Ⅲ族氮化物半导体器件和外延衬底制造技术

提供一种Ⅲ族氮化物半导体器件，该半导体器件具有可以提高击穿电压的结构。肖特基二极管（１１）由Ⅲ族氮化物支撑衬底（１３）、氮化镓区（１５）以及肖特基电极（１７）构成。Ⅲ族氮化物支撑衬底（１３）具有导电性。肖特基电极（１７）在氮化镓区（１５）上形成肖特基结。氮化镓区（１５）被制造在Ⅲ族氮化物支撑衬底（１３）的主面（１３ａ）上。氮化镓区（１５）具有１００秒以下的（１０↑［１］２）－面ＸＲＤ半峰全宽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及III族氮化物半导体器件和外延衬底。
技术介绍
在非专利文献1中论述了在蓝宝石衬底上制造的肖特基二极管。在具有c-面的蓝宝石衬底上生长两种GaN。首先，在低温缓冲层上制造具有1μm厚度的n+接触层。然后，在该n+接触层上生长未掺杂的GaN层。在形成台面结构之后，制造Ti/Al欧姆电极和Pt/Au电极。非专利文献1Gerard T.Dang et al.″High Voltage GaN Schottky Rectifiers，″IEEE Tran.Electron Devices，Vol.47，No.4，pp.692-696。
技术实现思路
本专利技术解决的问题根据本专利技术人进行的实验，利用蓝宝石衬底上制造的肖特基二极管没有获得足够的击穿电压。由于专利技术人研究了该原因，明白是与来自肖特基电极的漏电流相关的，以及该漏电流与氮化镓层的螺旋位错密度有关。因此寻求提高肖特基二极管的击穿电压。 考虑上述情况，本专利技术的目的是制造可用的肖特基二极管，该肖特基二极管具有提高击穿电压的结构，其间，一个目的是制造用于半导体器件的可用外延衬底，该半导体器件包括肖特基电极。 解决问题的方法本专利技术的一个方面涉及一种具有肖特基结的III族氮化物半导体器件。该III族氮化物半导体器件具有(a)具有导电性的III族氮化物支撑衬底；(b)设置在该III族氮化物支撑衬底的主面上并具有100秒或以下的(1012)-面XRD半峰全宽的氮化镓区；以及(c)在该氮化镓区上构成肖特基结的肖特基电极。 通过该III族氮化物半导体器件，由于肖特基电极在具有100秒或以下的(1012)-面XRD半峰全宽的氮化镓区上形成肖特基结，与肖特基结相关的反向泄漏电流被减小。 在涉及本专利技术的III族氮化物半导体器件中，优选，该III族氮化物支撑衬底由具有导电性的氮化镓构成。 在根据本专利技术的III族氮化物半导体器件中，当在该肖特基电极和该III族氮化物支撑衬底的背面施加5伏的反向偏压时，流过肖特基结的电流是1×10-7A/cm2或以下。 根据本专利技术的一个方面，一种外延衬底具有(a)具有导电性的III族氮化物支撑衬底；以及(b)具有100秒或以下的(1012)-面XRD半峰全宽，并设置在该III族氮化物衬底上的氮化镓层。 由该外延衬底给出一个事实该氮化镓层的(1012)-面XRD半峰全宽为100秒或以下，使之可以形成可以减小漏电流的肖特基结。 在涉及本专利技术的外延衬底中，优选，该III族氮化物支撑衬底由具有导电性的氮化镓构成。此外，在根据本专利技术的外延衬底中，优选该III族氮化物衬底的螺旋位错密度不超过1×108cm-2。 参考附图，从本专利技术的所选实施例的以下详细描述，将更容易明白本专利技术的上述目的和其他目的、特点以及优点。 本专利技术的有益效果如上所述，根据本专利技术，提供一种肖特基二极管，该肖特基二极管具有可以提高击穿电压的结构。此外，根据本专利技术，提供用于一种半导体器件的外延衬底，该半导体器件包括肖特基电极。附图说明图1是描绘涉及第一实施例的肖特基二极管的视图。 图2A是表示利用氮化镓衬底的肖特基二极管的结构视图。 图2B是表示利用蓝宝石衬底的肖特基二极管的结构视图。 图3是绘制通过上述实施例(特性A)和实验(特性B)制造的氮化镓层的(1012)-面XRD特性的曲线图。 图4是绘制通过上述实施例(特性A)和实验(特性B)制造的肖特基二极管的电流-电压特性的曲线图。 图5是氮化镓层的半峰全宽(1012)-面XRD特性和漏电流密度之间的关系图表。 图6A是表示涉及第二实施例的外延衬底的制造视图。 图6B是表示涉及第二实施例的外延衬底的制造视图。 图6C是表示涉及第二实施例的外延衬底的制造视图。 图7是表示GaN独立衬底中的高位错区和低位错区的一种布置的视图。 图8是表示GaN独立衬底中的高位错区和低位错区的另一布置的视图。 