特許ウォッチ

公開番号2025175841
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2024082138
出願日2024-05-20
発明の名称窒化物半導体基板の製造方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H10D 30/47 20250101AFI20251126BHJP()
要約【課題】結晶性を向上できる窒化物半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体基板の製造方法は、第1温度の基板の上にアルミニウムを含む第1窒化物半導体層を形成する工程と、前記基板および前記第1窒化物半導体層の温度を前記第1温度よりも高い第2温度に変化させる工程と、前記第2温度の前記第1窒化物半導体層の上にアルミニウムを含む第2窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、前記第1窒化物半導体層を形成する工程におけるIII族元素の供給量に対するV族元素の供給量に対する第1V/III比は、前記第2窒化物半導体層を形成する工程におけるIII族元素の原料の供給量に対するV族元素の原料の供給量に対する第2V/III比よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１温度の基板の上にアルミニウムを含む第１窒化物半導体層を形成する工程と、
前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変化させる工程と、
前記第２温度の前記第１窒化物半導体層の上にアルミニウムを含む第２窒化物半導体層を形成する工程と、
を有し、
前記第１窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の供給量に対するＶ族元素の供給量に対する第１Ｖ／ＩＩＩ比は、前記第２窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素の原料の供給量に対する第２Ｖ／ＩＩＩ比よりも大きい、窒化物半導体基板の製造方法。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記第１窒化物半導体層および前記第２窒化物半導体層は窒化アルミニウム層である、請求項１に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１温度は６００℃以上１０００℃未満であり、
前記第２温度は１０００℃以上１２００℃以下である、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記第２温度と前記第１温度との差は１００℃以上である、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１窒化物半導体層を形成する工程における炉内の第１圧力は、前記第２窒化物半導体層を形成する工程における炉内の第２圧力よりも高い、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１窒化物半導体層および前記第２窒化物半導体層の総厚さは５０ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記第２窒化物半導体層は前記第１窒化物半導体層よりも厚い、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項８】
前記第１窒化物半導体層の厚さは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、
前記第２窒化物半導体層の厚さは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項９】
前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第２温度に変化させる工程は、
前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第２温度よりも高い第３温度に変化させる工程と、
前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第３温度から前記第２温度に変化させる工程と、
を有する、請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第３温度は１１００℃以上１３００℃以下である、請求項９に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
（【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】
本開示は、窒化物半導体基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）系の高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＨＥＭＴ）等の半導体装置に窒化物半導体基板が用いられている。窒化物半導体基板は、炭化珪素（ＳｉＣ）基板等の基板と窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層等の核形成層とを含み、核形成層の上にチャネル層等の半導体層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０７３７０２号公報
特表２０２０－５３０９３９号公報
特開２０１８－２０６９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子の移動度等の電気特性の観点から半導体層には良好な結晶性が望まれ、従来の半導体装置では、半導体層を厚く形成することで上面に良好な結晶性を得ている。その一方で、近年、ＨＥＭＴ等の半導体装置の動作速度の向上に伴って発熱量が増加している。このため、半導体装置の放熱性を向上するために、半導体層を薄く形成しても良好な結晶性が得られるように、窒化物半導体基板に対する結晶性の向上の要請が高まっている。
【０００５】
本開示は、結晶性を向上できる窒化物半導体基板の製造方法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】
本開示の窒化物半導体基板の製造方法は、第１温度の基板の上にアルミニウムを含む第１窒化物半導体層を形成する工程と、前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変化させる工程と、前記第２温度の前記第１窒化物半導体層の上にアルミニウムを含む第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、前記第１窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の供給量に対するＶ族元素の供給量に対する第１Ｖ／ＩＩＩ比は、前記第２窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素の原料の供給量に対する第２Ｖ／ＩＩＩ比よりも大きい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、窒化物半導体基板の結晶性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法における温度および原料ガスの流量の変化の態様を示す図である。
図２は、第１実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示す断面図（その１）である。
図３は、第１実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示す断面図（その２）である。
図４は、第２実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法における温度および原料ガスの流量の変化の態様を示す図である。
図５は、第３実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法における温度および原料ガスの流量の変化の態様を示す図である。
図６は、窒化物半導体基板を用いて製造されるＨＥＭＴを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
〔１〕本開示の一態様に係る窒化物半導体基板の製造方法は、第１温度の基板の上にアルミニウムを含む第１窒化物半導体層を形成する工程と、前記基板および前記第１窒化物半導体層の温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変化させる工程と、前記第２温度の前記第１窒化物半導体層の上にアルミニウムを含む第２窒化物半導体層を形成する工程と、を有し、前記第１窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の供給量に対するＶ族元素の供給量に対する第１Ｖ／ＩＩＩ比は、前記第２窒化物半導体層を形成する工程におけるＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素の原料の供給量に対する第２Ｖ／ＩＩＩ比よりも大きい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許