半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法，且特別涉及 一種具有氮化物半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板、使用該半導(dǎo)體基板而成的半導(dǎo)體裝置、以及該半 導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來說，氮化物半導(dǎo)體層是形成在廉價(jià)的硅基板上或藍(lán)寶石基板上。但是，這些 基板的晶格常數(shù)與氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)的差異大，且熱膨脹系數(shù)也不同。因此，在通 過外延成長而形成于基板上的氮化物半導(dǎo)體層中，會發(fā)生較大的應(yīng)變能量。結(jié)果，容易在氮 化物半導(dǎo)體層中發(fā)生裂紋、或容易產(chǎn)生結(jié)晶品質(zhì)的降低。
[0003] 為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行以下方法：在基板與由氮化物半導(dǎo)體所構(gòu)成 的功能層之間，配置緩沖層，且所述緩沖層是將組成相異的氮化物半導(dǎo)體層積層而成。
[0004] 又，為了改善氮化物半導(dǎo)體層的特性，對于緩沖層提出了各種方案。
[0005] 例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了：為了抑制位錯(cuò)（dislocation)而使緩沖層含有硼。
[0006] 又，在專利文獻(xiàn)2中公開了 ：為了獲得結(jié)晶性良好的含硼氮化鋁薄膜（功能層）， 而使用含有硼且其濃度越靠近功能層越高的氮化鋁層來作為緩沖層。
[0007] 另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了：通過使用含有第1層與第2層的緩沖層，來抑制起 因于緩沖層中的二次電子氣體的漏泄電流，其中，所述第1層是由含有硼、磷的GaN所構(gòu)成， 所述第2層是由含有磷的AlInGaAsN層所構(gòu)成。
[0008] [現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0009] (專利文獻(xiàn)）
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2008-277590號公報(bào)。
[0011] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平8-239752號公報(bào)。
[0012] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005-129856號公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] [發(fā)明所要解決的課題]
[0014] 如上所述，為了改善形成于硅基板上或藍(lán)寶石基板上的氮化物半導(dǎo)體層的特性， 而進(jìn)行了緩沖層的設(shè)置及將緩沖層的構(gòu)成最佳化。
[0015] 然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到有以下的問題點(diǎn)。
[0016] 即，若為了抑制位錯(cuò)，而在緩沖層中將硼的摻雜進(jìn)行到靠近器件有源層（active layer，功能層）的區(qū)域?yàn)橹?，則雜質(zhì)會擴(kuò)散到有源層，而產(chǎn)生器件（device)的特性劣化。
[0017] 本發(fā)明是有鑒于上述問題點(diǎn)而完成的，其目的在于，提供一種半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體 裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述半導(dǎo)體基板在緩沖層中含有足夠得到位錯(cuò)抑制 效果的硼，并且硼不會擴(kuò)散到有源層。
[0018] [解決問題的方法]
[0019] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體基板，其特征在于，其具有：硅系基板； 緩沖層，該緩沖層設(shè)于前述硅系基板上，且由含有硼的氮化物系半導(dǎo)體所構(gòu)成；及，有源層， 該有源層被形成于前述緩沖層上；并且，前述緩沖層的硼濃度，從前述硅系基板側(cè)朝向前述 有源層側(cè)逐漸減少。
[0020] 如此，因?yàn)榫彌_層的硼濃度，是從前述硅系基板側(cè)朝向前述有源層側(cè)逐漸減少，故 在緩沖層的下層的硼濃度較高，可得到位錯(cuò)抑制效果，而能抑制被形成于緩沖層上的有源 層發(fā)生孔洞（pit)的情況，并且在緩沖層的上層的硼濃度較低，能抑制雜質(zhì)對有源層的影 響（由雜質(zhì)所造成的器件特性劣化、結(jié)晶性劣化）。
