JP2022140445A - 半導体積層物 - Google Patents
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Abstract
Description
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板であって、
波長をλ(μm)、27℃における前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)により近似される窒化物結晶基板、およびそれに関連する技術が提供される。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1を用い、本実施形態に係る窒化物結晶基板10について説明する。図1(a)は、本実施形態に係る窒化物結晶基板10を示す概略平面図であり、(b)は、本実施形態に係る窒化物結晶基板10を示す概略断面図である。
なお、基板10を構成するGaN結晶は、基板10の主面に対して所定のオフ角を有していても良い。オフ角とは、基板10の主面の法線方向と、基板10を構成するGaN結晶の主軸(c軸)とのなす角度のことをいう。具体的には、基板10のオフ角は、例えば、0°以上1.2°以下である。
本実施形態では、基板10は、赤外域の吸収係数について所定の要件を満たしている。
以下、詳細を説明する。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
1.5×10-19nλ3≦α≦6.0×10-19nλ3 ・・・(1)’
α=2.2×10-19nλ3 ・・・(1)’’
0.15λ3≦α≦6λ3 ・・・(2)
0.15λ3≦α≦3λ3 ・・・(2)’
0.15λ3≦α≦1.2λ3 ・・・(2)’’
これにより、基板10を安定的に加熱可能としつつ、基板10のより良好な結晶性を確保することができる。
Δα≦1.0 ・・・(3)
Δα>1.0であると、赤外線の照射による加熱効率が基板10の主面内で不均一となる可能性がある。これに対し、Δα≦1.0とすることにより、赤外線の照射による加熱効率を基板10の主面内で均一にすることができる。
Δα≦0.5 ・・・(3)’
Δα≦0.5とすることにより、赤外線の照射による加熱効率を基板10の主面内で安定的に均一にすることができる。
Δα=8KΔn ・・・(4)
次に、図6を用い、本実施形態に係る半導体積層物(結晶積層体)1について説明する。図6は、本実施形態に係る半導体積層物1を示す概略断面図である。
下地n型半導体層21は、基板10の結晶性を引き継いでドリフト層22を安定的にエピタキシャル成長させるバッファ層として、基板10の主面に接するよう設けられている。また、下地n型半導体層12は、n型不純物を含むn型GaN層として構成されている。下地n型半導体層12中に含まれるn型不純物としては、基板10と同様に、例えば、SiおよびGeが挙げられる。下地n型半導体層12中のn型不純物の濃度は、基板10とほぼ等しく、例えば、1.0×1018at・cm-3以上1.0×1019at・cm-3以下である。
ドリフト層22は、下地n型半導体層21上に設けられ、低濃度のn型不純物を含むn型GaN層として構成されている。ドリフト層22中のn型不純物としては、下地n型半導体層21中のn型不純物と同様に、例えば、SiおよびGeが挙げられる。
第1p型半導体層23は、ドリフト層22上に設けられ、p型不純物(アクセプタ)を含むp型GaN層として構成されている。第1p型半導体層23中のp型不純物としては、例えば、マグネシウム(Mg)が挙げられる。また、第1p型半導体層23中のp型不純物濃度は、例えば、1.0×1017at・cm-3以上2.0×1019at・cm-3以下である。
第2p型半導体層24は、第1p型半導体層23上に設けられ、高濃度のp型不純物を含むp型GaN層として構成されている。第2p型半導体層24中のp型不純物としては、第1p型半導体層23と同様に、例えば、Mgが挙げられる。また、第2p型半導体層24中のp型不純物濃度は、第1p型半導体層23中のp型不純物濃度よりも高く、例えば、5.0×1019at・cm-3以上2.0×1020at・cm-3以下である。
第2p型半導体層24中のp型不純物濃度を上述の範囲内とすることにより、第2p型半導体層24と後述するp型電極とのコンタクト抵抗を低減させることができる。
次に、図6~図12を用い、本実施形態に係る半導体積層物1の製造方法および半導体装置2の製造方法について説明する。図7は、気相成長装置200の概略構成図である。
