JP6933265B2 - Iii族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
Si基板10がCを含む場合、少なくとも表層部10aにおけるCの濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3であることが好ましい。この場合において、Si基板全体のCの濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3であってもよく、あるいは表層部10aのみが1×1014〜1×1017atoms/cm3であり、表層部10aよりも深い基板内部が1×1014atoms/cm3以下であってもよい。
Si基板10がGe又はSnを含む場合、少なくとも表層部10aにおけるGe又はSnの濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3であることが好ましい。この場合において、Si基板全体のGe又はSnの濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3であってもよく、あるいは表層部10aのみが1×1014〜1×1020atoms/cm3であり、表層部10aよりも深い基板内部が1×1014atoms/cm3以下であってもよい。
Si基板10は、表層部10aにOをより多く含むものであってもよい。この場合において、Si基板全体のOの濃度が1×1015〜1×1018atoms/cm3であってもよく、あるいは表層部10aのみが1×1015〜1×1018atoms/cm3であり、表層部10aよりも深い基板内部が1×1014atoms/cm3以下であってもよい。なおOの濃度を表層部10aのみ高くする場合には、Si基板表面へのイオン注入により行うことができる。
Si基板10は、表層部10aにHをより多く含むものであってもよい。この場合、Si基板10の表層部10aにおけるHの濃度が1×1015〜1×1018atoms/cm3であり、表層部10aよりも深い基板内部におけるHの濃度が表層部10aよりも低く、1×1014atoms/cm3以下であることが好ましい。
Si基板10は、表層部10aにV族元素(N、P、As、Sb)をより多く含むものであってもよい。この場合、表層部10aにおけるV族元素の濃度が1×1012〜1×1019atoms/cm3であり、表層部10aよりも深い基板内部におけるV族元素の濃度は表層部10aよりも低く、1×1014atoms/cm3以下であることが好ましい。Si基板10中のV族元素の深さ方向の濃度分布は、表面で最も高く、表面から基板内部に向かって徐々に減少する濃度勾配を有することが好ましい。
Si基板10中に拡散したIII族元素によるキャリアの増加を抑えるためのV族元素は、Si基板10側ではなく、Si基板10の表面と接するAlNバッファ層20側に含まれていてもよい。キャリアの増加を抑えるためのV族元素を含むAlNバッファ層20は、後述するAlNバッファ層20を形成する工程(ステップS12)においてN以外のV族原料(P、As、Sb)をIII族原料と一緒に炉内に導入することにより形成することができる。
抵抗率1000Ωcm、面方位(111)のSi基板をHF及びSC-1で洗浄した後、MOCVD炉内にセットした。次に炉内温度を550℃まで昇温した後、炉内にTMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、Si基板の上面に第一AlN層を30nm成長させた。その後、原料を供給し続けながら炉内温度を1100℃まで昇温し、第一AlN層の上面に第二AlN層を70nm成長させた。
第一AlN層を成長させる際にTMA及びNH3を交互に供給する手法を用いた点以外は実施例1と同じ条件でIII族窒化物半導体基板を製造した。Si基板の準備は実施例1と同様である。次に、炉内温度を550℃で安定させた炉内にTMAをH2キャリアガスとともに3秒導入し、H2キャリアガスのみを3秒導入し、その後NH3をH2キャリアガスとともに3秒導入し、H2キャリアガスのみを6秒導入した。これを繰り返し、第一AlN層を30nm成長させた。その後、炉内温度を1100℃まで昇温した後、TMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、第二AlN層を70nm成長させた。
第一AlN層のみならず第二AlN層を成長させる際にもTMA及びNH3を交互に供給する手法を用いた点以外は実施例1と同じ条件でIII族窒化物半導体基板を製造した。Si基板の準備から第一AlN層の成長までは実施例2と同様である。
GaN層を成長させる際に低温と高温の2段階の温度で成長させる手法を用いた点以外は実施例1と同じ条件でIII族窒化物半導体基板を製造した。Si基板の準備は実施例1と同様である。次に、炉内温度を650℃まで昇温して安定させた後、炉内にTMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、第一AlN層を30nm成長させた。
実施例4の第一GaN層に代えてAlGaN層を成長させるため、TMGとともにTMAを導入した点以外は実施例4と同じ条件でIII族窒化物半導体基板を完成させた。すなわち、Si基板上に第一AlN層、第二AlN層、AlGaN層、GaN層が順に積層された実施例5のIII族窒化物半導体基板を得た。
実施例5の第一GaN層及を成長させる際にTMGとNH3を交互に供給する手法を用いた。炉内温度を750℃で安定させた後、TMGをH2キャリアガスとともに3秒導入し、H2キャリアガスのみを3秒導入し、その後NH3をH2キャリアガスとともに3秒導入し、H2キャリアガスのみを6秒導入した。これを繰り返し、第一GaN層を30nm成長させた。
AlN成膜プロセスは実施例3を同じ手法を使い、GaN成膜プロセスは実施例6と同じ手法を用いた。すなわち、AlN成膜プロセスでは、第一AlN層のみならず第二AlN層を成長させる際にもTMA及びNH3を交互に供給した。また、GaN成膜プロセスでは、第一GaN層を成長させる際にTMGとNH3を交互に供給し、第二GaN層を成長させる際にTMGとNH3を同時に供給した。こうして、Si基板上に第一AlN層、第二AlN層、第一GaN層、第二GaN層が順に積層された実施例7のIII族窒化物半導体基板を完成させた。
Cがドープされた抵抗率1000ΩcmのSi基板を用意した。Si基板中のCの平均濃度は1×1016atoms/cm3であった。その後、650℃の炉内にTMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、Si基板上に第一AlN層を30nm成長させた。さらに、実施例1と同様に、第二AlN層を70nm成長させ、さらにGaN層を1um成長させた。こうして実施例8のIII族窒化物半導体基板を得た。
