半导体元件用外延基板、半导体元件、PN接合二极管元件以及半导体元件用外延基板的制造方法技术

本发明专利技术提供一种恰当抑制从上覆层的元素扩散且特性优异的半导体元件用外延基板。在衬底上以使（0001）结晶面与基板面大致平行的方式层叠形成III族氮化物层群的半导体元件用外延基板，包括：沟道层，其由具有Inx1Aly1Gaz1N组成的第一III族氮化物构成，其中x1＋y1＋z1＝1且z1＞0；势垒层，其由具有Inx2Aly2N组成的第二III族氮化物构成，其中x2＋y2＝1且x2＞0、y2＞0；扩散防止层，其由AlN构成且具有3nm以上的厚度；上覆层，其由具有Inx3Aly3Gaz3N组成的第三III族氮化物构成，其中x3＋y3＋z3＝1且z3＞0。

【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半导体元件用外延基板，特别涉及由III族氮化物半导体构成的多层构造外延基板。
技术介绍
由于氮化物半导体具有高的绝缘击穿电场和高的电子饱和速度，因此作为新一代高频/大功率设备用半导体材料而倍受瞩目。例如，对由AlGaN构成的势垒层和由GaN构成的沟道层进行层叠而成的HEMT (高电子迁移率晶体管)元件利用以下特征通过氮化物材料特有的大极化效应(自发极化效应和压电极化效应)来在层叠界面(异质界面)上生成高浓度的二维电子气(2DEG)(例如，参照非专利文献I)。作为HEMT元件用基板的衬底，有时使用例如硅或SiC等具有与III族氮化物不同组成的单晶(异种单晶)。此时，通常应变超晶格层或低温生长缓冲层等的缓冲层形成在衬底上作为初期生长层。从而，在衬底上外延形成势垒层、沟道层、缓冲层，这是使用由异种单晶构成的衬底的HEMT元件用基板的最基本的构成方式。进而，以促进二维电子气的空间性封入为目的，在势垒层和沟道层之间还可以设置厚度Inm左右的隔离层。隔离层例如由AlN 等构成。进而，以改善HEMT元件用基板最表面的能级控制或与电极接触特性为目的，也可以在势垒层上形成例如由η型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.29 JP 2010-1703201.一种半导体元件用外延基板，使III族氮化物层群以使(0001)结晶面与基板面大致平行的方式层叠形成在衬底上，其特征在于，包括沟道层，其由具有InxlAlylGazlN组成的第一 III族氮化物构成,其中xl + yl + zl = I 且 zl > O ;势垒层，其由具有Inx2Aly2N组成的第二 III族氮化物构成，其中x2 + y2 = I且x2 >0、y2 > O ;扩散防止层，其由AlN构成且具有3nm以上的厚度；上覆层，其由具有Inx3Aly3Gaz3N组成的第三III族氮化物构成，其中x3 + y3 + z3 = I 且 z3 > O。2.权利要求1所述的外延基板，其特征在于，所述第二III族氮化物的带隙大于所述第一 III族氮化物的带隙。3.权利要求1或2所述的外延基板，其特征在于，所述第二 III 族氮化物为 Inx2Aly2N,其中 x2 + y2 = I 且 O. 14 ^ x2 ^ O. 24，所述第三III族氮化物为Aly3Gaz3N,其中y3 + z3 = I且z3 > O。4.权利要求1或2所述的外延基板，其特征在于，所述上覆层为在具有Aly3Gaz3N组成的所述第三III族氮化物中参杂受主元素的层，其中y3 + z3 = I且z3 > O。5.权利要求4所述的外延基板，其特征在于，所述受主元素为Mg。6.权利要求1或2所述的外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物为AlylGazlN, 其中 yl + zl = I 且 zl >0。7.权利要求6所述的外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物为GaN。8.权利要求1或2所述的外延基板，其特征在于，在所述沟道层和所述势垒层之间还设有由第四III族氮化物构成的隔离层，该第四III族氮化物具有Inx4Aly4Gaz4N组成，其中 x4 + y4 + z4 = I且y4 > O,所述第四III族氮化物的带隙大于所述第二 III族氮化物的带隙。9.权利要求8所述的外延基板，其特征在于，所述第四III族氮化物为A1N。10.一种半导体元件，其使用权利要求1或2所述的半导体元件用外延基板制作。11.一种PN接合二极管元件，其使用权利要求4所述的半导体元件用外延基板制作。12.—种半导体元件用外延基板的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好实人，杉山智彦，市村干也，田中光浩，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：
国别省市：