図8(a)は、種結晶基板5上にGaN結晶膜6を厚く成長させた様子を示す図であり、(b)は、厚く成長させたGaN結晶膜6をスライスすることで複数の窒化物結晶基板10を取得した様子を示す図である。図9(a)は、窒化物結晶基板10または半導体積層物1が載置される保持部材300を示す概略上面図であり、(b)は、窒化物結晶基板10または半導体積層物1が載置される保持部材300を示す概略正面図である。図10(a)、(b)、図11(a)および(b)は、半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。図12は、本実施形態に係る半導体装置2を示す概略断面図である。以下、ステップをSと略す。
まず、基板10を用意する基板用意工程S110を行う。本実施形態の基板用意工程S110は、例えば、基板作製工程S112と、測定工程S114と、判定工程S116と、を有している。
以下に示すハイドライド気相成長装置(HVPE装置)200を用いて、基板10を作製する。
基板10の製造に用いるHVPE装置200の構成について、図7を参照しながら詳しく説明する。
続いて、上述のHVPE装置200を用いて種基板5上にGaN単結晶をエピタキシャル成長させ、その後、成長させた結晶をスライスして基板10を取得するまでの一連の処理について、図7を参照しながら詳しく説明する。以下の説明において、HVPE装置200を構成する各部の動作はコントローラ280により制御される。
具体的には、先ず、反応容器203の炉口を開放し、サセプタ208上に種基板5を載置する。サセプタ208上に載置する種基板5は、後述する基板10を製造するための基(種)となるもので、窒化物半導体の一例であるGaNの単結晶からなる板状のものである。
本ステップでは、反応室201内への種基板5の搬入が完了した後に、炉口を閉じ、反応室201内の加熱および排気を実施しながら、反応室201内へのH2ガス、或いは、H2ガスおよびN2ガスの供給を開始する。そして、反応室201内が所望の処理温度、処理圧力に到達し、反応室201内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、ガス供給管232a,232bからのHClガス、NH3ガスの供給を開始し、種基板5の表面に対してGaClガスおよびNH3ガスをそれぞれ供給する。
処理圧力:0.5~2気圧
GaClガスの分圧:0.1~20kPa
NH3ガスの分圧/GaClガスの分圧:1~100
H2ガスの分圧/GaClガスの分圧:0~100
SiH2Cl2ガスの分圧:2.5×10-5~1.3×10-3kPa
種基板5上に所望の厚さのGaN結晶6を成長させたら、反応室201内へNH3ガス、N2ガスを供給しつつ、また、反応室201内を排気した状態で、ガス生成器233aへのHClガスの供給、反応室201内へH2ガスの供給、ゾーンヒータ207a、207bによる加熱をそれぞれ停止する。そして、反応室201内の温度が500℃以下に降温したらNH3ガスの供給を停止し、反応室201内の雰囲気をN2ガスへ置換して大気圧に復帰させる。そして、反応室201内を、例えば200℃以下の温度、すなわち、反応容器203内からのGaNの結晶インゴット(主面上にGaN結晶6が形成された種基板5)の搬出が可能となる温度へと降温させる。その後、結晶インゴットを反応室201内から外部へ搬出する。
その後、搬出した結晶インゴットを例えばGaN結晶6の成長面と平行な方向にスライスすることにより、図8(b)に示すように、1枚以上の基板10を得ることができる。
基板10の各種組成や各種物性等は、上述した通りであるので説明を割愛する。このスライス加工は、例えばワイヤソーや放電加工機等を用いて行うことが可能である。基板10の厚さは250μm以上、例えば400μm程度の厚さとする。その後、基板10の表面(+c面)に対して所定の研磨加工を施すことで、この面をエピレディなミラー面とする。なお、基板10の裏面(-c面)はラップ面あるいはミラー面とする。
複数の基板10が作製されたら、複数の基板10のそれぞれに対して光を照射し、複数の基板10のそれぞれにおいて赤外域の吸収係数を測定する。このとき、基板10の主面内のうち少なくとも2点以上において赤外域の吸収係数を測定する。なお、このとき、基板10の主面内のうちの測定箇所を、例えば、2点以上10点以下とし、好ましくは3点以上5点以下とする。測定箇所が1点のみであると、基板10の主面内における吸収係数差を求めることができない。一方で、測定箇所が10点超であると、測定工程に係る時間が長くなり、基板10の生産性が低下する可能性がある。
次に、測定された基板10の吸収係数に基づいて、基板10が赤外域の吸収係数について所定の要件を満たしているか否かを判定する。具体的には、例えば、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における吸収係数αが上記式(1)により近似されるかを判定する。また、例えば、基板10における波長2μmでの吸収係数が1.2cm-1以上48cm-1以下であり、且つ、基板10の主面内における波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差が1.0cm-1以内であるかを判定する。このとき、基板作製工程S112で得られた複数の基板10のそれぞれに対して、上記判定を行う。
