化鋁單晶層V的生長表面上(Al極性面Ib上)生長η型AlxGanN層4的方法。在該情況下，η型氮化鋁單晶基板I的分離方法、η型AlxGanN層4的生長方法、歐姆電極層3以及肖特基電極層2的形成方法可以采用與上述所說明的方法相同的方法。此外，在圖5中，在η型氮化鋁單晶基板的分離前生長η型AlxGanN層4，但也可以在分離后進行。
[0112](垂直型氮化物半導(dǎo)體器件的其它用途)
[0113]以上，根據(jù)圖3、圖4、圖5，對垂直型肖特基勢皇二極管的制法加以說明，但本發(fā)明并不局限于垂直型肖特基勢皇二極管，在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)，能應(yīng)用于垂直型發(fā)光二極管、雙極晶體管、單極晶體管等各種器件。例如，在制作垂直型的晶體管的情況下，能在η型氮化鋁單晶基板的Al極性面Ib側(cè)根據(jù)需要層疊η型、P型AhGa1-YN層(其中，Y是滿足0.0 <YS 1.0的有理數(shù)。)之后，形成源電極、柵電極等。η型、P型AhGa1-YN層優(yōu)選通過MOVPE法來生長，組成以及層厚度等可以根據(jù)晶體管的設(shè)計適當?shù)貨Q定。此外，在該情況下，優(yōu)選在η型氮化鋁單晶基板的N極性面?zhèn)刃纬蓺W姆電極(漏電極)。
[0114]實施例
[0115]以下，舉出實施例以及比較例對本發(fā)明進行詳細的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
[0116]實施例1
[0117]在用于制作本發(fā)明的η型氮化鋁單晶基板的氮化鋁單晶種基板上使用了C面氮化鋁單晶種基板(口15_\厚度50(^!11)。該氮化鋁單晶種基板的位錯密度(腐蝕坑密度)是1\104cm—2。需要說明的是，該位錯密度通過與下述所記述的η型氮化鋁單晶基板的位錯密度的測量方法相同的方法求得。
[0118]將該種基板設(shè)置于HVPE裝置內(nèi)的熱解氮化硼制的基座上之后，將HVPE裝置內(nèi)的壓力設(shè)為750Torr，在氫氣、氮氣的混合載料氣體氣氛下，將種基板加熱至1450°C。此時，以相對于總載料氣體流量(1slm)成為0.5體積％的方式提供氨氣。接著，將通過使加熱至450°C的金屬Al與氯化氫氣體反應(yīng)獲得的氯化鋁氣體以相對于總載料氣體供給量成為0.05體積％的方式提供，在種基板上形成η型氮化鋁單晶層300μπι。此時，在基座上設(shè)置石英片(口3_Χ厚度lmm)，利用生長時所產(chǎn)生的石英的自然解吸現(xiàn)象，在氮化鋁單晶層中摻雜Si。
[0119]將形成有η型氮化鋁單晶層的層疊基板從HVPE裝置取出后，通過高分辨率X射線衍射裝置(思百吉(Spectris)公司帕納科(Panalytical)事業(yè)部制f Pert)，在加速電壓45kV、加速電流40mA的條件下，進行η型氮化鋁單晶層的(002)以及(101)面的X射線搖擺曲線測量。X射線搖擺曲線的半峰寬分別是22、15arcSec。
[0120]此后，將氮化鋁單晶種基板部分通過機械研磨去除，HVPE法:使η型氮化鋁單晶層的N極性面露出。接著，將生長表面(Al極性面)通過化學(xué)機械(CMP)研磨進行平滑化。如此獲得的η型氮化鋁單晶基板的厚度是150μπι。
[0121]此后，將所獲得的η型氮化鋁單晶基板切割成5mm見方左右的正方形形狀(作為5_見方左右的4個正方形形狀的η型氮化鋁單晶基板。)。
[0122]對切割后的基板中的一個，通過將銫離子用作一次離子的SIMS從Al極性面以及N極性面的兩面?zhèn)冗M行Si以及碳的定量分析。濃度根據(jù)氮化鋁標準樣品的氮二次離子強度進行定量。Si濃度在Al極性面以及N極性面的兩側(cè)是3 X 1017cm—3。此外，碳濃度同樣是I X117Cnf3(此次測量中的檢測下限值)。進一步地，將相同的基板在加熱至300°C的氫氧化鉀和氫氧化鈉的混合溶液中浸漬5min之后，通過微分干涉顯微鏡，在ΙΟΟμπι見方的視野范圍內(nèi)，觀察任意的10視野，觀察腐蝕坑密度(位錯密度)ο算出的腐蝕坑密度(位錯密度)是2 X105cm—2o
[0123]其它的三個基板在加熱至400C的鹽酸中清洗了表面。接著，使用這些基板中的一個，在Al極性表面的整個面上，通過真空蒸鍍法形成Ti(20nm)/Al (10nm)/Ti(20nm)/Au(50nm)電極而作為歐姆電極層，在氮氣氣氛中1000°C的條件下進行熱處理。此后，在電極形成面涂布抗蝕劑形成保護膜，再次在加熱至40°C的鹽酸中清洗了表面。接著，在所獲得的基板的N極性面?zhèn)刃纬?00μπι見方的Ni(20nm)/Au(50nm)電極作為肖特基電極層。將形成有電極層的基板浸漬在丙酮中，使抗蝕劑剝離，從而完成了使用η型氮化鋁單晶基板的垂直型肖特基勢皇一.極管。
[0124]所獲得的垂直型肖特基勢皇二極管的肖特基電極層以及歐姆電極層間的電流-電壓特性示于圖6。確認了上升電壓3V的肖特基二極管特性。此外，反向電壓值設(shè)為100V時的電流密度是5 X I O—7Acnf2。
[0125]實施例2
