[發(fā)明專利]氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025249.1
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN104541359B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐藤憲;后藤博一;鹿內(nèi)洋志;土屋慶太郎;篠宮勝;萩本和徳
• 申請（專利權(quán)）人: 三墾電氣株式會(huì)社;信越半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/205
• 分類號(hào): H01L21/205;C23C16/34;C30B29/38;H01L21/338;H01L29/778;H01L29/812;H01L33/32
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司72003
• 代理人: 張永康,李英艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法使III-V族氮化物半導(dǎo)體的多層膜生長。

背景技術(shù)

氮化物半導(dǎo)體層通常形成于低價(jià)的硅基板上或藍(lán)寶石基板上。但是，這些半導(dǎo)體基板的晶格常數(shù)與氮化物半導(dǎo)體層的晶格常數(shù)差別較大，并且熱膨脹系數(shù)也不同。因此，于通過在半導(dǎo)體基板上進(jìn)行外延生長而形成的氮化物半導(dǎo)體層，將產(chǎn)生較大的應(yīng)變能。其結(jié)果為，氮化物半導(dǎo)體層容易產(chǎn)生裂縫或結(jié)晶品質(zhì)降低。

為了解決上述問題，提出以下方法：于由硅基板與由氮化物半導(dǎo)體所構(gòu)成的功能層之間，配置已積層有氮化物半導(dǎo)體層的緩沖層(例如參照專利文獻(xiàn)1)。為了形成該緩沖層，采用以下方法：固定V族元素(也稱為VA族元素)的原料也就是氨(NH₃)氣的流量，并切換III族元素(也稱為IIIA族元素)的原料氣體的流量。因此，V族元素與III族元素的比值，是取決于III族元素的原料氣體的供給量。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2008-218479號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

[發(fā)明所要解決的課題]

于通常的制造條件下，在緩沖層的現(xiàn)今的主流也就是氮化鎵(GaN)層與氮化鋁(AlN)層的積層體的形成、或氮化鋁鎵(AlGaN)層與AlN層的積層體的形成中，鋁(Al)的原料也就是三甲基鋁(trimethylaluminum，TMA)氣體的蒸氣壓，小于鎵(Ga)的原料也就是三甲基鎵(trimethylgallium，TMG)氣體的蒸氣壓。因此，AlN層生長時(shí)的V族元素原料氣體相對于III族元素原料氣體的比例(以下稱作“V/III比”)，大于GaN層生長時(shí)的V/III比。此處，AlN層生長時(shí)的V/III比，是將氨氣的供給摩爾數(shù)除以TMA氣體的供給摩爾數(shù)所得的值。GaN層生長時(shí)的V/III比，是將氨氣的供給摩爾數(shù)除以TMG氣體的供給摩爾數(shù)所得的值。

為了減低在GaN層的氮空位(nitrogen vacancy)，要求GaN層具有高V/III比。另一方面，若提高AlN層的V/III比，則無助于成膜的寄生反應(yīng)的影響會(huì)增大。

本發(fā)明的目的在于提供一種氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其使III-V族氮化物半導(dǎo)體層的積層結(jié)構(gòu)體，以適合各層的V/III比來生長。

[解決課題的方法]

根據(jù)本發(fā)明的一方案，提供一種氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其于導(dǎo)入有III族元素原料氣體和V族元素原料氣體的反應(yīng)爐內(nèi)，使III-V族氮化物半導(dǎo)體的多層膜生長，其中，所述氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下步驟：(a)以V族元素原料氣體的第1原料氣體流量和第1載氣(載體氣體，carrier gas)流量，使第1氮化物半導(dǎo)體層生長的步驟；及，(b)以比V族元素原科氣體少的第1原料氣體流量的第2原料氣體流量、和比第1載氣流量多的第2載氣流量，使第2氮化物半導(dǎo)體層生長的步驟并且，積層第1氮化物半導(dǎo)體層與第2氮化物半導(dǎo)體層。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明，可提供一種氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法，其使III-V族氮化物半導(dǎo)體層的積層結(jié)構(gòu)體以適合各層的V/III比來生長。

附圖說明

圖1是表示通過本發(fā)明的實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法制造而成的積層體的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。

圖2是表示用以說明本發(fā)明的實(shí)施方式的氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的氣體流量的圖表。

圖3是表示用以說明比較例的制造方法的氣體流量的圖表。

圖4是表示分別通過本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法與比較例的制造方法制造而成的氮化物半導(dǎo)體裝置的特性的比較結(jié)果的圖表。

圖5是表示通過本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法制造而成的氮化物半導(dǎo)體裝置的一個(gè)實(shí)例的示意剖面圖。

圖6是表示通過本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法制造而成的氮化物半導(dǎo)體裝置的其它例的示意剖面圖。

圖7是表示用以說明本發(fā)明的實(shí)施方式的其它氮化物半導(dǎo)體裝置的制造方法的氣體流量的圖表。

具體實(shí)施方式

其次，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下附圖的記載中，對相同或相似的部分，附加相同或相似的符號(hào)。但應(yīng)注意附圖為示意，厚度與平面尺寸的關(guān)系、各部分長度的比率等與實(shí)物不同。因此，具體的尺寸應(yīng)參考以下說明來判斷。又，在附圖相互之間，當(dāng)然也包含尺寸的關(guān)系或比率互不相同的部分。