氮化物类化合物半导体制造技术

氮化物类化合物半导体具有衬底(1)和设置在衬底(1)上的氮化物类化合物半导体叠层体(11)。氮化物类化合物半导体叠层体(11)包括多层缓冲层(4)、叠层在该多层缓冲层(4)上的沟道层(5)和叠层在该沟道层(5)上的电子供给层(6)。设置有从电子供给层(6)的表面贯通沟道层(5)和多层缓冲层(4)的凹部(110)，在该凹部(110)内设置有与多层缓冲层(4)和沟道层(5)相邻、并且导热系数比多层缓冲层(4)高的散热层(210)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氮化物类化合物半导体。
技术介绍
以往，作为半导体电子器件中使用的氮化物类化合物半导体，一般有具有由AlGaN和GaN构成的异质结的氮化物类化合物半导体。该氮化物类化合物半导体器件例如包括：由蓝宝石或Si等构成的衬底；包括缓冲层、一般由GaN构成的沟道层和由AlGaN构成的势垒层构成，叠层在上述衬底上的氮化物类化合物半导体叠层体；与在势垒层与沟道层的界面形成的二维电子气形成欧姆接触的源极电极和漏极电极；和在源极电极与漏极电极之间形成的栅极电极。可是，在形成上述以往的氮化物类化合物半导体的情况下，在蓝宝石衬底或SiC衬底上形成氮化物类化合物半导体叠层体时，虽然不怎么会成为大问题，但是在使用热膨胀系数比氮化物类化合物半导体叠层体小的Si衬底的情况下，存在以下情况：在氮化物类化合物半导体叠层体生长后，不仅Si衬底翘曲成下凸的形状，而且由于结晶自身的应力而在Si衬底形成裂缝。为了解决该问题，例如如专利文献1、2所示，提出了使用使具有不同的组成的2个层、即由组成式AlxInyGa1-x-yAsuPvN1-u-v(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤u＜1，0≤v＜1，u+v＜1)构成的第一层和由组成式AlaInbGa1-a-bAscPdN1-c-d(0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≤1，0≤c＜1，0≤d＜1，c+d＜1)构成的第二层交替地生长而得到的结构的多层缓冲层，来缓和Si衬底与氮化物类化合物半导体叠层体之间的热膨胀系数的差的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-59948号公报专利文献2：日本特开2005-85852号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，上述多层缓冲层的界面数多的层结构的方向(衬底的垂直方向)的导热系数与第一、第二层单体的导热系数相比大幅地低，为1/10以下也不稀奇(例如，参照JournalofCrystalGrowth298(2007)的251-253项)。因此，在上述专利文献中记载的半导体器件中，由于包含多层缓冲层，散热性降低，因此，存在随着半导体电子器件的动作，叠层在多层缓冲层上的沟道层的温度上升，沟道电阻增加，并且半导体电子器件的可靠性显著降低的情况。因此，本专利技术要解决的技术问题在于，提供防止由于包含多层缓冲层而引起的散热性的降低、在用于半导体电子器件的情况下能够得到具有高可靠性的半导体电子器件的氮化物类化合物半导体。用于解决技术问题的手段为了解决上述技术问题，本专利技术的氮化物类化合物半导体包括：衬底；和设置在上述衬底上的氮化物类化合物半导体叠层体，上述氮化物类化合物半导体叠层体包括：多层缓冲层；设置在该多层缓冲层上的沟道层；和叠层在该沟道层上的电子供给层，上述氮化物类化合物半导体的特征在于：上述氮化物类化合物半导体具有从上述电子供给层的表面贯通上述沟道层和上述多层缓冲层的凹部，在上述凹部内，设置有与上述多层缓冲层和叠层在该多层缓冲层上的层相邻、并且导热系数比上述多层缓冲层高的散热层。专利技术效果根据本专利技术，具有从电子供给层的表面贯通电子供给层、沟道层和多层缓冲层的凹部，在该凹部内，设置有与多层缓冲层和叠层在该多层缓冲层上的层相邻、并且导热系数比多层缓冲层高的散热层。由此，能够将从电子供给层的表面向多层缓冲层传导的热通过散热层向氮化物类化合物半导体的外部放出，因此，能够提高包含在衬底的垂直方向上的导热系数低的多层缓冲层的氮化物类化合物半导体的散热性。因此，通过用于半导体电子器件，能够得到可靠性高的半导体电子器件。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图2是用于对图1的氮化物类化合物半导体的制造工序进行说明的截面示意图。图3是接着图2的用于对图1的氮化物类化合物半导体的制造工序进行说明的截面示意图。图4是表示本专利技术的第二实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图5是表示本专利技术的第三实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图6是表示本专利技术的第四实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图7是表示本专利技术的第五实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图8是表示本专利技术的第六实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图9是表示本专利技术的第七实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。