特許ウォッチ

公開番号2024148750
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062140
出願日2023-04-06
発明の名称積層基板
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/205 20060101AFI20241010BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】GaN層におけるSi濃度分布の面内不均一性に起因するn型キャリア濃度の面内不均一性が抑制された積層基板を提供する。
【解決手段】積層基板は、下地基板と、下地基板の上方にエピタキシャル成長され、シリコンが添加された窒化ガリウムで構成された窒化ガリウム層と、を備え、窒化ガリウム層は、半径50mm以上の上面を有し、窒化ガリウム層の厚さは、4μm以上であり、窒化ガリウム層の上面におけるシリコン濃度は、上面の中心における中心シリコン濃度に対して上面の縁から10mmの径方向位置における外周シリコン濃度が高い分布を有し、中心シリコン濃度は、4×10¹⁵cm^-3以上2×10¹⁶cm^-3未満であり、窒化ガリウム層の上面における炭素濃度は、上面の中心における中心炭素濃度に対して上面の縁から10mmの径方向位置における外周炭素濃度が高い分布を有する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
下地基板と、
前記下地基板の上方にエピタキシャル成長され、シリコンが添加された窒化ガリウムで構成された窒化ガリウム層と、
を備え、
前記窒化ガリウム層は、半径５０ｍｍ以上の上面を有し、
前記窒化ガリウム層の厚さは、４μｍ以上であり、
前記窒化ガリウム層の前記上面におけるシリコン濃度は、前記上面の中心における中心シリコン濃度に対して前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における外周シリコン濃度が高い分布を有し、
前記中心シリコン濃度は、４×１０
１５
ｃｍ
－３
以上２×１０
１６
ｃｍ
－３
未満であり、
前記窒化ガリウム層の前記上面における炭素濃度は、前記上面の中心における中心炭素濃度に対して前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における外周炭素濃度が高い分布を有する、
積層基板。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記窒化ガリウム層において、前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における、前記上面から所定の深さ位置に、前記上面における前記外周炭素濃度よりも炭素濃度の低い領域が存在する、
請求項１に記載の積層基板。
【請求項３】
前記窒化ガリウム層において、前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における、前記上面から所定の深さ位置に、前記上面における前記外周シリコン濃度よりもシリコン濃度の低い領域が存在する、
請求項１または２に記載の積層基板。
【請求項４】
前記窒化ガリウム層の前記上面におけるシリコン濃度は、前記上面の中心から３０ｍｍの径方向位置における中間シリコン濃度が、前記中心シリコン濃度よりも高く、前記外周シリコン濃度よりも低い分布を有する、
請求項１または２に記載の積層基板。
【請求項５】
前記窒化ガリウム層の前記上面における炭素濃度は、前記上面の中心から３０ｍｍの径方向位置における中間炭素濃度が、前記中心炭素濃度よりも高く、前記外周炭素濃度よりも低い分布を有する、
請求項１または２に記載の積層基板。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層基板に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
各種の下地基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）層をエピタキシャル成長させた積層基板は、半導体装置を作製するための材料として用いられる（例えば特許文献１参照）。半導体装置の生産効率を向上させるために、積層基板の大径化が進められている。ＧａＮ層に添加されるｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）が用いられている。
【０００３】
詳細は後述するように、本願発明者は、大径で、添加されたＳｉ濃度が低く、また、ＧａＮ層が厚い積層基板について検討したところ、ＧａＮ層におけるＳｉ濃度分布の面内不均一性（具体的にはＧａＮ層の外周側でＳｉ濃度が高くなるという不均一性）が生じやすいとの知見を見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１９９６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、ＧａＮ層におけるＳｉ濃度分布の面内不均一性に起因するｎ型キャリア濃度の面内不均一性が抑制された積層基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば
下地基板と、
前記下地基板の上方にエピタキシャル成長され、シリコンが添加された窒化ガリウムで構成された窒化ガリウム層と、
を備え、
前記窒化ガリウム層は、半径５０ｍｍ以上の上面を有し、
前記窒化ガリウム層の厚さは、４μｍ以上であり、
前記窒化ガリウム層の前記上面におけるシリコン濃度は、前記上面の中心における中心シリコン濃度に対して前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における外周シリコン濃度が高い分布を有し、
前記中心シリコン濃度は、４×１０
１５
ｃｍ
－３
以上２×１０
１６
ｃｍ
－３
未満であり、
前記窒化ガリウム層の前記上面における炭素濃度は、前記上面の中心における中心炭素濃度に対して前記上面の縁から１０ｍｍの径方向位置における外周炭素濃度が高い分布を有する、
積層基板
が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
ＧａＮ層におけるＳｉ濃度分布の面内不均一性に起因するｎ型キャリア濃度の面内不均一性が抑制された積層基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態による積層基板を例示する概略断面図である。
図２は、ＧａＮ層におけるＳｉ濃度およびＣ濃度の測定の仕方を説明するための、ＧａＮ層の上面図である。
図３は、実施形態によるＧａＮ層の製造装置を示す概略側面図である。
図４は、実施形態によるＧａＮ層の上面におけるＣ濃度分布の一例を示すグラフである。
図５は、外周の代表位置におけるＣドーピング原料ガスの供給態様を模式的に示すタイミングチャートである。
図６は、実施形態によるＧａＮ層を例示する概略断面図である。
図７は、比較形態によるＧａＮ層の製造装置を示す概略側面図である。
図８は、実施形態または比較形態によるＧａＮ層の上面におけるＳｉ濃度分布の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態による積層基板１００について説明する。図１は、積層基板１００を例示する概略断面図である。積層基板１００は、少なくとも、下地構造１０と、下地構造１０上に形成された窒化ガリウム（ＧａＮ）層２０と、を有する。
【００１０】
下地構造１０は、少なくとも、ＧａＮ層２０をエピタキシャル成長させるための結晶基板である下地基板を有する。下地構造１０は、必要に応じ、下地基板とＧａＮ層２０との間にバッファ層を有してもよい。バッファ層の構造は、必要に応じて適宜選択されてよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許