次に、例えば、有機金属気相成長法(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)により、基板10に対して少なくとも赤外線を照射し、基板10上に半導体層20をエピタキシャル成長させる。
次に、例えば、所定の加熱処理装置(不図示)により、不活性ガスの雰囲気下で、基板10に対して少なくとも赤外線を照射し、半導体積層物1をアニールする。これにより、第1p型半導体層23および第2p型半導体層24のそれぞれからp型不純物に対して結合した水素(H)を脱離させ、第1p型半導体層23および第2p型半導体層24のそれぞれの中のp型不純物を(電気的に)活性化させる。
次に、上記した半導体積層物1を用いて半導体装置2を作製する半導体装置作製工程S140を行う。本実施形態の半導体装置作製工程S140は、例えば、メサ形成工程S141と、第1p型電極形成工程S142と、保護膜形成工程S143と、第2p型電極形成工程S144と、n型電極形成工程S145と、オーミックアロイ工程S146と、を有している。
次に、第2p型半導体層24上に所定のレジストパターン(不図示)が形成された状態で、例えば、反応性イオンエッチング法(RIE:Reactive Ion Etching)により、第2p型半導体層24、第1p型半導体層23、およびドリフト層22の一部をエッチングする。
次に、メサ構造29およびドリフト層22の表面を覆うように、例えばスパッタ法によりパラジウム(Pd)/ニッケル(Ni)膜を形成し、フォトリソグラフィによりPd/Ni膜を所定の形状にパターニングする。
次に、メサ構造29およびドリフト層22の表面を覆うように、例えばスピンコート法によりSOG(Spin On Glass)膜を形成する。このとき、SOG膜の厚さを、例えば、100nm以上500nm以下とする。
次に、保護膜40の開口内の第1p型電極32および保護膜40を覆うように、例えばスパッタ法によりTi/Al膜を形成し、フォトリソグラフィによりTi/Al膜を所定の形状にパターニングする。
次に、基板10の裏面側に、例えばスパッタ法によりTi/Al膜を形成し、フォトリソグラフィによりTi/Al膜を所定の形状にパターニングする。これにより、基板10の裏面側に、n型電極36を形成する。
次に、例えば、所定の加熱処理装置(不図示)により、不活性ガスの雰囲気下で、半導体積層物1に対して少なくとも赤外線を照射し、半導体積層物1をアニールする。これにより、第1p型電極32、第2p型電極34およびn型電極36のそれぞれを構成する各金属膜の密着性を向上させるとともに、第2p型半導体層24に対する第1p型電極32の接触抵抗、第1p型電極32に対する第2p型電極34の接触抵抗、および基板10に対するn型電極36の接触抵抗を低減させる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
論文(A):A.S. Barker Physical Review B 7 (1973) p743 Fig.8
論文(B):P. Perlin, Physicsl Review Letter
75 (1995) p296 Fig。1 0.3GPaの曲線から推定。
論文(C):G. Bentoumi, Materical Science Engineering B50 (1997) p142-147 Fig.1
論文(D):S. Porowski, J. Crystal Growth 189-190 (1998) p.153-158 Fig.3 ただし、T=12K
上述の実施形態では、半導体積層物1が、pn接合ダイオードとしての半導体装置2を製造するよう構成される場合について説明したが、以下の第2実施形態のように、半導体積層物1は、他のデバイスを製造するよう構成されていてもよい。本実施形態では、上述の実施形態と異なる要素についてのみ説明する。
図13(a)を用い、本実施形態に係る半導体積層物1について説明する。図13(a)は、本実施形態に係る半導体積層物1を示す概略断面図である。
次に、図13~図15を用い、本実施形態に係る半導体積層物1の製造方法および半導体装置2の製造方法について説明する。図13(b)、図14(a)、(b)、図15(a)は、半導体装置の製造工程を示す概略断面図であり、図15(b)は、本実施形態に係る半導体装置2を示す概略断面図である。
図13(a)に示すように、p型半導体層を形成しない点を除いて第1実施形態の基板用意工程S110~半導体層形成工程S120と同様にして、半導体積層物1を製造する。
