專利名稱：：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，其包括發(fā)光二極管、電子器件以及半導(dǎo)體傳感器，并且涉及到制造該半導(dǎo)體器件的方法；特別地，本發(fā)明涉及一種結(jié)合了降低位錯(cuò)密度的GaN襯底的半導(dǎo)體器件，及這種器件的制造方法。
背景技術(shù)：
：對(duì)采用半導(dǎo)體器件如發(fā)光二極管、電子器件以及半導(dǎo)體傳感器改進(jìn)各種GaN襯底或者ni族氮化物襯底中特性的設(shè)計(jì)需要襯底的低位錯(cuò)密度。已經(jīng)提出怎樣制造低位錯(cuò)密度的這種m族襯底的實(shí)例包括以下內(nèi)容。X.Xu等人在JournalofCrystalGrowth246(2002)第223-229頁(yè)的"GrowthandCharacterizationofLowDefectGaNbyHydrideVaporPhaseEpitaxy"(以下稱作"非專利文獻(xiàn)1")中報(bào)道了，通過(guò)增加生長(zhǎng)晶體的厚度來(lái)降低位錯(cuò)密度，并且，例如，在不同于GaN的化學(xué)組合物的異種襯底上生長(zhǎng)GaN晶體至lmm或更大的厚度來(lái)降低位錯(cuò)密度至lX10ecm^或更少的等級(jí)。同時(shí)，A.Usui等人在JapaneseJournalofAppliedPhysics第36巻(1997)第L899-L902頁(yè)的"ThickGaNEpitaxialGrowthwithLowDislocationDensitybyHydrideVaporPhaseEpitaxy"(以下稱作"非專利文獻(xiàn)2")報(bào)道了在將GaN晶體生長(zhǎng)到異種襯底上時(shí)，通過(guò)形成具有孔徑的掩模層來(lái)產(chǎn)生刻面使得可以控制其中位錯(cuò)擴(kuò)展的取向，并且由此降低了GaN晶體位錯(cuò)密度。不過(guò)，盡管位錯(cuò)密度事實(shí)上被降低至約ixio6cm—2,但是由非專利文獻(xiàn)1或非專利文獻(xiàn)2的生長(zhǎng)方法生長(zhǎng)的GaN晶體和由該晶體獲得的GaN襯底被證實(shí)由位錯(cuò)以外的嚴(yán)重缺陷所困擾。用堿蝕刻GaN襯底來(lái)使其保持有凹坑，從而容易檢測(cè)缺陷。特別是，當(dāng)于50'C在KOH水溶液中蝕刻GaN襯底的鏡面拋光(0001)Ga面幾十分鐘時(shí)，存在缺陷的區(qū)域被蝕刻至幾個(gè)"m的深度，形成凹坑。而且，用熔融的KOH、熔融的NaOH熔料或者熔融的KOH/NaOH混合物蝕刻GaN襯底的鏡面(0001)Ga面，大致以六角柱形在Ga面形成凹坑，以N面為側(cè)壁。GaN是一種在方向上具有極性的晶體，并且GaN晶體的特性在于其(0001)Ga面不容易用堿蝕刻，而其(000hN面容易被堿蝕刻。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)，明顯的是，上述的GaN晶體和GaN襯底具有極性不同的兩種類型的域。該兩種域被限定為主域(矩陣)和反向域，該主域是多數(shù)，為GaN晶體和GaN襯底的極性確定域，該反向域是其中方向上的極性關(guān)于矩陣反向的域。這意味著，在作為GaN襯底主面的(0001)Ga面上，顯示矩陣的(0001)Ga面以及反向域的(O(K)i)N面。因此，當(dāng)蝕刻作為GaN晶體主面的(0001)Ga面時(shí)，反向域比矩陣更多地被蝕刻，以便由反向域形成近似六角柱形的凹坑。換句話說(shuō)，六角柱形凹坑是在反向域中產(chǎn)生的凹坑。同時(shí)，沿著GaN襯底的主面，在位錯(cuò)中產(chǎn)生的凹坑不是在50'C的KOH溶液中蝕刻GaN襯底幾十分鐘的結(jié)果，而是用熔化的KOH/NaOH混合物蝕刻的結(jié)果。又由于其是具有脊線的六棱錐形式，因此從位錯(cuò)產(chǎn)生的凹坑容易與在反向域中產(chǎn)生的凹坑區(qū)分開。應(yīng)注意，除了通過(guò)上述蝕刻之外，也可以通過(guò)陰極發(fā)光(CL)或者通過(guò)在熒光顯微鏡下的觀察，將主和反向域容易相互區(qū)分開，這是由于兩個(gè)域的光度明顯不同。在其中于異種襯底上生長(zhǎng)GaN晶體的實(shí)施方案中，一般將低溫緩沖層形成于異種襯底上，正如在非專利文獻(xiàn)1和2中的情況，但是，在插入有低溫緩沖層的異種襯底上由此來(lái)生長(zhǎng)GaN晶體的過(guò)程中，不可避免地形成反向域。這意味著通常的GaN晶體將含有反向域。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是，解決上述的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可用的半導(dǎo)體器件制造方法，從而評(píng)估反向域的存在和尺寸對(duì)于通過(guò)在典型的GaN晶體襯底上形成多個(gè)半導(dǎo)體層所制造的半導(dǎo)體器件特性的影響，致使能夠以高成品率制造具有優(yōu)異特性的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明的一個(gè)方面是一種半導(dǎo)體器件制造方法，包括制備GaN襯底的步驟，該GaN襯底具有反向域聚集面積Stcir^與GaN襯底主面的總共面積Scn^的比率St/S，該比率不大于0.5，在沿著作為GaN襯底主面的(0001)Ga面的反向域的密度為Dcm—2，其中在與方向上極性相關(guān)于矩陣反向的情況下的所述反向域的主表面的面積為1wrr^或更大；以及在GaN襯底主面上生長(zhǎng)至少單層半導(dǎo)體層的步驟，以形成其中半導(dǎo)體器件主面表面積Se和反向域密度D的乘積SCXD小于2.3的半導(dǎo)體器件。而且，在包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中，比率St/S可以為0.2或更小并且乘積SeXD小于0.7。此外，比率St/S可以為0.05或更小，且乘積SeXD小于O.l。更進(jìn)一步地，GaN襯底主面的面積可以為10cr^或更大。GaN襯底也能通過(guò)氣相技術(shù)制造。在此，在氣相技術(shù)當(dāng)中，可利用混合氣相外延(HVPE)。在另一方面中，本發(fā)明是一種通過(guò)上述制造方法制造的半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明，可獲得半導(dǎo)體器件制造方法，通過(guò)該方法可以以高的成品率制造具有優(yōu)異特性的半導(dǎo)體器件。根據(jù)以下詳細(xì)描述結(jié)合附圖，本發(fā)明前述和其他的方面、特性、方面以及優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解。圖1A是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中GaN襯底制備步驟的示意圖中，示出GaN襯底輪廓的上表面視圖IB是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中GaN襯底制備步驟的示意圖中，沿著圖1A中的線IB-IB取得的從箭頭的方向上看的輪廓截面圖2A是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中半導(dǎo)體層生長(zhǎng)步驟的示意圖中，示出半導(dǎo)體晶片輪廓的上表面視圖2B是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中半導(dǎo)體層生長(zhǎng)步驟的示意圖中，沿著圖2A中的線IIB-IIB取得的從箭頭的方向上看的輪廓截面圖3A是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