[发明专利]氮化物系半导体晶片以及氮化物系半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物系半导体晶片以及氮化物系半导体装置，涉及具有要求高电阻率的半绝缘性氮化物系半导体层的氮化物系半导体晶片以及氮化物系半导体装置。

背景技术

与硅(Si)、砷化镓(GaAs)等半导体材料相比，带隙宽的氮化镓(GaN)利用其耐热性和高的击穿电压而正在被用于高输出的应用。

当使用氮化物系半导体制作高输出的应用时，在绝缘性或导电性的基板上成膜一层或多层生长控制层(缓冲层)之后，成膜半绝缘性的第一氮化物系半导体层，再在其上层状成膜一层或多层包含导电性或半绝缘性的第二氮化物系半导体的层。然后，进行用于制作所期望的高输出装置的加工工序。

作为所期望的高输出装置，例如有power HFET(异质场效应晶体管，Hetero-Field Effect Transistor)。尤其是对于近年来的power HFET来说，为了提高耐压性，第一半绝缘性氮化物系半导体层开始要求远超数十kΩcm的100MΩcm级的高绝缘特性。

作为power HFET中使用的电阻率或薄层电阻高的半绝缘性氮化物系半导体层，已知例如下述专利文献1中记载的非掺杂的GaN层等。认为这里使用的非掺杂的GaN层是在1140℃的结晶生长温度下积层至2μm的膜厚的GaN层，所述GaN层中表现1×10⁸Ωcm的非常高的电阻率(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-4976号公报(例如第0039段等)

发明内容

发明要解决的课题

根据专利文献1的技术，在实验中可以在基板上成膜满足要求性能的高电 阻率的半绝缘性氮化物系半导体层，但是作为制造技术的稳定性不充分。例如存在这样的情况：由于伴随生产量变动的成膜装置的状态变化等，成膜的层的绝缘特性有很大差异。这是因为：反复使用同一装置，结果在成膜装置内部有不需要的反应副产物附着，装置内部的温度分布发生变化，或发生伴随附着物的气流变化。

另外，对于绝缘特性而言，有时也由于在装置加工工序中的活性化退火等热处理而发生变动。例如，在半绝缘性氮化物系半导体层中，当某种杂质、固有结晶缺陷等造成的深能级(準位)存在时，如果由于热处理而导致其活性状态发生变化，或深能级自身实质性地减少，则可能成为半绝缘性不稳定的原因。这样的不稳定在制造上不优选。根据上述现有技术可知，现状不是可以稳定地得到显著高于数十kΩcm左右的电阻率的电阻率、例如超过100MΩcm的电阻率的状况。

本发明的目的在于，解决上述现有技术的问题，稳定地提供具有有着实质上高的绝缘性的氮化物系半导体层的氮化物系半导体晶片以及氮化物系半导体装置

解决课题的方案

根据本发明的一个实施方式，提供氮化物系半导体晶片，其在绝缘性基板上具有电阻率为10MΩcm以上100MΩcm以下、膜厚为0.1μm以上1.5μm以下的半绝缘性氮化物系半导体层。

此外，根据本发明的另一实施方式，提供氮化物系半导体晶片，其在导电性基板上具有电阻率为10MΩcm以上100MΩcm以下、膜厚为0.5μm以上1.5μm以下的半绝缘性氮化物系半导体层。

在这些情况下，优选使上述半绝缘性氮化物系半导体层的膜厚小于1μm。

此外，上述半绝缘性氮化物系半导体层中，可使用镓氮化物或铝氮化物、或者镓和铝的氮化物混晶，也可使用镓和铟的氮化物混晶、或铝和铟的氮化物混晶、或者镓、铝和铟的氮化物混晶。

此外，可使用碳化硅、氮化镓、蓝宝石中的任一种作为上述绝缘性基板，可使用硅作为上述导电性基板。

此外，根据本发明的又一实施方式，提供氮化物系半导体装置，其在上述 氮化物系半导体晶片上进一步具备氮化物系半导体层。

发明效果

根据本发明，可稳定地提供具有有着高的绝缘性的氮化物系半导体层的氮化物系半导体晶片以及氮化物系半导体装置。

附图说明

图1为本发明的一个实施方式的具有半绝缘性氮化物系半导体层的氮化物系半导体晶片的剖视图。

图2为本发明的一个实施方式的具有半绝缘性氮化物系半导体层的氮化物系半导体装置的剖视图。

图3为本发明的另一实施方式的具有半绝缘性氮化物系半导体层的氮化物系半导体晶片的剖视图。

符号说明

1 绝缘性基板