[发明专利]化合物半导体基板

说明书

提供一种能够容易地控制翘曲的化合物半导体基板。化合物半导体基板具备：SiC(碳化硅)层；AlN(氮化铝)缓冲层，形成于SiC层上；下部复合层，形成于AlN缓冲层上；以及上部复合层，形成于下部复合层上。下部复合层包括：沿上下方向层叠的多个下部Al(铝)氮化物半导体层；以及形成于多个下部Al氮化物半导体层各自之间的下部GaN(氮化镓)层。上部复合层包括沿上下方向层叠的多个上部GaN层；以及形成于多个上部GaN层各自之间的上部Al氮化物半导体层。

技术领域

本发明涉及化合物半导体基板，更具体而言，涉及能够容易地控制翘曲的化合物半导体基板。

背景技术

已知GaN(氮化镓)与Si(硅)相比带隙大，绝缘破坏电场强度高的宽带隙半导体材料。GaN与其他宽带隙半导体材料相比具有高的耐绝缘破坏性，因此期待应用于下一代的低损耗的功率器件。

在使用了GaN的半导体器件的开始基板(基底基板)使用了Si基板的情况下，由于GaN与Si之间的晶格常数以及热膨胀系数的大的差，容易引起在基板产生翘曲、或者在GaN层内产生裂缝的现象。因此，作为开始基板，提出了通过采用在Si基板上形成了SiC(碳化硅)层等的化合物半导体基板，利用SiC层等缓和GaN与Si之间的晶格常数以及热膨胀系数之差的技术。

作为这样的技术，在下述专利文献1等中公开了抑制基板的翘曲、裂缝的产生的技术。在下述专利文献1中，公开了一种化合物半导体基板，其具备：SiC层、形成于SiC层上的AlN(氮化铝)缓冲层、形成于AlN缓冲层上的包括Al(铝)的氮化物半导体层、形成于氮化物半导体层上的第1GaN层、与第1GaN层接触而形成于第1GaN层上的第1AlN中间层、以及与第1AlN中间层接触而形成于第1AlN中间层上的第2GaN层。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/069087号

发明内容

发明要解决的课题

若在适当的条件下在基板的表面外延生长薄膜，则薄膜生长为与基板的表面的结晶面一致。在基板的表面与薄膜为不同的物质的情况下，由于基板的表面与薄膜的晶格常数的不同而在薄膜内产生拉伸应力、压缩应力。即，在薄膜的晶格常数比基板的表面的晶格常数小的情况下，在薄膜内产生拉伸应力，在薄膜的晶格常数比基板的表面的晶格常数大的情况下，在薄膜内产生压缩应力。在薄膜内产生拉伸应力的状态下，在基板产生成为凹形状那样的翘曲，在薄膜内产生压缩应力的状态下，在基板产生成为凸形状那样的翘曲。无论翘曲的方向是凹形状还是凸形状，若基板的翘曲量变大，则在薄膜中容易产生裂缝。

如上所述，薄膜形成后的基板的翘曲的方向是凹形状还是凸形状根据薄膜的种类(晶格常数的大小)而不同。根据该情况，若在预先知道薄膜形成后的基板的翘曲的方向为凹形状的情况下使用凸形状的基板，在预先知道薄膜形成后的基板的翘曲的方向为凸形状的情况下使用凹形状的基板，应该能够缓和薄膜形成后的基板的翘曲量。

然而，在专利文献1等的现有技术中难以控制基板的翘曲，无法利用上述的方法缓和薄膜形成后的翘曲量。

当然，难以控制基板的翘曲的问题并不限定于所形成的薄膜由GaN构成的情况，是在形成所有种类的薄膜时可能发生的问题。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够容易地控制翘曲的化合物半导体基板。

用于解决课题的手段