專利名稱：半導(dǎo)體基板的制造方法及半導(dǎo)體基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體基板的制造方法及半導(dǎo)體基板。
背景技術(shù)：
近幾年來，使用GaAs、AlGaAs、MGaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體來制造場效應(yīng)晶體管 (稱FET)、高電子遷移率晶體管(稱HEMT)、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT。)等電子元件。同時， 在這些的電子元件的制造中，使用化合物半導(dǎo)體外延生長基板。通過外延生長法使3-5族化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶在GaAs基板等半絕緣性基板上結(jié)晶生長來制造化合物半導(dǎo)體外延生長基板。作為外延生長法，可利用液相法、分子射線外延生長法、有機(jī)金屬氣相生長法(稱 MOCVD 法。)等。在專利文獻(xiàn)1中公開了在半絕緣性的GaAs基板和η型GaAs的活性層間具有 AlGaAs緩沖層的化合物半導(dǎo)體外延晶片。緩沖層，抑制使場效應(yīng)管的特性降低的漏電流。 另外，緩沖層緩和上述基板或基板上的雜質(zhì)對場效應(yīng)管的特性帶來的影響。專利文獻(xiàn)1的緩沖層，通過有機(jī)金屬氣相外延生長法(叫做MOVPE法)形成，并被添加濃度接近的施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)。在專利文獻(xiàn)2中，記載了具有通過MOVPE法形成的ρ型緩沖層的3_5族化合物半導(dǎo)體裝置。在專利文獻(xiàn)2中，著眼于ρ型緩沖層的薄膜厚度和ρ型載流子濃度的關(guān)系，通過將上述薄膜厚度和上述P型載流子濃度之積設(shè)定為1 X 101° 1 X IO12Cm-2,而使3-5族化合物半導(dǎo)體裝置的漏泄電流降低。專利文獻(xiàn)1日本特開平11-345812號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2007-67359號公報(bào)在專利文獻(xiàn)1中，雖然沒有關(guān)于緩沖層的結(jié)晶生長條件的記載，不過，通常，在使用MOVPE法或MOCVD法形成3_5族化合物半導(dǎo)體時，P和As等5族原料與Al、fei和h等3 族原料比較，被非常過剩供給。其結(jié)果，化合物半導(dǎo)體外延片的制造成本增大。同時，在專利文獻(xiàn)2中，控制著摻雜了氧或遷移金屬時的ρ型緩沖層的ρ型載流子濃度。可是，在專利文獻(xiàn)2中，沒有考慮關(guān)于5族原料的供給量。要降低制造成本，最好降低5族原料的供給量。然而，如果以降低制造成本為目的，單純地降低5族原料的供給量的話，則3-5族化合物半導(dǎo)體的ρ型載流子的濃度將變得過大。其結(jié)果，由于不能電離化的過剩的受主雜質(zhì)殘留，3-5族化合物半導(dǎo)體不能作為緩沖層發(fā)揮充分的性能。具體而言，在MOVPE法或MOCVD法中，以三甲基鎵和三甲基鋁等有機(jī)金屬化合物的形式供給3族原料。有機(jī)金屬化合物中包含的碳在結(jié)晶生長時進(jìn)到化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶中。結(jié)晶生長時的5族原料相對3族原料之比越小，3-5族化合物半導(dǎo)體的碳濃度變得越大。碳，因?yàn)樵?-5族化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶中起到受主雜質(zhì)的作用，所以碳濃度如果變大的話，3-5族化合物半導(dǎo)體的ρ型載流子濃度增加。其結(jié)果，3-5族化合物半導(dǎo)體不能作為緩沖層發(fā)揮充分的性能。
更具體而言，因?yàn)槿绻?-5族化合物半導(dǎo)體中殘留ρ型載流子的話，3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留電容增大，因此3-5族化合物半導(dǎo)體的漏電流增加。其結(jié)果，3-5族化合物半導(dǎo)體的耐壓降低。同時，在3-5族化合物半導(dǎo)體中形成的場效應(yīng)晶體管等半導(dǎo)體器件的載流子遷移率下降。要想防止不能電離化的過剩受主雜質(zhì)的殘留，使3-5族化合物半導(dǎo)體作為緩沖層充分發(fā)揮性能，優(yōu)選一邊降低5族原料的供給量，同時將3-5族化合物半導(dǎo)體的ρ型載流子濃度維持在恰當(dāng)?shù)闹?。因此，本發(fā)明的目的在于提供不損壞3-5族化合物半導(dǎo)體的物性，能降低5族原料的使用量的3-5族化合物半導(dǎo)體的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，在本發(fā)明的第1方式中，提供半導(dǎo)體基板的制造方法，包括 在反應(yīng)容器內(nèi)部設(shè)置基底基板(base wafer)的階段；以及對上述反應(yīng)容器供給由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣、由5族元素構(gòu)成的5族原料氣體及含有被摻雜在半導(dǎo)體內(nèi)的成為施主的雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，在基底基板上使P型3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長的階段。其中，使P型3-5族化合物半導(dǎo)體在基底基板上結(jié)晶外延生長的階段中，將雜質(zhì)氣體的流量、以及5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比設(shè)定成ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留載流子濃度N(cm_3)及厚度d(cm)的積NXd(cm_2)為8.0X1011以下的狀態(tài)。在這里，所謂“P型3-5族化合物半導(dǎo)體”，是ρ型載流子濃度要比η型載流子濃度高的3-5族化合物半導(dǎo)體。在使ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體在基底基板上結(jié)晶外延生長的階段中，還可以設(shè)定雜質(zhì)氣體的流量、以及5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比，以使采用了與ρ型3-5 族化合物半導(dǎo)體上的活性層相接的肖脫基電極的電容電壓測量得到的每單位面積的殘留電容為小于0. 5nF/cm2。同時，可以將5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比設(shè)定成50以下。并且， 5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比，可以是9. OX IO6以下。 在上述化合物半導(dǎo)體外延基板的制造方法中，雜質(zhì)可以含有從由Si、Se、Ge、Sn、S以及Te 組成的元素組選擇的至少一種元素。在上述化合物半導(dǎo)體外延基板的制造中，可以在基底基板上按照先層疊P型3-5族化合物半導(dǎo)體，再層疊活性層的順序進(jìn)行層疊。