本文中討論的實(shí)施方案涉及半導(dǎo)體器件的制造方法、半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)襯底。

背景技術(shù)：
由作為氮化物半導(dǎo)體的GaN、AlN、InN或它們的混合晶體制成的材料具有寬帶隙，并且被用作高輸出電子器件或短波長(zhǎng)發(fā)光器件。其中，作為高輸出器件，開發(fā)了關(guān)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)(更具體地，高電子遷移率晶體管(HEMT)，例如參見專利文獻(xiàn)1)的技術(shù)。使用這樣的氮化物半導(dǎo)體的HEMT被用于高輸出/高效放大器和高功率開關(guān)器件。具體地，使用氮化物半導(dǎo)體的HEMT包括形成于襯底上的AlGaN/GaN(氮化鋁鎵/氮化鎵)異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并且GaN層被用作電子傳輸層。襯底通常由藍(lán)寶石、SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)和Si(硅)制成。作為一種氮化物半導(dǎo)體的GaN具有高飽和電子速度、寬帶隙、高擊穿電壓和良好的電特性。此外，GaN具有沿平行于c軸的(0001)方向的極性(纖鋅礦形式)。因此，當(dāng)形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于由AlGaN與GaN之間的晶格常數(shù)差異所引起的晶格畸變，所以引起壓電極化并且在GaN層中的界面附近生成高密度的2DEG(二維電子氣)。專利文獻(xiàn)1：日本公開特許公報(bào)第2002-359256號(hào)專利文獻(xiàn)2：日本公開特許公報(bào)第2008-98434號(hào)順便提及，當(dāng)通過MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)法使包括AlGaN層和GaN層的氮化物半導(dǎo)體層在由Si或藍(lán)寶石制成的襯底上外延生長(zhǎng)時(shí)，在其上形成有膜的襯底中產(chǎn)生了翹曲。據(jù)認(rèn)為襯底中的這種翹曲是由于形成的半導(dǎo)體層中的應(yīng)力產(chǎn)生的，而所述應(yīng)力是由于在形成襯底的材料與形成半導(dǎo)體層的材料之間的晶格常數(shù)差異以及在形成襯底的材料與形成半導(dǎo)體層的材料之間的熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的。如上所述，如果在襯底上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體層時(shí)在襯底中形成了翹曲，則在隨后的程序例如施加光刻膠和形成電極時(shí)將出現(xiàn)以下問題。即，襯底未被適當(dāng)吸附，并且不能傳送襯底。此外，如果在襯底中產(chǎn)生翹曲，則當(dāng)通過曝光器件進(jìn)行曝光時(shí)，圖案發(fā)生波動(dòng)，不能以期望的精度進(jìn)行曝光。因此，在制造半導(dǎo)體器件的過程中產(chǎn)生不良品，半導(dǎo)體器件的成品率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，在本發(fā)明的一個(gè)方面中的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法、一種半導(dǎo)體器件以及一種半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)襯底，其中襯底中的翹曲被最小化，甚至當(dāng)通過MOCVD法在襯底的表面上使半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)時(shí)也是如此。根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)方面，一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括：磨削(grinding)襯底的背面；以及在磨削之后在襯底的正面上形成氮化物半導(dǎo)體層，其中在所述形成的氮化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。附圖說明圖1A和圖1B示出膜應(yīng)力、結(jié)晶性質(zhì)以及器件特性之間的關(guān)系；圖2示出根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件；圖3A和圖3B示出由磨削襯底的背面所引起的襯底的正面上的變化；圖4示意性地示出由磨削襯底的背面所引起的襯底的變化；圖5A至圖5D示出制造根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法；圖6示意性地示出根據(jù)第二實(shí)施方案的分立封裝的半導(dǎo)體器件；圖7示出根據(jù)第二實(shí)施方案的電源裝置；以及圖8示出根據(jù)第二實(shí)施方案的高頻放大器。