图10是表示本专利技术的第八实施方式的氮化物类化合物半导体的截面示意图。具体实施方式(第一实施方式)本专利技术的第一实施方式的氮化物类化合物半导体，如图1所示，包括衬底1和叠层在该衬底1上的氮化物类化合物半导体叠层体11。另外，氮化物类化合物半导体例如可以为外延晶片。衬底1例如为0.01Ω·cm的硼掺杂CZSi衬底。另外，衬底1只要为能够在氮化物类化合物半导体的外延生长中使用的衬底即可，例如能够使用Si衬底、SiC衬底、GaN衬底和蓝宝石衬底。氮化物类化合物半导体叠层体11由初始生长层2、组成倾斜缓冲层3、多层缓冲层4、GaN沟道层5和电子供给层6构成，具有将初始生长层2、组成倾斜缓冲层3、多层缓冲层4、GaN沟道层5和电子供给层6依次叠层的结构。初始生长层2例如由厚度100nm的AlN构成。组成倾斜缓冲层3由Al0.7Ga0.3N层31、Al0.4Ga0.6N层32和Al0.1Ga0.9N层33构成，具有在初始生长层2上以Al组成比分阶段地依次减少的方式叠层Al0.7Ga0.3N层31、Al0.4Ga0.6N层32和Al0.1Ga0.9N层33的结构。Al0.7Ga0.3N层31例如厚度为200nm，Al0.4Ga0.6N层32例如厚度为400nm，Al0.1Ga0.9N层33例如厚度为400nm。多层缓冲层4由作为具有AlxInyGa1-x-yAsuPvN1-u-v(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤u＜1，0≤v＜1，u+v＜1)的组成的第一层的AlN层和作为具有AlaInbGa1-a-bAscPdN1-c-d(0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≤1，0≤c＜1，0≤d＜1，c+d＜1)的组成的第二层的Al0.1Ga0.9N层构成，具有将第一层和第二层交替地叠层多次的结构。AlN层例如厚度为3nm，Al0.1Ga0.9N层例如厚度为30nm。另外，在本说明书中，多层缓冲层是指具有将组成不同的多个层反复叠层的结构、且构成多层缓冲层的各层满足组成式AlxInyGa1-x-yAsuPvN1-u-v(0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1，0≤u＜1，0≤v＜1，u+v＜1)的缓冲层，例如可以为超晶格缓冲层。即，多层缓冲层4并不限定于具有将第一层和第二层交替地反复叠层的结构的情况，例如，也可以为将第一层和第二层随机地叠层的结构，还可以为包含将第一层和第二层交替地反复叠层的区域与将第一层和第二层随机地叠层的区域的结构。GaN沟道层5例如由厚度1μm的GaN构成。电子供给层6由AlN特性改善层61、AlGaN势垒层62和GaN盖层(caplayer)63构成，具有在GaN沟道层5上依次叠层有AlN特性改善层61、AlGaN势垒层62和GaN盖层63的结构。AlN特性改善层61例如厚度为1nm，AlGaN势垒层62例如为厚度20nm的Al0.2Ga0.8N，GaN盖层63例如厚度为1nm。此外，在氮化物类化合物半导体叠层体11中，设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物类化合物半导体，其包括：衬底(1)；和设置在所述衬底(1)上的氮化物类化合物半导体叠层体(11、12、13、14、15、16)，所述氮化物类化合物半导体叠层体(11、12、13、14、15、16)包括：多层缓冲层(4、104)；设置在该多层缓冲层(4、104)上的沟道层(5)；和叠层在该沟道层(5)上的电子供给层(6、106)，所述氮化物类化合物半导体的特征在于：所述氮化物类化合物半导体具有从所述电子供给层(6、106)的表面贯通所述沟道层(5)和所述多层缓冲层(4、104)的凹部(110、120、130、140、150、160)，在所述凹部(110、120、130、140、150、160)内，设置有与所述多层缓冲层(4、104)和叠层在该多层缓冲层(4、104)上的层相邻、并且导热系数比所述多层缓冲层(4、104)高的散热层(210、220、260、270、280)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 JP 2014-1081591.一种氮化物类化合物半导体，其包括：衬底(1)；和设置在所述衬底(1)上的氮化物类化合物半导体叠层体(11、12、13、14、15、16)，所述氮化物类化合物半导体叠层体(11、12、13、14、15、16)包括：多层缓冲层(4、104)；设置在该多层缓冲层(4、104)上的沟道层(5)；和叠层在该沟道层(5)上的电子供给层(6、106)，所述氮化物类化合物半导体的特征在于：所述氮化物类化合物半导体具有从所述电子供给层(6、106)的表面贯通所述沟道层(5)和所述多层缓冲层(4、104)的凹部(110、120、130、140、150、160)，在所述凹部(110、120、130、140、150、160)内，设置有与所述多层缓冲层(4、104)和叠层在该多层缓冲层(4、104)上的层相邻、并且导热系数比所述多层缓冲层(4、104)高的散热层(210、220、260、270、280)。2.如权利要求1所述的氮化物类化合物半导体，其特征在于：所述多层缓冲层(4、104)包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤伸之，远崎学，小河淳，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP