JP7034723B2 - 化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
前記バッファー層は、前記下地基板と接して単層の第一初期層と単層の第二初期層とがこの順で積層された初期バッファー層と、前記初期バッファー層上に、層厚が2nm以上40nm以下で互いに組成の異なる少なくとも2種類の単層からなる複層が3回以上繰り返して積層された多層バッファー層とを含んだものであり、前記第二初期層に接して形成された前記多層バッファー層を第一多層バッファー層、前記第一多層バッファー層上に層厚50nm以上の単層の中間層を介して形成された前記多層バッファー層を第二多層バッファー層、前記第二初期層と前記第一多層バッファー層との界面を第一界面、および、前記中間層と前記第二多層バッファー層との界面を第二界面、としたときに、前記第一界面に対する前記第二界面のらせん転位密度の減少率が50%以上であり、前記第一多層バッファー層を前記第二多層バッファー層の成膜温度より高い温度で成膜することを特徴とする。
下地基板Sとして、pタイプで、結晶面方位(111)、6インチSi単結晶基板を公知の基板洗浄方法で清浄化した後、MOCVD装置内にセットして、装置内をキャリアガスで置換後昇温し、1000℃×15分間、水素100%雰囲気で保持する熱処理を行い、シリコン単結晶表面の自然酸化膜を除去した。
第一多層バッファー層m1を、成長温度1140℃、成膜圧力60hPaで気相成長させて積層したこと以外は、実施例1と同等の条件にて、比較例1の評価用窒化物半導体基板を作製した。
第一多層バッファー層m1を、成長温度1155℃、成膜圧力60hPaで気相成長させて積層したこと以外は、実施例2と同等の条件にて、比較例2の評価用窒化物半導体基板を作製した。
汎用のTEMを用いたウィークビーム法により、らせん転位密度を求めた。評価用窒化物半導体基板の主面中央部において、FIB法で断面TEM観察用試料を作製し、下地基板Sとバッファー層Bの界面から動作層Gにかけて径方向約3000nm×厚さ方向約5000nmの範囲を観察した画像を取得し、前記界面から厚さ方向にほぼ等間隔で10ポイントを選択し、各ポイントにおける画像幅のライン上に存在するらせん転位の本数をカウントし、面積換算することでらせん転位密度(本/cm2)とした。
各評価用窒化物半導体基板から、基板主面の中央部から基板端部にかけて幅2mmの短冊状の試験片をそれぞれ劈開して切り出した。次に、この試験片のキャップ層103および電子供給層102、および電子走行層101の一部を、ドライエッチングにより除去した。この状態で、ドライエッチングで露出した面に10mm2のAu電極を真空蒸着してショットキー電極として形成し、市販のカーブトレーサを用いて、Si単結晶基板側と通電してI-V特性を測定して、600Vでの電流値を比較した。
S 下地基板
B バッファー層
10 初期バッファー層
11 第一初期バッファー層
12 第二初期バッファー層
m1 第一多層バッファー層
m2 第二多層バッファー層
20 中間層
x1 第一界面
x2 第二界面
G 動作層
101 電子走行層
102 電子供給層
103 キャップ層
Claims (2)
- 下地基板上にいずれも化合物半導体からなるバッファー層および動作層が順次積層された化合物半導体基板であって、
前記バッファー層は、前記下地基板と接して単層の第一初期層と単層の第二初期層とがこの順で積層された初期バッファー層と、前記初期バッファー層上に、層厚が2nm以上40nm以下で互いに組成の異なる少なくとも2種類の単層からなる複層が3回以上繰り返して積層された多層バッファー層とを含んだものであり、
前記第二初期層に接して形成された前記多層バッファー層を第一多層バッファー層、
前記第一多層バッファー層上に層厚50nm以上の単層の中間層を介して形成された前記多層バッファー層を第二多層バッファー層、前記第二初期層と前記第一多層バッファー層との界面を第一界面、および、前記中間層と前記第二多層バッファー層との界面を第二界面、としたときに、前記第一界面に対する前記第二界面のらせん転位密度の減少率が50%以上であり、
前記第一多層バッファー層を前記第二多層バッファー層の成膜温度より高い温度で成膜することを特徴とする化合物半導体基板の製造方法。 - 前記下地基板がシリコン単結晶、前記バッファー層および前記動作層がガリウム系窒化物半導体で構成されることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体基板の製造方法。
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