具體實(shí)施方式將參考附圖說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。由相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件并且省略重復(fù)的描述。第一實(shí)施方案如圖1A和圖1B所示，在通過MOCVD在由Si等制成的襯底10的表面上使氮化物半導(dǎo)體層20外延生長(zhǎng)的情況下，存在在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的情況以及在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的情況。在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力或拉伸應(yīng)力的產(chǎn)生取決于MOCVD的成膜條件。由于在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力或拉伸應(yīng)力，所以在襯底10中產(chǎn)生了翹曲。當(dāng)在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，制造HEMT時(shí)的結(jié)晶性和電特性在如圖1B所示產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的情況下比如圖1A所示產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的情況下好。也就是說，已知的是，當(dāng)在襯底10上使氮化物半導(dǎo)體層20外延生長(zhǎng)時(shí)，在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的情況下比在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力的情況下的結(jié)晶度好并且制造的HEMT的電特性好。此外，如圖2所示，當(dāng)通過使用由Si等制成的襯底10來制造HEMT時(shí)，通常，通過使第一緩沖層21、第二緩沖層22、電子傳輸層23以及電子供給層24外延生長(zhǎng)來形成氮化物半導(dǎo)體層20。第一緩沖層21由AlN制成，第二緩沖層22由AlGaN制成，電子傳輸層23由GaN制成，電子供給層24由AlGaN制成。因此，在電子傳輸層23與電子供給層24之間的界面附近的電子傳輸層23中形成了2DEG23a。同時(shí)，也已知的是，當(dāng)通過磨削裝置對(duì)由Si等制成的襯底的背面進(jìn)行磨削時(shí)，襯底的正面變?yōu)榘枷莸?。具體地，如圖3A所示，在磨削襯底之前，襯底的正面是輕微凹陷(在正面上的約40μm的垂直間隔)。對(duì)襯底的背面進(jìn)行約20μm至30μm的磨削。因此，如圖3B所示，在襯底的正面上，凹部的形狀變得更明顯(在正面上的約250μm的垂直間隔).在圖3A和圖3B的情況下，在襯底的表面上形成半導(dǎo)體層，并且因此襯底的表面在開始時(shí)是輕微地凹陷。但是，即使在沒有半導(dǎo)體層的情況下對(duì)平的Si襯底的背面進(jìn)行磨削的情況下，也認(rèn)為，襯底的正面變?yōu)榘枷莸摹４送?，在圖3A和圖3B的情況下，對(duì)襯底的背面進(jìn)行20μm至30μm的磨削。但是，基于發(fā)明人的經(jīng)驗(yàn)，已知的是，襯底的正面也變?yōu)榘枷莸?，即使?duì)具有平坦表面的襯底的背面進(jìn)行僅2μm至3μm的磨削也是如此。也就是說，已知的是，如果對(duì)襯底的背面進(jìn)行大于或等于2μm的磨削，則襯底的正面變?yōu)榘枷莸摹?jù)認(rèn)為，由于下述原因，通過對(duì)襯底的背面進(jìn)行磨削，襯底的正面變?yōu)榘枷莸摹＞唧w地，如圖4所示，通過對(duì)襯底的背面進(jìn)行磨削，在襯底10的背面上形成了破碎層(fracturelayer)11，據(jù)認(rèn)為這引起了凹部。也就是說，在將力施加到襯底10的背面的情況下對(duì)襯底10的背面進(jìn)行磨削。因此，由于在磨削過程中施加的力，據(jù)認(rèn)為襯底10背面的形成有破碎層11的部分具有高的密度。因此，在破碎層11中產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力，并且因此襯底10的背面變得突出，這導(dǎo)致襯底的正面變?yōu)榘枷莸?。在圖3A和圖3B中，襯底10由Si制成；但是，即使在由藍(lán)寶石或SiC制成的襯底的情況下，只要形成了破碎層11，據(jù)認(rèn)為就會(huì)出現(xiàn)相同的趨勢(shì)。