JP5692283B2 - Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス - Google Patents
Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP5692283B2 JP5692283B2 JP2013106186A JP2013106186A JP5692283B2 JP 5692283 B2 JP5692283 B2 JP 5692283B2 JP 2013106186 A JP2013106186 A JP 2013106186A JP 2013106186 A JP2013106186 A JP 2013106186A JP 5692283 B2 JP5692283 B2 JP 5692283B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- group iii
- iii nitride
- atoms
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 106
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 56
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 101
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 63
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 48
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 53
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 43
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 28
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 26
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 12
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 9
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 9
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 9
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N N-[[(5S)-2-oxo-3-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)-1,3-oxazolidin-5-yl]methyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1O[C@H](CN1C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 229910007277 Si3 N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-YPZZEJLDSA-N carbane Chemical compound [10CH4] VNWKTOKETHGBQD-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000624 total reflection X-ray fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
0.05≦PV/Q≦3.0 …(1)
を満たすように行われる。この式(1)の条件を満たすことにより、上述した表面層10aの炭素濃度を好適に得ることが可能である。ここで、1sccmは、1.667×10−8m3/sである。
上記実施形態の製造方法によりGaN基板を製造した。まず、HVPE法により成長させた絶縁型GaN基板(ドーパント:Fe)を、(0001)面に平行な面でスライスして直径50mm×厚さ0.5mmのGaN基板を得た。
上述した実施形態のGaN基板を用いて上述した実施形態のHEMTデバイスを作成した。HEMTデバイスは各実施例について200個準備した。具体的には、まず、実施例22〜28のHEMTデバイス用に、絶縁性のGaN基板(比抵抗1×107Ωcm)であって、表3の実施例22〜28の列に示した炭素濃度及びp型金属元素(Cu及びZn)の表面層を有するものを、各実施例について準備した。
実施例22では、1cm3当たりのC原子の個数が2×1016個、1cm3当たりのp型金属元素の原子の個数が2×1016個、1cm3当たりのO原子の個数が1×1018個、Si原子の個数が1×1019個であった。
実施例24では、1cm3当たりのC原子の個数が1×1017個、1cm3当たりのp型金属元素の原子の個数が5×1016個、1cm3当たりのO原子の個数が1×1017個、1cm3当たりのSi原子の個数が5×1017個であった。
実施例26では、1cm3当たりのC原子の個数が5×1017個、1cm3当たりのp型金属元素の原子の個数が1×1017個、1cm3当たりのO原子の個数が2×1016個、1cm3当たりのSi原子の個数が2×1017個であった。
比較例5では、1cm3当たりのC原子の個数が2×1015個、1cm3当たりのp型金属元素の原子の個数が2×1016個、1cm3当たりのO原子の個数が1×1019個、1cm3当たりのSi原子の個数が1×1020個であった。
比較例10では、1cm3当たりのC原子の個数が5×1018個、1cm3当たりのp型金属元素の原子の個数が1×1018個、1cm3当たりのO原子の個数が1×1016個、1cm3当たりのSi原子の個数が2×1017個であった。
このように、化合物半導体基板における界面の組成が良好な実施例22、24、及び26では、HEMTデバイスの良好な歩留が得られた。一方、比較例5及び10のような化合物半導体基板における界面の組成の場合には、HEMTデバイスの歩留が低下した。
上述した実施形態のGaN基板を用い、上述した実施形態のLEDを作成した。LEDは各実施例について200個準備した。具体的には、実施例37〜43のLED用に、比抵抗1×10−2Ωcm、キャリア密度3×1018/cm2のn型GaN基板を準備した。n型GaN基板としては、表5の実施例37〜43の列に示す炭素濃度及びp型金属元素(Cu及びZn)の濃度をもつ表面層を有するものを、各実施例について準備した。
Claims (8)
- 表面層を有し、
前記表面層が、3at.%〜25at.%の炭素を含み、且つ、5×1010原子/cm2〜200×1010原子/cm2のp型金属元素を含み、
前記表面層の酸素濃度が、3at.%〜15at.%である、
n型又は絶縁性のIII族窒化物基板。 - 前記表面層が、1×1010原子/cm2〜100×1010原子/cm2の絶縁性金属元素を更に含む、請求項1に記載のIII族窒化物基板。
