本发明专利技术提供一种化合物半导体的制造方法，在包含硅的基板的上部，形成硅氧化膜。其后，通过对基板(101)中的硅氧化膜的下侧的区域进行离子注入，接着进行热处理，而形成包含注入了离子的单晶硅的基底层(102)。接下来，通过除去硅氧化膜，而露出基底层(102)。其后，在基底层(102)上形成GaN层(105)。
【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，特别涉及能够适用于功率器件等中的。
技术介绍
II1-V 族氮化物半导体是以通式 BwAlxGayInzN(其中，w+x+y+z = 1,0 ^ w ^ I,O彡X彡1，0彡y彡1，0彡z彡I。)表示的、由铝(Al)、硼(B)、镓(Ga)及铟(In)和氮(N)的化合物构成的化合物半导体。以氮化镓(GaN)为代表的II1-V族氮化物半导体具有大的带隙，与之相伴地具有高击穿电压、高电子饱和速度、高电子迁移率、以及形成异质结时的高电子浓度等优点。由此，在II1-V族氮化物半导体中，以应用于短波长发光元件、高输出高频率元件、高频率低噪音放大元件及高输出开关元件等中为目的的研究开发正在推进之中。近年来，作为用于形成使用了 II1-V族氮化物半导体的半导体装置的基板，正在研究使用包含硅(Si)等的基板。包含硅的基板可以容易地大口径化，如果使用包含硅的基板作为使II1-V族氮化物半导体生长的基板，则可以大大地降低半导体装置的成本。一般来说，在包含硅的基板上形成II1-V族氮化物半导体的情况下，由于硅与氮化物半导体的晶格常数及热膨胀系数有大的不同，因此难以在包含硅的基板上结晶性良好地形成II1-V族氮化物半导体。以往，在短波长的光电器件或利`用高电流密度进行工作的GaN系电力器件中，为了 GaN的外延生长，广泛地使用蓝宝石基板。但是，在低成本化及大口径化方面存在大的技术性障碍，尤其是就降低成本而言，不能说是现实性基板的选择。碳化硅(SiC)由于晶格的不匹配小并且与蓝宝石基板相比具有高导热性，因此被认为有望用作GaN系电力器件用基板。但是，已知大块的碳化硅非常昂贵，另外，还具有难以得到大的形状的晶片的问题(例如参照非专利文献I。)。所以，例如在专利文献I等中提示过如下的方法，即，在包含容易大面积化并且廉价的硅的基板上，通过注入碳(C)离子而形成SiC层作为中间层，并通过在其上形成残留应力少并且高品质的II1-V族氮化物半导体，来制造廉价并且高性能的II1-V族氮化物半导体。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2005-203666号公报非专利文献非专利文献1“宽带隙半导体器件化材料研究的现状与课题”，吉田贞史，电子技术综合研究所汇报，第62卷第10，11号，p.575-586(1998)非专利文献2“B diffusion and clustering in ion implanted Si:The role of Bcluster precursors，，L.Pelaz, M.Jaraiz, G.H.Gilmer, H.-J.Gossmann, C.S.Rafferty,D.J.Eaglesham, and J.M.Poate Applied.Physics.Letters.70 (17)
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，若要将硅碳化而变为碳化硅，需要非常多的碳离子的注入，在专利文献I中记载的以往方法的情况下，需要lX1017ionS/cm2左右的剂量。该方法不仅难以在现实的成本内实施，而且要将因注入高剂量而明显地扰乱了结晶性的包含硅的基板的表面利用热处理加以单晶化，事实上在技术上较为困难，也缺乏再现性。
技术实现思路
本专利技术鉴于所述的问题，其目的在于，能够在包含容易大面积化并且廉价的硅的基板上，形成残留应力少而且高品质的化合物半导体。为了实现上述目的，本专利技术将设为如下的构成，即，在包含注入了离子的单晶硅的基底层上形成半导体膜。具体来说，本专利技术的具备:在包含硅的基板的上部形成硅氧化膜的工序(a);通过对基板中的硅氧化膜的下侧的区域进行离子注入，接着进行热处理，而形成包含注入了离子的单晶硅的基底层的工序(b);通过除去硅氧化膜而露出基底层的工序(C);和在基底 层上形成半导体膜的工序(d)。根据本专利技术的，由于在包含容易大面积化并且廉价的硅的基板上，利用离子注入和热处理，形成包含注入了离子的单晶硅的基底层，因此可以在基板上形成残留应力少并且高品质的化合物半导体层。本专利技术的中，优选利用IOOKeV以下的加速能来进行离子注入。