次に、上記した半導体積層物1を用いて半導体装置2を作製する半導体装置作製工程S240を行う。本実施形態の半導体装置作製工程S240は、例えば、イオン注入工程S241と、活性化アニール工程S242と、保護膜形成工程S243と、p型電極形成工程S244と、n型電極形成工程S245と、オーミックアロイ工程S246と、を有している。
まず、図13(b)に示すように、半導体層20上に、例えばスパッタ法によりシリコン窒化膜(SiNx膜)または窒化アルミニウム膜(AlN膜)からなる表面側キャップ層52を形成する。これにより、ドリフト層22へのイオン注入の際に、ドリフト層22へのダメージを抑制することができ、また、後述の活性化アニール工程S242において、ドリフト層22からの窒素(N)抜けを抑制することができる。なお、このとき、表面側キャップ層52の厚さを、例えば、20nm以上50nm以下とする。
次に、図14(b)に示すように、基板10の裏面側に、例えばスパッタ法によりSiNx膜またはAlN膜からなる裏面側キャップ層56を形成する。これにより、後述の活性化アニール工程S242において、基板10からの窒素(N)抜けを抑制することができる。なお、このとき、裏面側キャップ層56の厚さを、例えば、20nm以上50nm以下とする。
次に、半導体層20を覆うように、例えばスパッタ法によりPd/Ni膜を形成し、フォトリソグラフィによりPd/Ni膜を所定の形状にパターニングする。これにより、平面視でp型電極31の外周部がp型領域25と重なるように、p型電極31を形成する。
次に、基板10の裏面側に、例えばスパッタ法によりTi/Al膜を形成し、フォトリソグラフィによりTi/Al膜を所定の形状にパターニングする。これにより、基板10の裏面側に、n型電極36を形成する。
次に、第1実施形態のオーミックアロイ工程S146と同様にして、オーミックアロイ工程S246を行う。
本実施形態では、イオン注入後の活性化アニール工程S242において、赤外域の吸収係数について上記要件を満たす基板10を加熱することで、半導体層20を加熱し、p型領域25中のp型不純物を活性化させる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板であって、
波長をλ(μm)、27℃における前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)により近似される
窒化物結晶基板。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)’’により近似される
付記1に記載の窒化物結晶基板。
α=2.2×10-19nλ3 ・・・(1)’’
前記窒化物結晶基板の主面内における前記吸収係数αの最大値と最小値との差をΔαとしたとき、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲において、前記吸収係数αおよび前記Δαは、以下の式(2)および(3)を満たす
付記1又は2に記載の窒化物結晶基板。
α≧0.15λ3 ・・・(2)
Δα≦1.0 ・・・(3)
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板であって、
前記窒化物結晶基板における波長2μmでの吸収係数は、1.2cm-1以上であり、
前記窒化物結晶基板の主面内における、波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差は、1.0cm-1以内である
窒化物結晶基板。
27℃以上1250℃以下の温度条件下において前記窒化物結晶基板のバンド間で熱励起される真性キャリアの濃度は、27℃の温度条件下において前記n型不純物のドーピングによって前記窒化物結晶基板中に生じる自由電子の濃度よりも低い
付記1~4のいずれか1つに記載の窒化物結晶基板。
前記n型不純物のドーピングによって前記窒化物結晶基板中に生じる自由電子の濃度は、27℃の温度条件下において、1×1018cm-3以上であり、
前記窒化物結晶基板の前記主面内における、自由電子濃度の最大値と最小値との差は、8.3×1017cm-3以内である
付記1~5のいずれか1つに記載の窒化物結晶基板。
前記窒化物結晶基板中の前記n型不純物の濃度は、1.0×1018at・cm-3以上であり、
前記窒化物結晶基板の前記主面内における、前記n型不純物の濃度の最大値と最小値との差は、8.3×1017at・cm-3以内である
付記1~6のいずれか1つに記載の窒化物結晶基板。
前記窒化物結晶基板中の酸素の濃度は、前記窒化物結晶基板中のシリコンおよびゲルマニウムの合計の濃度に対して1/10倍以下である
付記1~7のいずれか1つに記載の窒化物結晶基板。
前記窒化物結晶基板中の酸素の濃度は、1×1017at・cm-3未満であり、