Geがドープされた抵抗率1000ΩcmのSi基板を用意した。Si基板中のGeの平均濃度は1×1018atoms/cm3であった。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例9のIII族窒化物半導体基板を得た。
Snがドープされた抵抗率1000ΩcmのSi基板を用意した。Si基板中のSnの平均濃度は1×1018atoms/cm3であった。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例10のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000Ωcm、Oを1×1017atoms/cm3含むSi基板を準備し、このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例11のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板の表面にCを1×1016atoms/cm3含むSiを5umエピタキシャル成長させた。これにより、表面から深さ5umまでの表層部にのみCを1×1016atoms/cm3含み、表層部よりも深い基板内部ではCの濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例12のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板の表面にGeを1×1018atoms/cm3含むSi膜を5umエピタキシャル成長させた。これにより、表面から深さ5umまでの表層部にのみGeを1×1018atoms/cm3含み、表層部よりも深い基板内部ではGeの濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例13のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板の表面にSnを1×1018atoms/cm3含むSi膜を5umエピタキシャル成長させた。これにより、表面から深さ5umまでの表層部にのみSnを1×1018atoms/cm3含み、表層部よりも深い基板内部ではSnの濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例14のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板の表面にOをイオン注入した。これにより、表面から深さ5umまでの表層部にのみOをピーク濃度で1×1017atoms/cm3含み、表層部よりも深い基板内部ではOの濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例15のIII族窒化物半導体基板を得た。
Si基板の表面にPを1×1018atoms/cm3含むSi膜を5umエピタキシャル成長させた。これにより、表面から深さ5umまでの表層部にのみPを1×1016atoms/cm3含み、表層部よりも深い基板内部ではPの濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例16のIII族窒化物半導体基板を得た。
Si基板の表面にPを1×1018atoms/cm3含むSi膜を5umエピタキシャル成長させた。これにより、Pの表面濃度が1×1016atoms/cm3であり、深さ5umにかけてPの濃度が1×1014atoms/cm3に徐々に減少し、5umよりも深い基板内部のP濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例17のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板の表面にHをイオン注入した。これにより、表面から深さ5umの表層部のHのピーク濃度が1×1017atoms/cm3であり、表層部よりも深い基板内部のH濃度が1×1014atoms/cm3であるSi基板を得た。このSi基板上に第一AlN層を30nm、第二AlN層を70nm、GaN層を1umそれぞれ成長させた。その他の条件は実施例8と同様とした。これにより、実施例18のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000ΩcmのSi基板をHF及びSC-1で洗浄した後、MOCVD炉内にセットした。次に炉内温度を1100℃まで昇温し、安定させた後、炉内にTMA、NH3及びPH3をH2キャリアガスとともに導入し、Pがドープされた第一AlN層を30nm成長させた。なおPH3の流量はSi基板のキャリア濃度をキャンセルできるように決定した。
Si基板上にAlN層を100nm成長させた後であってGaN層を1um成長させる前に、同一炉内で1100℃の熱処理を30分実施した点以外は実施例1と同じ条件で実施例20のIII族窒化物半導体基板を得た。
抵抗率1000Ωcm、C、Ge、Sn、O、Pなどの不純物が1×1015atoms/cm3以下のSi基板を準備した。ベーキングまでは実施例1と同様に処理した。次に炉内温度を650℃で安定させた後、TMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、第一AlN層を30nm成長させた。その後、原料はそのままで炉内温度を1100℃まで昇温し、第二AlN層を成長させた。さらに、TMAの供給を遮断して炉内温度を1050℃まで降温した後、GaN層を1um成長させた。こうして、比較例1のIII族窒化物半導体基板を完成させた。
第一AlN層の成長温度を350℃に変更した点以外は実施例1と同じ条件で比較例2のIII族窒化物半導体基板を完成させた。
第二AlN層の成長温度を800℃に変更した点以外は実施例1と同じ条件で比較例3のIII族窒化物半導体基板を完成させた。
Si基板の面方位の影響について考察するため、(111)面に対して<112>方向(図12の矢印(A)参照)に0.2°傾いた主面を有するSi基板を用意した。次に、Si基板をHF及びSC-1で洗浄を行った後、MOCVD炉内にセットし、炉内温度を1100℃まで昇温した後、炉内にTMAとNH3をH2キャリアガスとともに導入し、Si基板の上面にAlN層を100nm成長させた。次に、TMAの供給を遮断し、NH3を供給し続けながら炉内温度を1050℃まで降温した後、Ga源としてのTMGを供給してAlN層の上面にGaN層を1um成長させた。こうして、Si基板上にAlN層及びGaN層が順に積層された実施例21のIII族窒化物半導体基板を得た。
実施例22は、Si基板の主面の(111)面に対する傾斜角度(オフ角度)を<112>方向に1.5°とした点以外は実施例21と同様である。
