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公開番号2024074251
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-30
出願番号2023186895
出願日2023-10-31
発明の名称エピタキシャル構成
出願人環球晶圓股分有限公司
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類H01L 21/338 20060101AFI20240523BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】応力を調節して提升耐圧を高める能力を有したエピタキシャル構成を提供する。
【解決手段】エピタキシャル構成は、基板、第一緩衝層、第二緩衝層及びチャネル層を含み、前記第一緩衝層は、前記基板の上方に位置し、第一部分を含み、前記第一部分は、三元系又は三元系以上の窒化物を含むと共に前記窒化物におけるアルミニウム原子の濃度が25at%以下であり、1x10¹⁸cm^-3以上となるドーピング元素を有し、前記第二緩衝層は、前記第一緩衝層の上方に位置し、アルミニウムを含まないがドーピング元素を有し、前記チャネル層は、前記第二緩衝層の上方に位置する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に位置し、第一部分を含んだものであって、前記第一部分は、三元系又は三元系以上の窒化物を含むと共に前記窒化物におけるアルミニウム原子の濃度が２５ａｔ％以下であり、ドーピング濃度が１ｘ１０
18
ｃｍ
-3
となるドーピング元素を有する第一緩衝層と、
前記第一緩衝層の上方に位置し、アルミニウムを含まないがドーピング元素を有する第二緩衝層と、
前記第二緩衝層の上方に位置するチャネル層と、を含む、ことを特徴とするエピタキシャル構成。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第一部分が前記第二緩衝層と接触している、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
【請求項３】
前記第一緩衝層は、第二部分を含み、
前記第二部分は、前記基板と前記第一部分との間に位置すると共に、対向する両側にそれぞれ前記基板と前記第一部分が接触しており、前記第二部分におけるアルミニウム原子の濃度が２５ａｔ％よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
【請求項４】
前記第一緩衝層と前記第二緩衝層との厚さ比例が１．５以上でありながら１０以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
【請求項５】
前記第一部分におけるドーピング元素が炭素、鉄又はマグネシウムである、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
【請求項６】
中央緩衝層を含み、
前記中央緩衝層は、前記第一緩衝層と前記第二緩衝層との間に位置すると共に、対向する両側にそれぞれ前記第一緩衝層と前記第二緩衝層が接触しており、前記中央緩衝層におけるアルミニウム原子の濃度が５０ａｔ％以上でありながら厚さが１０ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
【請求項７】
前記第一部分は、前記窒化物を有した少なくとも一つの窒化物フィルム構成を含む、ことを特徴とする請求項１又は３に記載のエピタキシャル構成。
【請求項８】
前記第一部分は、超格子層を含み、
前記超格子層は、互いに重ね合わせられた少なくとも一つの三元系又は三元系以上の窒化物フィルムと少なくとも一つの二元窒化物フィルムとを含み、
前記少なくとも一つの三元系又は三元系以上の窒化物フィルムは、前記窒化物を有したものである、ことを特徴とする請求項１又は３に記載のエピタキシャル構成。
【請求項９】
前記第一部分は、少なくとも一つの中央層を含み、
前記中央層におけるアルミニウム原子の濃度が５０ａｔ％以上でありながら厚さが１０ｎｍ以下であり、前記中央層と前記窒化物フィルム構成とが重ね合わせられている、ことを特徴とする請求項７に記載のエピタキシャル構成。
【請求項１０】
前記エピタキシャル構成は、耐電圧値が１ｘ１０
-4
Ａ／ｃｍ
2
になる場合に、垂直耐電圧値が９００Ｖ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル構成。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル構成に関し、特に、応力を調節して耐圧を高める能力を有したエピタキシャル構成に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
既知の高電子移動度トランジスタ（ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＨＥＭＴ）は、二次元電子ガス（ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｇａｓ、２－ＤＥＧ）を有したトランジスタである。その二次元電子ガスは、バンドギャップが異なる二種類の素材における異質接合面と近接している。高電子移動度トランジスタは、ドーピング領域をトランジスタのキャリアチャネルとして用いることなく、高電子移動度を持った二次元電子ガスをトランジスタのキャリアチャネルとして用いることから、崩潰電圧が高く、電子遷移度が高く、導通抵抗が低く、入力容量が低いなどの特性を有しており、パワーが高い半導体装置に幅広く適用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高電子移動度トランジスタは、応力を調節するように、ドーピングされずアルミニウムが含まれている緩衝層を基板上方に設置することが一般的である。しかしながら、ドーピングされずアルミニウムが含まれている既知の緩衝層は、耐圧効果が良くないという問題が存在していることから、応力を調節して耐圧を高める能力を有したエピタキシャル構成を如何して提供できるかということは、早めに解決すべき問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このことに鑑み、本発明は、応力を調節して提升耐圧を高める能力を有したエピタキシャル構成を提供することができるという効果を図ることを目的とする。
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明が提供するエピタキシャル構成は、基板、第一緩衝層、第二緩衝層及びチャネル層を含み、前記第一緩衝層は、前記基板の上方に位置し、前記第一緩衝層は、第一部分を含み、前記第一部分は、三元系又は三元系以上の窒化物を含むと共に前記窒化物におけるアルミニウム原子の濃度が２５ａｔ％以下であり、前記第一部分は、ドーピング濃度が１ｘ１０
18
ｃｍ
-3
以上となるドーピング元素を有し、前記第二緩衝層は、前記第一緩衝層の上方に位置し、前記第二緩衝層は、アルミニウムを含まないがドーピング元素を有し、前記チャネル層は、前記第二緩衝層の上方に位置する。
【０００６】
そのうち、前記第一部分が前記第二緩衝層と接触している。
【０００７】
そのうち、前記第一緩衝層は、第二部分を含み、前記第二部分は、前記基板と前記第一部分との間に位置し、前記第二部分における対向する両側にそれぞれ前記基板と前記第一部分が接触しており、前記第二部分におけるアルミニウム原子の濃度が２５ａｔ％よりも大きい。
【０００８】
そのうち、前記第一緩衝層と前記第二緩衝層との厚さ比例が１．５以上でありながら１０以下である。
【０００９】
そのうち、前記第一部分におけるドーピング元素が炭素、鉄又はマグネシウムである。
【００１０】
前記エピタキシャル構成は、中央緩衝層を含み、前記中央緩衝層は、前記第一緩衝層と前記第二緩衝層との間に位置すると共に、前記中央緩衝層における対向する両側それぞれに前記第一緩衝層と前記第二緩衝層が接触しており、前記中央緩衝層におけるアルミニウム原子の濃度が５０ａｔ％以上でありながら厚さが１０ｎｍ以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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