此外，用于對(duì)襯底的背面進(jìn)行磨削的磨削裝置的一個(gè)實(shí)例是磨機(jī)。由于由發(fā)明人進(jìn)行的大量研究而已知了上面的內(nèi)容，并且基于該認(rèn)識(shí)給出了本發(fā)明的實(shí)施方案。制造半導(dǎo)體器件的方法接下來，參考圖5A至圖5D對(duì)制造根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的方法進(jìn)行描述。首先，如圖5A所示，準(zhǔn)備了襯底10。該襯底10具有為平坦表面的硅(111)表面。接下來，如圖5B所示，通過磨削裝置對(duì)襯底10的背面進(jìn)行幾十μm的磨削。因此，在襯底10的背面上，形成了約10μm的也被稱作損傷層的破碎層11。由于在襯底10的背面上形成了破碎層11，所以襯底10的背面變形為突出形狀，因此，襯底10的正面變形為凹陷的形狀。隨后，對(duì)襯底10進(jìn)行充分地清洗。因此，形成了根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)襯底。接下來，如圖5C所示，通過MOCVD，通過外延生長(zhǎng)在襯底10的表面上依次層疊構(gòu)成氮化物半導(dǎo)體層20的第一緩沖層21、第二緩沖層22、電子傳輸層23以及電子供給層24。第一緩沖層21由AlN制成，第二緩沖層22由AlGaN制成，電子傳輸層23由GaN制成，電子供給層24由AlGaN制成。因此，在電子傳輸層23中，在電子傳輸層23與電子供給層24之間的界面附近形成2DEG23a。在使襯底10的正面突出的條件下，即通過形成第一緩沖層21、第二緩沖層22、電子傳輸層23以及電子供給層24而在膜中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的條件下，通過MOCVD經(jīng)外延生長(zhǎng)來形成膜。因此，在通過MOCVD形成膜之前，襯底10的正面是凹陷的，但是，通過MOCVD使氮化物半導(dǎo)體層20外延生長(zhǎng)，襯底10的正面變平坦或輕微突出。也就是說，通過經(jīng)由磨削形成的破碎層11使襯底10的正面變?yōu)榘枷莸膽?yīng)力和通過氮化物半導(dǎo)體層20的外延生長(zhǎng)產(chǎn)生的并且使襯底10的正面變得突出的應(yīng)力部分地相互抵消。因此，襯底10的正面變平坦或輕微突出。與開始時(shí)使用平坦的襯底并且在產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的條件下形成氮化物半導(dǎo)體層的情況相比，該狀態(tài)接近平坦?fàn)顟B(tài)。如上所述，在本實(shí)施方案中，襯底10的表面變得接近平坦?fàn)顟B(tài)，并且因此能夠在傳送襯底時(shí)沒有任何問題地吸附襯底，并且當(dāng)通過曝光器件進(jìn)行曝光時(shí)，在沒有波動(dòng)的情況下精確地形成圖案。因此，在制造半導(dǎo)體器件的過程中能夠減少問題的產(chǎn)生，并且因此半導(dǎo)體器件的成品率提高。接下來，如圖5D所示，在電子供給層24上，通過金屬材料來形成柵電極31、源電極32以及漏電極33，并且通過切割鋸使元件分開。因此，制造了根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。在通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法制造的半導(dǎo)體器件中，在氮化物半導(dǎo)體層20中產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力，并且因此電特性良好。此外，襯底10的表面在形成氮化物半導(dǎo)體層20之后接近平坦?fàn)顟B(tài)。因此，可以沒有任何問題地傳送襯底，并且在進(jìn)行曝光時(shí)防止圖案的波動(dòng)。因此，精確地形成了微觀布線。因此，通過根據(jù)本實(shí)施方案的方法所制造的半導(dǎo)體器件具有良好的電特性并且成品率提高。在上述方法中，在通過MOCVD形成氮化物半導(dǎo)體層20之前，對(duì)襯底10的背面進(jìn)行磨削以使襯底10的正面具有凹陷形狀。但是，如果存在除磨削以外的使襯底10的正面具有凹陷形狀的任意方法，則可以進(jìn)行所述其它方法以使襯底10的正面具有凹陷形狀。此外，如果可能通過另一方法來制造從開始時(shí)在正面上具有凹陷形狀的襯底10，則可以通過進(jìn)行MOCVD、通過外延生長(zhǎng)在從開始起具有凹陷形狀的襯底10的正面上形成氮化物半導(dǎo)體層20。第二實(shí)施方案接下來，描述第二實(shí)施方案。本實(shí)施方案與半導(dǎo)體器件、電源裝置以及高頻放大器有關(guān)。通過對(duì)根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件進(jìn)行分立封裝來形成根據(jù)本實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。