中半導(dǎo)體器件形成步驟的示意圖中，示出半導(dǎo)體晶片輪廓的上表面視圖3B是在表示包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中半導(dǎo)體器件形成步驟的示意圖中，沿著圖3A中的線niB-IIlB取得的從箭頭的方向上看的輪廓截面圖4是示出包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例的輪廓截面圖5是表示在半導(dǎo)體器件GaN中存在的反向極性層和器件反向擊穿電壓之間關(guān)系的圖；和圖6是表示沿著半導(dǎo)體器件GaN襯底主面的反向域表面積和半導(dǎo)體器件特性之間關(guān)系的圖。具體實(shí)施方式實(shí)施模式1參考圖1至圖3，包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的一個(gè)實(shí)施模式包括制備GaN襯底10的步驟，該GaN襯底具有反向域10t聚集面積Stcm2與GaN襯底10主面10m的總表面面積Scm2的比率St/S，該比率不大于0.5,沿著作為GaN襯底10主面10m的(0001)Ga面的反向域10t的密度為Dcm々，其中在方向上的極性相關(guān)于矩陣lOs反向的情況下的所述反向域的表面面積為1"1112或更大(圖1);以及在GaN襯底IO的主面10m上生長(zhǎng)至少單層半導(dǎo)體層20以形成半導(dǎo)體器件40的步驟，其中半導(dǎo)體器件的主面40m的面積Se和反向域10t的密度D的乘積SCXD小于2.3(圖2和3)。包括這些步驟可以提供由此以高成品率制造具有優(yōu)異特性的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體器件制造方法。以下，詳細(xì)說(shuō)明這些特征。首先，研究在半導(dǎo)體器件中的GaN襯底所具有的反向域的存在和半導(dǎo)體器件特性之間的關(guān)系。參考圖4，作為半導(dǎo)體層20，在400nm厚的n型GaN襯底(GaN襯底10)上形成0.6ym厚的n+型GaN層22、m厚的n型GaN層24(電子濃度為3X1016cm—3)和0.5nm厚的p型GaN層26(Mg原子濃度為7X1017cm—3)，其中包括反向域的位錯(cuò)。(在襯底主面上的反向域密度為20cm、且反向域的表面積為1至10,000ym2)。作為半導(dǎo)體器件主面40m的pn結(jié)由此形成于n型GaN層24和p型GaN層26之間。接下來(lái)，將用作p側(cè)電極32的Ni/Au疊層電極形成于p型GaN襯底26之上，且將用作n側(cè)電極34的Ti/Al疊層電極形成于n型GaN襯底(GaN襯底IO)的背面?zhèn)?0n(主面10m的相對(duì)側(cè))之上，以制造半導(dǎo)體器件40，其主面40m具有l(wèi)cn^的表面積。關(guān)于所制造的半導(dǎo)體器件40，參考圖5，研究在GaN襯底10之內(nèi)的所述反向極性層的存在與反向擊穿電壓之間的關(guān)系。在此，"反向擊穿電壓"是指當(dāng)將電壓以反向方向施加到半導(dǎo)體器件時(shí)(由此施加的電壓稱作反向施加電壓)使得半導(dǎo)體器件被毀壞并且泄漏電流密度快速增加時(shí)的電壓。圖5中，水平軸表示反向施加電壓(V)，且垂直軸表示泄漏電流密度(A/cm2)。如圖5中所示，在半導(dǎo)體器件中，與GaN襯底不具有反向域的組B中的半導(dǎo)體器件相比，在GaN襯底具有反向域的組A中，反向擊穿電壓明顯降低。根據(jù)這些結(jié)果，很明顯，在GaN襯底中具有沿著主面的表面積為1至10,000ur^的反向域的半導(dǎo)體器件的特性被明顯損害了。接下來(lái)，參考圖6，研究在半導(dǎo)體器件中沿著GaN襯底主面的反向域的表面積和半導(dǎo)體器件特性之間的關(guān)系。