硅系基板、半导体装置及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅系基板、半导体装置及半导体装置的制造方法，特别是涉及一 种硅系基板、使用此硅系基板的半导体装置、及此半导体装置的制造方法，所述硅系基板用 以在其上形成氮化物系化合物半导体层。
【背景技术】
[0002] 氮化物系化合物半导体层，一般形成于廉价的硅基板或蓝宝石基板上，但在硅基 板上成长厚的III族（IIIA族）氮化物半导体层的工序中，会因为施加在硅基板上的应力，滑 移位错或缺陷等会被导入硅基板中。其结果，由于这些滑移位错或缺陷等，会产生所制作的 基板的翘曲不安定这样的问题。
[0003] 作为改善此基板的翘曲问题的手段，有将硅基板的厚度加厚的方法。然而，一般可 制作出来的基板的厚度是1_程度。制作在这厚度以上的厚度的基板，会因为基板的制作 工序或在制作器件的生产线所使用的装置或治具等的限制而是困难的。
[0004] 作为其它手段，考虑了提高硅基板的强度。作为此种方法，有下述报告：例如，若使 硅基板中的硼浓度为1Χ1019原子/cm3(at〇mS/cm 3)以上，则硅基板的强度会增加（参照专 利文献1)。
[0005] 进一步，在专利文献2中，公开了一种通过控制硅基板中的氧浓度来减低硅基板 的翘曲的技术。
[0006] [现有技术文献]
[0007] (专利文献）
[0008] 专利文献1 :日本特开2010-153817号公报；
[0009] 专利文献2 :日本特开2011-103380号公报。
【发明内容】
[0010][发明所要解决的课题]
[0011] 如上所述，针对要形成氮化物系化合物半导体层于其上的基板，已有改善该翘曲 的提案。
[0012] 然而，发明人发现了有以下的问题点。
[0013] 即，如专利文献1所公开的，若提高硅基板中的硼浓度，则会产生已成长于硅基板 上的氮化物系化合物半导体层的结晶性变差这样的问题。
[0014] 图3是表示基板的翘曲量（最大值）和上层的氮化物系化合物半导体层的结晶性 与基板的杂质浓度的关系的图表。如图3所示，对于基板的杂质浓度，基板的翘曲量（最大 值）与上层的氮化物系化合物半导体层的结晶性，展示了完全相反的特性。
[0015] 即，若提高基板的杂质浓度，则基板的翘曲量（最大值）会减低，但另一方面，上层 的氮化物系化合物半导体层的结晶性会变差。相反地，若降低基板的杂质浓度，则上层的氮 化物系化合物半导体层的结晶性会变好，但另一方面，基板的翘曲量（最大值）会增大。
[0016] 又，如专利文献2所公开的，若欲控制硅基板中的氧浓度，则有必要使用具有特定 范围的氧浓度的硅基板，而有材料成本变高这样的问题。再者，在此方法中，翘曲的改善并 不充分。
[0017] 本发明是有鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种硅系基板、半导体装 置及半导体装置的制造方法，可以改善基板的翘曲，并良好地维持形成于上层的氮化物系 化合物半导体层的结晶性。
[0018] [解决课题的方法]
[0019] 为了达成上述目的，本发明提供一种硅系基板，其用以在表面形成氮化物系化合 物半导体层的硅系基板，其特征在于，其具有：第一部分，该第一部分具有第一杂质浓度且 位于所述硅系基板的表面侧；及，第二部分，该第二部分具有比前述第一杂质浓度高的第 二杂质浓度，且位于所述硅系基板的比前述第一部分更内侧处；并且，前述第一杂质浓度是 1 X 1〇14原子/原子cm 3以上且未满1 X 10 19原子/cm 3。
[0020] 如此，利用硅系基板的表面侧的第一部分的杂质浓度比硅系基板的内侧的第二部 分低，且此第一部分的杂质浓度是1X 1〇14原子/原子cm3以上且未满1X 10 19原子/cm3， 可良好地维持形成于其上层的氮化物系化合物半导体层的结晶性，并且，由于内侧的第二 部分的杂质浓度高，因此可改善在形成氮化物系化合物半导体层时所发生的硅系基板的翘 曲。
[0021] 此处，优选为前述第二杂质浓度是1 X 1019原子/cm3以上且1 X 10 2°原子/cm 3以 下。
[0022] 如此，利用硅系基板的内侧的第二部分的杂质浓度是IX 1019原子/cm3以上且 1 X 102°原子/cm 3以下，可更有效地改善硅系基板的翘曲。
[0023] 又，优选为前述第一部分的厚度是Ιμπι以上且10 μπι以下，前述第一部分的厚度 比前述第二部分的厚度薄。
[0024] 如此，若硅系基板的表面侧的第一部分的厚度是1 ym以上且10 μπι以下，即使在 其上层形成氮化物系化合物半导体层时，也不会因为来自硅系基板的内侧的第二部分的杂 质扩散而使硅系基板的表面的杂质浓度变高，因此可确实地使形成于其上层的氮化物系化 合物半导体层的结晶性良好。
[0025] 进一步，利用第一部分的厚度比第二部分的厚度薄，可充分确保第二部分的厚度， 而可确实地改善硅系基板的翘曲。
[0026] 此处，前述杂质可以是硼、磷、铝、镓、砷、氮、氧、碳中的任一种以上。
[0027] 作为掺杂于硅系基板的杂质，可适宜地使用如上所述的元素，而可确实地提高基 板的强度。
[0028] 又，为了达成上述目的，提供了一种半导体装置，其特征在于，其具有：硅系基板， 该硅系基板具有：第一部分，该第一部分具有第一杂质浓度且位于所述硅系基板的表面侧， 及，第二部分，该第二部分具有比前述第一杂质浓度高的第二杂质浓度，且位于所述硅系基 板的比前述第一部分更内侧处；氮化物系化合物半导体层，该氮化物系化合物半导体层以 接触前述硅系基板的表面的方式而形成；及，电极，该电极形成于前述氮化物系半导体层的 与前述硅系基板为反对侧的面上，并且，前述第一部分具有1 μπι以上且10 μπι以下的厚度， 前述第一杂质浓度向表面逐渐减少，并且，前述硅系基板的表面中的前述第一杂质浓度是 1 X 1〇14原子/cm 3以上且未满1 X 10 19原子/cm 3。
[0029] 如此，利用硅系基板的表面侧的第一部分的杂质浓度比硅系基板的内侧的第二部 分低，此第一部分具有1 μπι以上且10 μπι以下的厚度，此第一部分的杂质浓度向表面逐渐 减少，此第一部分的杂质浓度是1 X 1〇14原子/原子cm3以上且未满1 X 10 19原子/cm3,可良 好地维持形成于其上层的氮化物系化合物半导体层的结晶性，并且，由于内侧的第二部分 的杂质浓度高，因此可改善在形成氮化物系化合物半导体时所发生的硅系基板的翘曲。
[0030] 此处，优选为前述第二杂质浓度是1 X 1019原子/cm3以上且1 X 10 2°原子/cm 3以 下。
[0031] 如此，利用硅系基板的内侧的第二部分的杂质浓度是IX 1019原子/cm3以上且 1 X 102°原子/cm 3以下，可更确实地提高基板强度，而可更有效地改善硅系基板的翘曲。
[0032] 又，前述杂质可以是硼、磷、铝、镓、砷、氮、氧、碳中的任一种以上。
[0033] 作为掺杂于硅系基板的杂质，可适宜地使用如上所述的元素。
[0034] 进一步，为了达成上述目的，提供了一种半导体装置的制造方法，其具有下述工 序：制作硅系基板的工序，所述硅系基板具有：第一部分，该第一部分具有第一杂质浓度且 位于所述硅系基板的表面侧；及，第二部分，该第二部分具有比前述第一杂质浓度高的第二 杂质浓度，且位于所述硅系基板的比前述第一部分更内侧处；并且，前述第一杂质浓度是 1 X 1〇14原子/cm 3以上且未满1 X 10 19原子/cm3,前述第二部分的厚度比前述第一部分的厚 度厚；以及，形成氮化物系半导体层的工序，所述氮化物系半导体层位于前述硅系基板的表 面。
[0035] 通过这样的方法，可制造前述本发明的半导体装置。特别是，由于具有在硅系基板 的表面形成氮化物系半导体层的工序，通过形成氮化物系半导体层时的热历程，杂质会由 硅系基板的内侧的第二部分热扩散至硅系基板的表面侧的第一部分，因此前述第一杂质浓 度会变成向表面逐渐减少。
[0036] 此处，优选为将前述第二杂质浓度设为1 X 1019原子/cm3以上且1 X 10 2°原子/cm3以下。
[0037] 如此，利用将硅系基板内侧的第二部分设为1X1019原子/cm3以上且1X10 2°原子 /cm3以下，可更确实地提高基板强度，而可更有效地改善硅系基板的翘曲。
[0038] 又，前述制作硅系基板的工序可包括：准备硅系基板的阶段，所述硅系基板整体具 有前述第二杂质浓度；及，形成硅系半导体层的阶段，所述硅系半导体层是通过外延成长而 形成在该硅系基板上，且所述硅系半导体层具有前述第一杂质浓度。
[0039] 通过这样的方法，可适宜地制作一种硅系基板，此硅系基板具有：第一部分，该第 一部分具有第一杂质浓度且位于所述硅系基板的表面侧；及，第二部分，该第二部分具有第 二杂质浓度且位于所述硅系基板的内侧。
[0040] 进一步，前述制作硅系基板的工序包括：准备硅系基板的阶段，所述硅系基板整体 具有前述第二杂质浓度；及，通过将该硅系基板热处理，使基板表面的杂质向外扩散的阶 段。
[0041] 通过这样的方法，可适宜