半导体装置用基板、半导体装置及半导体装置用基板的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种半导体装置用基板，包含：基板；缓冲层，设置于该基板上且由氮化物半导体所构成；以及装置活性层，设置于该缓冲层上且自氮化物半导体所构成，其中该缓冲层具有：第一区域，含有碳与铁；以及第二区域，于该第一区域上，其铁的平均浓度低于该第一区域，其碳的平均浓度高于该第一区域，其中该第二区域的碳的平均浓度低于该第一区域的铁的平均浓度。由此提供在能抑制纵方向漏电流且抑制装置的高温动作时的横方向漏电流的同时，能抑制电流崩溃现象的半导体装置用基板。

Manufacturing Method of Substrates for Semiconductor Devices, Semiconductor Devices and Semiconductor Devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置用基板、半导体装置及半导体装置用基板的制造方法
本专利技术涉及半导体装置用基板、半导体装置及半导体装置用基板的制造方法。
技术介绍
使用氮化物半导体的半导体装置用基板用于以高频且高输出而动作的电源组件等。特别对于作为在微波、次毫米波、毫米波等的高频带区域之中进行放大为特别适用，已知有例如高电子移动率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，HEMT)等。如此的使用HEMT等的半导体装置用基板，揭示于例如专利文献1。在专利文献1之中，半导体装置用基板如图12所示，具有：于硅基板111上所形成的由第一半导体层112(由AlN所构成)与第二半导体层(由GaN所构成且掺杂有Fe)交互积层所构成的缓冲层114、于缓冲层114上所形成的由GaN所构成的通道层115、以及于通道层115上所形成的由AlGaN所构成的阻障层116。另外，于半导体装置用基板上设置源极S、漏极D与门极G而得到半导体装置。揭示于专利文献1的半导体装置用基板通过于缓冲层114掺杂铁而提高纵方向的耐压。然而，已知Fe的掺杂会由于表面偏析等而无法陡峭地控制，所以会引起朝上部的层(亦即，通道层)的Fe的混入(参考专利文献2)。已知当此Fe进入通道层会带给移动度的降低等的顺方向特性不良影响，而使用使之不会混入信道层的构造或制造方法为佳。使用于高电阻化的不使Fe导入上部的通道层的构造，揭示于例如专利文献2至4。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2010-123725号公报[专利文献2]日本特开2013-074211号公报[专利文献3]日本特开2010-232297号公报[专利文献4]日本特开2010-182872号公报
技术实现思路
[专利技术所欲解决的问题]于具有掺杂铁(Fe)的缓冲层的半导体装置用基板上设置有电极的半导体装置，将源极S与硅基板111电气连接，在OFF状态下将规定的电压施加于源极与漏极之间的情况下，能抑制纵方向的漏电。然而，本专利技术人们发现：在高温动作时，透过缓冲层114而流动的横方向(漏极D与源极S之间)的漏电会增加。再者，为了解决上述的问题，虽然通过使缓冲层含有碳而能抑制高温动作时的横方向的漏电流，但是若过度提高碳的平均浓度，缓冲层的结晶性会降低，而有电流崩溃现象会容易恶化的问题。鉴于上述问题点，本专利技术之目的在于：提供一种半导体装置用基板、半导体装置及半导体装置用基板的制造方法，在抑制纵方向漏电流且能抑制装置的高温动作时的横方向漏电流的同时，能抑制电流崩溃现象。[解决问题的技术手段]为了达成上述目的，本专利技术提供一种半导体装置用基板，包含：基板；缓冲层，设置于该基板上且由氮化物半导体所构成；以及装置活性层，设置于该缓冲层上且自氮化物半导体所构成，其中该缓冲层具有：第一区域，含有碳与铁；以及第二区域，于该第一区域上，其铁的平均浓度低于该第一区域，其碳的平均浓度高于该第一区域，其中该第二区域的碳的平均浓度低于该第一区域的铁的平均浓度。由此方式，抑制纵方向的漏电流且能抑制透过缓冲层在源极与漏极之间流动的装置的高温动作时的横方向的漏电流。再者能抑制电流崩溃现象。此时，该第一区域包含该缓冲层的下表面，该第二区域包含该缓冲层的上表面为佳。通过使第一区域与第二区域的铁与碳的平均浓度成为如此形貌，而抑制纵方向的漏电流且能有效地抑制高温动作时的横方向的漏电流。此时，该第一区域之中的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和大于该第二区域之中的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和为佳。当使第一区域与第二区域的铁与碳的平均浓度形貌为如此，在抑制纵方向的漏电流的同时，能更确实地抑制高温动作时的横方向的漏电流。此时，该第一区域厚于该第二区域为佳。通过如此使含有高浓度铁的第一区域厚于第二区域，能有效地抑制纵方向的漏电流。此时，该第一区域能含有组成相异的多个氮化物半导体层。作为构成缓冲层的第一区域，能合适地使用如此的积层构造。再者，该第二区域能含有组成相异的多个氮化物半导体层。作为构成缓冲层的第二区域，能合适地使用如此的积层构造。此时，该第一区域及该第二区域含有Al或Ga或其二者，该第一区域的平均Al浓度低于该第二区域的平均Al浓度为佳。通过如此使缓冲层的上部区域的平均Al浓度高于缓冲层的下部区域的平均Al浓度，能降低基板的翘曲，并且能在降低外周破裂的同时抑制内部破裂的发生。此时，于该第一区域与该第二区域之间配置有第三区域，该第三区域所具有的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和小于该第二区域的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和以及该第一区域的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和为佳。通过配置有如此的第三区域，而能提高半导体层的结晶性且更进一步改善缓冲层的上表面的平坦性。此时，该第一区域及该第二区域的厚度分别为400nm以上为佳。当含有高浓度的铁的第一区域为400nm以上，能更有效地抑制纵方向的漏电流。再者，当铁的平均浓度低于第一区域且碳的平均浓度为高的第二区域为400nm以上，能更有效地抑制朝装置活性层的Fe的混入，并且能更有效地抑制电流崩溃现象。此时，该第二区域之中的铁的平均浓度为1×1016atoms/cm3以下，该第一区域之中的铁的平均浓度为1×1018atoms/cm3以上。。当第二区域之中的铁的平均浓度为1×1016atoms/cm3以下，能更确实地抑制朝装置活性层的Fe的混入。再者，当第一区域之中的铁的平均浓度为1×1018atoms/cm3以上，能更确实且更有效地抑制纵方向的漏电流。此时，该装置活性层含有一信道层，该信道层由碳的平均浓度低于该第二区域且铁的平均浓度低于该第一区域的氮化物半导体所构成，于该装置活性层与该缓冲层之间配置有一高电阻层，该高电阻层由碳的平均浓度为该第二区域以上且铁的平均浓度低于该第一区域的氮化物半导体所构成为佳。作为半导体装置用基板的装置活性层，能合适地含有如此的通道层。再者，由于通过于装置活性层与缓冲层之间设置如此的高电阻层，在能更确实地抑制电流崩溃现象的恶化与高温时的横方向漏电流的同时，能更确实地抑制朝通道层的Fe的混入的缘故，而能更确实地防止移动度的降低等的顺方向特性的劣化。再者，本专利技术提供一种半导体装置，具有上述的半导体装置用基板，其中该装置活性层于该通道层之上含有阻障层，该阻障层由与该通道层为能带间隙相异的氮化物半导体所构成，该半导体装置更包含：电极，电连接于形成于该通道层与该阻障层之间的交界面的附近的二维电子气体层。如此的半导体装置，得以供给在能抑制纵方向漏电流且抑制装置的高温动作时的横方向漏电流的同时，能抑制电流崩溃现象的半导体装置。再者，本专利技术提供一种半导体装置用基板的制造方法，包含下列步骤：于基板上形成由氮化物半导体所构成的缓冲层；以及于该缓冲层上形成由氮化物半导体所构成的装置活性层，其中形成该缓冲层的步骤包含下列步骤：形成含有碳与铁的第一区域；以及于该第一区域上形成铁的平均浓度低于该第一区域且碳的平均浓度高于该第一区域的第二区域，其中该第二区域的碳的平均浓度低于该第一区域的铁的平均浓度。当使用如此的半导体装置用基板的制造方法，能制造：能抑制纵方向漏电流且抑制装置的高温动作时的横方向电的同时，能抑制电流崩溃现象的半导体装置用基板。此时，该第二区域的成长温度能低于该第一区域的成长温度。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置用基板，包含：基板；缓冲层，设置于该基板上且由氮化物半导体所构成；以及装置活性层，设置于该缓冲层上且自氮化物半导体所构成，其中该缓冲层具有：第一区域，含有碳与铁；以及第二区域，于该第一区域上，其铁的平均浓度低于该第一区域，其碳的平均浓度高于该第一区域，其中该第二区域的碳的平均浓度低于该第一区域的铁的平均浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 JP 2016-1808571.一种半导体装置用基板，包含：基板；缓冲层，设置于该基板上且由氮化物半导体所构成；以及装置活性层，设置于该缓冲层上且自氮化物半导体所构成，其中该缓冲层具有：第一区域，含有碳与铁；以及第二区域，于该第一区域上，其铁的平均浓度低于该第一区域，其碳的平均浓度高于该第一区域，其中该第二区域的碳的平均浓度低于该第一区域的铁的平均浓度。2.如权利要求1所述的半导体装置用基板，其中该第一区域包含该缓冲层的下表面，该第二区域包含该缓冲层的上表面。3.如权利要求1或2所述的半导体装置用基板，其中该第一区域之中的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和大于该第二区域之中的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和。4.如权利要求1至3中任一项所述的半导体装置用基板，其中该第一区域厚于该第二区域。5.如权利要求1至4中任一项所述的半导体装置用基板，其中该第一区域含有组成相异的多个氮化物半导体层。6.如权利要求1至5中任一项所述的半导体装置用基板，其中该第二区域含有组成相异的多个氮化物半导体层。7.如权利要求1至6中任一项所述的半导体装置用基板，其中该第一区域及该第二区域含有Al且/或Ga，该第一区域的平均Al浓度低于该第二区域的平均Al浓度。8.如权利要求1至7中任一项所述的半导体装置用基板，其中于该第一区域与该第二区域之间配置有第三区域，该第三区域所具有的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和小于该第二区域的碳的平均浓度与铁的平均浓度的和以及该第一区域的碳的平均浓度与铁的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤宪，鹿内洋志，筱宫胜，土屋庆太郎，萩本和德，
申请(专利权)人：三垦电气股份有限公司，信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP