[发明专利]化合物半导体及其制造方法以及氮化物半导体

说明书

本发明的化合物半导体具有5×10¹⁹cm^‑3以上的高电子浓度，显示46cm²/V·s以上的电子迁移率，且显示低电阻性，由此构成高性能的半导体器件。根据本发明，提供一种能在室温～700℃下在大面积的衬底上成膜的n型导电型13族氮化物半导体。

技术领域

本发明涉及一种化合物半导体及其制造方法。

背景技术

利用GaN或InN等13族氮化物半导体的器件正逐渐广泛实用化。以往，这种13族氮化物半导体的结晶生长使用MOCVD(metal organic chemical vapor deposition，金属有机化学气相沉积)法或MBE(molecular beam epitaxy，分子束外延)法。然而，MOCVD法中，需要超过1000℃的工艺温度。MBE法虽能够在低温下进行化合物半导体的成膜，但成膜面积受限、生产成本高，不适合量产。

另外，在MBE法中，若高浓度地添加施主，则会产生由在结晶结构的导带附近的禁带中产生的高浓度施主能级所导致的吸收。因此，有成膜的化合物半导体的透明度降低这样的问题(非专利文献1)。由于上述情况，故而在化合物半导体的生产、主要是氮化物半导体的实用生产上使用MOCVD法。

目前，要求兼具高耐压且低导通电阻的特性的下一代电子器件。为此，要求实现使用二元系、三元系或四元系化合物半导体、更具体来说13族氮化物半导体的化合物半导体元件。为此，要求进一步提高化合物半导体的结晶品质，且使掺杂技术精细化。特别是在形成于GaN衬底上的立式功率器件方面，当务之急是降低n型漂移层的碳浓度及提高电子迁移率。可列举以下文献作为现有技术：

专利文献1中，公开了一种半导体元件，其在铜衬底上具备由金属氮化物所构成的缓冲层、及半导体层。

专利文献2中，公开了如下半导体衬底的实施例，该半导体衬底将设置在厚度为10～100μm、包含经过烧结的聚合物且具有耐热性及柔性的石墨衬底上的HfN作为缓冲层，且具备设置在缓冲层上的由GaN构成的半导体层。另外，在专利文献3中，公开了一种使III-V族的化合物半导体在ZnO衬底上外延生长的制造方法。

非专利文献1中公开了关于形成P型GaN半导体层的研究成果。非专利文献2中公开了关于P型GaN半导体层的接触电阻的研究成果。非专利文献3中公开了关于对氮化物半导体进行低浓度掺杂的技术的研究成果。非专利文献4中公开了关于电子在高电场下的传输模型的研究成果。非专利文献5中公开了关于GaN中的载流子迁移率的模型的研究成果。非专利文献6中公开了关于对利用PSD法形成的P型GaN进行接触电阻评价的研究成果。非专利文献7中公开了在玻璃上制成LED的实验例。非专利文献8中公开了关于使用PSD法生长的氮化物单晶的研究成果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2008-243873号公报

专利文献2：WO2011/021248A1国际公开公报

专利文献3：JP特开2010-56435号公报

专利文献4：JP特开2016-115931号公报

专利文献5：美国专利公开US2016/0172473号公报

非专利文献

非专利文献1：G.T.Zhao等人,Jpn.J.Appl.Phys.38,L933(1999).

非专利文献2：荒川等人，第63次应用物理学会春季学术演讲会，20p-H121-8

非专利文献3：E.Nakamura等人,Appl.Phys.Lett.104,051121(2014).