本发明专利技术是一种外延基板，其特征在于，其具备：硅基板，其以4×1017cm－3以上且6×1017cm－3以下的浓度含有氧原子，且以5×1018cm－3以上且6×1019cm－3以下的浓度含有硼原子；及，半导体层，其配置于硅基板上，并且由具有与硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成。由此，可提供一种外延基板，所述外延基板可抑制由于硅基板与半导体层之间的应力所导致的翘曲的产生。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，所述外延基板具有形成于娃基板上的外延生长层。
技术介绍
在半导体装置中，使用一种外延基板，所述外延基板是通过外延生长，在廉价的硅基板上，形成由氮化物半导体等与硅基板不同的材料所构成的半导体层。然而，由于硅基板与半导体层的晶格常数差异或热膨胀系数差异，导致在半导体层的外延生长时或降低温度时，硅基板与半导体层之间产生较大的应力。由于产生如此较大的应力，因此，硅基板上将产生塑性变形，翘曲非常大。其结果为，会制造出无法用于半导体装置的外延基板。 为了避免此问题，提出以下方法:通过向硅基板中添加硼(B)，来提高硅基板的强度，抑制硅基板的翘曲(例如，参照专利文献I)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特许第4519196号公报
技术实现思路
[专利技术所要解决的课题] 已知可通过向硅基板中添加硼(B)，来提高硅基板的强度。然而，关于添加有硼的娃基板，尚未对娃基板中所含有的氧的适当浓度进行充分的研究。 本专利技术的目的在于提供一种，其中，所述外延基板，通过规定硅基板中所含有的氧原子浓度和硼原子浓度，而可抑制由于硅基板与半导体层之间的应力所导致的翘曲的产生。 [解决课题的方法] 根据本专利技术的一个方案，提供一种外延基板，其具备:娃基板,其以4X 1017cm — 3以上且6X1017cm —3以下的浓度含有氧原子，并且以5X1018cm —3以上且6X 1019cm —3以下的浓度含有硼原子；及，半导体层，其配置于硅基板上，并且由具有与硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成。 根据本专利技术的另一个方案，提供一种半导体装置，其具备:硅基板，其以4X 117Cm以上且6X1017cm —3以下的浓度含有氧原子，并且以5X 118Cm — 3以上且6 X 119Cm-3以下的浓度含有硼原子；半导体层，其配置于硅基板上，并且由具有与硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成；及，电极，其与半导体层电性连接。 根据本专利技术的又一个方案，提供一种半导体装置的制造方法，其包含:准备硅基板的步骤，所述硅基板以4X1017cm — 3以上且6X1017cm — 3以下的浓度含有氧原子，并且以5X 118Cm-3以上且6X1019cm —3以下的浓度含有硼原子；一边加热硅基板一边通过外延生长法在硅基板上形成半导体层的步骤，所述半导体层是由具有与硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成；及，形成电极的步骤，所述电极与半导体层电性连接。 [专利技术的效果] 根据本专利技术，提供一种，其中，所述外延基板可抑制由于硅基板与半导体层之间的应力所导致的翘曲的产生。 【附图说明】 图1是表示本专利技术的实施方式的外延基板的结构的示意剖面图。 图2是表示每种材料的热膨胀系数与温度的关系的图表。 图3是表示本专利技术的实施方式的外延基板的缓冲层的结构的示意剖面图；图3(a)是表示由2层氮化物半导体层多层膜所组成的缓冲层的结构、图3(b)表示断续缓冲层的结构。 图4是表示硅基板中所含有的氧原子浓度与硅基板的良率的关系的表。 图5是表示使用本专利技术的实施方式的外延基板而成的半导体装置的结构例的示意剖面图。 图6是表示使用本专利技术的实施方式的外延基板而成的半导体装置的另一个结构例的示意剖面图。 图7是表示使用本专利技术的实施方式的外延基板而成的半导体装置的又一个结构例的示意剖面图。 图8是表示使用本专利技术的实施方式的外延基板而成的半导体装置的再一个结构例的示意剖面图。 【具体实施方式】 进而，参照附图，说明本专利技术的实施方式。在以下附图的记载中，对相同或相似的部分附加相同或相似的符号。但应注意附图为示意，厚度与平面尺寸的关系、各部分长度的比率等与实物不同。因此，具体的尺寸应参考以下说明来判断。又，在附图彼此之间，当然也包含尺寸的关系或比率互不相同的部分。 又，以下所示的实施方式，例示出一种用于使本专利技术的技术思想具体化的装置或方法，本专利技术的技术思想的构成部件的形状、结构、及配置等并非特定为下述构成部件的形状、结构、及配置等。