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公開番号2025126156
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2025022106
出願日2025-02-14
発明の名称シリコンドープ窒化ガリウム膜、その製造方法、積層基材、半導体素子及び電子機器
出願人東ソー株式会社,公立大学法人滋賀県立大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250821BHJP(結晶成長)
要約【課題】導電性を向上させることができるシリコンドープ窒化ガリウム膜、その製造方法、積層基材、半導体素子及び電子機器を提供すること。
【解決手段】窒化ガリウム及びシリコンを含むシリコンドープ窒化ガリウム膜であって、シリコンドープ窒化ガリウム膜の表面からの深さが50nm以上Anm以下の範囲におけるシリコン濃度の最大値C1に対する最小値C2の比R(C2/C1)が0.001以上1未満であり、最小値C2が1×10¹⁷atoms/cm³以上であり、シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが200nmより小さい場合には、Aはシリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さであり、シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが200nm以上である場合には、Aは200nmである、シリコンドープ窒化ガリウム膜。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
窒化ガリウム及びシリコンを含むシリコンドープ窒化ガリウム膜であって、
前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の表面からの深さが５０ｎｍ以上Ａｎｍ以下の範囲におけるシリコン濃度の最大値Ｃ１に対する最小値Ｃ２の比Ｒ（Ｃ２／Ｃ１）が０．００１以上１未満であり、
前記最小値Ｃ２が１×１０
１７
ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
以上であり、
前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが２００ｎｍより小さい場合には、前記Ａは前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さであり、前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが２００ｎｍ以上である場合には、前記Ａは２００ｎｍである、シリコンドープ窒化ガリウム膜。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
３００ｎｍ以上の厚さを有し、表面からの深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲におけるシリコン濃度の最小値Ｃ３が１×１０
１７
ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
以上である、請求項１に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
【請求項３】
前記比Ｒが０．０１以上である、請求項１に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
【請求項４】
前記比Ｒが０．５以下である、請求項１に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
【請求項５】
請求項１に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜を製造する方法であって、
窒化ガリウムを含む窒化ガリウム膜を準備する第１工程と、
前記窒化ガリウム膜の上に、シリコンを含むシリコン膜を形成して第１積層体を得る第２工程と、
前記第１積層体を加熱して前記シリコン膜に含まれる前記シリコンを前記窒化ガリウム膜中に拡散させて第２積層体を得る第３工程とを含む、シリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
【請求項６】
前記窒化ガリウム膜が、スパッタリングにより形成されたスパッタ膜である、請求項５に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
【請求項７】
前記第３工程において、前記第１積層体を５００℃より高い温度に加熱する、請求項５に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜と基板とを備える積層基材。
【請求項９】
請求項８に記載の積層基材を備える半導体素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体素子を備える電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、シリコンドープ窒化ガリウム膜、その製造方法、積層基材、半導体素子及び電子機器に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム膜は、ＬＥＤ、トランジスタなどの半導体素子で使用されており、このような窒化ガリウム膜には、高い導電性が要求されることがある。
このような窒化ガリウム膜として、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成された非ドープの窒化ガリウム膜の上にシリコン膜を形成し、シリコン膜中のシリコンを加熱により窒化ガリウム膜中に拡散してなるシリコンドープ窒化ガリウム膜が知られている（例えば下記非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
C.F.Lin et al. ”Improved contactperformance of GaN film using Si diffusion”、APPLIEDPHYSICS LETTERS, vol.76, No.14, 1878-1880, April 3, 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記非特許文献１に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜は、シリコンがその表面から離れた深さまで十分に拡散できず、導電性の点で改善の余地を有していた。
【０００５】
本開示は、導電性を向上させることができるシリコンドープ窒化ガリウム膜、その製造方法、積層基材、半導体素子及び電子機器の少なくともいずれかを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内容は特許請求の範囲に記載のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
【０００７】
（１）窒化ガリウム及びシリコンを含むシリコンドープ窒化ガリウム膜であって、
前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の表面からの深さが５０ｎｍ以上Ａｎｍ以下の範囲におけるシリコン濃度の最大値Ｃ１に対する最小値Ｃ２の比Ｒ（Ｃ２／Ｃ１）が０．００１以上１未満であり、
前記最小値Ｃ２が１×１０
１７
ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
以上であり、
前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが２００ｎｍより小さい場合には、前記Ａは前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さであり、前記シリコンドープ窒化ガリウム膜の厚さが２００ｎｍ以上である場合には、前記Ａは２００ｎｍである、シリコンドープ窒化ガリウム膜。
（２）３００ｎｍ以上の厚さを有し、表面からの深さが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲におけるシリコン濃度の最小値Ｃ３が１×１０
１７
ａｔｏｍｓ／ｃｍ
３
以上である、（１）に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
（３）前記比Ｒが０．０１以上である、（１）又は（２）に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
（４）前記比Ｒが０．５以下である、（１）乃至（３）のいずれかに記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜。
（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜を製造する方法であって、
窒化ガリウムを含む窒化ガリウム膜を準備する第１工程と、
前記窒化ガリウム膜の上に、シリコンを含むシリコン膜を形成して第１積層体を得る第２工程と、
前記第１積層体を加熱して前記シリコン膜に含まれる前記シリコンを前記窒化ガリウム膜中に拡散させて第２積層体を得る第３工程とを含む、シリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
（６）前記窒化ガリウム膜が、スパッタリングにより形成されたスパッタ膜である、（５）に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
（７）前記第３工程において、前記第１積層体を５００℃より高い温度に加熱する、（５）又は（６）に記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜の製造方法。
（８）（１）乃至（４）のいずれかに記載のシリコンドープ窒化ガリウム膜と基板とを備える積層基材。
（９）（８）に記載の積層基材を備える半導体素子。
（１０）（９）に記載の半導体素子を備える電子機器。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、導電性を向上させることができるシリコンドープ窒化ガリウム膜、その製造方法、積層基材、半導体素子及び電子機器の少なくともいずれかが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の積層基材の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態について一例を挙げて詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。また、本開示には本明細書で開示した構成及びパラメータの任意の組合せが含まれるものとし、また、本明細書で開示した数値の上限及び下限の任意の組合せが含まれるものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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