在本發(fā)明的第2方式中，提供半導(dǎo)體基板，具有基底基板；以及對基底基板供給含有由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣體、由5族元素構(gòu)成的5族原料氣體及含有在半導(dǎo)體內(nèi)摻雜的成為施主雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體而外延生長的P型3-5族化合物半導(dǎo)體。其中，P型3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留載流子濃度N(cnT3)及厚d(cm)的積NXd(cnT2) 為8. OXlO11以下。在上述的半導(dǎo)體基板中，使用了接觸ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體上的活性層的肖脫基電極的電容電壓測量中，每單位面積的殘留電容優(yōu)選不足0.5nF/cm2。優(yōu)選在上述的半導(dǎo)體基板中，將5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比設(shè)定為 9. OX IO6以下而使ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長。同時，在上述的半導(dǎo)體基板中，ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體，最好以5族原料氣體相對于3族原料氣體之比為50以下的條件使之外延生長。在上述的半導(dǎo)體基板中，作為施主雜質(zhì)，可以包含從由Si、Se、Ge、Sn、S以及Te組成的元素組中選擇的至少一種元素。在上述的半導(dǎo)體基板中，按照在基底基板上，先層疊P型3-5族化合物半導(dǎo)體，再層疊活性層的順序進(jìn)行層疊而形成。


圖1是概略性地表示化合物半導(dǎo)體外延基板100的剖面的一個例子的圖。圖2是概略性地表示化合物半導(dǎo)體外延基板100的制造方法的一個例子的圖。圖3是概略性地表示半導(dǎo)體裝置300的剖面的一個例子的圖。圖4是概略性地表示化合物半導(dǎo)體外延基板400的剖面的一個例子的圖。圖5是概略性地表示化合物半導(dǎo)體外延生長基板500的剖面的一個例子的圖。圖6是概略性地表示半導(dǎo)體裝置600的剖面的一個例子的圖。圖7是表示實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中的電容電壓測量的結(jié)果的圖。圖8是表示實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中的電容電壓測量的結(jié)果的圖。圖9是表示比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板的電容電壓測量的結(jié)果的圖。圖10是表示比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板的電容電壓測量的結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式以下，通過發(fā)明的實(shí)施方式說明本發(fā)明，不過，以下的實(shí)施方式不限定權(quán)利要求涉及的發(fā)明。以下，參照附圖，圍繞實(shí)施方式進(jìn)行說明，不過，在附圖的記載中，同樣或類似的部分賦予同樣的參照號碼省略重復(fù)的說明。另外，附圖是模式性的示意圖，厚度和平面尺寸的關(guān)系，比率等有時與現(xiàn)實(shí)的東西有差異。同時，出于說明上的方便，有時也包含附圖相互間彼此的尺寸的關(guān)系或比率不相同的部分。圖1，概略性地表示有關(guān)一實(shí)施方式的化合物半導(dǎo)體外延生長基板100的剖面的一個例子。如圖ι所示，化合物半導(dǎo)體外延生長基板100，具有基底基板102及3-5族化合物半導(dǎo)體104?；衔锇雽?dǎo)體外延生長基板100，是半導(dǎo)體基板的一個例子?；谆?02， 比如，具有用GaAs等3-5族化合物半導(dǎo)體，或SixGei_x (0彡χ彡D表示的4族半導(dǎo)體。3-5族化合物半導(dǎo)體104，是ρ型的3-5族化合物半導(dǎo)體。3_5族化合物半導(dǎo)體 104，比如通過MOCVD法形成。3-5族化合物半導(dǎo)體104，比如具有IOnm以上3000nm以下的厚度。3-5族化合物半導(dǎo)體104，可以有多個層。3-5族化合物半導(dǎo)體104，通過對基底基板102 —側(cè)的主面103供給包含由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣體、由5族元素構(gòu)成的5族原料氣體，及成為施主的雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，使3-5族化合物半導(dǎo)體在主面103上結(jié)晶生長。因?yàn)樯鲜鲭s質(zhì)被摻雜到上述3-5族化合物半導(dǎo)體內(nèi)，作為施主起作用，所以使3-5族化合物半導(dǎo)體104的η型載流子濃度增加。結(jié)晶生長的時5族原料相對于3族原料的比越小，3-5族化合物半導(dǎo)體的碳濃度變得越大，3-5族化合物半導(dǎo)體104中的ρ型載流子濃度越增加。然而，如果由于作為施主起作用而雜質(zhì)3-5族化合物半導(dǎo)體104的η型載流子濃度增加，則由所增加的η型載流子，補(bǔ)償P型載流子。其結(jié)果，因?yàn)樵?-5族化合物半導(dǎo)體104中的殘留ρ型載流子濃度降低，所以3-5族化合物半導(dǎo)體104作為緩沖層發(fā)揮充分的性能。具體，因?yàn)槿绻?-5族化合物半導(dǎo)體104的ρ型載流子減少的話，則3_5族化合物半導(dǎo)體104的殘留電容將下降，所以3-5族化合物半導(dǎo)體104的漏電流減少。其結(jié)果，3-5 族化合物半導(dǎo)體104的耐壓提高。同時，由3-5族化合物半導(dǎo)體104形成的場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件中的載流子遷移率增大。也就是，由于3-5族化合物半導(dǎo)體104的殘留ρ型載流子濃度降低，3-5族化合物半導(dǎo)體104，發(fā)揮作為具有較大的耐壓的同時，遷移率適合于較大的半導(dǎo)體器件的形成的緩沖層的作用。另外，“殘留ρ型載流子濃度”，是ρ型載流子濃度比η型載流子濃度大的情況下的 3-5族化合物半導(dǎo)體104載流子濃度。同樣，稱ρ型載流子濃度比η型載流子濃度小的情況下的上述載流子濃度為殘留η型載流子濃度。如上所述，通過與3族原料氣體及5族原料氣體共同供給含構(gòu)成施主雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，從而得以降低3-5族化合物半導(dǎo)體104制造所使用的5族原料的量。圖2，概略性地表示有關(guān)一實(shí)施方式的化合物半導(dǎo)體外延生長基板100的制造方法的一個例子。如圖2所示，在步驟S202中準(zhǔn)備基底基板102。其次，在步驟S204中，在基底基板102的主面103上使3-5族化合物半導(dǎo)體104外延生長。具體，對基底基板102 —側(cè)的主面103供給含有3族元素的有機(jī)金屬化合物的3 族原料氣體、含有5族元素的5族原料氣體、及含成為施主的雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，在主面103 上使P型3-5族化合物半導(dǎo)體結(jié)晶生長。