JP2021077818A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されたＩＩＩ族窒化物層と、
   前記ＩＩＩ族窒化物層に形成された凹部と、
   を有し、
   前記ＩＩＩ族窒化物層は、
   チャネル層と、
   前記チャネル層上に形成され、前記チャネル層に２次元電子ガスを形成する障壁層と、
   を有し、
   前記障壁層は、
   窒化アルミニウムガリウムで構成された第１層と、
   前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加された窒化アルミニウムガリウムで構成された第２層と、
   を有し、
   前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されており、
   前記凹部の底面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記底面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．４ｎｍ以下である、半導体装置。
2. 基板と、
   前記基板上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されたＩＩＩ族窒化物層と、
   前記ＩＩＩ族窒化物層に形成された凹部と、
   を有し、
   前記ＩＩＩ族窒化物層は、
   チャネル層と、
   前記チャネル層上に形成され、前記チャネル層に２次元電子ガスを形成する障壁層と、
   を有し、
   前記障壁層は、
   窒化アルミニウムガリウムで構成された第１層と、
   前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加された窒化アルミニウムガリウムで構成された第２層と、
   を有し、
   前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されており、
   前記ＩＩＩ族窒化物層の表面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記表面の算術平均粗さ（Ｒａ）と、
   前記凹部の底面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記底面の算術平均粗さ（Ｒａ）と、
   の差が、０．２ｎｍ以下である、半導体装置。
3. 基板と、
   前記基板上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されたＩＩＩ族窒化物層と、
   前記ＩＩＩ族窒化物層に形成された凹部と、
   を有し、
   前記ＩＩＩ族窒化物層は、
   チャネル層と、
   前記チャネル層上に形成され、前記チャネル層に２次元電子ガスを形成する障壁層と、
   を有し、
   前記障壁層は、
   窒化アルミニウムガリウムで構成された第１層と、
   前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加された窒化アルミニウムガリウムで構成された第２層と、
   を有し、
   前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されており、
   前記障壁層の上面と直交し、前記凹部の底面と交差する断面を、透過型電子顕微鏡で観察した場合に、前記断面内の、前記底面に沿った長さ３０ｎｍ以上の範囲において、前記凹部の底面の高さの最大値と最小値との差が、０．２ｎｍ以下である、半導体装置。
4. 基板と、
   前記基板上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されたＩＩＩ族窒化物層と、
   前記ＩＩＩ族窒化物層に形成された凹部と、
   を有し、
   前記ＩＩＩ族窒化物層は、
   チャネル層と、
   前記チャネル層上に形成され、前記チャネル層に２次元電子ガスを形成する障壁層と、
   を有し、
   前記障壁層は、
   窒化アルミニウムガリウムで構成された第１層と、
   前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加された窒化アルミニウムガリウムで構成された第２層と、
   を有し、
   前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されており、
   前記凹部の底面におけるフォトルミネッセンス発光スペクトルのバンド端ピーク強度が、前記ＩＩＩ族窒化物層の表面におけるフォトルミネッセンス発光スペクトルのバンド端ピーク強度に対して、９０％以上の強度を有する、半導体装置。
5. 基板と、
   前記基板上に形成され、ＩＩＩ族窒化物で構成されたＩＩＩ族窒化物層と、
   前記ＩＩＩ族窒化物層に形成された凹部と、
   を有し、
   前記ＩＩＩ族窒化物層は、
   チャネル層と、
   前記チャネル層上に形成され、前記チャネル層に２次元電子ガスを形成する障壁層と、
   を有し、
   前記障壁層は、
   窒化アルミニウムガリウムで構成された第１層と、
   前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加された窒化アルミニウムガリウムで構成された第２層と、
   を有し、
   前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されており、
   前記凹部の底面におけるハロゲン元素の濃度が、１×１０^１５／ｃｍ^３未満である、半導体装置。
6. 前記凹部は、前記第２層の厚さの全部が除去されることで形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記第１層の上面から前記凹部の底面までの厚さは、１ｎｍ以下である、請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記凹部は、前記第２層の厚さの一部が除去されることで形成され、
   前記凹部の底面から前記第１層の上面までの厚さは、１ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記凹部の側面は、上方側が前記凹部の底面の外側に傾斜したテーパ形状を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記凹部の側面の、前記凹部の底面の法線方向に対する傾斜角度は、３０°以上である、請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記第１層を構成する窒化アルミニウムガリウムのアルミニウム組成と、前記第２層を構成する窒化アルミニウムガリウムのアルミニウム組成と、は同等である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
12. ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層、および、前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加されたＩＩＩ族窒化物で構成された第２層、を含む積層構造と、
    前記積層構造に形成された凹部と、
    を有し、
    前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されている、構造体、
    の製造方法であって、
    前記第２層の導電性よりも前記第１層の導電性を低くすることによって前記第１層をエッチングストッパとする光電気化学エッチングにより、前記第２層をエッチングすることで、前記凹部を形成する、構造体の製造方法。
13. ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層、および、前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加されたＩＩＩ族窒化物で構成された第２層、を含む積層構造と、
    前記積層構造に形成された凹部と、
    を有し、
    前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されている、構造体、
    の製造方法であって、
    前記凹部の縁を画定するマスクとして非導電性材料で構成されたマスクを用い前記第１層をエッチングストッパとする光電気化学エッチングにより、前記第２層をエッチングすることで、前記凹部を形成する、構造体の製造方法。
14. ＩＩＩ族窒化物で構成された第１層、および、前記第１層上に形成され、ｎ型不純物が添加されたＩＩＩ族窒化物で構成された第２層、を含む積層構造と、
    前記積層構造に形成された凹部と、
    を有し、
    前記凹部は、前記第２層の厚さの全部または一部が除去されることで形成され、前記凹部の下方に、前記第１層の厚さの少なくとも一部が配置されている、構造体、
    の製造方法であって、
    前記第１層をエッチングストッパとする光電気化学エッチングにより、前記第２層をエッチングすることで、前記凹部を形成し、前記凹部の形成の後、前記光電気化学エッチングの溶け残り部分である凸部を除去する平坦化エッチングを行う、構造体の製造方法。
15. 前記第１層は、ｉ型層である、請求項１２〜１４のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
16. 前記凹部の底面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記底面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．４ｎｍ以下となるように、前記凹部を形成する、請求項１２〜１５のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
17. 前記ＩＩＩ族窒化物層の表面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記表面の算術平均粗さ（Ｒａ）と、
    前記凹部の底面の１０００ｎｍ角の領域を、原子間力顕微鏡で観察することにより測定される、前記底面の算術平均粗さ（Ｒａ）と、
    の差が、０．２ｎｍ以下となるように、前記凹部を形成する、請求項１２〜１６のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
18. 前記障壁層の上面と直交し、前記凹部の底面と交差する断面を、透過型電子顕微鏡で観察した場合に、前記断面内の、前記底面に沿った長さ３０ｎｍ以上の範囲において、前記凹部の底面の高さの最大値と最小値との差が、０．２ｎｍ以下となるように、前記凹部を形成する、請求項１２〜１７のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
19. 前記凹部の底面におけるフォトルミネッセンス発光スペクトルのバンド端ピーク強度が、前記ＩＩＩ族窒化物層の表面におけるフォトルミネッセンス発光スペクトルのバンド端ピーク強度に対して、９０％以上の強度を有するように、前記凹部を形成する、請求項１２〜１８のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。
20. 前記凹部の底面におけるハロゲン元素の濃度が、１×１０ ^１５ ／ｃｍ ^３ 未満となるように、前記凹部を形成する、請求項１２〜１９のいずれか1項に記載の構造体の製造方法。