半导体元件用外延基板、半导体元件、半导体元件用外延基板的制作方法、以及半导体元件的制作方法技术

本发明专利技术提供一种通态电阻低且常闭动作型的半导体元件。半导体元件用外延基板具备：基底基板；沟道层，其至少含有Al和Ga，且由Inx1Aly1Gaz1N（x1+y1+z1＝1）组成的第一III族氮化物构成；势垒层，其至少含有In和Al，且由Inx2Aly2Gaz2N（x2+y2+z2＝1）组成的第二III族氮化物构成。第一III族氮化物的组成在由x1＝0，0≦y1≦0.3决定的范围内，第二III族氮化物的组成在以InN、AlN、GaN为顶点的三维图上，由根据第一III族氮化物的组成决定的、以下各式所表示的直线包围的范围内，势垒层的厚度为3nm以下，并且，在势垒层之上，进而具备有由氮化硅构成且具有3nm以下的厚度的低结晶性绝缘层。

【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由III族氮化物半导体构成的多层结构外延基板，尤其涉及一种半导体元件用多层结构外延基板和其制作方法、以及该半导体元件。
技术介绍
III族氮化物半导体具有高绝缘击穿电场、高饱和电子速度，因此作为新时代的高频率/大功率的电子器件用半导体材料而受到关注。例如，将由AlGaN构成的势垒层和由GaN构成的沟道层层叠而成的HEMT(High Electron Mobility Transistor:高电子迁移率晶体管)元件是利用以下特征的元件:根据氮化物材料特有的强极化作用(自发极化效应和压电极化效应)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)。作为在HEMT元件用基板的基底基板，有时使用组成与III族氮化物不同的单晶(异种单晶)，例如硅或SiC等。此时，通常应变超晶格层或低温生长缓冲层等的缓冲层作为初始生长层，形成在基底基板之上。由此，在基底基板之上外延形成势垒层、沟道层以及缓冲层，成为使用了由异种单晶构成的基底基板的HEMT元件用基板的最基本的构成方式。除此之外，为了促进二维电子气的空间上的封闭性，有时还在势垒层和沟道层之间设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.25 JP 2010-1878991.一种半导体元件用外延基板，其特征在于， 具备: 基底基板; 沟道层，其至少含有Al和Ga，且由InxlAlylGazlN组成的第一 III族氮化物构成，其中xl+yl+zl = 1； 势垒层，其至少含有In和Al，且由Inx2Aly2Gaz2N组成的第二 III族氮化物构成，其中x2+y2+z2 = 1, 所述第一 III族氮化物的组成在由Xl = 0，0 = yl = 0.3决定的范围内， 所述第二 III族氮化物的组成在以InN、AlN、GaN为顶点的三维图上，由根据所述第一111族氮化物的组成决定的、以下各式所表示的直线包围的范围内， 所述势垒层的厚度为3nm以下， 并且， 在所述势垒层之上，进而具备有由氮化硅构成且具有3nm以下的厚度的低结晶性绝缘层， 式I2.权利要求1所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，在所述势垒层和低结晶性绝缘层之间，进而具备有由绝缘性的III族氮化物构成的、具有2.5nm以下的厚度的副绝缘层。3.权利要求2所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述副绝缘层由AlN构成。4.权利要求1-3中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于， 在所述沟道层和所述势垒层之间进而具备隔离层，所述隔离层至少含有Al，且由具有大于所述势垒层的宽带隙能量的、Inx3Aly3Gaz3N组成的第三III族氮化物构成，其中x3+y3+z3 = 1， 所述隔离层和所述势垒层的厚度的总和在5nm以下。5.权利要求4所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述隔离层由AlN构成。6.—种半导体兀件,其特征在于， 权利要求1-5中任一项所述的半导体元件用外延基板的所述低结晶性绝缘层之上，通过欧姆接合来接合源极电极和漏极电极并且通过肖特基接合来接合栅极电极。7.一种半导体元件用外延基板的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 沟道层形成工序，基底基板之上外延形成沟道层，所述沟道层至少含有Al和Ga，且由InxlAlylGazlN组成的第一 III族氮化物构成，其中xl+yl+zl = I ； 势垒层形成工序，在所述沟道层之上外延形成势垒层，所述势垒层至少含有In和Al，且由Inx2Aly2Gaz2N组成的第二 III族氮化物构成，其中x2+y2+z...

【专利技术属性】
技术研发人员：三好实人，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：