圖6中，水平軸表示沿著GaN襯底主面的反向域表面積(單位^m2)，垂直軸表示泄漏電流密度(A/cm2)，點(diǎn)劃線E表示GaN襯底不具有反向域的半導(dǎo)體器件中的平均泄漏電流密度，以及雙點(diǎn)劃線F表示滿標(biāo)泄漏電流密度。在此，反向施加電壓為IOOV。如圖6中所示，在反向域沿著GaN襯底主面的表面積增加到lii1112或更高時(shí)，半導(dǎo)體器件中的泄漏電流密度逐漸地上升，且當(dāng)所述面積增加到1112或更高時(shí)，泄漏電流密度急劇上升?？赡艿脑蛟谟谠诎雽?dǎo)體層(未示出)中將反向域面積保持在5um2以下的情況下，在GaN襯底主面上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層時(shí)，在反向域上生長(zhǎng)的低生長(zhǎng)率域由在半導(dǎo)體層中主域上生長(zhǎng)的高生長(zhǎng)率域掩埋(未示出)，并且由此，反向域不導(dǎo)通至半導(dǎo)體器件的工作部分(如，pn結(jié))。圖5和6的結(jié)果示出沿著半導(dǎo)體主面的表面積為lyr^或更大的反向域的存在會(huì)不利地影響半導(dǎo)體器件特性。因此，注意力集中到沿著半導(dǎo)體器件主面的表面積為liir^或更大的反向域，將進(jìn)行以下研究。參考圖3，沿著GaN襯底主面10m的表面積為1"1112或更大的反向域的密度D(單位cm—2)和半導(dǎo)體器件40的主面40m的面積Sc之間的關(guān)系被描述如下。即，當(dāng)乘積SCXD為2.3時(shí)，在于GaN襯底10的主面10m上形成的任何半導(dǎo)體器件40的主面40m之中不存在反向域的可能性(換句話說(shuō)，制造具有合格物理特性的半導(dǎo)體器件(產(chǎn)品)的成品率)為10%，在乘積SeXD為0.7時(shí)所述的可能性為50%，以及當(dāng)乘積SCXD為0.1時(shí)所述的可能性為90%，其中概率依賴于半導(dǎo)體器件40的主面40m的面積Secm2與沿著GaN襯底10主面10m的反向域10t的密度Dcm'z的乘積。在此，根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的觀點(diǎn)，成品率比率應(yīng)當(dāng)超過(guò)10%。因此乘積SeXD必要地是2.3，優(yōu)選地為小于0.7，更優(yōu)選地為小于O.l。對(duì)于乘積SeXD的上述條件要考慮的僅是沿著GaN襯底主面的反向域的密度，而不考慮其面積。更精確的是，在其中每個(gè)反向域的表面積很小的情況中，半導(dǎo)體器件成品率可通過(guò)與乘積SeXD有關(guān)的條件單獨(dú)控制，但是在每個(gè)反向域的表面積很大的情況下，必須包括反向域表面積的評(píng)估。在此，表面積的差異抑制了對(duì)反向域的表面積的單獨(dú)地指定。因此，在對(duì)GaN襯底主面上形成的任何半導(dǎo)體器件的主面中不存在反向域的可能性(換句話說(shuō)，制造具有合格物理特性的半導(dǎo)體器件的成品率)進(jìn)行的計(jì)算中，參考圖1，將GaN襯底主面的總共面積S(單位cm2)和沿著GaN襯底主面的反向域10t的聚集面積St(單位cm2)之間的關(guān)系納入考慮。即，不存在反向域的概率取決于反向域的聚集面積Stcn^和GaN襯底主面的總面積Scm"的比率而變化，比率St/S越大，概率越低，且比率St/S越小，概率越髙。在對(duì)不存在反向域的可能性的計(jì)算中，使得當(dāng)乘積SeXD為2.3時(shí)概率為10%就需要使比率St/S為0.5或更小，使得當(dāng)乘積SeXD為0.7時(shí)概率為50%就需要使比率St/S為0.2或更小，使得當(dāng)乘積SeXD為0.1時(shí)將概率升高至90%就需要降低比率St/S至0.05或更小。因此，比率St/S必要地為0.5或更小，優(yōu)選地為0.2或更小，更優(yōu)選地為0.05或更小。以下，具體地，描述該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法，基于圖1至圖3。作為參考，圖1和圖2中，交替的長(zhǎng)和兩個(gè)短的虛線表示用于將圖3中半導(dǎo)體晶片30芯片分割成芯片。首先，參考圖1，制備其主面10m為(0001)Ga面的GaN襯底10(制備GaN襯底的步驟)。在GaN襯底10中，反向域10t的密度為Dcm—2,其中在方向上的極性相關(guān)于GaN襯底10的主面10s為反向的情況下的沿著GaN襯底IO的主面10m的面積范圍為1um2。而且，GaN襯底10具有聚集反向域10t和GaN襯底10的主面10m的總面積Scn^的比率St/S，該比率不大于0.5。例如，如圖1中所示，反向域10t包括五個(gè)反向域10t,、10t2、10t3、10ti和10t5、其具有不同的面積Su、St2、St3、St4和Sts。反向域10t的聚集面積St是反向域10tpiot2、iot3、iot4和iot5的面積stl、st2、st3、St4禾卩Sts的總禾口。由于在GaN襯底中，反向域10t的聚集面積Stcr^與與GaN襯底10的主面10m的總面積Scn^的比率St/S為0.5或更小，因此可以提高在襯底上形成半導(dǎo)體器件的成品率。這里，比率St/S優(yōu)選地為0.2或更小，而且更優(yōu)選地為0.1或更小。而且，如以下所述，形成具有如下情況的主面的半導(dǎo)體器件也可以提高半導(dǎo)體器件成品率，其中，所述主面的面積對(duì)于沿著GaN襯底IO的主面10m的面積為lyi^或更大的反向域的密度Dc是理想化的。根據(jù)有效制造大量半導(dǎo)體器件的觀點(diǎn)，在GaN襯底IO上主面10m的面積優(yōu)選為10cn^或更大。制造如GaN襯底的方法不特別限制，其中制造方法的實(shí)例包括HVPE、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和分子束外延(MBE)以及其他氣相技術(shù)和熔融生長(zhǎng)和其他液相技術(shù)。在通過(guò)液相技術(shù)制造的GaN襯底上不存在可辨別的任何反向域，但從以高生長(zhǎng)速率制造大尺寸晶體的觀點(diǎn)來(lái)看，氣相技術(shù)是優(yōu)選的，特別更優(yōu)選HVPE。而且，由于通過(guò)HVPE制造的GaN襯底10通常具有反向域，因此本發(fā)明特征在于控制反向域以使得能以高成品率制造具有優(yōu)異特性的半導(dǎo)體器件。在通過(guò)HVPE制造GaN襯底中，用于減少GaN襯底具有的反向域的可能工序如下。這些工序中，存在一個(gè)這樣的工序，其中通過(guò)HVPE在GaN基襯底上生長(zhǎng)GaN晶體，該GaN基襯底通過(guò)液相技術(shù)制造，并且其不具有反向域。然而，該工序中，不能制造大尺寸GaN基襯底。而且，還有一個(gè)工序，其中在GaN基襯底上的反向域中形成掩模層，且之后通過(guò)HVPE生長(zhǎng)GaN晶體以用己經(jīng)側(cè)向生長(zhǎng)的GaN晶體覆蓋掩模層。然而，該工序中，掩模層不太可能形成為與GaN基襯底上隨機(jī)存在的反向域相對(duì)應(yīng)。因此，有效的是下述工序其中，在作為蝕刻GaN襯底的主面上的反向域的結(jié)果而形成凹坑之后，通過(guò)HVPE生長(zhǎng)GaN晶體促進(jìn)了具有低晶體生長(zhǎng)速率的反向域在具有高晶體生長(zhǎng)速率的主域中的掩埋，其中所述的GaN襯底通過(guò)氣相技術(shù)制造且在其主面上具有反向域。在此，根據(jù)促進(jìn)反向域的掩埋的觀點(diǎn)，在GaN基襯底反向域中凹坑的深度優(yōu)選大于反向域的寬度(即，當(dāng)反向域能接近圓周時(shí)該近似圓周的尺寸，以及，當(dāng)所述域成形為帶狀時(shí)該帶的寬度)。在此，蝕刻中，諸如Pt板的蝕刻阻擋材料優(yōu)選被設(shè)置在背面?zhèn)?指的是與前面?zhèn)认鄬?duì)的側(cè)，下同)上，以防止GaN基襯底的背面?zhèn)缺晃g刻。