按照與3族原料氣體及5族原料氣體一起供給的雜質(zhì)氣體的流量來改變用于補(bǔ)償3-5族化合物半導(dǎo)體的ρ型載流子的η型載流子的量。因此，按照5族原料氣體的流量對3族原料氣體的流量的流量比，通過控制雜質(zhì)氣體的流量可把殘留P型載流子濃度設(shè)置成恰當(dāng)?shù)闹?。在這里，在本說明書中，所謂的“3族原料氣體的流量”表示3族原料氣體的體積流量。所謂的“5族原料氣體的流量”表示5族原料氣體的體積流量。所謂的“雜質(zhì)氣體的流量”表示雜質(zhì)氣體的體積流量。所謂的“5族原料氣體的流量相對于3族原料氣體的流量的流量比”表示“5族原料氣體的流量”除以“3族原料氣體的流量”得到的值。同時，上述流量比，可以換算成在0°C，101. 3kPa(Iatm)的狀態(tài)中的“5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比”來算出。3族原料氣體，是由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的原料氣體。3族原料氣體， 作為一個例子，與載氣一起在反應(yīng)容器內(nèi)部供給。3族原料氣體，比如，包括三甲基鎵(稱 TMG)、三甲基鋁(稱TMA)、三甲基銦(稱TMI)等烷基的有機(jī)金屬化合物。上述烷基的碳數(shù)， 比如是1 3。3族原料氣體，能夠以下面的方式供給。首先，將裝入有機(jī)金屬化合物的原料容器， 設(shè)置于恒溫槽中，調(diào)節(jié)溫度以使有機(jī)金屬化合物變成規(guī)定的溫度。其次，使吐等載氣流入原料容器，使有機(jī)金屬化合物鼓泡。這樣，使有機(jī)金屬化合物氣化。在從原料容器流出的載氣中，包含與恒溫槽的溫度及原料容器內(nèi)的壓力下的有機(jī)金屬化合物的飽和蒸汽壓對應(yīng)的量的有機(jī)金屬化合物。與載氣一起在反應(yīng)容器供給3族原料氣體的情況下，3族原料氣體的流量可與在原料容器被供給的載氣的流量共同利用設(shè)置了原料容器的恒溫槽的溫度下的有機(jī)金屬化合物的飽和蒸汽壓和原料容器內(nèi)壓力計(jì)算出。作為3族原料用多個有機(jī)金屬化合物時，“3 族原料氣體的流量”表示將多個有機(jī)金屬化合物的流量合計(jì)后的值。比如，作為3族原料氣體，如果使用含TMA的第一 3族原料氣體和含TMG的第二 3族原料氣體形成化合物半導(dǎo)體時，“3族原料氣體的流量”是第一 3族原料氣體的流量和第二 3族原料氣體的流量之和。5族原料氣體，是由含有5族元素的化合物構(gòu)成的原料氣體。5族原料氣體，比如與載氣一起在反應(yīng)容器內(nèi)部被供給。5族原料氣體，比如含三氫化砷等5族元素的氫化物。 5族元素的有機(jī)金屬化合物中包含的碳，與3族元素的有機(jī)金屬化合物中包含的碳比較，難以進(jìn)入3-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶中。因此，5族原料氣體，可以含有單烷基三氫化砷等 5族元素的有機(jī)金屬化合物。5族元素的有機(jī)金屬化合物，比如，是用碳數(shù)為1 4的烷基置換5族元素的氫化物的至少1個氫得到的有機(jī)金屬化合物。與3族原料氣體同樣地供給5族原料氣體。同時，和3族原料氣體的流量同樣地計(jì)算5族原料氣體的流量。當(dāng)使用多個5族元素的化合物時，通過合計(jì)多個5族元素的化合物的流量計(jì)算出5族原料氣體的流量。雜質(zhì)氣體，含成為施主的雜質(zhì)。雜質(zhì)氣體，也可以含有載氣。成為施主的雜質(zhì)，比如，是從由Si、Se,Ge, Sn, S和Te組成的元素組中選出的至少一種元素。雜質(zhì)氣體，可以包含具有上述元素的氫化物、或，具有上述元素和碳數(shù)1 3的烷基的烷基化物。上述雜質(zhì)，因?yàn)樵?-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶中作為施主雜質(zhì)使用，所以使3_5 族化合物半導(dǎo)體104的η型載流子濃度增加。如果將5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比設(shè)定成50以下的低值的情況下，3族原料氣體中包含的碳被3-5族化合物半導(dǎo)體104的結(jié)晶導(dǎo)入，ρ型載流子濃度增加。可是，通過與3族原料氣體及與5族原料氣體一起供給雜質(zhì)氣體，P型載流子能夠被η型載流子補(bǔ)償，所以，能抑制殘留ρ型載流子濃度的增加。同時，通過調(diào)整3族原料氣體的流量、5族原料氣體的流量和雜質(zhì)氣體的流量，能控制3-5族化合物半導(dǎo)體104中的受主雜質(zhì)及施主雜質(zhì)的濃度。因此，在降低5族原料的使用量的同時，能控制3-5族化合物半導(dǎo)體104的殘留ρ型載流子濃度。具體，在使3-5族化合物半導(dǎo)體104在基底基板102上外延生長的階段中，設(shè)定雜質(zhì)氣體的流量、5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比，以使得3-5族化合物半導(dǎo)體 104的殘留載流子濃度N(cm_3)及厚度d(cm)的積NXd(cm_2)為8.0X1011以下。根據(jù)該設(shè)定，按照5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比產(chǎn)生的ρ型載流子，由雜質(zhì)氣體而補(bǔ)償。其結(jié)果，能一邊降低5族原料的使用量，同時使具有作為緩沖層的充分的性能的3-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶生長。在這里，在本說明書中，所謂“3-5族化合物半導(dǎo)體104殘留載流子濃度”，是指從ρ 型載流子濃度中減去η型載流子濃度得到的值。上述載流子濃度，可以從3-5族化合物半導(dǎo)體104的靜電電容-電壓特性(稱作C-V特性)計(jì)算出。所謂“3-5族化合物半導(dǎo)體104 的厚度”，表示適合于場效應(yīng)管等半導(dǎo)體裝置的緩沖層的區(qū)域的平均薄膜厚度。平均薄膜厚度，比如，是上述區(qū)域的5點(diǎn)中的薄膜厚度的算術(shù)平均。上述薄膜厚度，可通過使用SEM或 TEM的觀察算出。要降低5族原料氣體的流量，優(yōu)選使5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比變成為50以下的狀態(tài)供給3族原料氣體及供給5族原料氣體。也就是，可以設(shè)定成5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比是50以下，且，3-5族化合物半導(dǎo)體104 的薄膜厚度乘以3-5族化合物半導(dǎo)體104的載流子濃度而得到的值為8. OX IO11CnT2以下。 通過在該條件下使3-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶生長，從而得以一邊控制3-5族化合物半導(dǎo)體104中的受主雜質(zhì)及施主質(zhì)的濃度，同時大幅度地抑制5族原料氣體的使用量。如果將5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比設(shè)置為30以下，則能更加降低5族原料氣體的流量。因此，更優(yōu)選流量比為30以下。再者，要想使3-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶生長，需要3族原料氣體及5族原料氣體，因此，優(yōu)選5族原料氣體相對于 3族原料氣體的流量的流量比是0. 1以上。在使3-5族化合物半導(dǎo)體104外延生長于基底基板102上的階段中，優(yōu)選將5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比設(shè)定成9. OXlO6以下。可以把5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比設(shè)定成8. 4X IO6以下。通過將5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比的值設(shè)定成該值，能夠使作為緩沖層具有充分的性能的3-5族化合物半導(dǎo)體104結(jié)晶生長。在這里，“5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比”表示“5族原料氣體的流量和3族原料氣體的流量之差”除以“雜質(zhì)氣體的流量”得到的值。 同時，上述的比，是換算成在0°C、101.3kPa(latm)的狀態(tài)下的“5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比”后求得。當(dāng)雜質(zhì)氣體被氫等其他的氣體稀釋時，雜質(zhì)氣體的流量在雜質(zhì)氣體的濃度為100%的情況下?lián)Q算求得。再者，作為表示雜質(zhì)氣體、5族原料氣體和3族原料氣體的流量的關(guān)系的指標(biāo)采用了 “5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比”，使掌握起因于5 族原料氣體和3族原料氣體的流量比以及流量差的ρ型載流子濃度和，起因于雜質(zhì)氣體的 η型載流子濃度的關(guān)系變得容易起來。同時，如果給出“5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比”的值的話，只要確定雜質(zhì)氣體、5族原料氣體和3族原料氣體中的任何一個氣體的流量，其他的氣體的流量的答案只有一個。在本實(shí)施方式中，圍繞控制5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比進(jìn)行了說明，不過，也可以控制反應(yīng)容器的生長溫度、壓力、結(jié)晶生長速度等。 結(jié)晶生長之際的反應(yīng)容器的生長溫度，適宜選擇即使生長溫度發(fā)生變化原料的反應(yīng)分解速度也不變化，成為原料供給控速的條件的溫度區(qū)域中。比如，能按照3-5族化合物半導(dǎo)體的 n-GaAs層的載流子濃度選擇生長溫度。同時，結(jié)晶生長時的生長壓力，按照使之生長的3-5族化合物半導(dǎo)體104的面內(nèi)均一性和原料效率的關(guān)系而設(shè)定。具體，因?yàn)樯L壓力越下降面內(nèi)均一性變得越好，原料效率變壞，所以設(shè)定它們2個主要原因平衡后的最適合的生長壓力。并且，在原料供給控速的條件下根據(jù)3族原料氣體的流量決定3-5族化合物半導(dǎo)體104的結(jié)晶生長速度。比如，該結(jié)晶生長速度，是在生長裝置設(shè)置的氣體流量計(jì)的控制范圍中央附近，以氣體流量和生長速度的線性良好的流量設(shè)定生長速度條件。圖3，概略性地表示一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置300的剖面的一個例子。半導(dǎo)體裝置300，按順序具有基底基板102、3-5族化合物半導(dǎo)體104、和活性層310。3-5族化合物半導(dǎo)體104與化合物半導(dǎo)體外延生長基板100的情況同樣形成?；钚詫?10比如是3-5族化合物半導(dǎo)體。
圖4，概略性地表示其他的實(shí)施方式涉及的化合物半導(dǎo)體外延生長基板400的剖面的一個例子?；衔锇雽?dǎo)體外延生長基板400依次具有基底基板102、3-5族化合物半導(dǎo)體104、活性層310、和接觸層420?；衔锇雽?dǎo)體外延生長基板400，是半導(dǎo)體基板的一個例子。基底基板102，比如，具有GaAs等3-5族化合物半導(dǎo)體、或以SixGe1^x(0彡χ彡1) 表示的4族半導(dǎo)體。基底基板102，也可以是半絕緣性的GaAs基板?；谆?02可以是基底基板102表面的結(jié)晶學(xué)的面方位從1個(100)面或與該(100)面等價的面的結(jié)晶學(xué)的面方位傾斜，其傾斜度的大小可以是1°以下0.05°以上的半絕緣性的單晶GaAs 基板?；谆?02可以是在Si基板、SOI(silicon-on-insulator)基板、Ge基板或 GOI (germanium-on-insulator)基板上形成了 GaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體的層疊基板。3-5族化合物半導(dǎo)體104，比如，對設(shè)置了基底基板102的減壓桶型的反應(yīng)容器供給3族原料氣體、5族原料氣體和雜質(zhì)氣體，使基底基板102—側(cè)的主面103上結(jié)晶生長3-5 族化合物半導(dǎo)體而得到。此時，通過以使5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比變成50以下，更好是30以下的方式供給3族原料氣體及5族原料氣體，能夠一邊降低5 族原料的使用量，同時控制3-5族化合物半導(dǎo)體104的ρ型載流子濃度。對于上述反應(yīng)容器，除了 3族原料氣體、5族原料氣體以及雜質(zhì)氣體以外，也可以供給載氣、平衡氣體和其他的原料氣體等。雜質(zhì)氣體的流量，以及5族原料氣體和3族原料氣體的流量比，在使用化合物半導(dǎo)體外延生長基板400的肖脫基電極的電容電壓測量中，優(yōu)選設(shè)定成每個起因于殘留的電荷的單位面積的殘留電容為小于0. 5nF/cm2。設(shè)定雜質(zhì)氣體的流量和5族原料氣體相對于3 族原料氣體的流量比，使以下條件滿足即可5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比是50以下，且，3-5族化合物半導(dǎo)體104的薄膜厚度乘以3-5族化合物半導(dǎo)體104的載流子濃度所得的值為8. OX IO11CnT2以下，且在化合物半導(dǎo)體外延生長基板400的電容電壓測量中，起因于殘留的電荷的單位面積的殘留電容為不足0. 5nF/cm2。比如，能夠通過對用蝕刻法等除去化合物半導(dǎo)體外延生長基板400的接觸層420 而形成的、與活性層310接觸的肖脫基電極施加電壓，而實(shí)施3-5族化合物半導(dǎo)體104的電容電壓測量。作為肖脫基電極，可以利用Al、Ag、Au和Cu等。另外，關(guān)于肖脫基電極，在圖 4中沒圖示。比如，能夠通過在活性層310表面，形成內(nèi)側(cè)電極和包圍內(nèi)側(cè)電極周圍形成的從內(nèi)側(cè)電極設(shè)間隔地配置的外側(cè)電極，從而形成上述肖脫基電極。也可以在外側(cè)電極內(nèi)部形成開口。內(nèi)側(cè)電極，比如在上述開口內(nèi)側(cè)形成。內(nèi)側(cè)電極中心和外側(cè)電極中心可以實(shí)際上一致。上述開口中心和外側(cè)電極的中心也可以實(shí)際上一致。上述開口中心和內(nèi)側(cè)電極中心
