[发明专利]半导体基板的制造方法及半导体基板

说明书

技术领域

本发明涉及半导体基板的制造方法及半导体基板。

背景技术

近几年来，使用GaAs、AlGaAs、InGaAs等3-5族化合物半导体来制造场效应晶体管(称FET)、高电子迁移率晶体管(称HEMT)、异质结双极晶体管(HBT。)等电子元件。同时，在这些的电子元件的制造中，使用化合物半导体外延生长基板。通过外延生长法使3-5族化合物半导体的结晶在GaAs基板等半绝缘性基板上结晶生长来制造化合物半导体外延生长基板。作为外延生长法，可利用液相法、分子射线外延生长法、有机金属气相生长法(称MOCVD法。)等。

在专利文献1中公开了在半绝缘性的GaAs基板和n型GaAs的活性层间具有AlGaAs缓冲层的化合物半导体外延晶片。缓冲层，抑制使场效应管的特性降低的漏电流。另外，缓冲层缓和上述基板或基板上的杂质对场效应管的特性带来的影响。专利文献1的缓冲层，通过有机金属气相外延生长法(叫做MOVPE法)形成，并被添加浓度接近的施主杂质和受主杂质。

在专利文献2中，记载了具有通过MOVPE法形成的p型缓冲层的3-5族化合物半导体装置。在专利文献2中，着眼于p型缓冲层的薄膜厚度和p型载流子浓度的关系，通过将上述薄膜厚度和上述p型载流子浓度之积设定为1×10¹⁰～1×10¹²cm^-2，而使3-5族化合物半导体装置的漏泄电流降低。

专利文献1日本特开平11-345812号公报

专利文献2日本特开2007-67359号公报

在专利文献1中，虽然没有关于缓冲层的结晶生长条件的记载，不过，通常，在使用MOVPE法或MOCVD法形成3-5族化合物半导体时，P和As等5族原料与Al、Ga和In等3族原料比较，被非常过剩供给。其结果，化合物半导体外延片的制造成本增大。同时，在专利文献2中，控制着掺杂了氧或迁移金属时的p型缓冲层的p型载流子浓度。可是，在专利文献2中，没有考虑关于5族原料的供给量。

要降低制造成本，最好降低5族原料的供给量。然而，如果以降低制造成本为目的，单纯地降低5族原料的供给量的话，则3-5族化合物半导体的p型载流子的浓度将变得过大。其结果，由于不能电离化的过剩的受主杂质残留，3-5族化合物半导体不能作为缓冲层发挥充分的性能。

具体而言，在MOVPE法或MOCVD法中，以三甲基镓和三甲基铝等有机金属化合物的形式供给3族原料。有机金属化合物中包含的碳在结晶生长时进到化合物半导体的结晶中。结晶生长时的5族原料相对3族原料之比越小，3-5族化合物半导体的碳浓度变得越大。碳，因为在3-5族化合物半导体的结晶中起到受主杂质的作用，所以碳浓度如果变大的话，3-5族化合物半导体的p型载流子浓度增加。其结果，3-5族化合物半导体不能作为缓冲层发挥充分的性能。

更具体而言，因为如果3-5族化合物半导体中残留p型载流子的话，3-5族化合物半导体的残留电容增大，因此3-5族化合物半导体的漏电流增加。其结果，3-5族化合物半导体的耐压降低。同时，在3-5族化合物半导体中形成的场效应晶体管等半导体器件的载流子迁移率下降。

要想防止不能电离化的过剩受主杂质的残留，使3-5族化合物半导体作为缓冲层充分发挥性能，优选一边降低5族原料的供给量，同时将3-5族化合物半导体的p型载流子浓度维持在恰当的值。因此，本发明的目的在于提供不损坏3-5族化合物半导体的物性，能降低5族原料的使用量的3-5族化合物半导体的制造方法。

发明内容

为了解决上述课题，在本发明的第1方式中，提供半导体基板的制造方法，包括：在反应容器内部设置基底基板(base wafer)的阶段；以及对上述反应容器供给由3族元素的有机金属化合物构成的3族原料气、由5族元素构成的5族原料气体及含有被掺杂在半导体内的成为施主的杂质的杂质气体，在基底基板上使p型3-5族化合物半导体外延生长的阶段。其中，使p型3-5族化合物半导体在基底基板上结晶外延生长的阶段中，将杂质气体的流量、以及5族原料气体相对于3族原料气体的流量比设定成p型3-5族化合物半导体的残留载流子浓度N(cm^-3)及厚度d(cm)的积N×d(cm^-2)为8.0×10¹¹以下的状态。在这里，所谓“p型3-5族化合物半导体”，是p型载流子浓度要比n型载流子浓度高的3-5族化合物半导体。