[发明专利]电子器件用外延基板及其生产方法

说明书

本申请是中国专利申请200980153280.7的分案申请，原申请200980153280.7的申请日为2009年11月18日，其名称为“电子器件用外延基板及其生产方法”。

技术领域

本发明涉及电子器件用外延基板及其生产方法，并特别涉及HEMT用外延基板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着IC器件所需速度的提高，HEMT(高电子迁移率晶体管)广泛地用作高速FET(场效应晶体管)。如图1示意性说明的那样，上述该FET型晶体管通常例如通过在绝缘性基板21上层压沟道层22和电子供给层23，然后在电子供给层23表面上设置源电极24、漏电极25和栅电极26来形成。当该晶体管器件运行时，电子以该顺序移动通过源电极24、电子供给层23、沟道层22、电子供给层23和漏电极25，从而定义器件的横向作为主电流传导方向。通过施加于栅电极26上的电压来控制电子在横向，即主电流传导方向上的移动。在HEMT中，在带隙(band gaps)彼此不同的电子供给层23和沟道层22之间的接合界面处产生的电子与常规半导体中的电子相比能够极快地移动。

通过在半导体基板上外延生长III族氮化物层压体形成的外延基板通常用作FET用外延基板。如上所述的该半导体基板的实例包括：如特开JP2008-522447中所公开的，为了降低劣化器件性能的基板损失，而使用的具有电阻率超过10²Ω·cm的Si基板；和如特开JP2003-059948中所公开的，为了降低对于Si基板的漏电流，而使用的具有电阻率约1.0至500Ω·cm的Si基板。

如上所述，传统认为使用具有较高电阻率的Si基板是优选的。然而，已知当具有不同电阻率值的层在具有预定电阻的Si基板上外延生长时，通常在Si基板和外延生长层之间出现晶格常数的失配(mismatch)，从而产生翘曲(warp)以缓和应力。如上所述的外延基板的这类翘曲引起器件生产(device process)阶段时的吸附不良和/或曝光不良。

为了解决上述问题，特开JP06-112120公开了通过预先决定在半导体基板中的翘曲方向，然后在基板上适当地生长外延层来降低翘曲绝对值的方法。

然而，特开JP06-112120中公开的技术的目的仅仅是降低外延基板的翘曲绝对值，并且仅预先决定源自从晶锭(ingot)切割晶片的切割工序的翘曲。因此，特开JP06-112120不能以充分的方式控制外延基板的最终翘曲形状。特开JP06-112120还存在其生产过程复杂化的问题，这是因为其包括决定半导体基板的翘曲方向的工序。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是解决上述问题并提供电子器件用外延基板和生产该外延基板的方法，在所述基板中，将其横向定义为主电流传导方向，并适当地控制其翘曲形状。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的主要构成如下。

(1)电子器件用外延基板，其包括：Si单晶基板；和通过在所述Si单晶基板上外延生长多个III族氮化物层形成的III族氮化物层压体，其中将外延基板的横向定义为主电流传导方向，所述电子器件用外延基板的特征在于所述Si单晶基板是具有不大于0.01Ω·cm电阻率值的p-型基板。

上述(1)的电子器件用外延基板，其中外延基板的截面翘曲形状满足以下关系式。

||Bow|-SORI|≤2μm

(3)上述(1)或(2)的电子器件用外延基板，其中外延基板的截面翘曲形状在外延基板整个宽度上是单调弯曲的。

(4)上述(1)至(3)任一项的电子器件用外延基板，其中所述Si单晶基板以10¹⁹/cm³以上的浓度包括作为杂质元素的硼。

(5)上述(1)至(4)任一项的电子器件用外延基板，在所述Si单晶基板和所述III族氮化物层压体之间进一步包括作为绝缘层的缓冲层(buffer)。

(6)上述(5)的电子器件用外延基板，其中缓冲层包括由超晶格多层结构构成的层压结构。

(7)电子器件用外延基板的生产方法，其中通过在Si单晶基板上外延生长多个III族氮化物层形成III族氮化物层压体，从而将基板横向定义为主电流传导方向，所述方法包括通过以较高浓度向基板添加硼，使Si单晶基板形成为具有不大于0.01Ω·cm电阻率值的p-型基板。