[0021] 此處，前述緩沖層，優(yōu)選是由第1層與第2層反復(fù)積層而成的積層體，其中，所述第 1層是由Al yGa1 yN所構(gòu)成，所述弟2層是由AlxGa1 XN(0 < X < y < 1)所構(gòu)成；并且，肖Ij述 硼，在前述第1層和前述第2層的兩者中均含有。
[0022] 如此，利用使緩沖層中，由AlyGa1 yN所構(gòu)成的第1層與由AlxGa1 XN(0彡X <y彡1) 所構(gòu)成的第2層的兩者中均含有硼，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0023] 又，前述硅系基板的硼濃度，優(yōu)選是比前述緩沖層的前述硅系基板側(cè)的區(qū)域的硼 濃度更高。
[0024] 如此，利用使硅系基板的硼濃度比前述緩沖層的前述硅系基板側(cè)的區(qū)域的硼濃度 更高，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0025] 又，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，其具有：上述半 導(dǎo)體基板；第1電極，該第1電極被形成于前述有源層上；及，第2電極，該第2電極被形成 于前述有源層上；并且，前述第1電極和前述第2電極，被配置成使電流從前述第1電極經(jīng) 由前述有源層而流向前述第2電極。
[0026] 如此，若是一種使用了下述半導(dǎo)體基板而成的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體基板的緩 沖層的硼濃度從前述硅系基板側(cè)朝向前述有源層側(cè)逐漸減少，則可得到良好的器件特性。
[0027] 進(jìn)一步，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有以下 工序：在硅系基板上形成由氮化物系半導(dǎo)體所構(gòu)成的緩沖層的工序、及在前述緩沖層上形 成有源層的工序；并且，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于：前述形成緩沖層的工序 包含將硼導(dǎo)入前述緩沖層的階段，所述階段是以前述緩沖層的硼濃度從前述硅系基板側(cè)朝 向前述有源層側(cè)逐漸減少的方式，將硼導(dǎo)入前述緩沖層。
[0028] 通過這樣的方法，可制造前述發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。特別是，因?yàn)樾纬删彌_層的工 序，含有以緩沖層的硼濃度從硅系基板側(cè)朝向有源層側(cè)逐漸減少的方式，將硼導(dǎo)入緩沖層 的階段，故可有效率地使緩沖層的硼濃度，從前述硅系基板側(cè)朝向前述有源層側(cè)逐漸減少。
[0029] 此處，將硼導(dǎo)入前述緩沖層的階段，可包含以下階段：通過熱擴(kuò)散，使硼從摻雜有 硼的前述硅系基板擴(kuò)散到前述緩沖層。
[0030] 如此，通過熱擴(kuò)散，使硼從摻雜有硼的前述硅系基板擴(kuò)散到前述緩沖層，來將硼導(dǎo) 入緩沖層，由此可更有效率地使緩沖層的硼濃度，從前述硅系基板側(cè)朝向前述有源層側(cè)逐 漸減少。
[0031] 又，將硼導(dǎo)入前述緩沖層的階段，可包含在以氣相成長來形成前述緩沖層時(shí)，通過 導(dǎo)入摻雜物氣體而從氣相來摻雜硼的階段。
[0032] 如此，通過在氣相成長中導(dǎo)入摻雜物氣體而從氣相來摻雜硼，以將硼導(dǎo)入緩沖層， 由此可使緩沖層含有足夠獲得位錯(cuò)抑制效果的硼。
[0033] 又，優(yōu)選是形成由第1層與第2層反復(fù)積層而成的積層體以作為前述緩沖層，其中 所述第1層是由AlyGa1 yN所構(gòu)成，所述第2層是由AlxGa1 XN(0 < X < 1)所構(gòu)成；并且， 前述硼，在前述第1層和前述第2層的兩者中均含有。
[0034] 如此，通過使緩沖層中，由AlyGa1 yN所構(gòu)成的第1層與由AlxGa1 XN(0彡X <y< 1) 所構(gòu)成的第2層的兩者中均含有硼，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0035] 又，優(yōu)選是使前述硅系基板的硼濃度，比前述緩沖層的前述硅系基板側(cè)的區(qū)域的 硼濃度更高。
[0036] 如此，通過使硅系基板的硼濃度比前述緩沖層的前述硅系基板側(cè)的區(qū)域的硼濃度 更高，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0037] [發(fā)明的效果]