可以實(shí)際上一致。內(nèi)側(cè)電極的形狀，比如是圓形。上述開口的形狀，也可以是與內(nèi)側(cè)電極的形狀相似。上述開口的大小，優(yōu)選比內(nèi)側(cè)電極大。外側(cè)電極的面積，最好是內(nèi)側(cè)電極的面積的10 倍以上，優(yōu)選是1000倍以上。外側(cè)電極的面積，也可以是2cm2以上。對外側(cè)電極的外延的形狀不做特別限定，只要是與內(nèi)側(cè)電極的形狀相似即可。外側(cè)電極的外延的形狀，可以是正多邊形。比如圓形內(nèi)側(cè)電極、圓形的開口和正方形外側(cè)電極可以是各中心一致的狀態(tài)形成。通過在內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極之間施加電壓，能實(shí)施電容電壓測量。根據(jù)該方法，能用內(nèi)側(cè)電極的面積值和，內(nèi)側(cè)電極及外側(cè)電極的間隔的值計(jì)算各材料的電容值?；钚詫?10，作為一個例子，具有GaAs、AlGaAs, InGaP和InGaAs等3-5族化合物半導(dǎo)體。活性層310，也可以有應(yīng)變hGaAs。活性層310，比如，具有作為場效應(yīng)管能動層的作用。接觸層420，可以具有GaAs和InGaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體。圖5，概略性地進(jìn)一步表示其他的實(shí)施方式涉及的化合物半導(dǎo)體外延生長基板 500的剖面的一個例子?；衔锇雽?dǎo)體外延生長基板500按照基底基板502、緩沖層504、背部側(cè)電子供給層506、背部側(cè)墊片層508、通道層510、前側(cè)墊片層512、前側(cè)電子供給層514、 阻擋層516、以及接觸層520這個順序形成?；衔锇雽?dǎo)體外延生長基板500是半導(dǎo)體基板的一個例子。在基底基板502 —側(cè)的主面503上結(jié)晶生長形成緩沖層504。通道層510是活性層的一個例子。所謂基底基板502和基底基板102有同樣的構(gòu)成。所謂緩沖層504和3_5族化合物半導(dǎo)體104有同樣的構(gòu)成。緩沖層504可以具有多個層。在緩沖層504的多個層的至少一部分，可以具有和3-5族化合物半導(dǎo)體104同樣的構(gòu)成。緩沖層504，比如有IOnm以上 3000nm以下的厚度。通道層510和活性層310有同樣的構(gòu)成。接觸層520有和接觸層420 同樣的構(gòu)成。因此，省略關(guān)于基底基板502、緩沖層504、通道層510、和接觸層520的說明。背側(cè)電子供給層506及前側(cè)電子供給層514對通道層510供給電子。背側(cè)電子供給層506及前側(cè)電子供給層514，可以具有AWaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體。背側(cè)墊片層 508及前側(cè)墊片層512也可以具有化合物半導(dǎo)體，該化合物半導(dǎo)體具有比通道層510中包含的化合物半導(dǎo)體的帶隙寬的帶隙。阻擋層(〃U 7層)516具有AKiaAs等3-5族化合物半導(dǎo)體。在阻擋層516形成場效應(yīng)管等電子元件的柵極電極。接觸層520，比如具有GaAs、 InGaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體。由緩沖層504形成電容時的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500的電容電壓測量，比如，可以通過蝕刻法等除去接觸層520，對在阻擋層516形成的一對的肖脫基電極加電壓來實(shí)施。作為肖脫基電極，能利用Al、Ag、Au和Cu等。再者，關(guān)于肖脫基電極，圖5沒有圖示。圖6，概略性地表示其他的實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體裝置600的剖面的一個例子。半導(dǎo)體裝置600，比如是HEMT。半導(dǎo)體裝置600按照以下順序具有基底基板502、緩沖層504、 背側(cè)電子供給層506、背側(cè)墊片層508、通道層510、前側(cè)墊片層512、前側(cè)電子供給層514和阻擋層516。半導(dǎo)體裝置600，具有與阻擋層516接觸的接觸層622、以及接觸層6M和控制電極636。半導(dǎo)體裝置600，具有與接觸層622接觸的漏極電極632和與接觸層6 接觸的源極電極634。漏極電極632及源極電極634，比如，與接觸層622及接觸層6M形成歐姆連接。 接觸層622及接觸層624，作為一個例子，具有GaAs及InGaAs等3_5族化合物半導(dǎo)體?？刂齐姌O636，控制流向漏極電極632及源極電極634的電流。漏極電極632、源極電極634 以及控制電極636，可以是鋁、銅、金、銀、鉬、鎢及其他的金屬，以及這些金屬的合金，或，在高濃度摻雜了硅等的半導(dǎo)體。半導(dǎo)體裝置600，比如，按照以下的次序制造。首先，準(zhǔn)備圖5所示的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500。其次，通過蝕刻法等消除化合物半導(dǎo)體外延生長基板500的接觸層520 的一部分圖案，形成接觸層622及接觸層624，使阻擋層516露出。此后，通過形成漏極電極632、源極電極634和控制電極636，而制得半導(dǎo)體裝置600。在本實(shí)施方式中，說明了關(guān)于半導(dǎo)體裝置是HEMT的情況，不過，半導(dǎo)體裝置不限定于HEMT。半導(dǎo)體裝置不僅可以是HBT或是場效應(yīng)管等電子器件，也可以是發(fā)光元件、受光元件或半導(dǎo)體電路。實(shí)施例(實(shí)施例1)按照以下次序制造了化合物半導(dǎo)體外延生長基板500。準(zhǔn)備了半絕緣性的GaAs單晶基板作為基底基板502。將所準(zhǔn)備的GaAs單晶基板放置在減壓桶型的MOCVD爐中。其次，作為緩沖層504，形成了薄膜厚度500nm的p-Al0.25Ga0.75ASo為了形成p-Al0.25Ga0.75As, 作為3族原料氣體，使用了作為第一 3族原料氣體的TMA和作為第二 3族原料氣體的TMG。 同時，作為5族原料氣體，采用了包含三氫化砷(AsH3)的原料氣體。作為雜質(zhì)氣體，采用了包含二硅烷(Si2H6)的氣體。雜質(zhì)氣體的流量，換算成101. 3kPa，0°C的條件，設(shè)定成二硅烷的流量為6. 20 X IO-5Cm3/分。作為載氣使用了高純度氫。在緩沖層504形成中，為使5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比成為30，向MOCVD爐供給第一 3族原料氣體、第二 3族原料氣體和5族原料氣體。具體，第一 3族原料氣體的流量，換算成101. 3kPa，0°C的條件，設(shè)定TMA的流量為2. 7cm3/分。第二 3 族原料氣體的流量，換算成101.3kPa，(TC的條件，設(shè)定了 TMG的流量為10. 6cm3/分。5族原料氣體的流量，換算101. 3kPa，0°C的條件，設(shè)定了三氫化砷的流量為400cm3/分。作為其他的結(jié)晶生長條件，選擇了在MOCVD爐內(nèi)的生長壓力為10. 13kPa，生長溫度為650°C，生長速度為1 3μπιΛΓ的條件。5族原料氣體和3族原料氣體的流量差是386. 7cm3/分。因此，5族原料氣體和3 族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比是6. 24X 106o同時，5族原料氣體相對于雜質(zhì)氣體流量的流量比是6. 45X 106。其次，作為背側(cè)電子供給層506形成了薄膜厚度3nm的Ii-Ala22Giia78Astj背側(cè)電子供給層506的殘留η型載流子濃度是3Χ 1018cm_3。