氮化物半导体基板的制造方法与流程

本发明涉及一种氮化物半导体基板的制造方法。特别涉及一种高频设备用的氮化物半导体基板的制造方法。

背景技术：

1、以gan和aln为首的氮化物半导体能够用于使用了二维电子气体的高电子迁移率晶体管(hemt：high electron mobility transistor)和高耐压电子器件的制作。

2、制作在基板上生长这些氮化物半导体而成的氮化物晶圆是困难的，作为基板，使用蓝宝石基板和sic基板。但是，为了抑制大口径化和基板的成本，使用在硅基板上通过气相生长进行的外延生长。就对硅基板上的气相生长产生的外延生长膜的制作而言，与蓝宝石基板和sic基板相比，能够使用大口径基板，因此器件的生产性高，并且在散热性的方面有利。

3、将aln缓冲层层叠在单晶硅基板上，层叠缓冲层，然后层叠gan-hemt结构外延层，从而制作出功率设备用、rf设备用外延晶圆。特别是在rf设备用外延晶圆的单晶硅基板中，使用高电阻基板。将aln缓冲层层叠在高电阻单晶硅基板上，然后在其上外延生长缓冲层即超晶格结构缓冲层(sls)、在其上外延生长hemt结构。

4、另外，已知，在将aln缓冲层层叠在高电阻单晶硅基板上，并层叠缓冲层、hemt结构的情况下，aln的生长速率较慢，总计的外延生长时间变长，aln缓冲层的al会扩散至高电阻单晶硅基板，成为低电阻层而形成通道。作为降低这样的al的扩散的方法，最近已知有3c-sic on si的外延生长技术。也就是说，将中间层3c-sic层插入而做成aln/3c-sic/si。利用3c-sic层，更简单且效率良好地导入a1的扩散抑制层。

5、此外，在专利文献1中公开了一种半导体结构，其在硅基板与氮化铝层之间具备sin。sin能够在反应前形成。sin具有非晶质·单层晶体结构·多晶。当是非晶质的情况下，在其上生长的物质会发生聚合化，而不进行外延生长。此外，虽然有利用cvd工序来形成的记载，但是即使层叠cvd薄膜(2nm)，仍会发生多晶化。此外，即使制作成单晶结构sin，也记载有一种使用氨气作为氮源气体的技术，但是在使用氨时，会在外延晶圆上产生混浊。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特表2008-522447

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种氮化物半导体基板的制造方法，该方法当在单晶硅基板上外延生长aln层并在其上外延生长gan和algan层时，能够防止al扩散至单晶硅基板。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述问题，在本发明中，提供一种氮化物半导体基板的制造方法，所述氮化物半导体基板在成膜用基板上形成有氮化物半导体，其特征在于，包含：

5、工序(1)，其在氮气气氛中对由单晶硅构成的成膜用基板进行热处理，由此在所述成膜用基板上形成硅氮化膜；

6、工序(2)，其在所述硅氮化膜上生长aln膜；以及

7、工序(3)，其在aln膜上生长gan膜、algan膜或这两者。

8、如果是这样的方法，则能够制造防止al从aln层向单晶硅基板扩散，并且不会产生混浊的氮化物半导体基板。

9、此外，优选地，在所述工序(1)中，所述热处理是在rta炉中且1100～1300℃下进行1～120秒的热处理。

10、如果是这样的热处理，则能够比较容易地形成硅氮化膜。

11、此外，优选地，所述硅氮化膜是单晶。

12、在本发明中，能够形成这样的硅氮化膜。

13、此外，优选地，在本发明中，制造一种氮化物半导体基板，该氮化物半导体基板的生长用基板表面的al扩散浓度是4e15atoms/cm3以下。

14、像这样抑制了al向生长用基板表面的扩散的氮化物半导体基板在制作高频设备方面特别有用。

15、(三)有益效果

16、如上所述，如果是本发明，则能够提供一种氮化物半导体基板的制造方法，该方法当在单晶硅基板、特别是高电阻单晶硅基板上外延生长aln层并在其上外延生长gan和algan层时，能够防止al扩散至单晶硅基板，并且不会产生混浊。

技术特征：

1.一种氮化物半导体基板的制造方法，所述氮化物半导体基板在成膜用基板上形成有氮化物半导体，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的氮化物半导体基板的制造方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体基板的制造方法，其特征在于，

4.根据权利要求1-3中任一项所述的氮化物半导体基板的制造方，其特征在于，

技术总结
本发明是一种氮化物半导体基板的制造方法，所述氮化物半导体基板在成膜用基板上形成有氮化物半导体，其特征在于，包含：工序(1)，其在氮气气氛中对由单晶硅构成的成膜用基板进行热处理，由此在所述成膜用基板上形成硅氮化膜；工序(2)，其在所述硅氮化膜上生长AlN膜；以及工序(3)，其在所述AlN膜上生长GaN膜、AlGaN膜或这两者。由此，提供一种氮化物半导体基板的制造方法，该方法当在高电阻单晶硅基板上外延生长AlN层并在其上外延生长GaN和AlGaN层时，能够防止Al扩散至高电阻单晶硅基板。

技术研发人员：萩本和德,久保埜一平
受保护的技术使用者：信越半导体株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22