後述する比較例1に比べて、高熱伝導支持基板11であるSiC多結晶基板の放熱性が高いことから、第1のIII族窒化物層21であるi型GaN層の放熱性が高いため、特性オン抵抗が低いことが分かった。
(Example 2)
As the high thermal conductive support substrate, the thermal conductivity is 2.7 W · cm −1 · K −1 obtained by the sintering method instead of the AlN polycrystalline substrate, and the linear thermal expansion coefficient in the direction parallel to the main surface Is 3 × 10 −6 K −1 (ratio to linear thermal expansion coefficient parallel to the main surface of the GaN film is 1.0), a SiC polycrystalline substrate having a diameter of 5.0 cm and a thickness of 300 μm is used. Except for this, a HEMT, which is a field effect transistor, was fabricated in the same manner as in Example 1. The characteristic on-resistance of the HEMT was 0.7 mΩcm 2 . This is because the heat dissipation of the SiC polycrystalline substrate which is the high thermal
(比較例1)
高熱伝導支持基板であるAlN多結晶基板に替えて、焼結法により得られた1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板である、熱伝導率が0.5W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのムライト基板を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電界効果型トランジスタであるHEMTを作製した。そのHEMTの特性オン抵抗は、5mΩcm2であった。
(Comparative Example 1)
Instead of the AlN polycrystalline substrate, which is a high thermal conductive support substrate, a low thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of less than 1.5 W · cm −1 · K −1 obtained by a sintering method, the thermal conductivity is 0.5 W · cm −1 · K −1 and the linear thermal expansion coefficient in the direction parallel to the main surface is 3 × 10 −6 K −1 (the ratio to the linear thermal expansion coefficient parallel to the main surface of the GaN film is 1 0.0) and a mullite substrate having a diameter of 5.0 cm and a thickness of 300 μm was used in the same manner as in Example 1 to fabricate a HEMT as a field effect transistor. The characteristic on-resistance of the HEMT was 5 mΩcm 2 .
(実施例3)
1.低熱伝導複合基板の準備
まず、図3(A)を参照して、1.5W・cm-1・K-1未満の熱伝導率を有する低熱伝導支持基板10とIII族窒化物膜13とを接合膜12を介在させて貼り合わせた低熱伝導複合基板1Aを準備した。ここで、低熱伝導支持基板10は、焼結法により得られた、熱伝導率が0.5W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのムライト基板であった。接合膜12は、直径が5.0cmで、厚さが1μmのSiO2膜であった。III族窒化物膜13は、直径が5.0cmで、厚さが0.1μmのGaN膜であった。
(Example 3)
1. Preparation of Low Thermal Conductive Composite Substrate First, referring to FIG. 3A, a low thermal
2.第1のIII族窒化物層および第2のIII族窒化物層の形成
次に、図3(B)を参照して、III族窒化物膜13上にMOCVD法により第1のIII族窒化物層21として厚さが3μmのi型GaN層を成長させ、次いで、第1のIII族窒化物層21上にMOCVD法により第2のIII族窒化物層22として厚さが0.025μmのi型Al0.25Ga0.75N層を形成した。
2. Formation of First Group III Nitride Layer and Second Group III Nitride Layer Next, referring to FIG. 3B, a first group III nitride is formed on group
3.ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極の形成
次に、図3(C)を参照して、第2のIII族窒化物層22上に、フォトリソグラフィ法によるマスクパターンの形成、EB蒸着法による少なくとも1層の金属層の形成、およびリフトオフ法によるマスクパターンの除去により、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dを形成した。ソース電極30sおよびドレイン電極30dは、いずれも厚さが50nmのTi層、厚さが100nmのAl層、および厚さが200nmのAu層を積層し、800℃で30秒間熱処理して合金化することにより形成した。ゲート電極30gは、厚さが300nmのAu層をゲート幅が2μm、ゲート長さが150μmになるように形成した。
3. Formation of Source Electrode, Gate Electrode, and Drain Electrode Next, referring to FIG. 3C, a mask pattern is formed on the second group
4.低熱伝導支持基板の除去
次に、図3(D)を参照して、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dが形成された第2のIII族窒化物層22に、仮接合剤41であるBrewer Sciences社製WaferBond HT−10,10を塗布することにより介在させて、真空中で200℃に加熱された雰囲気中で、ウエハボンディングを用いて仮支持基板40である直径が5.0cmで厚さが300μmのサファイア基板を貼り合わせた。次いで、図3(E)を参照して、III族窒化物膜13から、バッファードフッ酸(関東化学社製BHF110)により、低熱伝導支持基板10および接合膜12を溶解させて除去した。
4). Removal of Low Thermal Conductive Support Substrate Next, referring to FIG. 3D, the
5.高熱伝導支持基板の貼り合わせ
次に、図3(F)を参照して、III族窒化物膜13に接合膜12を介在させて1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板11を貼り合わせた。高熱伝導支持基板11は、実施例1と同様の、焼結法により得られた、熱伝導率が1.8W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのAlN多結晶基板を用いた。貼り合わせは、高熱伝導複合基板の形成方法と同様に、III族窒化物膜13および高熱伝導支持基板11のそれぞれに接合膜12としてSiO2膜を形成した後、それぞれのSiO2膜を接合することにより行なった。次いで、図3(G)を参照して、200℃に加熱して仮接合剤41を軟化することにより、ソース電極30s、ゲート電極30g、およびドレイン電極30dが形成された第2のIII族窒化物層22から仮接合剤41とともに仮支持基板40を除去した。
5). Next, referring to FIG. 3F, the thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more is obtained by interposing the
6.電界効果型トランジスタの特性評価
上記のようにして得られた電界効果型トランジスタ2であるHEMTの特性オン抵抗は、1mΩcm2であった。これは、比較例1に比べて特性オン抵抗が低いことが分かった。
6). Characteristic Evaluation of Field Effect Transistor The characteristic on-resistance of the HEMT, which is the
(実施例4)
高熱伝導支持基板として、AlN多結晶基板に替えて、実施例2と同様の、焼結法により得られた、熱伝導率が2.7W・cm-1・K-1で、主面に平行な方向の線熱膨張係数が3×10-6K-1(GaN膜の主面に平行な線熱膨張係数に対する比が1.0)で、直径が5.0cmで、厚さが300μmのSiC多結晶基板を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、電界効果型トランジスタであるHEMTを作製した。そのHEMTの特性オン抵抗は、0.7mΩcm2であった。これは、比較例1に比べて特性オン抵抗が低いことが分かった。
Example 4
Instead of the AlN polycrystalline substrate as the high thermal conductivity supporting substrate, the thermal conductivity was 2.7 W · cm −1 · K −1 obtained by the same sintering method as in Example 2 and parallel to the main surface. The linear thermal expansion coefficient in a specific direction is 3 × 10 −6 K −1 (the ratio to the linear thermal expansion coefficient parallel to the main surface of the GaN film is 1.0), the diameter is 5.0 cm, and the thickness is 300 μm. A HEMT, which is a field effect transistor, was fabricated in the same manner as in Example 3 except that a SiC polycrystalline substrate was used. The characteristic on-resistance of the HEMT was 0.7 mΩcm 2 . This indicates that the characteristic on-resistance is lower than that of Comparative Example 1.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 高熱伝導複合基板
1A 低熱伝導複合基板
1L 接合基板
2 電界効果型トランジスタ
10 低熱伝導支持基板
11 高熱伝導支持基板
12,12a,12b 接合膜
13 III族窒化物膜
13D,13Dr III族窒化物膜ドナー基板
13i イオン注入領域
21 第1のIII族窒化物層
22 第2のIII族窒化物層
30d ドレイン電極
30g ゲート電極
30s ソース電極
40 仮支持基板
41 仮接合剤。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記高熱伝導複合基板の前記III族窒化物膜上に配置され、かつ前記III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層と、
前記第1のIII族窒化物層上に配置され、かつ前記第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層と、
前記第2のIII族窒化物層上に配置されたソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極と、を含む電界効果型トランジスタ。 A high thermal conductivity composite substrate in which a high thermal conductivity support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together;
A first group III nitride layer disposed on the group III nitride film of the high thermal conductive composite substrate and having the same chemical composition as the group III nitride film;
A second group III nitride layer disposed on the first group III nitride layer and having a different chemical composition than the first group III nitride layer;
A field effect transistor comprising a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode disposed on the second group III nitride layer.
前記高熱伝導複合基板の前記III族窒化物膜上に、前記III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、
前記第1のIII族窒化物層上に、前記第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、
前記第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、を含む電界効果型トランジスタの製造方法。 Preparing a high thermal conductive composite substrate in which a high thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more and a group III nitride film are bonded together;
Forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the high thermal conductive composite substrate;
Forming a second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer on the first group III nitride layer;
Forming a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode on the second group III nitride layer.
前記低熱伝導複合基板の前記III族窒化物膜上に、前記III族窒化物膜と同じ化学組成を有する第1のIII族窒化物層を形成する工程と、
前記第1のIII族窒化物層上に、前記第1のIII族窒化物層と異なる化学組成を有する第2のIII族窒化物層を形成する工程と、
前記第2のIII族窒化物層上に、ソース電極、ゲート電極、およびドレイン電極を形成する工程と、
前記III族窒化物膜から前記低熱伝導支持基板を除去する工程と、
前記III族窒化物膜に1.5W・cm-1・K-1以上の熱伝導率を有する高熱伝導支持基板を貼り合わせる工程と、を含む電界効果型トランジスタの製造方法。 Preparing a low thermal conductive composite substrate in which a low thermal conductive support substrate having a thermal conductivity of less than 1.5 W · cm −1 · K −1 and a group III nitride film are bonded together;
Forming a first group III nitride layer having the same chemical composition as the group III nitride film on the group III nitride film of the low thermal conductive composite substrate;
Forming a second group III nitride layer having a chemical composition different from that of the first group III nitride layer on the first group III nitride layer;
Forming a source electrode, a gate electrode, and a drain electrode on the second group III nitride layer;
Removing the low thermal conductivity support substrate from the group III nitride film;
Bonding a high thermal conductivity supporting substrate having a thermal conductivity of 1.5 W · cm −1 · K −1 or more to the group III nitride film, and a method for manufacturing a field effect transistor.
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