其次，作為背側(cè)墊片層508，形成了薄膜厚度 3nm 的 i-Al0.22Ga0.78Aso其次，作為通道層510，形成了應(yīng)變InGaAs層。作為應(yīng)變InGaAs層，形成了薄膜厚度14nm的i-1%20Ga0.80Aso作為i-In0.20Ga0.80As的3族原料氣體，使用了含TMI的第一 3族原料氣體和含TMG的第二 3族原料氣體。其次，作為前側(cè)墊片層512，形成了 3nm的i-Al0.22Ga0.78As的薄膜厚度。其次， 作為前側(cè)電子供給層514，形成了薄膜厚度9nm的Ii-Ala22Giici.78As。前側(cè)電子供給層514 的殘留η型載流子濃度是3Χ 1018cm_3。最后，作為阻擋層516，形成了薄膜厚度50nm的 i~Al0 22Ga0 78As。圖7，表示在實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中的電容電壓測量的結(jié)果。圖 7橫軸表示偏壓電壓[V]?？v軸表示靜電電容[F]。圖8，表示將圖7所示的電容電壓測量的結(jié)果中的縱軸轉(zhuǎn)換成了每單位面積的靜電電容[F/cm2]之后的圖。電容電壓測量，在阻擋層516表面形成肖脫基電極而實(shí)施。作為肖脫基電極形成了有開口的外側(cè)電極和被配置在該開口內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)電極。內(nèi)側(cè)電極的形狀為直徑500 μ m的圓形。外側(cè)電極的開口的形狀為直徑540μπι的圓形。外側(cè)電極的外延的形狀為圓形。外側(cè)電極的面積是2cm2以上。內(nèi)側(cè)電極、外側(cè)電極和開口設(shè)計(jì)成中心一致的狀態(tài)。作為外側(cè)電極及內(nèi)側(cè)電極的材料使用了 Al。內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極之間加上電壓，實(shí)施了電容電壓測量。如圖7所示，殘留電容不足lpF。同時，如圖8所示，每單位面積的殘留電容是小于IpF除以內(nèi)側(cè)電極的面積(2.0X10_3cm2)得到的值，S卩，小于0. 5nF/cm2。在電容電壓測量中，在約2. 6V到約3. IV的偏壓電壓的范圍內(nèi)電容急劇降低，顯示了良好的夾斷特性。夾斷電壓是-2.8V。在這里，所謂夾斷電壓代表η型載流子濃度為IXlO15cnT3的時候的電壓。用電容電壓測量結(jié)果計(jì)算出了緩沖層504的ρ型載流子濃度及殘留ρ型載流子濃度。在這里，所謂緩沖層504的ρ型載流子濃度，表示以不使用二硅烷的狀態(tài)形成的緩沖層 504的ρ型載流子濃度。同時，所謂緩沖層504的殘留ρ型載流子濃度，表示通過摻雜了二硅烷形成的η型載流子補(bǔ)償之后的ρ型載流子濃度。緩沖層504的ρ型載流子濃度是3. SXlO1W3,殘留ρ型載流子濃度是 5. OX IO1W30即，緩沖層504薄膜厚度乘以緩沖層504的殘留ρ型載流子濃度而得到的值為 2. SXlO11Cnr2,是 8. OXlO11Cnr2 以下。同時，實(shí)施了緩沖層504的耐壓測量。在耐壓測量中，測量了電子傳導(dǎo)的耐壓和空穴傳導(dǎo)的耐壓。耐壓測量，按照以下的次序?qū)嵤Ｊ紫?，從化合物半?dǎo)體外延生長基板500 的表面做130nm的蝕刻，使緩沖層504露出。其次，對露出的緩沖層，設(shè)置了對抗電極。設(shè)對抗電極的間隔為5μπι。設(shè)對抗電極的寬度為200 μ m。基于電子傳導(dǎo)的耐壓測量中，使用了 AuGe/Ni/Au電極?？昭▊鲗?dǎo)的耐壓測量中使用了 AuSi電極。電子傳導(dǎo)的耐壓是22V，空穴傳導(dǎo)的耐壓是48V，得到了良好的緩沖耐壓。并且，實(shí)施了化合物半導(dǎo)體外延生長基板500空穴測量。空穴測量，根據(jù)Van der Pauw法實(shí)施。在300K的2維電子氣體濃度，是2. 4X1012cnT2。在300K的電子遷移率，是 7600cm2/Vs。同時，在77K的2維電子氣體濃度，是2. 5X 1012cm_2。在77K的電子遷移率，是 24000cm2/Vso(實(shí)施例2)作為實(shí)施例2，設(shè)5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比為30，使雜質(zhì)氣體的流量減少，而制造出了具有實(shí)施例1同樣的構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500。 實(shí)施例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500，除了使雜質(zhì)氣體的流量減少而形成了緩沖層 504以外，與實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500相同地制造。具體，雜質(zhì)氣體的流量，按照101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，設(shè)定了二硅烷的流量成為5. 40X 10 /分。在實(shí)施例2中的5族原料氣體和3族原料氣體的流量差，與實(shí)施例1同樣是 386. 7cm3/分。因?yàn)樽鳛殡s質(zhì)氣體的二硅烷的流量是5. 40X10W分，所以5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量的比是7. IexiO60同時，5族原料氣體的流量相對于雜質(zhì)氣體流量的比是7. 41 X IO60在實(shí)施例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500中，以緩沖層504的ρ型載流子濃度，即不摻雜二硅烷的狀態(tài)形成時的緩沖層504的ρ型載流子濃度是3. 3Χ 1016cm_3。同時，殘留P型載流子濃度，即，被摻雜了二硅烷形成的η型載流子補(bǔ)償之后的ρ型載流子濃度是8. OX 1015cnT3。即，緩沖層504薄膜厚度乘以緩沖層504載流子濃度得到的值，為 4. OXlO11Cnr2,比 S-OXlO11Cnr2 小。
實(shí)施例2的緩沖層504電子傳導(dǎo)的耐壓是23V，空穴傳導(dǎo)的耐壓是37V。空穴傳導(dǎo)的耐壓雖然比實(shí)施例1的緩沖層504的耐壓還低，不過，得到了十分良好的緩沖耐壓。(實(shí)施例3)作為實(shí)施例3，設(shè)5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比為30，進(jìn)一步減少雜質(zhì)氣體的流量，制造出了具有與實(shí)施例1及實(shí)施例2同樣的構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500。實(shí)施例3的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500，除減少雜質(zhì)氣體的流量，形成了緩沖層504以外，與實(shí)施例1及實(shí)施例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500同樣制造。 具體，按照101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，以二硅烷的流量成為4. 58X 10 /分那樣設(shè)定雜質(zhì)氣體的流量。在實(shí)施例3中的5族原料氣體和3族原料氣體的流量差，與實(shí)施例1同樣是 386. 7cm3/分。