前記窒化物結晶基板中のシリコンおよびゲルマニウムの合計の濃度は、1×1018at・cm-3以上である
付記8に記載の窒化物結晶基板。
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板と、
前記窒化物結晶基板上に設けられ、III族窒化物半導体からなる半導体層と、
を有し、
波長をλ(μm)、27℃における前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)により近似される
半導体積層物。
α=nKλa ・・・(1)(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板と、
前記窒化物結晶基板上に設けられ、III族窒化物半導体からなる半導体層と、
を有し、
前記窒化物結晶基板における波長2μmでの吸収係数は、1.2cm-1以上であり、
前記窒化物結晶基板の主面内における、波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差は、1.0cm-1以内である
半導体積層物。
前記半導体層の表面の反射率は、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲において、5%以上30%以下である
付記10又は11に記載の半導体積層物。
前記半導体層は、前記窒化物結晶基板上に設けられp型不純物を含むp型半導体層を有する
付記10~12のいずれか1つに記載の半導体積層物。
前記半導体層は、不純物の被注入部を有する
付記10~12のいずれか1つに記載の半導体積層物。
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程では、
前記窒化物結晶基板として、波長をλ(μm)、27℃における前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)により近似される基板を用意する
半導体積層物の製造方法。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程では、
前記窒化物結晶基板として、波長2μmでの吸収係数が1.2cm-1以上であり、且つ、主面内における波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差が1.0cm-1以内である基板を用意する
半導体積層物の製造方法。
前記窒化物結晶基板を加熱する工程として、前記窒化物結晶基板上にIII族窒化物半導体からなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程を有する付記15又は16に記載の半導体積層物の製造方法。
前記窒化物結晶基板上に、前記半導体層を構成する層としてp型不純物を含むp型半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記窒化物結晶基板を加熱する工程として、前記窒化物結晶基板を加熱して、前記p型半導体層中の前記p型不純物を活性化させる工程と、
を有する
付記17に記載の半導体積層物の製造方法。
前記半導体層中に所定の導電型の不純物をイオン注入する工程と、
前記窒化物結晶基板を加熱する工程として、前記窒化物結晶基板を加熱して、前記半導体層中の前記不純物を活性化させる工程と、
を有する
付記17に記載の半導体積層物の製造方法。
前記窒化物結晶基板の裏面および前記半導体層の主面のうち少なくともいずれかに接するように電極を形成する工程と、
前記窒化物結晶基板を加熱する工程として、前記窒化物結晶基板を加熱して、前記電極の接触抵抗を低減させる工程と、
を有する
付記17~19のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記半導体層上に保護膜を形成する工程と、
前記窒化物結晶基板を加熱する工程として、前記窒化物結晶基板を加熱して、前記保護膜を硬化させる工程と、
を有する
付記17~20のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記窒化物結晶基板を用意する工程は、反応容器内に種結晶基板とIII族元素を含む原料とを搬入し、所定の結晶成長温度に加熱された前記種結晶基板に対して前記原料のハロゲン化物と窒化剤とを供給することで、前記種結晶基板上に前記III族元素の窒化物の結晶を成長させる結晶成長工程を有し、
前記結晶成長工程では、
前記反応容器内のうち少なくとも前記結晶成長温度に加熱される領域であって、前記種結晶基板に供給されるガスが接触する領域である高温領域を構成する部材として、少なくともその表面が石英非含有およびホウ素非含有の材料からなる部材を用いる
付記17~21のいずれか1つに記載の半導体積層物の製造方法。