接下來(lái)，參考圖2，在GaN襯底10的主面10m上生長(zhǎng)至少單層半導(dǎo)體層20(生長(zhǎng)半導(dǎo)體層的步驟)，以及參考圖3，形成半導(dǎo)體器件40以使得半導(dǎo)體器件40主面面積S。和反向域密度D乘積SeXD為2.3或更小(形成半導(dǎo)體器件的步驟)。通過(guò)乘積SeXD為2.3或更小，優(yōu)選為0.7或更小，以及更優(yōu)選為O.l或更小，可以提高半導(dǎo)體器件成品率。在此，在圖2中的半導(dǎo)體層成長(zhǎng)步驟中，順序地形成n+型GaN層22、ii型GaN層24和p型GaN層26，作為GaN襯底10主面10m上的所述的至少單層半導(dǎo)體層20。結(jié)果，pn結(jié)形成于n型GaN層24和p型GaN層26之間。接下來(lái)，用作p側(cè)電極32的Ni/Au疊層電極(Ni層接觸GaN層)形成于p型襯底26之上，以及，用作n側(cè)電極34的Ti/Al疊層電極(Ti層接觸n型GaN襯底)形成于n型GaN襯底(GaN襯底10)的背面?zhèn)?0n(與主面10m相對(duì)的側(cè))之上，以制造半導(dǎo)體晶片30。而且，在圖3中的半導(dǎo)體器件形成步驟中，p側(cè)電極32、p型GaN層26和部分n型GaN層24沿著芯片切割線41進(jìn)行臺(tái)面蝕刻。隨后，半導(dǎo)體晶片30沿著芯片切割線41被切割成半導(dǎo)體器件40，其中其主面面積是SeCm2。例如，如圖3中所示，將一個(gè)半導(dǎo)體晶片30分割成IO個(gè)芯片CI至CIO，以制造10個(gè)半導(dǎo)體器件40。在此，在半導(dǎo)體器件40上的主面40m是指用于激活半導(dǎo)體器件功能的主要部分(功能部分)的主面。該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，pn結(jié)與主面40m對(duì)應(yīng)。盡管所制造的半導(dǎo)體器件40的主面40m小，但是GaN襯底10所具有的反向域10t并非如此不利，半導(dǎo)體器件40的主面40m越大，反向域10t就越不利。因此。本發(fā)明特別是在制造大尺寸半導(dǎo)體器件40時(shí)是有用的，其中半導(dǎo)體器件的主面40m的面積是lmn^或更大。該實(shí)施例模式中，在半導(dǎo)體器件40中GaN襯底10的主面10m為(0001)Ga面的前提下作出列舉，但是在實(shí)踐中，GaN襯底10的主面10m關(guān)于(0001)Ga面可具有一稍微定向失調(diào)的角度。實(shí)施模式2包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一實(shí)施模式是通過(guò)實(shí)施例是1中的制造方法制造的半導(dǎo)體器件。在實(shí)施模式2的半導(dǎo)體器件中，參考圖4，形成n+型GaN層22、n型GaN層24和p型GaN層26，作為GaN襯底IO上的所述至少單層半導(dǎo)體層20。而且，用作p側(cè)電極32的Ni/Au疊層電極形成于p型GaN襯底26上，以及用作n側(cè)電極34的Ti/Al疊層電極形成于n型GaN襯底的背面?zhèn)萳On上。參考圖1至圖4，該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體器件40，其中，使用GaN襯底10來(lái)形成的它們的主面40m的面積是SeCm、在該GaN襯底10中，沿著為主面10m的面積為1u1112或更大的情況下的反向域的密度為Dcm—2,主面10m的總面積為Scm2，且反向域10t的聚集面積為Stcm—2。由于比率St/S為0.5或更小，且乘積SCXD小于2.3，因此能增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的特性。其中，優(yōu)選地，比率S/S為0.2或更小，且乘積S。XD小于0.7，并且更優(yōu)選地，比率St/S為0.05或更小，并且乘積SeXD小于0.1。實(shí)施例實(shí)施例11.制備GaN襯底作為基襯底，采用GaN襯底，其中直徑為2英寸(50.8cm)且深度為400um的(0001)Ga面是主面。在300。C用KOH和NaOH(質(zhì)量比:l:l)的混合物蝕刻基襯底30分鐘的結(jié)果是，在主面上的反向域中形成352個(gè)六邊柱形的凹坑。蝕刻期間，保持Pt板與基襯底的背面?zhèn)?與前面?zhèn)认鄬?duì)的側(cè))緊密接觸，防止蝕刻溶液流入到基襯底的背面?zhèn)戎?。由蝕刻導(dǎo)致的六邊柱形凹坑的寬度為20nm至100um(接近圓周的直徑)，且深度為20um至250"m。在其中己經(jīng)形成有六邊柱形凹坑的基襯底主面上，通過(guò)HVPE生長(zhǎng)厚度為10mm的GaN晶體層。在此，產(chǎn)生Ga源氣體的溫度是850°C，并且GaN晶體生長(zhǎng)的溫度是1200°C。試驗(yàn)設(shè)計(jì)的增加特征是使得GaN襯底生長(zhǎng)溫度為IOO(TC或更高，其隨著GaN晶體生長(zhǎng)而降低了反向域。所生長(zhǎng)的GaN晶體層被平行于基襯底主面地切片至500um的厚度，以制造10個(gè)GaN襯底，其主面是(0001)Ga面。這些襯底從襯底側(cè)被限定為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9禾口S10。在所有的GaN襯底中，它們的主面直徑為2英寸(5.08cm)，且它們的主面面積S為20cm2。在5(TC用預(yù)定KOH溶液蝕刻所制造的GaN襯底達(dá)30分鐘，并且計(jì)數(shù)在主面上形成的凹坑數(shù)量(對(duì)應(yīng)于反向域)，以計(jì)算主面上反向域的密度Dcm人與基襯底側(cè)更遠(yuǎn)距離的GaN襯底(從晶體的進(jìn)一步生長(zhǎng)部分所制造的襯底)主面上反向域的密度Dcnf2可被進(jìn)一步降低。在此，對(duì)于每個(gè)GaN襯底，不測(cè)量反向域的精確聚集面積。計(jì)算該反向域的聚集面積Stcm2，使得每一個(gè)反向域的面積為0.196cn^或更少，這是由于每一個(gè)反向域的寬度(近似圓周的直徑)為500nm或更少(該面積0.196crr^或更少)。結(jié)果在表中列出。2.半導(dǎo)體層生長(zhǎng)參考圖2，GaN襯底10的主面10m被再次拋光，且之后在已經(jīng)被再次拋光的主面IO上通過(guò)MOCVD形成0.6ym厚的n+型GaN層22、7"m厚的n型GaN層24(電子濃度為3X1016cm3)禾B0.5iim厚的p型GaN層26(Mg原子濃度為7X1017cm3)作為半導(dǎo)體層20。結(jié)果，在n型GaN層24和p型GaN層26之間形成pn結(jié)。之后，通過(guò)氣相沉積技術(shù)連續(xù)形成Ni層和Au層，以在p型GaN層26上形成Ni/Au疊層電極，用作p側(cè)電極32。結(jié)果，對(duì)于每個(gè)GaN襯底IO制造半導(dǎo)體晶片30。3.半導(dǎo)體器件形成參考圖3，在半導(dǎo)體晶片30中，沿著芯片切割線41，對(duì)p側(cè)電極32、p型GaN層26和部分n型GaN層24進(jìn)行臺(tái)面蝕刻。隨后，半導(dǎo)體晶片沿著芯片切割線41被切割成10個(gè)芯片Cl至CIO，以由晶片30制造10個(gè)半導(dǎo)體器件40，其中主面40m(該實(shí)施例中的pn結(jié))的面積是lcm2。所制造的IO個(gè)半導(dǎo)體器件經(jīng)受反向擊穿電壓測(cè)試，基于半導(dǎo)體器件是反向擊穿電壓為500V或更大的產(chǎn)品的前提下評(píng)估半導(dǎo)體器件成品率(單位％)。結(jié)果于表中列出。表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從表中可清楚得出，在包括本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中，使得比率St/S為0.5或更少和使得乘積SeXD小于2.3會(huì)使得半導(dǎo)體器件成品率為10%或更高。