因?yàn)樽鳛殡s質(zhì)氣體的二硅烷的流量是4. 58X 10_5Cm3/分，所以，5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比是8. 44X 106。同時，5族原料氣體相對于雜質(zhì)氣體流量的流量比是8. 73X 106。在實(shí)施例3的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500中，緩沖層504的ρ型載流子濃度，即以不摻雜二硅烷的狀態(tài)形成的緩沖層504的ρ型載流子濃度，是3. 3X IO1W30同時，殘留P型載流子濃度，即，被摻雜了二硅烷的η型載流子補(bǔ)償之后的ρ型載流子濃度是1.4X1016cm_3。即，緩沖層504的薄膜厚度乘以緩沖層504的載流子濃度得到的值為 7. OX IO11CnT2,小于 8. OXlO11Cm-2O實(shí)施例2的緩沖層504電子傳導(dǎo)的耐壓是25V，空穴傳導(dǎo)的耐壓是^V。雖然空穴傳導(dǎo)的耐壓比實(shí)施例2緩沖層504的耐壓更低，不過，獲得了十分良好的緩沖耐壓。(比較例1)作為比較例1，將5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比設(shè)為70，制造了具有和實(shí)施例1同樣的構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體外延生長基板。比較例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，除了 5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比為70，不供給雜質(zhì)氣體形成了緩沖層以外，在和實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500同樣的條件下制造出。 具體，第一 3族原料氣體的流量，按照101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，設(shè)定了 TMA的流量為 2. 7cm3/分。第二 3族原料氣體的流量，按照101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，設(shè)定了 TMG的流量為10. 6cm3/分。5族原料氣體的流量，按照101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，設(shè)定了三氫化砷的流量為930cm3/分。在比較例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中，緩沖層的P型載流子濃度是 5X IO1W30即，緩沖層的薄膜厚度乘以緩沖層的載流子濃度所得的值，變?yōu)?. SXlO11cnT2, 是8. OX IO11CnT2以下。另外，在比較例1中，殘留ρ型載流子濃度與ρ型載流子濃度相等。關(guān)于比較例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，與實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板同樣，實(shí)施了電容電壓測量。其結(jié)果，殘留電容低于IpF的同時，每單位面積的殘留電容是0.5nF/cm2，顯示了良好的夾斷特性。同時，在電容電壓測量中，夾斷電壓，即，η型載流子濃度變?yōu)? X IO15CnT3的時候的電壓是-2. 9V。關(guān)于比較例1的緩沖層，與實(shí)施例1緩沖層504同樣，實(shí)施了耐壓測量。電子傳導(dǎo)的耐壓是26V，空穴傳導(dǎo)的耐壓是42V，獲得了良好的緩沖耐壓。關(guān)于比較例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，和實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生
14長基板500同樣，實(shí)施了空穴測量。在300K的2維電子氣體濃度，是2. 4X 1012cnT2。在300K 的電子遷移率，是7600cm2/Vs。同時，在77K的2維電子氣體濃度，是2. 5X 1012cm_2。在77K 的電子遷移率，是25000cm2/Vs。(比較例2)作為比較例2，設(shè)5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量的流量比為30，使雜質(zhì)氣體的流量減少，從而制造了具有實(shí)施例1同樣的構(gòu)造的化合物半導(dǎo)體外延生長基板。比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，除了使雜質(zhì)氣體的流量減少形成緩沖層以外，其他與實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500同樣的制造。具體，雜質(zhì)氣體的流量，按照 101. 3kPa，0°C的標(biāo)準(zhǔn)條件換算，設(shè)定為二硅烷的流量為4. 12X 10_5Cm3/分。在比較例2中的5族原料氣體和3族原料氣體的流量差，與實(shí)施例1同樣是 386. 7cm3/分。因?yàn)樽鳛殡s質(zhì)氣體的二硅烷的流量是4. 12X 10_5cm3/分，所以，5族原料氣體和3族原料氣體的流量差相對于雜質(zhì)氣體的流量之比，是9. 39X IO60同時，5族原料氣體相對于雜質(zhì)氣體流量的流量比，是9. 71 X 106。在比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中，緩沖層的ρ型載流子濃度，即不摻雜二硅烷的狀態(tài)的原來的P型載流子濃度，是3. 3X 1016cm_3。同時，殘留P型載流子濃度，即， 由η型載流子濃度補(bǔ)償之后的ρ型載流子濃度，是2. OX 1016cm_3。S卩，對緩沖層504的薄膜厚度乘以緩沖層504的載流子濃度得到的值，為1. OX IO12CnT2，比8. OX IO11CnT2大。圖9，表示在比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板中的電容電壓測量的結(jié)果。 圖10，表示將圖9所示的電容電壓測量的結(jié)果的縱軸轉(zhuǎn)換成每單位面積的電容[F/cm2]的圖。關(guān)于比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，與實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500同樣，實(shí)施了電容電壓測量。如圖9所示，ρ型載流子殘留產(chǎn)生了 17pF的殘留電容。 通過用內(nèi)側(cè)電極的面積O.OXlOlm2)除殘留電容17pF的計(jì)算，求出每單位面積的殘留電容 8. 7nF/cm2。將圖9及圖10與圖7和圖8比較的話，可以明白夾斷特性發(fā)生了劣惡化。具體， 在從約2. 6V起約3. OV的偏壓電壓的范圍內(nèi)，殘留電容降低到17pF之后，進(jìn)一步，在約4. 5V 以上的偏壓電壓中再次降低殘留電容。因?yàn)镻型載流子的能級深，所以，可以認(rèn)為其是由于在約4. 5V以下的電壓中ρ型載流子殘留的原因。在比較例2中的夾斷電壓，即，η型載流子濃度成為IXlO15cnT3時的電壓是-2. 5V。關(guān)于比較例2的緩沖層，與實(shí)施例1的緩沖層504同樣，實(shí)施了耐壓測量。電子傳導(dǎo)的耐壓是23V，空穴傳導(dǎo)的耐壓是7V。與實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和比較例1進(jìn)行比較，明白了空穴傳導(dǎo)耐壓大大地下降。關(guān)于比較例2的化合物半導(dǎo)體外延生長基板，和實(shí)施例1的化合物半導(dǎo)體外延生長基板500同樣，實(shí)施了空穴測量。在300Κ的2維電子氣體濃度是2. lX1012cnT2。在300K 的電子遷移率是7600cm2/Vs。同時，在77K的2維電子氣體濃度，是2. 1 X IO12CnT2。在77K 的電子遷移率，是25000cm2/Vs。可以認(rèn)為，由于ρ型載流子發(fā)生中性領(lǐng)域，而2維電子氣體濃度下降。表1，表示從實(shí)施例1到比較例2的各自中的緩沖成長條件。表2，表示從實(shí)施例 1到比較例2的各自中的緩沖成長結(jié)果。在表2中的η耐壓表示電子傳導(dǎo)的耐壓。ρ耐壓表示空穴傳導(dǎo)的耐壓。表3，表示從實(shí)施例1到比較例2的各自中的活性層特性。