[0126]除了在實施例1中，使用在加熱至40°C的鹽酸中清洗了表面的其它基板中的一個，在N極性面?zhèn)刃纬蓺W姆電極層，在Al極性面?zhèn)刃纬尚ぬ鼗姌O層以外，利用與實施例1同樣的條件制作垂直型肖特基勢皇二極管，進行相同的評價。電流-電壓特性示于圖6。確認了上升電壓1V左右的肖特基二極管特性。此外，反向電壓值設(shè)為100V時的電流密度與實施例1同為 5 X I O—7Acnf2。
[0127]實施例3
[0128]除了在實施例1中，使用在加熱至40°C的鹽酸中清洗了表面的其它基板中的一個，在該基板的Al極性面?zhèn)韧ㄟ^MOVPE法在1080°C下使η型Al0.7Ga0.3N層生長30nm，在η型Al0.7Ga0.3N層的Al極性面?zhèn)刃纬蓺W姆電極層，在該基板的N極性面?zhèn)刃纬尚ぬ鼗姌O層以夕卜，利用與實施例1同樣的條件制作垂直型肖特基勢皇二極管，進行相同的評價。需要說明的是，通過S頂S分析求得的η型AlQ.7GaQ.3N層中的Si濃度是lX1019cm—3。電流-電壓特性示于圖6。確認了上升電壓3V的肖特基勢皇二極管特性。此外，反向電壓值設(shè)為100V時的電流密度是5 X I O—7Acnf2。
[0129]比較例I
[0130]通過專利文獻6的實施例3所述的方法，制作出作為種基板的氮化鋁自立基板。所獲得的自立基板的腐蝕坑密度(位錯密度)是2X106cm—2。除了將該自立基板作為種基板來使用，在1300°C下生長以外，還與實施例1同樣地形成300μπι的η型氮化鋁單晶層。在從反應(yīng)爐取出的η型氮化鋁單晶層上產(chǎn)生有裂紋，不可能形成肖特基勢皇二極管。
[0131]附圖標記的說明
[0132]Iη型氮化鋁單晶基板
[0133]Ia N極性面
[0134]Ib Al 極性面
[0135]2肖特基電極層(電極層)
[0136]3歐姆電極層(電極層)
[0137]4η 型 AlxGai—χΝ 層
[0138]5氣化招單晶種基板
[0139]I'η型氮化鋁單晶層。
【主權(quán)項】
1.一種η型氮化鋁單晶基板，其Si含量是3 X 117?IX 102()Cm—3，位錯密度是16CnT2以下，并且厚度是50?500μπι。2.—種垂直型氮化物半導(dǎo)體器件，在權(quán)利要求1所述的η型氮化鋁單晶基板的上下主面具備電極層。3.—種垂直型肖特基勢皇二極管，所述垂直型肖特基勢皇二極管在權(quán)利要求2所述的垂直型氮化物半導(dǎo)體器件中，在一個主面?zhèn)染哂袣W姆電極層，在另一個主面具有肖特基電極層。4.一種層疊體，在權(quán)利要求1所述的η型氮化鋁單晶基板的至少一個主面上，層疊有由Si含量是I X 118?5Χ 1019cm—3的AlxGai—xN構(gòu)成的層，其中X是滿足0.3《X ^ 0.8的有理數(shù)。5.—種垂直型氮化物半導(dǎo)體器件，在權(quán)利要求4所述的層疊體的上下主面具備電極層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直型氮化物半導(dǎo)體器件，其中，由AlxGa1-KN構(gòu)成的層上的電極層是歐姆電極層，其中X是滿足0.3 < X < 0.8的有理數(shù)。7.—種垂直型肖特基勢皇二極管，在權(quán)利要求6所述的垂直型氮化物半導(dǎo)體器件中，η型氮化鋁單晶基板上的電極層是肖特基電極層。8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的垂直型肖特基勢皇二極管，其中，當將反向電壓值設(shè)為10V時，電流密度為10—6Acm—2以下。9.一種權(quán)利要求1所述的η型氮化鋁單晶基板的制造方法，其特征在于， 包括: 在位錯密度是14Cnf2以下的氮化鋁單晶種基板上，形成Si含量是I X 117-1 X 120Cm―3、位錯密度是16Cnf2以下的η型氮化鋁單晶層的工序；以及 通過分離所述氮化鋁單晶種基板和所述η型氮化鋁單晶層，將所述η型氮化鋁單晶層變成η型氣化招單晶基板的工序。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種使用摻雜Si的n型氮化鋁單晶基板的垂直型半導(dǎo)體二極管。一種在n型氮化鋁單晶基板的表面上具備歐姆電極層的垂直型的氮化物半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述n型氮化鋁單晶基板的Si含量是3×1017～1×1020cm-3、位錯密度是106cm-2以下，并且所述歐姆電極層形成于所述n型氮化鋁單晶基板的N極性面?zhèn)取?br>【IPC分類】H01L21/203, H01L21/205, H01L29/47, H01L29/201, H01L21/20, H01L29/872, C30B29/38
【公開號】CN105658848
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】木下亨, 小幡俊之, 永島徹
【申請人】株式會社德山
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年10月15日