而且，使得比率St/S為0.2或更少和使得乘積S。XD小于0.7會(huì)使得半導(dǎo)體器件成品率為50%或更高。而且，降低比率St/S至0.05或更少和使得乘積SeXD小于0.1會(huì)使得半導(dǎo)體器件成品率為90%或更高。-''以上描述的實(shí)施例和執(zhí)行實(shí)例在所有方面都應(yīng)認(rèn)為是示意性的且不是限制性的。本專利的范圍要求并意在包括與專利的權(quán)利要求的范圍等效的含義和該范圍內(nèi)的全部修改。權(quán)利要求1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括制備GaN襯底的步驟，該GaN襯底具有反向域聚集面積Stcm2與GaN襯底主面的總共面積Scm2的比率St/S，該比率不大于0.5，在沿著反向域的作為所述GaN襯底主面的(0001)Ga面的密度為Dcm-2，其中在方向上的極性相關(guān)于矩陣反向的情況下的所述反向域的表面面積為1μm2或更大；以及在所述GaN襯底主面上生長(zhǎng)至少單層半導(dǎo)體層以形成半導(dǎo)體器件的步驟，其中所述半導(dǎo)體器件的主面的面積Sc和反向域密度D的乘積Sc×D小于2.3。2.如權(quán)利要求1中的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述比率S/S為0.2或更小，并且所述乘積SeXD小于0.7。3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，所述比率St/S為0.05或更小，且所述乘積SeXD小于O.l。4.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，GaN襯底主面的面積為10crr^或更大。5.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，通過(guò)氣相技術(shù)制造所述GaN襯底。6.如權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件制造方法，其中所述氣相技術(shù)是HVPE。7.—種通過(guò)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)中的制造方法制造的半導(dǎo)體器件。全文摘要提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，從而以高成品率制造具有優(yōu)異特性的半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件制造方法包括制備GaN襯底(10)的步驟，該GaN襯底具有反向域(10t)聚集面積(S_tcm²)與GaN襯底(10)的主面(10m)的總面積(Scm²)的比率S_t/S，該比率不大于0.5，在沿著作為GaN襯底(10)主面(10m)的(0001)Ga面的反向域(10t)的密度為Dcm^-2，其中在方向上的極性相關(guān)于矩陣(10s)反向的情況下的所述反向域的表面面積為1μm²或更大；以及在GaN襯底(10)的主面10m上生長(zhǎng)至少單層半導(dǎo)體層(20)以形成半導(dǎo)體器件(40)的步驟，其中半導(dǎo)體器件(40)的主面40m的面積S_c和反向域(10t)的密度D的乘積S_c×D小于2.3。文檔編號(hào)H01L21/20GK101192520SQ200710194088公開日2008年6月4日申請(qǐng)日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日發(fā)明者善積祐介,木山誠(chéng),櫻田隆,藤原伸介申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社