比較例4は、Si基板の主面の(111)面に対する傾斜角度を0°、すなわちSi基板の面方位を(111)面とした点以外は実施例21と同様である。
比較例5は、Si基板の主面の(111)面に対する傾斜角度を<112>方向に2°とした点以外は実施例21と同様である。
比較例6は、Si基板の主面の(111)面に対する傾斜角度を<112>方向から45°の方向(図12の矢印(B)参照)に0.2°とした点以外は実施例21と同様である。
比較例7は、Si基板の主面の(111)面に対する傾斜角度を<110>方向(図12の矢印(C)参照)に0.2°傾けた点以外は実施例21と同様である。
10 Si基板
10a Si基板の表層部
20 AlNバッファ層
21 第一AlNバッファ層
22 第二AlNバッファ層
30 III族窒化物半導体層
31 第一III族窒化物半導体層
32 第二III族窒化物半導体層
Claims (59)
- Si基板上に第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一AlNバッファ層の成長温度よりも高い温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記III族窒化物半導体層を成長させる工程は、
前記第二AlNバッファ層上に第一III族窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記第一III族窒化物半導体層上に前記第一III族窒化物半導体層の成長温度よりも高い温度で第二III族窒化物半導体層を成長させる工程とを含み、
前記第一III族窒化物半導体層の成長温度が400〜800℃であり、
前記第一AlNバッファ層の成長温度が400〜600℃且つ前記第一III族窒化物半導体層の成長温度よりも低いことを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第二AlNバッファ層の成長温度が900〜1200℃である、請求項1に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一AlNバッファ層の厚さが0.4〜100nmである、請求項1又は2に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一及び第二AlNバッファ層の合計厚さが30〜200nmである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、C、Ge、Sn、O、H及びV族元素から選ばれた一つの不純物元素を含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1020atoms/cm3である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が前記表層部よりも低い、請求項5に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記III族窒化物半導体層を成長させる前に、前記第一及び第二AlNバッファ層を順に成長させた前記Si基板を900〜1450℃で熱処理する工程をさらに備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板は、シリコン単結晶の(111)面から<112>方向に0.1〜1.5°の範囲内で傾斜した主面を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記第一成長温度が400〜800℃であり、前記第二成長温度が900〜1200℃であり、
前記第一AlNバッファ層を成長させる工程では、Al原料及びN原料を交互に繰り返し供給することを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第一成長温度が400〜600℃である、請求項9に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一AlNバッファ層を成長させる工程では、前記N原料よりも前記Al原料を先に導入する、請求項9又は10に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一AlNバッファ層の厚さが0.4〜100nmである、請求項9乃至11のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一及び第二AlNバッファ層の合計厚さが30〜200nmである、請求項9乃至12のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一AlNバッファ層を成長させる工程では、前記Al原料及び前記N原料を供給する時間がそれぞれ0.5〜10秒である、請求項9乃至13のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第二AlNバッファ層を成長させる工程では、前記Al原料及び前記N原料を交互に繰り返し供給する、請求項9乃至14のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記III族窒化物半導体層を成長させる前に、前記第一及び第二AlNバッファ層を順に成長させた前記Si基板を900〜1450℃で熱処理する工程をさらに備える、請求項9乃至15のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板は、シリコン単結晶の(111)面から<112>方向に0.1〜1.5°の範囲内で傾斜した主面を有する、請求項9乃至16のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記III族窒化物半導体層を成長させる工程は、
前記第二AlNバッファ層上に第三成長温度で第一III族窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記第一III族窒化物半導体層上に前記第三成長温度よりも高い第四成長温度で第二III族窒化物半導体層を成長させる工程とを含む、請求項9乃至17のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第三成長温度が400〜800℃であり、前記第四成長温度が900〜1200℃である、請求項18に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層の厚さが10〜200nmである、請求項18又は19のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層を成長させる工程では、III族原料及びN原料を交互に繰り返し供給する、請求項18乃至20のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層がAlGaNからなり、
前記第二III族窒化物半導体層がGaNからなる、請求項18乃至21のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、C、Ge、Sn、O、H及びV族元素から選ばれた一つの不純物元素を含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1020atoms/cm3である、請求項9乃至22のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記表層部を含む前記Si基板全体に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1020atoms/cm3である、請求項23に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が前記表層部よりも低い、請求項23に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がCであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3である、請求項23乃至25のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がGe又はSnであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3である、請求項23乃至25のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がOであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項23乃至25のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がHであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項23乃至25のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がN、P、As及びSbから選ばれた少なくとも一つのV族元素であり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1019atoms/cm3であり、前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014atoms/cm3以下である、請求項25に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板中の前記不純物元素は前記表面から基板内部に向けて減少する濃度勾配を有する、請求項30に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一AlNバッファ層を成長させる工程では、N以外のV族元素(P、As、Sb)を含む原料を前記Al原料又は前記N原料と共に供給する、請求項9乃至22のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記III族窒化物半導体層を成長させる工程は、
前記第二AlNバッファ層上に第三成長温度で第一III族窒化物半導体層を成長させる工程と、
前記第一III族窒化物半導体層上に前記第三成長温度よりも高い第四成長温度で第二III族窒化物半導体層を成長させる工程とを含み、
前記第一AlNバッファ層を成長させる工程では、Al原料及びN原料を交互に繰り返し供給することを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第三成長温度が400〜800℃であり、前記第四成長温度が900〜1200℃である、請求項33に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層の厚さが10〜200nmである、請求項33又は34に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層を成長させる工程では、III族原料及びN原料を交互に繰り返し供給する、請求項33乃至35のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記第一III族窒化物半導体層がAlGaNからなり、
前記第二III族窒化物半導体層がGaNからなる、請求項33乃至36のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、C、Ge、Sn、O、H及びV族元素から選ばれた一つの不純物元素を含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1020atoms/cm3であり、
前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が前記表層部よりも低いことを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記不純物元素がCであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3である、請求項38に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がGe又はSnであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3である、請求項38に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がOであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項38に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がHであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項38に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がN、P、As及びSbから選ばれた少なくとも一つのV族元素であり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1019atoms/cm3であり、前