- 前記表面層の表面粗さがRMS基準で3nm以下である、請求項1又は2に記載のIII族窒化物基板。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載のIII族窒化物基板と、
前記III族窒化物基板の前記表面層上に形成された少なくとも一層のエピタキシャル成長層と、
を備える半導体デバイス。 - 前記III族窒化物基板がn型のGaN基板である、請求項4に記載の半導体デバイス。
- 前記III族窒化物基板が絶縁性のGaN基板である、請求項4に記載の半導体デバイス。
- LEDである請求項4又は5に記載の半導体デバイス。
- HEMTデバイスである請求項4又は6に記載の半導体デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013106186A JP5692283B2 (ja) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013106186A JP5692283B2 (ja) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009101928A Division JP5287463B2 (ja) | 2009-04-20 | 2009-04-20 | エピタキシャル層付きiii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013249249A JP2013249249A (ja) | 2013-12-12 |
JP5692283B2 true JP5692283B2 (ja) | 2015-04-01 |
Family
ID=49848305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013106186A Active JP5692283B2 (ja) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5692283B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6211999B2 (ja) | 2014-06-25 | 2017-10-11 | 株式会社東芝 | 窒化物半導体層、窒化物半導体装置及び窒化物半導体層の製造方法 |
JP2017085056A (ja) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 富士通株式会社 | 化合物半導体エピタキシャル基板及び化合物半導体装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10290051A (ja) * | 1997-04-16 | 1998-10-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体装置とその製造方法 |
JP2000182960A (ja) * | 1998-12-11 | 2000-06-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体ウェハ及びその製造方法 |
US7170095B2 (en) * | 2003-07-11 | 2007-01-30 | Cree Inc. | Semi-insulating GaN and method of making the same |
JP4792802B2 (ja) * | 2005-04-26 | 2011-10-12 | 住友電気工業株式会社 | Iii族窒化物結晶の表面処理方法 |
JP4872246B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2012-02-08 | 住友電気工業株式会社 | 半絶縁性GaAs基板及びエピタキシャル基板 |
JP2007299979A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii族窒化物結晶の表面処理方法およびiii族窒化物結晶基板 |
-
2013
- 2013-05-20 JP JP2013106186A patent/JP5692283B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013249249A (ja) | 2013-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4305574B1 (ja) | Iii族窒化物基板、それを備える半導体デバイス、及び、表面処理されたiii族窒化物基板を製造する方法 | |
TWI463537B (zh) | A compound semiconductor substrate, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same | |
JP5365454B2 (ja) | Iii族窒化物半導体基板、エピタキシャル基板及び半導体デバイス | |
KR101621998B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체 기판, 에피택셜 기판 및 반도체 디바이스 | |
JP5287463B2 (ja) | エピタキシャル層付きiii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス | |
JP5692283B2 (ja) | Iii族窒化物基板、及びそれを用いた半導体デバイス | |
JP5833297B2 (ja) | Iii族窒化物半導体基板、エピタキシャル基板及び半導体デバイス | |
JP5636642B2 (ja) | 化合物半導体基板 | |
JP5648726B2 (ja) | GaN基板及びその製造方法、エピタキシャル基板、並びに、半導体デバイス | |
JP2015053482A (ja) | Iii族窒化物半導体基板、エピタキシャル基板及び半導体デバイス | |
JP2010166017A (ja) | 化合物半導体基板及び半導体デバイス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140708 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140729 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140829 |
|
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: 20150106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150119 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5692283 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |