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公開番号2025101986
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219122
出願日2023-12-26
発明の名称III族窒化物積層体およびIII族窒化物積層体の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250701BHJP(結晶成長)
要約【課題】III族窒化物積層体において表面欠陥を低減する。
【解決手段】下地基板と、下地基板上に設けられ、窒化アルミニウムを含む第1層と、第1層の上に設けられ、窒化ガリウムを含む第2層と、を備え、第1層の厚さが11.0nm以上であり、第1層の厚さに対応する領域における、窒化アルミニウムと窒化ガリウムとの量の合計に対する窒化アルミニウムの量の比率であるAlN存在比が78%未満である、III族窒化物積層体である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下地基板と、
前記下地基板上に設けられ、窒化アルミニウムを含む第１層と、
前記第１層の上に設けられ、窒化ガリウムを含む第２層と、
を備え、
前記第１層の厚さが１１．０ｎｍ以上であり、
前記第１層の厚さに対応する領域における、前記窒化アルミニウムと前記窒化ガリウムとの量の合計に対する前記窒化アルミニウムの量の比率であるＡｌＮ存在比が７８％未満である、
ＩＩＩ族窒化物積層体。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２層の表面における大きさが０．１６５μｍ以上２．０μｍ以下である表面欠陥の平均密度が５００個／ｃｍ
２
以下である、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項３】
前記第２層上に設けられ、Ｉｎ
ｘ
Ａｌ
ｙ
Ｇａ
（１－ｘ－ｙ）
Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）の組成式で表されるＩＩＩ族窒化物を含む第３層と、を備え、
前記第３層の表面における大きさが０．１６５μｍ以上２．０μｍ以下である表面欠陥の平均密度が５００個／ｃｍ
２
以下である、
請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項４】
前記第１層は、
前記下地基板の表面を連続的に覆うように設けられる初期成長層と、
前記初期成長層の上に設けられ、凹凸構造を表面に有する３次元構造層と、を備えて構成され、
前記凹凸構造の頂部の上面がＣ面である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項５】
前記第１層の厚さは３０ｎｍ以下である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項６】
前記ＡｌＮ存在比が４７％以上である、
請求項１又は請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項７】
下地基板の上に、窒化アルミニウムを含む第１層を形成する工程と、
前記第１層の上に、窒化ガリウムを含む第２層を形成する工程と、
を有し、
前記第１層を形成する工程では、
前記第１層の厚さを１１．０ｎｍ以上としつつ、前記第１層の厚さに対応する領域における、窒化アルミニウムと窒化ガリウムとの合計に対する窒化アルミニウムの比率であるＡｌＮ存在比が７８％未満となるように、前記第１層を形成する、
ＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。
【請求項８】
前記第１層を形成する工程は、
窒化アルミニウムを含む結晶を、前記下地基板の表面を連続的に覆うように成長させ、初期成長層を形成する工程と、
前記初期成長層の上に、窒化アルミニウムを含む結晶を３次元的に成長させ、凹凸構造を表面に有する３次元構造層を形成する工程と、を有し、
前記３次元構造層を形成する工程では、前記凹凸構造の頂部上面にＣ面が形成されるような条件で成長させる、
請求項７に記載のＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層体およびＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物系の高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、携帯電話の基地局用のパワーアンプとして広く用いられている（例えば特許文献１）。ＩＩＩ族窒化物系のＨＥＭＴでは、従来用いられてきたＳｉ系デバイスと比較して、１素子あたりに投入できる電力を大幅に増加させることができる。これにより、基地局を小型化することができ、設置コストを大幅に低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－２８６７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＥＭＴ等の半導体素子はＩＩＩ族窒化物積層体から作製される。本発明者らの検討によると、ＩＩＩ族窒化物積層体に表面欠陥が存在することがあり、表面欠陥により半導体素子において所望のデバイス特性を得られないことがあった。
【０００５】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物積層体において表面欠陥を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
下地基板と、
前記下地基板上に設けられ、窒化アルミニウムを含む第１層と、
前記第１層の上に設けられ、窒化ガリウムを含む第２層と、
を備え、
前記第１層の厚さが１１．０ｎｍ以上であり、
前記第１層の厚さに対応する領域における、前記窒化アルミニウムと前記窒化ガリウムとの量の合計に対する前記窒化アルミニウムの量の比率であるＡｌＮ存在比が７８％未満である、
ＩＩＩ族窒化物積層体が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
下地基板の上に、窒化アルミニウムを含む第１層を形成する工程と、
前記第１層の上に、窒化ガリウムを含む第２層を形成する工程と、
を有し、
前記第１層を形成する工程では、
前記第１層の厚さを１１．０ｎｍ以上としつつ、前記第１層の厚さに対応する領域における、窒化アルミニウムと窒化ガリウムとの合計に対する窒化アルミニウムの比率であるＡｌＮ存在比が７８％未満となるように、前記第１層を形成する、
ＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物積層体において表面欠陥を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＩＩＩ族窒化物積層体を示す概略断面図である。
図２は、本実施形態に係るＩＩＩ族窒化物積層体の断面の部分拡大図である。
図３は、ＡｌＮ存在比と表面欠陥数との相関を説明するための図である。
図４は、窒化アルミニウムを含む第１層の膜厚と表面欠陥数との相関を説明するための図である。
図５は、表面欠陥の平均密度を説明するための図である
図６は、本発明の第１実施形態に係るＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法を示すフローチャートである。
図７は、サンプル１の断面をＴＥＭで観察したときの断面画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜発明者等の得た知見＞
まず、本発明者等が得た知見について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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