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014atoms/cm3以下である、請求項38に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板中の前記不純物元素は前記表面から基板内部に向けて減少する濃度勾配を有する、請求項43に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、Cを不純物元素として含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれるCの濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、Ge又はSnを不純物元素として含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれるGe又はSnの濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に第一成長温度で第一AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第一AlNバッファ層上に前記第一成長温度よりも高い第二成長温度で第二AlNバッファ層を成長させる工程と、
前記第二AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、前記Si基板は、Hを不純物元素として含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれるHの濃度が1×1015〜1×1018atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に900〜1200℃の成長温度でAlNバッファ層を成長させる工程と、
前記AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、
前記Si基板は、C、Ge、Sn、O、H及びV族元素から選ばれた一つの不純物元素を含み、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1020atoms/cm3であり、
前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が前記表層部よりも低いことを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記不純物元素がCであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3である、請求項48に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がGe又はSnであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3である、請求項48に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がOであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項48に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素がHであり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3である、請求項48に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記不純物元素が、N、P、As及びSbから選ばれた少なくとも一つのV族元素であり、前記表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1012〜1×1019atoms/cm3であり、前記表層部よりも深い領域に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014atoms/cm3以下である、請求項48に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板中の前記不純物元素は前記表面から基板内部に向けて減少する濃度勾配を有する、請求項53に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記III族窒化物半導体層を成長させる前に、前記AlNバッファ層を成長させた前記Si基板を900〜1450℃で熱処理する工程をさらに備える、請求項48乃至54のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記Si基板は、シリコン単結晶の(111)面から<112>方向に0.1〜1.5°の範囲内で傾斜した主面を有する、請求項48乃至55のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法。
- Si基板上に900〜1200℃の成長温度でAlNバッファ層を成長させる工程と、
前記AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、
前記Si基板は不純物元素を含み、
前記不純物元素がCであり、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1017atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に900〜1200℃の成長温度でAlNバッファ層を成長させる工程と、
前記AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、
前記Si基板は不純物元素を含み、
前記不純物元素がGe又はSnであり、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1014〜1×1020atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - Si基板上に900〜1200℃の成長温度でAlNバッファ層を成長させる工程と、
前記AlNバッファ層上にIII族窒化物半導体層を成長させる工程とを備え、
前記Si基板の抵抗率が100Ωcm以上であり、
前記Si基板は不純物元素を含み、
前記不純物元素がHであり、少なくとも前記Si基板の表面から深さ0.5〜10umの表層部に含まれる前記不純物元素の濃度が1×1015〜5×1018atoms/cm3であることを特徴とするIII族窒化物半導体基板の製造方法。
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