在权利要求书中，本专利技术的实施方式可施加各种变更。 图1所示的本专利技术的实施方式的外延基板1，具备:娃基板10，其以4X 1017cm — 3以上且6X 1017cm — 3以下的浓度含有氧(O)原子，并且以5X1018cm —3以上且6X1019cm —3以下的浓度含有硼(B)原子；及，半导体层20，其配置于硅基板10上，并且由具有与硅基板10不同的热膨胀系数的材料所构成。 半导体层20是通过外延生长法所形成的外延生长层。具有与硅基板10不同的热膨胀系数的材料为:氮化物半导体；砷化镓(GaAs)或磷化铟(InP)等II1-V族化合物半导体；及，碳化硅(SiC)、金刚石、氧化锌(ZnO)及硫化锌(ZnS)等I1-VI族化合物半导体。以下例示说明半导体层20由氮化物半导体所构成的情况。 氮化物半导体层是利用例如金属有机气相沉积(metalorganic chemical vapordeposit1n, M0CVD)法等,形成于娃基板10上。代表性的氮化物半导体表示为AlxInyGa1-x_yN(0<x< l、0<y< l、0<x+y< I)，为氮化镓(GaN)、氮化铝(AIN)、及氮化铟(InN) 坐寸O 图2表示比较每种材料的热膨胀系数的图表。图2表示关于各半导体材料的温度与线性热膨胀系数α的关系。在1000Κ以上，各材料的热膨胀系数的关系为Si < GaN<Α1Ν，晶格常数的关系为AlN(a轴)< GaN(a轴)< Si ((111)面)。由于硅、AlN及GaN的晶格常数或热膨胀系数等存在差异，因此，在使硅基板10的温度为例如1000K以上的高温，在硅基板10上将氮化物半导体以晶格匹配的方式积层后，降低硅基板10的温度，或将半导体层20热处理，此时，硅基板10或半导体层20上将产生应力，容易产生裂缝或基板翘曲。 在图1所示的一例中，半导体层20是由缓冲层21与功能层22的积层体所构成。功能层22可根据使用外延基板I所制造的半导体装置，而采用各种构成。关于功能层22的详细，将于后文中详述。 由于硅基板10与半导体层20的热膨胀系数不同，因此，外延基板I上将产生较大的应变能。缓冲层21配置于硅基板10与功能层22之间，抑制由于功能层22中的应变所引起的裂缝的产生或结晶品质的下降或基板的翘曲等。 缓冲层21 —般可采用积层有复数种氮化物半导体层的结构，所述氮化物半导体层的晶格常数和热膨胀系数互不相同。例如，使用积层有一对组成比互不相同的AlGaN层而成的多层膜等，来作为缓冲层21。具体而言，如图3(a)所示，可使用由第I氮化物半导体层211与第2氮化物半导体层212交替积层而成的多层膜等。例如，第I氮化物半导体层211为膜厚5nm左右的氮化铝(AlN)层，第2氮化物半导体层212为膜厚20nm左右的氮化镓(GaN)层。 或者，缓冲层21可采用由氮化物半导体所构成的复数个多层膜、与在该多层膜间配置有较厚的氮化物半导体层的“断续缓冲结构”。例如图3(b)所示，断续缓冲结构的缓冲层21，具有多层膜210、和邻接所述多层膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种外延基板，其特征在于，其具备：硅基板，该硅基板以4×1017cm－3以上且6×1017cm－3以下的浓度含有氧原子，并且以5×1018cm－3以上且6×1019cm－3以下的浓度含有硼原子；及，半导体层，该半导体层配置于前述硅基板上，并且由具有与前述硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.11 JP 2012-1096371.一种外延基板，其特征在于，其具备: 硅基板，该硅基板以4X 1017cm — 3以上且6X 1017cm — 3以下的浓度含有氧原子，并且以5 X 118Cm-3以上且6 X 1019cm — 3以下的浓度含有硼原子；及， 半导体层，该半导体层配置于前述硅基板上，并且由具有与前述硅基板不同的热膨胀系数的材料所构成。2.如权利要求1所述的外延基板，其中，前述半导体层是由氮化物半导体薄膜的积层体所构成。3.一种半导体装置，其特征在于，其具备: 硅基板，该硅基板以4 X 117Cm — 3以上且6 X 117Cm — 3以下的浓度含有氧原子，并且以5X 118Cm-3以上且6X1019cm —3以下的浓度含有硼原子； 半导体层，该半导体层配置于前述硅基板上，并且由具有与前述硅基板不...
【专利技术属性】
技术研发人员：鹿内洋志，后藤博一，佐藤宪，篠宫胜，土屋庆太郎，萩本和徳，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，信越半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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