前記高温領域を構成する部材として、炭化ケイ素コートグラファイトからなる部材を用いる
付記22に記載の半導体積層物の製造方法。
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程は、
前記窒化物結晶基板の27℃での赤外域の吸収係数を測定する工程と、
測定された前記窒化物結晶基板の吸収係数に基づいて、波長をλ(μm)、前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αが、以下の式(1)により近似されるかを判定する工程と、
を有する
半導体積層物の製造方法。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程は、
前記窒化物結晶基板の主面内のうち少なくとも2点以上において赤外域の吸収係数を測定する工程と、
測定された前記窒化物結晶基板の吸収係数に基づいて、前記窒化物結晶基板における波長2μmでの吸収係数が1.2cm-1以上であり、且つ、前記窒化物結晶基板の主面内における波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差が1.0cm-1以内であるかを判定する工程と、
を有する
半導体積層物の製造方法。
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程では、
前記窒化物結晶基板として、波長をλ(μm)、27℃における前記窒化物結晶基板の吸収係数をα(cm-1)、前記窒化物結晶基板中の自由電子濃度をn(cm-3)、Kおよびaをそれぞれ定数としたときに、少なくとも1μm以上3.3μm以下の波長範囲における前記吸収係数αは、以下の式(1)により近似される基板を用意する
半導体装置の製造方法。
α=nKλa ・・・(1)
(ただし、1.5×10-19≦K≦6.0×10-19、a=3)
III族窒化物の結晶からなり、n型不純物を含む窒化物結晶基板を用意する工程と、
前記窒化物結晶基板に対して少なくとも赤外線を照射し、前記窒化物結晶基板を加熱する工程と、
を有し、
前記窒化物結晶基板を用意する工程では、
前記窒化物結晶基板として、波長2μmでの吸収係数が1.2cm-1以上であり、且つ、主面内における波長2μmでの吸収係数の最大値と最小値との差が1.0cm-1以内である基板を用意する
半導体装置の製造方法。
2 半導体装置
10 窒化物結晶基板(基板)
20 半導体層
Claims (7)
- n型不純物を含むGaNの単結晶からなる基板と、
前記基板上に設けられ、III族窒化物半導体の単結晶からなる半導体層と、
を有し、
前記基板中のボロンの濃度は、1×1015at・cm-3未満であり、
前記基板中の自由電子の濃度は、27℃の温度条件下において、1×1018cm-3以上であり、
前記半導体層は、算術平均粗さが1nm以上30nm以下である表面を有し、
前記半導体層の前記表面の反射率は、1μm以上3.3μm以下の波長範囲において、5%以上30%以下である
半導体積層物。 - 前記基板の主面内における、任意の2点で測定した自由電子濃度の差は、8.3×1017cm-3以内である
請求項1に記載の半導体積層物。 - n型不純物を含むGaNの単結晶からなる基板と、
前記基板上に設けられ、III族窒化物半導体の単結晶からなる半導体層と、
を有し、
前記基板中のボロンの濃度は、1×1015at・cm-3未満であり、
前記基板中の前記n型不純物の濃度は、1×1018cm-3以上であり、
前記半導体層は、算術平均粗さが1nm以上30nm以下である表面を有し、
前記半導体層の前記表面の反射率は、1μm以上3.3μm以下の波長範囲において、5%以上30%以下である
半導体積層物。 - 前記基板の主面内における、任意の2点で測定した前記n型不純物の濃度の差は、8.3×1017at・cm-3以内である
請求項3に記載の半導体積層物。 - 前記基板中の酸素の濃度は、前記基板中のシリコンおよびゲルマニウムの合計の濃度に対して1/10倍以下である
請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体積層物。 - 前記基板中の酸素および炭素の各濃度は、5×1015at・cm-3未満であり、
前記基板中の鉄およびクロムの各濃度は、1×1015at・cm-3未満である
請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体積層物。 - 前記基板の抵抗率は、2.2mΩ・cm以上17.4mΩ・cm以下である
請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体積層物。
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