本专利技术的中，优选利用lX1013ionS/cm2以上并且lX1016ions/cm2以下的剂量率来进行离子注入。本专利技术的中，优选在1000°C以上的温度下并且在不活泼气体气氛中进行热处理。本专利技术的中，半导体膜优选由AlxGayInzN(x+y+z =1、O≤X ≤1、0 ≤γ ≤1、0 ≤z ≤I)构成。本专利技术的优选在工序(d)之前，还具备在基底层上形成缓冲层的工序(dl)。该情况下，缓冲层中的与基底层接触的层优选由氮化铝构成。另外，在形成2层以上的缓冲层的情况下，缓冲层中的与半导体膜接触的层优选由 AlxGayInzN(x+y+z = 1>0 ≤x ≤1>0 ≤ y ≤1>0 ≤z ≤1)构成。本专利技术的中，离子注入中所用的离子优选为硼离子或磷离子。本专利技术的中，也可以是离子注入中所用的离子为硼离子，并且对于其注入量分布而言，在从基板的表面起沿深度方向IOOnm以内的位置处具有最大值。本专利技术的中，优选对基板的表面中的一部分进行离子注入。根据本专利技术的，能够在包含容易大面积化并且廉价的硅的基板上，形成残留应力少并且高品质的化合物半导体层。附图说明图1是表示利用本专利技术的一个实施方式的制造的化合物半导体的剖面图。图2是表示形成于基底层上的GaN层的X射线衍射的结果的曲线图。图3是在通过实施将B离子及P离子的剂量设为5X 1015ions/cm2的离子注入和热处理而形成的基底层上形成的GaN层的表面的SEM图像。图4是在通过实施将B离子及P离子的剂量设为I X 1014ions/cm2的离子注入和热处理而形成的基底层上形成的GaN层的表面的SEM图像。图5是在进行将B离子及P离子的剂量设为5X 1015ions/cm2的离子注入而未实施热处理时的离子注入层上形成的GaN层的表面的SEM图像。图6是表示面方位为(10-12)面的GaN层的衍射的半值宽度与离子注入中的剂量的依存性的曲线图。其中，101基板，102基底层，103A1N缓冲层，104AlGaN缓冲层，105GaN层具体实施例方式对本专利技术的一个实施方式的进行说明。本实施方式中，作为化合物半导体的一例使用了 II1-V族氮化物半导体。首先，在由单晶硅(Si)制成的基板上，形成硅氧化膜(3102膜)。通过对基板进行热处理而形成SiO2膜。SiO2膜是为了在后面进行的对基板的离子注入中，容易控制基板的从表面起在深度方向上的离子注入量分布而形成的。特别是，SiO2膜在硼(B)的注入时较为重要，可以控制B离子的深度方向的分布。关于对包含硅的基板的B离子的注入有过几个报告，近年来，对于基板内的B离子的行为已经为人所知。特别是已知有如下的现象，即，在B离子的注入的情况下，通过设置热氧化膜，可以将B离子向热氧化膜侧拉近(例如参照非专利文献2。)。即，根据是否具有SiO2膜，进行离子注入及热处理后的离子注入的轮廓(profile)是不同的。为了在从基板的表面起沿深度方向IOOnm以内，形成所注入的离子的浓度最高的区域，优选设置该热氧化膜，并进行离子的注入及用于修复损伤的热处理。对于SiO2膜，为了在除去该SiO2膜后在基板的表面有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.01 JP 2010-1961171.一种化合物半导体的制造方法，其特征在于，具备: 工序(a)，在包含硅的基板的上部，形成硅氧化膜； 工序(b)，通过对所述基板中的所述硅氧化膜的下侧的区域，进行离子注入，接着进行热处理，而形成包含注入了离子的单晶硅的基底层； 工序(C)，通过将所述硅氧化膜除去而露出所述基底层；以及 工序(d)，在所述基底层上形成半导体膜。2.根据权利要求1所述的化合物半导体的制造方法，其中， 利用IOOKeV以下的加速能进行所述离子注入。3.根据权利要求1或2所述的化合物半导体的制造方法，其中， 利用lX1013ionS/cm2以上并且I X 1016ionS/cm2以下的剂量率进行所述离子注入。4.根据权利要求1 3中任一项所述的化合物半导体的制造方法，其中， 在1000°C以上的温度且不活泼气体气氛中进行所述热处理。5.根据权利要求1 4中任一项所述的化合物半导体的制造方法，其中， 所述半导体膜由 AlxGayInzN 构成,其中 x+y+z = 1>0 ^ x ^ 1...
【专利技术属性】
技术研发人员：铃木朝实良，梅田英和，石田昌宏，上田哲三，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：
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