提供具有能减少漏电流的结构的ＩＩＩ族氮化物半导体电子器件。层叠体（１１）包括衬底（１３）及ＩＩＩ族氮化物半导体外延膜（１５）。衬底（１３）由具有超过１×１０１８ｃｍ－３的载流子浓度的ＩＩＩ族氮化物半导体构成。外延结构物（１５）包括ＩＩＩ族氮化物半导体外延膜（１７）。衬底（１３）的第一面（１３ａ）相对于向ｃ轴方向延伸的轴（Ｃｘ）以大于５度的角度θ倾斜。法线矢量ＶＮ以及ｃ轴矢量ＶＣ形成角度θ。ＩＩＩ族氮化物半导体外延膜（１７）包括依次配置在第一面（１３ａ）的法线方向上的第一、第二及第三区域（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）。第三区域（１７ｃ）的位错密度小于第一区域（１７ａ）的位错密度。第二区域（１７ｂ）的位错密度小于衬底（１３）的位错密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及III族氮化物半导体电子器件、制作III族氮化物半导体电子器件的方法以及III族氮化物半导体外延片。
技术介绍
在专利文献1中记载有氮化物半导体激光器。该氮化物半导体激光器制作在氮化镓衬底的主面上。氮化镓衬底的主面从氮化镓的(0001)面以13度以上90度以下的角度倾斜。由此，降低氮化物半导体激光器的有源层中的成分分离。在专利文献2中记载有纤锌矿型氮化镓的半导体衬底。该半导体衬底的主面从 (0001)面向<10-10>方向以45度以上65度以下的角度倾斜。在专利文献3中记载有肖特基二极管、pn结二极管以及MIS型晶体管。这些半导体元件制作在自支撑(free standing)氮化镓衬底上。自支撑氮化镓衬底的主面从(0001) 面以+5度以下-5度以上范围的角度倾斜。在专利文献4中记载有肖特基二极管、pn结二极管以及MIS型晶体管。例如，显示有合成偏角和有效载流子浓度的关系。在非专利文献1中记载有pin 二极管。pin 二极管具备生长于自支撑GaN衬底上的外延层。正方向的接通电压在摄氏300度的温度下为约5伏特。作为自支撑GaN衬底所使用的厚膜是通过氢化物气相外延生长(HVPE =Hydride Vapor Phase Epitaxy)法在Al2O3 衬底上生长的。通过激光束照射来将该厚膜从Al2O3衬底分离而制作自支撑GaN衬底。在该自支撑GaN衬底上通过有机金属气相生长法生长有3微米厚的非掺杂氮化物半导体膜。 接着，在该非掺杂氮化物半导体膜上生长有0. 3微米厚的Mg掺杂氮化物半导体膜。自支撑 GaN衬底、非掺杂氮化物半导体膜以及Mg掺杂氮化物半导体膜构成pin结构。在非专利文献2中记载有氮化物半导体pn结的特性。首先，通过有机金属气相生长法使用用于LEO再生长的SW2掩模在c面蓝宝石衬底上形成2微米厚的GaN膜。掩模图案为以45微米间隔具有5微米开口的条纹。在LEO生长中氮化物半导体垂直地生长于掩模开口，并且在水平方向外延生长(overgrowth)于掩模上。所生长的氮化物半导体的高度以及外延生长的长度分别约为8微米。在该LEO氮化物半导体部上形成pn结二极管。该 pn结二极管包括1微米厚的非掺杂η型GaN膜和生长在此上的0. 5微米厚的掺杂Mg的ρ 型GaN膜。pn结二极管的大小为2微米X 20微米。现有技术文献 专利文献 专利文献1 特开2001-120497号公报 专利文献2 特开2003-112999号公报 专利文献3 特开2006-100801号公报 专利文献4 特开2007-299793号公报 5 非专利文献 非专利文献 1:Y Irokawa et al. Appl. Phys. Lett. Vol. 83,No. 11,15 September, 2003 非专利文献 2 :P Kozodoyetal, Appl. Phys. Lett. Vol. 73, No. 7,17 September, 1998
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题 氮化镓系半导体电子器件包括外延生长在氮化镓衬底主面上的氮化镓半导体膜。 具体而言，氮化镓衬底主面从c面具有1度以内的偏角。在非专利文献2的氮化物半导体pn结二极管中，低位错部的反向漏电流不足 106cm_2，另一方面，高位错部的反向漏电流为4X IO8CnT2左右。低位错部的反向漏电流与高位错部的反向漏电流相比较小，这表示位错下降能够提高击穿电压。但是，该报告中的器件结构复杂，实际上无法在低位错部上制作器件。在非专利文献1中，在LEO氮化物半导体部上形成有pn结二极管，据此，由氮化物半导体制作的二极管的漏电流较多。因此，非专利文献1的Pin 二极管的反方向耐电压也不是充分高。在功率器件中为了确保电流而需要较大的芯片面积。例如，为了流过6安培左右的电流而需要1平方毫米(例如，Imm见方)以上的芯片大小。再有，为了流过到100安培左右为止的电流而需要25平方毫米(例如5mm见方)的芯片大小。在某种程度大小的电子器件中，电极形成在像氮化物半导体结晶内的位错这样的结晶缺陷较大密度的区域上。因为这些缺陷而使电子器件的漏电流增加。在进行开关动作的功率器件中，在断开开关时也流过漏电流。根据漏电流程度的不同而有可能起不到开关器件的作用。到目前为止，氮化物半导体的半导体器件实际应用为发光二极管、激光二极管。在这些发光器件中，即使是元件大小较大的也不过数百Pm见方。此大小的发光器件可以制作在低缺陷的氮化物半导体外延区域上。而且，在发光器件领域中，提高发光效率是重要的。因此，在发光器件领域中，改善特性的视点不在减少漏电流上而放在提高发光效率上。 另外，发光器件在其使用时被施加正方向偏压。另一方面，在作为开关器件所使用的电子器件中，到目前为止，关于漏电流的减少进行了改善的努力。需要进一步减少漏电流。专利技术者认为氮化物半导体元件的漏电流发生机理为如下。在反向偏压施加在肖特基结以及pn结上时，在其结合界面中电场强度变成最大。在其结合界面中存在结晶缺陷时，像其缺陷的电子以及/或者空穴这样的载流子成为反方向漏电流的发生源。另外，结晶缺陷在晶格中引起内部应力。例如，如果是压缩应力，则较小原子半径的杂质原子偏析在其结晶缺陷的可能性变高，如果是张开应力，则较大原子半径的原子偏析在其结晶缺陷的可能性变高。所偏析的杂质原子中的某种原子放出像电子以及空穴这样的载流子作为施主以及受主。这些载流子也可能成为漏电流的发生源。本专利技术的目的在于提供具有能够减少漏电流的结构的III族氮化物半导体电子器件。本专利技术的另一目的在于提供制造该III族氮化物半导体电子器件的方法。本专利技术的又一目的在于提供III族氮化物半导体外延片。用于解决问题的手段 本专利技术的一个侧面涉及III族氮化物半导体电子器件。III族氮化物半导体电子器件具备(a)支撑衬底，其由具有超过1 X IO18CnT3的载流子浓度的III族氮化物半导体构成，且包括第一面和与该第一面相反侧的第二面；(b)第一 III族氮化物半导体外延层，其设置于上述支撑衬底的上述第一面上。上述III族氮化物半导体外延层与上述支撑衬底的上述第一面形成结合，上述支撑衬底的上述第一面相对于向上述III族氮化物半导体的c 轴方向延伸的基准轴以大于5度的角度倾斜，上述第一 III族氮化物半导体外延层包括依次配置在上述第一面的法线方向上的第一区域、第二区域以及第三区域，上述第二区域的位错密度小于上述支撑衬底的位错密度，上述第三区域的位错密度小于上述第一区域的位错密度。本专利技术的另一侧面涉及制作III族氮化物半导体电子器件的方法。该方法具备 (a)将晶圆配置于生长炉的工序，其中，该晶圆由具有超过lX1018cm_3的载流子浓度的III 族氮化物半导体构成，并具有相对于向该III族氮化物半导体的c轴方向延伸的基准轴以大于5度的角度倾斜的主面；(b)在上述晶圆的上述主面上生长第一 III族氮化物半导体外延层的工序。上述III族氮化物半导体外延膜与上述晶圆的上述主面形成结合，上述第一 III族氮化物半导体外延层包括依次配置在上述主面的法线方向上的第一区域、第二区域以及第三区域，上述第二区域的位错密度小于上述晶圆的位错密度，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＩＩＩ族氮化物半导体电子器件，其特征在于，具备：支撑衬底，其由具有超过１×１０１８ｃｍ－３的载流子浓度的ＩＩＩ族氮化物半导体构成，且包括第一面和与该第一面相反侧的第二面；以及第一ＩＩＩ族氮化物半导体外延层，其设置于上述支撑衬底的上述第一面上，上述ＩＩＩ族氮化物半导体外延层与上述支撑衬底的上述第一面形成结合，上述支撑衬底的上述第一面相对于向上述ＩＩＩ族氮化物半导体的ｃ轴方向延伸的基准轴以大于５度的角度倾斜，上述第一ＩＩＩ族氮化物半导体外延层包括依次配置在上述第一面的法线方向上的第一区域、第二区域以及第三区域，上述第二区域的位错密度小于上述支撑衬底的位错密度，上述第三区域的位错密度小于上述第一区域的位错密度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：盐见弘，
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
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