[发明专利]III族氮化物复合衬底及其制造方法、层叠的III族氮化物复合衬底、III族氮化物半导体器件及其制造方法有效
| 申请号： | 201480002997.2 | 申请日： | 2014-09-04 |
| 公开（公告）号： | CN104781907B | 公开（公告）日： | 2016-11-23 |
| 发明（设计）人： | 木山诚;石桥惠二;八乡昭广;松本直树;中西文毅 | 申请（专利权）人： | 住友电气工业株式会社 |
| 主分类号： | H01L21/02 | 分类号： | H01L21/02;H01L21/20;H01L21/329;H01L27/12;H01L29/47;H01L29/861;H01L29/868;H01L29/872 |
| 代理公司： | 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 | 代理人： | 李兰;孙志湧 |
| 地址： | 日本大阪*** | 国省代码： | 日本;JP |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | iii 氮化物 复合 衬底 及其 制造 方法 层叠 半导体器件 | ||
技术领域
本发明涉及III族氮化物复合衬底及其制造方法、层叠的III族氮化物复合衬底、III族氮化物半导体器件及其制造方法。
背景技术
诸如GaN的III族氮化物具有优异的半导体性质，因此被用作适于半导体器件的材料。
例如，日本专利特许公开No.2009-126722(PTD 1)公开了将被用作用于半导体器件的衬底的无支撑III族氮化物衬底。该无支撑III族氮化物衬底具有25mm或更大且160mm或更小的直径和100μm或更大且1000μm或更小的厚度。作为其具体示例，公开了具有100mm的直径和400μm的厚度的无支撑GaN衬底。
日本专利特许公开No.2008-010766(PTD 2)公开了将被用作制造半导体器件的衬底的GaN薄膜结合衬底。该GaN薄膜结合衬底包括：异质衬底，其化学组分不同于GaN的化学组分；GaN薄膜，其具有0.1μm或更大且100μm或更小的厚度并且结合到异质衬底。作为其具体示例，公开了具有50.8mm的直径并且包括蓝宝石衬底和具有0.1μm或100μm的厚度并且结合到蓝宝石衬底的GaN薄膜的GaN薄膜结合衬底。
日本专利特许公开No.2010-182936(PTD 3)公开了将被用作用于半导体器件的衬底的复合衬底。该复合衬底包括支撑衬底、氮化物半导体层、设置在支撑衬底和氮化物半导体层之间的接合层。作为其具体示例，公开了具有50.8mm的直径并且包括蓝宝石衬底、GaN层和通过压配在衬底和GaN层之间的接合层的复合衬底，其中，GaN层具有5μm至220μm的厚度。
引用列表
专利文献
PTD1：日本专利特许公开No.2009-126722
PTD2：日本专利特许公开No.2008-010766
PTD3：日本专利特许公开No.2010-182936
发明内容
技术问题
日本专利特许公开No.2009-126722(PTD 1)中公开的无支撑III族氮化物衬底涉及到的问题是，衬底是以高成本制造的，因此非常贵，并且衬底有可能破裂，从而导致难以增大衬底直径并且减小其厚度。
至于日本专利特许公开No.2008-010766(PTD 2)中公开的具有厚度为0.1μm的GaN薄膜的GaN薄膜结合衬底，执行离子注入以形成GaN薄膜，然而，这涉及的问题是，离子注入使GaN薄膜的晶体质量劣化。为了增强将要形成的半导体器件的特性，GaN薄膜的厚度优选地是10μm或更大。然而，GaN薄膜的厚度增大涉及的问题是，距离主表面的离子注入深度的变化增大，因此，这增大了得到的GaN薄膜结合衬底中的GaN薄膜的厚度变化。
在日本专利特许公开No.2008-010766(PTD 2)中公开的GaN薄膜结合衬底中，使用与GaN薄膜在热膨胀系数和杨氏模量方面不同的蓝宝石衬底等作为其化学组分不同于GaN的异质衬底。因此，在GaN薄膜结合衬底的GaN薄膜上生长GaN基半导体层期间，由于在GaN薄膜结合衬底中出现由于热应力导致的变形，这导致的问题是，不能实现具有高晶体质量的GaN基半导体层，因此不能得到高质量的半导体器件。在日本专利特许公开No.2010-182936(PTD 3)中公开的复合衬底中，使用在热膨胀系数和样式模量方面与GaN层不同的蓝宝石衬底等作为支撑衬底。因此，在复合衬底的GaN层上生长外延层期间，由于在复合衬底中出现由于热应力导致的变形，这导致的问题是，不能实现具有高晶体质量的外延层，因此不能得到高质量的半导体器件。
本发明的目的是，解决以上问题并且提供具有大厚度且高晶体质量的III族氮化物膜的低成本、大直径和低变形的III族氮化物复合衬底及其制造方法、层叠的III族氮化物复合衬底、III族氮化物半导体器件及其制造方法。
问题的解决方案
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