[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体元件及其制造方法。

背景技术

一直以来，已知有在硅基板上设置重复形成了AlN层和GaN层的缓冲区，并在其上形成了氮化物类半导体区的半导体元件。该缓冲区，具有缓和硅基板与氮化物类半导体区之间的晶格常数差或热膨胀系数差，从而降低裂纹的发生或位错的功能。但如果在AlN层和GaN层的异质结界面中生成二维电子气的话，则经由该二维电子气向半导体元件流通漏泄电流。为了降低该漏泄电流，有在AlN层与GaN层之间设置AlGaN层的方法的发明(如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1专利第四525894号公报

发明内容

本发明要解决的技术问题

然而，在现有的方法中，很难控制因缓冲区而产生的半导体元件的翘曲。因缓冲区而产生的翘曲量，与缓冲区的薄膜厚度和缓冲区的各层的材料相关。由于考虑到元件的耐压等因素预先确定了缓冲区的薄膜厚度，因此难以为了调整翘曲量而调整缓冲区的薄膜厚度。因此，如现有一样，如果反复层积AlN层、GaN层及AlGaN层形成缓冲区，则很难调整翘曲量。

解决技术问题的技术手段

在本发明的第一方式中，提供一种半导体元件，其包括基板、在基板的上方形成的第一缓冲区、在第一缓冲区上形成的第二缓冲区、在第二缓冲区上形成的活性层、在活性层上形成的至少两个电极；第一缓冲区至少包括一层复合层，该复合层依次层积具有第一晶格常数的第一半导体层、具有与第一晶格常数不同的第二晶格常数的第二半导体层而成；第二缓冲区至少包括一层复合层，该复合层依次层积具有与第一晶格常数大体上相等的第三晶格常数的第三半导体层、具有第四晶格常数的第四半导体层、以及具有与第二晶格常数大体上相等的第五晶格常数的第五半导体层而成；所述第四晶格常数具有第三晶格常数和第五晶格常数之间的值。

在本发明的第二方式中，提供一种半导体元件的制造方法，其包括准备基板的工序、在基板的上方形成第一缓冲区的工序、在第一缓冲区上形成第二缓冲区的工序、在第二缓冲区上形成活性层的工序、在活性层上形成至少两个电极的工序；形成第一缓冲区的工序，具有包括至少重复一次下述周期的工序，所述周期依次包括：形成具有第一晶格常数的第一半导体层的工序、形成具有与第一晶格常数不同的第二晶格常数的第二半导体层的工序；形成第二缓冲区的工序，具有包括至少重复一次下述周期的工序，所述周期依次包括形成具有与第一晶格常数大体上相等的第三晶格常数的第三半导体层的工序、形成具有第四晶格常数的第四半导体层的工序、形成具有与第二晶格常数大体上相等的第五晶格常数的第五半导体层的工序；第四晶格常数，具有第三晶格常数与所述第五晶格常数之间的值。

此外，上述内容，并非列举了本发明所必需的全部特征。同时，这些特征群的辅助组合，也能形成发明。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的半导体元件的剖面图。

图2是对在基板上生长外延生长层的过程中的晶片整体的翘曲方向和翘曲量进行说明的说明图。

图3表示图1所示的半导体元件的第二缓冲区的薄膜厚度方向中的Al组成比的变化。

图4表示依次层积GaN层和AlN层的层积结构的深度方向上的能带图。

图5表示图1所示的半导体元件的第二缓冲区的深度方向上的能带图。

图6表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图7表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图8表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图9表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图10表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图11表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图12表示图1所示的半导体元件的第四半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图13表示本发明的第二实施方式的半导体元件的剖面图。

图14表示图13所示半导体元件的第二缓冲区中的膜厚度方向的Al组成比的变化。

图15表示图13所示的半导体元件的第四半导体层及第六半导体层中的Al组成比变化的其他例子。

图16表示图13所示的半导体元件的第四半导体层及第六半导体层中的Al组成比变化的其他例子。