参考数字的说明11肖特基二极管；13III族氮化物支撑衬底；15氮化镓区；17肖特基电极；31n-型氮化镓晶片；33氮化镓层；35肖特基电极；37欧姆电极；41蓝宝石衬底；43籽晶层；45n+氮化镓层；47n+氮化镓层；49肖特基电极；51欧姆电极；81外延衬底；83氮化镓独立衬底；85GaN外延膜；87肖特基电极；89欧姆电极；82氮化镓独立衬底；82c高位错区；82d低位错区；84氮化镓独立衬底；84c高位错区；84d低位错区。具体实施方式参考作为例子给出的附图，通过考虑下面的详细描述将容易理解对本专利技术的了解。接下来，将参考附图，描述与根据本专利技术的III族氮化物半导体器件和外延衬底有关的实施例。在下面的说明中，将使用肖特基二极管作为III族氮化物半导体器件的一个例子。注意，可能的相同元件用相同的参考标记来标注。 实施例模式1图1是根据本专利技术的第一实施例模式的肖特基二极管的视图。该肖特基二极管11由III族氮化物支撑衬底13、氮化镓区15以及肖特基电极17构成。III族氮化物支撑衬底13具有导电性。肖特基电极17在氮化镓区15上构成肖特基结。氮化镓区15被制造在III族氮化物支撑衬底13的主面13a上。氮化镓区15具有100秒或以下的(1012)-面XRD半峰全宽。 肖特基二极管11包括在III族氮化物支撑衬底13的背面13b上制造的欧姆电极19。肖特基电极17可以例如由Ni/Au电极构成。欧姆电极19可以由Ti/Al/Ti/Au电极构成。 III族氮化物支撑衬底13由氮化镓、氮化铝等等构成。优选，该III族氮化物支撑衬底13由具有导电性的n-型氮化镓构成。在该例子中，在氮化镓支撑衬底上同质-外延生长氮化镓区。该氮化镓支撑衬底具有1×1016cm-3至1×1019cm-3的载流子浓度，包含1×1016cm-3和1×1019cm-3。氮化镓区15具有0.1μm至1000μm的厚度，包含0.1μm和1000μm。氮化镓区15具有1×1017cm-3或以下的载流子浓度。 下面将描述图2A和图2B所示的肖特基二极管的制造。 实施例1在MOVPE装置的反应器中放置n-型氮化镓晶片31。在反应器中产生包括氢气、氮气以及氨气的气体气氛。在该气氛中，在1000℃下，氮化镓晶片31经受热处理。热处理时间例如是二十分钟。氨气和三甲基镓(TMG)被提供给反应器，以及在1130℃下，生长具有3μm厚度的氮化镓层33。通过这些工序，制造包括氮化镓晶片31和氮化镓层33的外延衬底。在该外延衬底的氮化镓层的正面上，制造由Ni/Au构成的肖特基电极35，以及在外延衬底的背面上制造由Ti/Al/Ti/Au构成的欧姆电极37。该肖特基电极具有，例如，50μm的半径。通过这些工序，获得如图2A所示的肖特基二极管(SBD)39。 实验1在MOVPE装置的反应器中放入蓝宝石衬底41。在反应器中产生包括氢气、氮气以及氨气的气体气氛。在该气氛中，在1170℃下，蓝宝石衬底41经受热处理。热处理时间是10分钟，例如。接下来，在蓝宝石衬底41上生长籽晶层43。氨气、三甲基镓(TMG)和硅烷被提供给反应器，以及在1130℃下生长n+氮化镓层45。接下来，与例子一样，氨气和三甲基镓(TMG)被提供给反应器，以及在1130℃下，生长具有3μm厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有肖特基结的Ⅲ族氮化物半导体器件，该Ⅲ族氮化物半导体器件的特征在于具有：　　　　具有导电性的Ⅲ族氮化物支撑衬底；　　　　设置在所述Ⅲ族氮化物支撑衬底的主面上并且具有１００秒或以下的（１０１２）－面ＸＲＤ半峰全宽的氮化镓区；以及　　　　在所述氮化镓区上构成肖特基结的肖特基电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-4-26 128470/2005的范围中的权利，以及源自其精神的范围所有改进和改变被要求。权利要求1.一种具有肖特基结的III族氮化物半导体器件，该III族氮化物半导体器件的特征在于具有具有导电性的III族氮化物支撑衬底；设置在所述III族氮化物支撑衬底的主面上并且具有100秒或以下的(1012)-面XRD半峰全宽的氮化镓区；以及在所述氮化镓区上构成肖特基结的肖特基电极。2.权利要求1所述的III族氮化物半导体器件，其特征在于所述III族氮化物支撑衬底由具有导电性的氮化镓构成。3.权利要求1所述的III族氮化物半导体器件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦广平，木山诚，樱田隆，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]