[0038] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造 方法，其中所述半導(dǎo)體基板在緩沖層中含有足夠得到位錯(cuò)抑制效果的硼，并且硼不會擴(kuò)散 到有源層。
【附圖說明】
[0039] 圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體基板的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例的概要剖面圖。
[0040] 圖2是表示實(shí)驗(yàn)例1和實(shí)驗(yàn)例5的半導(dǎo)體基板的硼濃度輪廓的圖表。
[0041] 圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例的概要剖面圖。
[0042] 圖4是實(shí)驗(yàn)例1的有源層表面的中央部的觀察結(jié)果。
[0043] 圖5是實(shí)驗(yàn)例5的有源層表面的中央部的觀察結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下，對于本發(fā)明，一邊參照附圖一邊詳細(xì)地說明實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例，但本發(fā)明 并未限定于該例子。
[0045] 如前述，為了抑制位錯(cuò)，必須對緩沖層進(jìn)行硼的摻雜，但有以下的問題點(diǎn)：若在緩 沖層中將硼的摻雜進(jìn)行到靠近器件有源層的區(qū)域?yàn)橹?，則雜質(zhì)會擴(kuò)散到有源層，而產(chǎn)生器 件的特性劣化。
[0046] 于是，本發(fā)明人，針對即便對緩沖層進(jìn)行硼的雜摻，仍然不會使雜質(zhì)擴(kuò)散到有源層 的半導(dǎo)體基板，作了深入研究。
[0047] 結(jié)果，得到以下認(rèn)識而完成了本發(fā)明：利用使緩沖層的硼濃度，從硅基板側(cè)朝向有 源層側(cè)逐漸減少，使得在緩沖層的下層的硼濃度較高，在緩沖層的上層的硼濃度較低，便能 抑制有源層發(fā)生孔洞的情況，并抑制雜質(zhì)對有源層的影響。
[0048] 圖1是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體基板的一個(gè)實(shí)例的概要剖面圖。
[0049] 圖1所不的本發(fā)明的半導(dǎo)體基板10,具有：娃系基板12、設(shè)于娃系基板12上的初 始層（初始成長層）14、設(shè)于初始層14上的緩沖層16、及設(shè)于緩沖層16上的有源層22。
[0050] 此處，硅系基板12,例如是由Si或SiC所構(gòu)成的基板。又，初始層14,例如是由 AlN所構(gòu)成的層。
[0051] 緩沖層16,可作成由第一層15與第二層17反復(fù)積層而成的積層體，其中，第一層 15是由氮化物系半導(dǎo)體所構(gòu)成，第二層是由與第一層的組成相異的氮化物系半導(dǎo)體所構(gòu) 成。第一層15例如是由AlyGalyN所構(gòu)成，第二層17例如是由AlxGa lxN(0彡x<y< 1)所 構(gòu)成。
[0052] 具體來說，第一層15可作成A1N，第二層17可作成GaN。
[0053] 有源層22,可具有：信道層（channel layer) 18、及設(shè)于信道層18上的障壁層20。 信道層18例如是由GaN所構(gòu)成，障壁層20例如是由AlGaN所構(gòu)成。
[0054] 進(jìn)一步，緩沖層16含有硼，且緩沖層16的硼濃度，是從硅系基板12側(cè)朝向有源層 22側(cè)逐漸減少。
[0055] 緩沖層16,因?yàn)榫哂腥缟鲜龅呐饾舛容喞╬rofile)，故在緩沖層16的下層的硼 濃度較高，而可得到位錯(cuò)抑制效果，而能抑制外延成長于緩沖層16上的有源層發(fā)生孔洞。
[0056] 又，緩沖層的上層的硼濃度較低，能抑制雜質(zhì)對有源層的影響（由雜質(zhì)所造成的 器件特性劣化、結(jié)晶性劣化）。
[0057] 又，在緩沖層16中，優(yōu)選為在第一層15與第二層17的兩者中均含有硼。
[0058] 利用在第一層15與第二層17的兩者中均含有硼，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0059] 又，硅系基板12的硼濃度，優(yōu)選為比緩沖層16的硅系基板側(cè)的區(qū)域的硼濃度更 尚。
[0060] 利用使硅系基板的硼濃度，比前述緩沖層的前述硅系基板側(cè)的區(qū)域的硼濃度更 高，可更有效地進(jìn)行位錯(cuò)抑制。
[0061] 接著，說明使用本發(fā)明的半導(dǎo)體基板而成的半導(dǎo)體裝置。
[0062] 圖3是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)例的概要剖面圖。
[0063] 圖3所示的本發(fā)明的半