外延生长基板与半导体装置、外延生长方法制造方法及图纸

使Ⅲ族氮化物半导体于Si单结晶基板上进行异质外延生长时，抑制在晶片端部发生的裂化。区域A为主要面外侧的最外周部，如图所示，其是施加了锥形加工的斜边部。区域B与区域C在同一平面即在于主要面上，区域B即镜面部为主要面的中心部，区域C为围绕区域B的主要面端部区域。主要面的面方位为（111）面，在区域B上施加有镜面加工。区域B占据了此Si单结晶基板11主要面的大部分，在其上面制造半导体装置。区域C即粗面部的面方位与区域B相同，为（111）面，但是相对于区域B上施加有镜面加工，而区域C上则施加有粗面加工。

【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将化合物半导体在其上面进行外延生长的外延生长基板，以及在使用该外延生长基板上形成的化合物半导体而构成的半导体装置。此外，还涉及制造该半导体装置时进行的外延生长方法。
技术介绍
以GaN为代表的III族氮化物半导体由于其带隙大的关系，被作为蓝色、绿色等发光二极管LED、镭射二极管LD等发光元件及动力元件的材料而广泛使用。在制造使用了硅等的LSI等之半导体装置时，使用切出大口径的大块结晶而获得的大口径晶片的做法，但在这样的化合物半导体上却难以获得如4英尺口径以上等大口径的大块结晶。为此，在制 造使用这种化合物半导体之半导体装置时，通常使用在与其不同材料组成的基板上将该化合物半导体进行异质外延生长而得到的晶片。此外，构成LED与LD的pn结与异质结也是进一步通过在其之上进行外延生长来获得。例如，作为能使GaN单结晶生长的外延生长基板材料，已知的有监宝石、SiC等等。这些材料比较容易获得大口径的大块结晶，而且通过对其面方位进行适当选择，能够使GaN在这些结晶组成之基板上进行异质外延生长，从而可以获得由大口径GaN单结晶形成的晶片。然而，这些材料组成的基板价格昂贵，因此人们也在进行使用更加便宜的硅(Si)单结晶基板的研究。在这种异质外延生长的情况下，构成基板的材料与如III族氮化物等半导体层之间存在晶格常数的不同。由于这种晶格常数差异即晶格不匹配而在半导体层上会发生错位等结晶缺陷以及裂化。专利文献I中叙述了一种减少因晶格不匹配所引发之不良影响的技术。在此，在质量要求特别高的能动层即直接与元件运作相关连的层与Si单结晶基板之间插入用来缓和能动层材料与Si之间晶格不匹配的缓冲层。据专利文献I中所述，在(111)面的Si单结晶基板上若是将AlGaInN多层膜作为缓冲膜来形成的话，就能在其之上得到质量优异的III族氮化物半导体层。此外，在异质外延生长的情况下，由于构成基板的材料与半导体层之间发生化学反应，对生长的半导体层造成不良影响。由于这种化学反应引发的不良影响在晶片端部发生的特别明显，这种影响会波及到半导体层的中心部。专利文献2记载了减少这种影响的技术。这种技术中，在基板晶片(硅)的端部形成由SiN组成的保护膜。当在该保护膜上使III族氮化物半导体层生长的情况下，SiN会阻止该化学反应，不让该化学反应在晶片端部发生。由此，通过抑制端部发生的化学反应，在硅基板上能够获得质量优异的III族氮化物半导体层。专利文献I日本专利特开2007-258230号公报专利文献2日本专利特开2009-256154号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据专利文献I所述的技术，可改善因晶格不匹配引起的结晶缺陷与裂化。为此，实际上在Si单结晶基板上借由缓冲层对于III族氮化物半导体进行异质外延生长的情况下，于晶片即Si单结晶基板的中心部可以得到裂化少的III族氮化物半导体层。然而，在晶片周边端部发生小规模裂化特别多的现象非常多见。实际上虽然该晶片端部并没有形成如发光元件与晶体管等半导体元件，但是该裂化有时候也会蔓延到晶片的中心部。在这种情况下，该裂化将对于制造好的半导体元件造成重大的不良影响。这样的问题，即使使用专利文献2所述的技术，也不能全部解决。S卩，要抑制这种在晶片端部的裂化发生，是十分困难的。本专利技术是鉴于这些问题而制造的，目的在于提供一种解决上述问题点的专利技术。 解决课题的方法本专利技术为了解决上述课题而构成为如下。本专利技术的外延生长基板，其特征为，其是一种具备硅单结晶基板和由III族氮化物半导体在所述硅单结晶基板的主要面上形成的缓冲层的外延生长基板，所述缓冲层在所述硅单结晶基板的主要面中心部上为单结晶，在所述硅单结晶基板主要面上的所述中心部周围区域为多结晶。本专利技术的外延生长基板，其特征为，所述硅单结晶基板的主要面为(111)面。本专利技术的外延生长基板，其特征为，在所述硅单结晶基板的主要面中心部施加有镜面加工，在所述硅单结晶基板主要面上的所述中心部周围区域施加有粗面加工。本专利技术的外延生长基板，其特征为，所述中心部周围经粗面加工的区域的算术平均粗糙度为IOnm以上。本专利技术的外延生长基板，其特征为，所述硅单结晶基板于所述主要面外侧之外周部具有经锥形加工的斜边部,该斜边部施加有粗面加工。本专利技术的外延生长基板，其特征为，所述缓冲层中包含由氮化铝(AlN)组成的层。本专利技术的外延生长基板，其特征为，所述缓冲层中包含超晶格结构。本专利技术的外延生长基板，其特征为，由硅单结晶组成，在主要面中心部施加有镜面加工，在主要面上的所述中心部周围区域施加有粗面加工。本专利技术的半导体装置，其特征为，具备所述外延生长基板和由III族氮化物半导体形成在该外延生长基板的主要面上的能动层。本专利技术的半导体装置，其特征为，在所述能动层中，操作电流在与所述主要面平行的方向上流动运作。本专利技术的外延生长方法，其特征为，其为在单结晶基板主要面上将与该单结晶基板不同材料组成的生长层进行异质外延生长的外延生长方法，在对所述单结晶基板主要面的中心部施以镜面加工、对所述主要面的所述中心部周围区域施以粗面加工后，将所述生长层进行异质外延生长。本专利技术的外延生长方法，其特征为，所述单结晶基板由硅组成，所述生长层由III族氮化物半导体构成。专利技术效果本专利技术由于采用了上述结构，因此能够抑制在Si单结晶基板上使III族氮化物半导体进行异质外延生长时发生在晶片端部的裂化。附图说明图I为本专利技术实施方式所涉及的用于外延生长基板的硅单结晶基板的形态示意图。图2为表示利用本专利技术实施方式所涉及的外延生长基板上面而形成的半导体装置结构的截面图。图3为比较例(a)与本专利技术实施例(b)所构成之半导体装置的外观图片。图4为表示本专利技术实施例中晶片端部周边截面结构轮廓的图。具体实施例方式以下对于本专利技术实施方式所涉及的外延生长基板进行说明。利用该外延生长基板形成的半导体装置为利用了 GaN与AlGaN异质结的高电子迁移率晶体管(HEMT)。另外，一般来说在使用半导体装置的时候，于制造工序后通过晶片切割得到各个半导体元件(HEMT元件)，或者是将上述元件置于包装好的形态下。然而，这里并不限于上述形态，即使是切割前的晶片状态，也包含于该半导体装置中。在该外延生长基板中，硅(Si )单结晶基板上形成有由III族氮化物半导体构成的缓冲层。这里Si单结晶基板是将拥有金刚石结构的Si单结晶的(111)面作为主要面的6英尺口径基板。该Si单结晶基板11的平面图以及其I-I方向的截面图如图I所示。其形状为略圆板状，但是为了在使用其来制造半导体装置的制造过程中指定晶片的方向，要在周围一部分处形成并非圆弧形，而是直线形状的部分即定向平面(Orientation Flat)。此外，将图I中截面图的右侧扩大来表示Si单结晶基板11的端部截面形状的一个例子。在该Si单结晶基板11的形状中，图I扩大截面图中的区域A为主要面外侧的最外周部，如图所示，其是施加了锥形加工或R加工的斜边部。斜边部的形状虽然是根据规格来确定的，但是其幅宽为数_以下，通常为O. 5mm以下。此外，区域B与区域C在同一平面即主要面上，区域B即镜面部为包含主要面中央的主要面中心部，区域C为围绕区域B的主要面端部区域。主要面的面方位为(111)面，在区域B上施加有镜面加工。区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：生田哲也，日野大辅，柴田智彦，
申请(专利权)人：同和电子科技有限公司，
类型：
国别省市：