表1
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體基板的制造方法，包括在反應(yīng)容器內(nèi)部設(shè)置基底基板的階段；以及在所述反應(yīng)容器內(nèi)部供給由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣體、由含有5 族元素的化合物構(gòu)成的5族原料氣體、以及含有被摻雜在半導(dǎo)體內(nèi)成為施主的雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，在所述基底基板上使P型3-5族化合物半導(dǎo)體結(jié)晶外延生長的階段，其中，在所述基底基板上使所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長的階段中，以使所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留載流子濃度N(cnT3)及厚度d(cm)的積NXd(cnT2)成為 8. OX IO11以下的方式，設(shè)定所述雜質(zhì)氣體的流量、以及所述5族原料氣體相對于所述3族原料氣體的流量比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其中，在使所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體結(jié)晶外延生長于所述基底基板的階段中，將所述5族原料氣體相對于所述3族原料氣體的流量比設(shè)定成50以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其中，在所述基底基板上使所述P型 3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長的階段中，還以使用相接于所述ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體上的活性層的肖脫基電極進(jìn)行電容電壓測量的每單位面積的殘留電容成為不足0. 5nF/cm2的方式設(shè)定所述雜質(zhì)氣體的流量、以及所述5族原料氣體相對于所述3族原料氣體的流量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其中，在所述基底基板上使所述P型 3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長的階段中，將所述5族原料氣體和所述3族原料氣體的流量差相對于所述雜質(zhì)氣體的流量的比設(shè)定成9. OX IO6以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，其中，所述雜質(zhì)氣體包含從由Si、 Se, Ge, Sn、S以及1Te組成的元素組中選出的至少一種元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體基板的制造方法，是在所述基底基板上，按照先層疊所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體，再層疊活性層的順序進(jìn)行層疊而形成。
7.一種半導(dǎo)體基板，具有 基底基板，以及供給由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣體、由5族元素構(gòu)成的5族原料氣體、及含有被摻雜在半導(dǎo)體內(nèi)成為施主的雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，而在所述基底基板上外延生長的P型3-5族化合物半導(dǎo)體，其中，所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留載流子濃度N(cnT3)及厚度d(cm)的積 NXcKcnT2)是 8. OX IO11 以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板，其中，所述ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體是以所述5 族原料氣體對所述3族原料氣體之比為50以下的條件進(jìn)行外延生長。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板，其中，在使用接觸于所述ρ型3-5族化合物半導(dǎo)體上的活性層的肖脫基電極進(jìn)行的電容電壓測量中，每單位面積的殘留電容為不足0. 5nF/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板，所述P型3-5族化合物半導(dǎo)體以所述5族原料氣體和所述3族原料氣體的流量差相對于所述雜質(zhì)氣體的流量的比為9. OX IO6以下的條件外延生長。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板，其中，作為施主雜質(zhì)，包含從由Si、Se、Ge、Sn、S和Te構(gòu)成的元素組中選擇的至少一種元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體基板，在所述基底基板上，按照先層疊所述P型3-5 族化合物半導(dǎo)體，再層疊活性層的順序進(jìn)行層疊而形成。
全文摘要
包括在反應(yīng)容器內(nèi)部設(shè)置基底基板(base wafer)的階段；以及對上述反應(yīng)容器供給由3族元素的有機(jī)金屬化合物構(gòu)成的3族原料氣、由5族元素構(gòu)成的5族原料氣體、及在半導(dǎo)體內(nèi)被摻雜含施主雜質(zhì)的雜質(zhì)氣體，在基底基板上使p型3-5族化合物半導(dǎo)體外延生長的階段；其中，使p型3-5族化合物半導(dǎo)體在基底基板上結(jié)晶外延生長的階段中，將雜質(zhì)氣體的流量、以及5族原料氣體相對于3族原料氣體的流量比設(shè)定成p型3-5族化合物半導(dǎo)體的殘留載流子濃度N(cm-3)及厚度d(cm)的積N×d(cm-2)為8.0×1011以下的狀態(tài)。
文檔編號H01L29/778GK102301452SQ20108000557
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月28日
發(fā)明者中野強(qiáng), 秦淳也 申請人:住友化學(xué)株式會社