參考圖6，描述了該分立封裝的半導(dǎo)體器件。圖6示意性地示出分立封裝的半導(dǎo)體器件的內(nèi)部，并且電極的位置與第一實(shí)施方案的電極的位置不同。首先，通過劃片切割根據(jù)第一實(shí)施方案制造的半導(dǎo)體器件，并且形成作為由GaN系材料制成的HEMT的半導(dǎo)體芯片410。通過管芯粘合劑430如釬料將半導(dǎo)體芯片410固定到引線框420。半導(dǎo)體芯片410對(duì)應(yīng)根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。接下來，通過接合線431將柵電極411連接到柵極引線421，通過接合線432將源電極412連接到源極引線422，通過接合線433將漏電極413連接到漏極引線423。通過金屬材料如Al形成接合線431、432和433。此外，在本實(shí)施方案中，柵電極411是連接到根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的柵電極31的柵電極焊墊。此外，源電極412是連接到根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的源電極32的源電極焊墊。此外，漏電極413是連接到根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件的漏電極33的漏電極焊墊。接下來，通過傳遞模制法使用模制樹脂440進(jìn)行樹脂密封。如上所述，制造了由GaN系材料制成的HEMT的分立封裝的半導(dǎo)體芯片。接下來，描述根據(jù)本實(shí)施方案的電源裝置和高頻放大器。根據(jù)本實(shí)施方案的電源裝置和高頻放大器使用根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件中的任意一個(gè)。首先，參考圖7，描述了根據(jù)本實(shí)施方案的電源裝置。根據(jù)本實(shí)施方案的電源裝置460包括高壓一次側(cè)電路461、低壓二次側(cè)電路462以及布置在高壓一次側(cè)電路461與低壓側(cè)電路462之間的變壓器463。高壓一次側(cè)電路461包括AC(交流電流)源464、所謂的橋式整流電路465、多個(gè)開關(guān)元件(在圖7的實(shí)例中是四個(gè))466以及一個(gè)開關(guān)元件467。低壓二次側(cè)電路462包括多個(gè)開關(guān)元件468(在圖7的實(shí)例中是三個(gè))。在圖7的實(shí)例中，根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件用作高壓一次側(cè)電路461的開關(guān)元件466和開關(guān)元件467。一次側(cè)電路461的開關(guān)元件466和467優(yōu)選地是常斷型半導(dǎo)體器件。此外，在低壓二次側(cè)電路462中使用的開關(guān)元件468是由硅制成的典型MISFET(金屬絕緣體半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。接下來，參考圖8，描述了根據(jù)本實(shí)施方案的高頻放大器。根據(jù)本實(shí)施方案的高頻放大器470可以應(yīng)用于手機(jī)的基站的功率放大器。高頻放大器470包括數(shù)字預(yù)失真電路471、混頻器472、功率放大器473以及定向耦合器474。數(shù)字預(yù)失真電路471對(duì)輸入信號(hào)的非線性失真進(jìn)行補(bǔ)償?；祛l器472將非線性失真已經(jīng)得到補(bǔ)償?shù)妮斎胄盘?hào)與AC信號(hào)進(jìn)行混合。功率放大器473對(duì)與AC信號(hào)混合的輸入信號(hào)放大。在圖8的實(shí)例中，功率放大器473包括根據(jù)第一實(shí)施方案的半導(dǎo)體器件。定向耦合器474監(jiān)控輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。在圖8的電路中，例如，可以切換開關(guān)使得通過混頻器472將輸出信號(hào)與AC信號(hào)混合并且可以將其發(fā)送到數(shù)字預(yù)失真電路471。根據(jù)實(shí)施方案的一個(gè)方面，提供了半導(dǎo)體器件的制造方法、半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)襯底，其中襯底中的翹曲被最小化，即使在襯底的表面上通過MOCVD法使半導(dǎo)體層外延生長(zhǎng)時(shí)也是如此。因此，減少了制造半導(dǎo)體器件的過程中的不良品，并且提高了制造的半導(dǎo)體器件的成品率。本發(fā)明不限于本文中描述的具體實(shí)施方案，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出變化和修改。