JP7039705B2 - Iii族窒化物合金の形成 - Google Patents
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Description
[0001] 本出願は、2017年12月5日に出願された「METHODS OF CHANGING SENSITIVITY OF STRAIN FOR POLARIZATION OF III-NITRIDE MATERIALS AND HETEROJUNCTIONS」と題する米国仮特許出願第62/594,779号の優先権を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 半導体デバイスを形成する方法であって、本方法は、
ウルツ鉱III族窒化物合金層が形成される基板を選択するステップ(105)と;
前記ウルツ鉱III族窒化物合金層の圧電分極を選択するステップ(110)と;
前記ウルツ鉱III族窒化物合金層の有効圧電係数を選択するステップ(115)と;
前記選択された有効圧電係数を満たすウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在するかどうかを判定するステップ(120)と;
前記選択された基板および前記選択された有効圧電係数に基づいて、前記選択された圧電分極を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された層に関する厚さがあるかどうかを判定するステップ(130)と;
前記選択された有効圧電係数を満たす格子定数および前記選択された圧電分極を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成される前記層に関する厚さを有するウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在するという前記判定に応じて、前記選択された有効圧電係数を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成を含み且つ前記選択された圧電分極を満たす前記厚さを有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金層を前記基板上に形成するステップ(135)と;
を含む、方法。 - 前記選択された有効圧電係数を満たすウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在しないと判定された場合、前記方法は:
調整された有効圧電係数を選択するステップと;
前記調整された圧電分極を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された前記層に関する厚さがあるかどうかを判定するステップと;
前記調整された有効圧電係数を満たす格子定数および前記調整された圧電分極を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された前記層に関する厚さを有するウルツ鉱III族窒化物合金組成があるという前記判定に応じて、前記調整された有効圧電係数を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成を含み且つ前記選択された圧電分極を満たす前記厚さを有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金層を前記基板上に形成するステップと;
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記選択された圧電分極を満たす格子定数を有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された層に関する厚さがないと判定されたとき、前記方法が:
調整された有効圧電係数を選択するステップと;
前記調整された有効圧電係数を満たす格子定数を有する別のウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在するかどうかを判定するステップと;
前記圧電分極を満たす前記別のウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された前記層に関する厚さがあるかどうかを判定するステップと;
前記調整された有効圧電係数を満たす格子定数および前記調整された圧電分極を満たす前記別のウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された前記層に関する厚さを有する別のウルツ鉱III族窒化物合金組成があるという前記判定に応じて、前記調整された有効圧電係数を満たす前記別のウルツ鉱III族窒化物合金組成を含み且つ前記選択された圧電分極を満たす前記厚さを有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金層を前記基板上に形成するステップと;
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記選択された有効圧電係数を満たすウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在するかどうかの前記判定は:
ウルツ鉱III族窒化物合金AxC1-xNを選択するステップであって、AおよびCは、III族窒化物元素であり、xは、前記ウルツ鉱III族窒化物合金層における元素Cの量に対する元素Aの量である、ステップと;
前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金AxC1-xNが、以下の式に基づいて前記選択された有効圧電係数
を満たすかどうかを判定するステップと;
を含み、
e31(x)およびe33(x)は、前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金AxC1-xNの圧電定数であり、
C11(x)およびC13(x)は、選択されたウルツ鉱III族窒化物合金AxC1-xNの弾性定数であり、
PSP(x)は、前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金AxC1-xNを含むウルツ鉱III族窒化物合金層の自発分極である、請求項1に記載の方法。 - 前記選択された有効圧電係数を満たすウルツ鉱III族窒化物合金組成が存在するかどうかの前記判定は:
複数の異なるウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する有効圧電係数の関数として格子定数のグラフを生成するステップと;
前記グラフを使用して、前記複数の異なるウルツ鉱III族窒化物合金組成のうちのいずれかが前記選択された有効圧電係数を満たすかどうかを判定するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記グラフを使用して、前記選択された有効圧電係数を満たす1つまたは複数のウルツ鉱III族窒化物合金組成に対応する格子定数を特定するステップをさらに含み、
前記特定された格子定数は、前記選択された圧電分極を満たす前記ウルツ鉱III族窒化物合金組成から形成された前記層に関する層厚が存在するかどうかの判定に使用される、請求項5に記載の方法。 - 前記ウルツ鉱III族窒化物合金層が、AlxGa1-xN、InxGa1-xN、InxAl1-xN、BxAl1-xN、またはBxGa1-xNを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ウルツ鉱III族窒化物合金層は、有機金属気相成長法、分子線エピタキシー、または高温堆積後アニーリングを用いて前記基板上に形成される、請求項1に記載の方法。
- 所望の有効圧電係数範囲内に有効圧電係数を有するウルツ鉱III族窒化物層を形成するための方法であって、前記方法が:
前記ウルツ鉱III族窒化物層の組成に基づいて、前記ウルツ鉱III族窒化物層に関する有効圧電係数を判定するステップ(505)と;
前記判定された有効圧電係数が前記所望の有効圧電係数範囲内にあるかどうかを判定するステップ(510)と;
前記判定された有効圧電係数が前記所望の有効圧電係数範囲内にないという前記判定に応じて、前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記組成を調整するステップ(525,535)であって、前記判定された有効圧電係数が前記所望の有効圧電係数範囲よりも大きいとき、ホウ素、ガリウム、またはインジウムの量が、前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記調整された組成において増加され、前記判定された有効圧電係数が前記所望の有効圧電係数範囲よりも小さいとき、アルミニウムの量が、前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記調整された組成において増加される、ステップと;
前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記調整された組成を使用して、前記ウルツ鉱III族窒化物層を形成するステップ(530,540)と;
を含む、方法。 - 前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記有効圧電係数の前記判定は:
前記ウルツ鉱III族窒化物層のIII族元素または複数のIII族元素に基づいて、前記ウルツ鉱III族窒化物層の圧電定数を選択するステップと;
前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記III族元素または複数のIII族元素に基づいて、前記ウルツ鉱III族窒化物層の弾性定数を選択するステップと;
前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記III族元素または複数のIII族元素に基づいて、前記ウルツ鉱III族窒化物層の自発分極を選択するステップと;
前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記III族元素または複数のIII族元素の特定の組成を判定するステップと;
を含み、
前記有効圧電係数は、前記選択された圧電定数、弾性定数、自発分極、および前記ウルツ鉱III族窒化物層の前記III族元素または複数のIII族元素の前記特定の組成に基づいて判定される、請求項9に記載の方法。 - 前記有効圧電係数が、以下の式に基づいて判定され、
xは、III族元素の量である、または、xは、前記ウルツ鉱III族窒化物層における前記複数のIII族元素のうちの他の1つの量に対する前記ウルツ鉱III族窒化物層における前記複数のIII族元素のうちの1つの量であり、
e31(x)およびe33(x)は、前記III族元素または複数のIII族元素の前記特定の組成に関する圧電定数であり、
C11(x)およびC13(x)は、前記III族元素または複数のIII族元素の前記特定の組成に関する弾性定数であり、
PSP(x)は、前記III族元素または複数のIII族元素の前記特定の組成に関する前記ウルツ鉱III族窒化物層の自発分極である、請求項10に記載の方法。 - 前記ウルツ鉱III族窒化物層が基板上に形成される、請求項9に記載の方法。
- 前記ウルツ鉱III族窒化物層が、基板なしで形成される、請求項9に記載の方法。
- 前記ウルツ鉱III族窒化物層が、AlxGa1-xN、InxGa1-xN、InxAl1-xN、BxAl1-xN、またはBxGa1-xNを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ウルツ鉱III族窒化物層が、有機金属気相成長法、分子線エピタキシー、または高温堆積後アニーリングを使用して形成される、請求項9に記載の方法。
- 半導体デバイスを形成するための方法であって、前記方法が:
ウルツ鉱III族窒化物合金層が形成される基板を選択するステップ(305)と;
前記ウルツ鉱III族窒化物合金に関する圧電分極を選択するステップ(310)と;
前記ウルツ鉱III族窒化物合金層に関するウルツ鉱III族窒化物合金組成を選択するステップ(315)と;
前記選択された圧電分極を満たす前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する歪み値があるかどうかを判定するステップ(320);
前記選択された圧電分極を満たす前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する歪み値があるという前記判定に応じて、前記形成されたウルツ鉱III族窒化物合金層が前記歪み値を示すように、前記選択された基板上に前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金組成を有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金層を形成するステップ(330)と;
を含む、方法。 - 前記選択された圧電分極を満たす前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する歪み値が存在しないと判定されたとき、前記方法が:
前記ウルツ鉱III族窒化物合金層に関する調整されたウルツ鉱III族窒化物合金組成を選択するステップと;
前記選択された圧電分極を満たす前記調整されたウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する歪み値が存在するかどうかを判定するステップと;
前記選択された圧電分極を満たす前記調整されたウルツ鉱III族窒化物合金組成に関する歪み値があるという前記判定に応じて、前記形成されたウルツ鉱III族窒化物合金層が前記歪み値を示すように、前記選択された基板上に前記調整されたウルツ鉱III族窒化物合金組成を有する前記ウルツ鉱III族窒化物合金層を形成するステップと;
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記選択されたウルツ鉱III族窒化物合金組成が、AlxGa1-xN、InxGa1-xN、InxAl1-xN、BxAl1-xN、またはBxGa1-xNを含む、請求項16に記載の方法。
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