[发明专利]具备SiC层的化合物半导体基板

说明书

本发明提供一种具有期望品质的化合物半导体基板。化合物半导体基板具备：SiC(碳化硅)层；在SiC层上形成的AlN(氮化铝)缓冲层；在AlN缓冲层上形成的Al(铝)氮化物半导体层；在Al氮化物半导体层上形成的第一GaN(氮化镓)层；与第一GaN层接触且在第一GaN层上形成的第一AlN中间层；以及与第一AlN中间层接触且在第一AlN中间层上形成的第二GaN层。

技术领域

本发明涉及化合物半导体基板，更详细而言，涉及具备SiC(碳化硅)层的化合物半导体基板。

背景技术

GaN(氮化镓)作为与Si(硅)相比带隙大、绝缘击穿电场强度高的宽带隙半导体材料是已知的。GaN与其它宽带隙半导体材料相比也具有高耐绝缘击穿性，因此，期待其应用于下一代的低损耗功率器件。

使用了GaN的半导体设备的起始基板(基底基板)在使用Si基板的情况下，由于GaN与Si之间的晶格常数和热膨胀系数的明显差异而容易出现基板产生翘曲或者GaN层内产生裂纹的现象。

作为发生基板翘曲、GaN层内产生裂纹的对策，例如下述专利文献1等中公开了一种半导体基板，其具备：Si基板、在Si基板上形成的3C-SiC层、以及交替形成的多个AlN层(氮化铝)和GaN层。

此外，下述专利文献2中公开了一种氮化物半导体元件，其具备：Si基板；在Si基板上形成的基底层；在基底层上形成的层叠中间层；以及在层叠中间层上形成的功能层。基底层包含AlN缓冲层和GaN基底层。层叠中间层包含AlN中间层、AlGaN(氮化铝镓)中间层和GaN中间层。AlGaN中间层包含与AlN中间层接触的第一阶梯层。第一阶梯层中的Al组成比沿着从AlN中间层朝向第一阶梯层的方向而阶梯状地减少。

下述专利文献3中具备：由Si、SiC等构成的基板；在基板上依次形成的、AlN缓冲层；包含含有Al(铝)和GaN的氮化物半导体的基底层；由GaN等构成的第一高Ga(镓)组成层；由AlN等构成的高Al组成层；包含氮化物半导体的低Al组成层；由SiN(氮化硅)、MgN(氮化镁)或BN(氮化硼)等构成的中间部；以及由GaN等构成的第二高Ga组成层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-179121号公报

专利文献2：日本特开2013-70065号公报

专利文献3：日本特开2014-63903号公报

发明内容

发明要解决的课题

通过专利文献1的技术，能够在某种程度上抑制基板发生翘曲、GaN层内产生的裂纹，能够得到结晶品质比较良好的GaN层。另一方面，专利文献1的技术在GaN层的厚膜化方面存在极限，在耐电压方面也同样存在极限。这是因为：如果使GaN层实现厚膜化，则基板发生翘曲或者GaN层内产生裂纹。如果考虑到GaN作为功率器件的用途，则提高使用有GaN的半导体设备的耐电压是重要的。

通过专利文献2的技术，能够在某种程度上抑制GaN层内产生的裂纹，能够得到结晶品质比较良好的GaN层。另一方面，专利文献2的技术中，存在基板容易发生翘曲的课题。

通过专利文献3的技术，能够得到结晶品质比较良好的GaN层。另一方面，专利文献3的技术中，存在基板容易发生翘曲、GaN层内容易产生裂纹的课题。

总结来说，在基板上形成GaN层时，存在基板发生翘曲的课题、GaN层产生裂纹的课题、结晶性降低的课题、以及耐电压低的课题，以往无法获得将这些课题全部解决的品质的化合物半导体基板。

本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供具有期望品质的化合物半导体基板。

用于解决课题的方法