JP6588220B2 - 窒化物半導体エピタキシャルウェハおよびその製造方法 - Google Patents
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エピタキシャル成長用基板と、
上記エピタキシャル成長用基板上に、エピタキシャル結晶成長された窒化物半導体層と
を備え、
上記エピタキシャル成長用基板は、半径Rの略円を成しており、
上記エピタキシャル成長用基板の中心から半径(1/5)Rの円までの円形エリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円から半径(R−5mm)の円までのトーラスエリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満である
ことを特徴としている。
上記エピタキシャル成長用基板は、Si,SiC,ZnOおよびサファイアのうちの何れかである。
上記エピタキシャル成長用基板の直径は3インチ以上であり、且つ厚さは1500μm以上である。
エピタキシャル成長用基板上に、窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させるエピタキシャル成長工程を備え、
上記エピタキシャル成長工程で得られる窒化物半導体エピタキシャルウェハに関して、半径Rの上記エピタキシャル成長用基板の中心から半径(1/5)Rの円までの円形エリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円から半径(R−5mm)の円までのトーラスエリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満となるように、上記エピタキシャル成長工程を行う
ことを特徴としている。
上記エピタキシャル成長工程は、上記エピタキシャル成長用基板上にAlN下地層をエピタキシャル結晶成長させる工程と、上記AlN下地層上に上記窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させる工程とを含んでいる。
図1は、本実施の形態の窒化物半導体エピタキシャルウェハを用いたHEMT用窒化物半導体における断面模式図である。
上記窒化物半導体層の結晶性におけるウェハ面内の調整は、アンドープGaN層11におけるH2,N2等のキャリアガスの流量とNH3等の材料ガスの流量とを調整することによって行った。
エリア(B) … 上記半径(1/5)Rの円22から半径(3/5)Rの円23までのトーラス(ドーナツ)エリア(図3参照)
エリア(C) … 上記半径(3/5)Rの円23から半径(4/5)Rの円24までのトーラス(ドーナツ)エリア(図4参照)
エリア(D) … 上記半径(4/5)Rの円24から半径rの円25までのトーラス(ドーナツ)エリア(図5参照)
差分値(2) … 15arcsec以上且つ50arcsec未満
差分値(3) … 50arcsec以上且つ100arcsec未満
差分値(4) … 100arcsec以上且つ200arcsec未満
差分値(5) … 200arcsec以上且つ300arcsec未満
差分値(6) … 300arcsec以上
BOW (2) … −121.3μm
BOW (3) … −63.5μm
BOW (4) … −34.1μm
BOW (5) … −45.2μm
BOW (6) … −58.6μm。
本第2実施の形態は、上記第1実施の形態における窒化物半導体エピタキシャルウェハにおける基板の種類に関する。
本第3実施の形態は、上記第1実施の形態における窒化物半導体エピタキシャルウェハにおける基板の構成に関する。
本第4実施の形態は、上記第1実施の形態における窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法におけるAlNバッファ層の効果に関する。
エピタキシャル成長用基板1,21と、
上記エピタキシャル成長用基板1,21上に、エピタキシャル結晶成長された窒化物半導体層3〜12と
を備え、
上記エピタキシャル成長用基板1,21は、半径Rの略円を成しており、
上記エピタキシャル成長用基板1,21の中心から半径(1/5)Rの円22までの円形エリア(A)におけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円24から半径(R−5mm)の円25までのトーラスエリア(D)におけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満である
ことを特徴としている。
上記エピタキシャル成長用基板1,21は、Si,SiC,ZnOおよびサファイアのうちの何れかである。
上記エピタキシャル成長用基板1,21の直径は3インチ以上であり、且つ厚さは1500μm以上である。
エピタキシャル成長用基板1,21上に、窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させるエピタキシャル成長工程を備え、
上記エピタキシャル成長工程で得られる窒化物半導体エピタキシャルウェハに関して、半径Rの上記エピタキシャル成長用基板1,21の中心から半径(1/5)Rの円22までの円形エリア(A)におけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円24から半径(R−5mm)の円25までのトーラスエリア(D)におけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満となるように、上記エピタキシャル成長工程を行う
ことを特徴としている。
上記エピタキシャル成長工程は、上記エピタキシャル成長用基板1,21上にAlN下地層をエピタキシャル結晶成長させる工程と、上記AlN下地層上に上記窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させる工程とを含んでいる。
2 AlN層
3 Al0.50Ga0.50N層
4 GaN層
5 AlGaNバッファ層
6 AlN層
7 Al0.05Ga0.95N層
8 Al0.90Ga0.10N層
9 Al0.10Ga0.90N層
10 超格子バッファ層
11 アンドープGaN層
12 AlGaNバリア層
21 エピタキシャル成長用基板
22 半径(1/5)Rの円
23 半径(3/5)Rの円
24 半径(4/5)Rの円
25 半径rの円
(A),(B),(C),(D) エリア
Claims (5)
- エピタキシャル成長用基板と、
上記エピタキシャル成長用基板上に、エピタキシャル結晶成長された窒化物半導体層とを備え、
上記エピタキシャル成長用基板は、半径Rの略円を成しており、
上記窒化物半導体層を構成する超格子層とGaN層のうち、上記超格子層上に形成された上記GaN層の結晶性を調整することで、窒化物半導体エピタキシャルウェハの中心部と外周部との結晶性に差異を生じさせることによって、
上記エピタキシャル成長用基板の中心から半径(1/5)Rの円までの円形エリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円から半径(R−5mm)の円までのトーラスエリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満であり、且つ
上記窒化物半導体エピタキシャルウェハの中央部の反り量が−50μm以上である
ことを特徴とする窒化物半導体エピタキシャルウェハ。 - 請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハにおいて、
上記エピタキシャル成長用基板は、Si,SiC,ZnOおよびサファイアのうちの何れかである
ことを特徴とする窒化物半導体エピタキシャルウェハ。 - 請求項1または請求項2に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハにおいて、
上記エピタキシャル成長用基板の直径は3インチ以上であり、且つ厚さは1500μm以上である
ことを特徴とする窒化物半導体エピタキシャルウェハ。 - エピタキシャル成長用基板上に、窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させるエピタキシャル成長工程を備え、
上記エピタキシャル成長工程で得られる窒化物半導体エピタキシャルウェハに関して、上記窒化物半導体層を構成する超格子層とGaN層のうち、上記超格子層上に形成された上記GaN層の結晶性を調整することで、上記窒化物半導体エピタキシャルウェハの中心部と外周部との結晶性に差異を生じさせることによって、半径Rの上記エピタキシャル成長用基板の中心から半径(1/5)Rの円までの円形エリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅と、半径(4/5)Rの円から半径(R−5mm)の円までのトーラスエリアにおけるGaN(10-12)のX線ロッキングカーブ半値全幅との差分値が、100arcsec以上且つ200arcsec未満となるように、且つ上記窒化物半導体エピタキシャルウェハの中央部の反り量を−50μm以上となるように、上記エピタキシャル成長工程を行う
ことを特徴とする窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。 - 請求項4に記載の窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
上記エピタキシャル成長工程は、上記エピタキシャル成長用基板上にAlN下地層をエピタキシャル結晶成長させる工程と、上記AlN下地層上に上記窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させる工程とを含んでいる
ことを特徴とする窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
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