半导体元件用外延基板、半导体元件用外延基板的制造方法以及半导体元件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102484049A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102484049A(43)申请公布日2012.05.30(21)申请号201080035067.9(74)专利代理机构北京北翔知识产权代理有限(22)申请日2010.06.30公司11285代理人钟守期苏萌(30)优先权数据2009-1840662009.08.07JP(51)Int.Cl.H01L21/205(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日C23C16/34(2006.01)2012.02.07H01L21/338(2006.01)(86)PCT申请的申请数据H01L29/47(2006.01)PCT/JP2010/0611482010.06.30H01L29/778(2006.01)(87)PCT申请的公布数据H01L29/812(2006.01)WO2011/016304JA2011.02.10H01L29/872(2006.01)(71)申请人日本碍子株式会社地址日本爱知县名古屋市瑞穗区须田町2-56(72)发明人角谷茂明三好実人杉山智彦市村干也仓冈义孝田中光浩权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书1313页页附图附图55页(54)发明名称半导体元件用外延基板、半导体元件用外延基板的制造方法以及半导体元件(57)摘要本发明提供将单晶硅用作基底基板的品质和特性优异的氮化物外延基板。在(111)单晶硅基板上，以(0001)结晶面大致平行于基板面的方式形成III族氮化物层群而成的外延基板具有：形成于基底基板上且由AlN构成的第一III族氮化物层；形成于第二III族氮化物层上且由InxxAlyyGazzN(xx+yy+zz＝1、0≤xx≤1、0＜yy≤1、0＜zz≤1)构成的第二III族氮化物层；以及在第二III族氮化物层上外延形成的至少一个第三III族氮化物层，而且，第一III族氮化物层为由柱状结晶、粒状结晶或晶畴中的至少一种构成的含多缺陷的层，第一III族氮化物层与第二III族氮化物层之间的界面为三维凹凸面。CN102489ACN102484049A权利要求书1/2页1.一种半导体元件用外延基板，其是在作为(111)结晶方向单晶硅的基底基板上，以(0001)结晶面大致平行于所述基底基板的基板面的方式形成III族氮化物层群而成的半导体元件用外延基板，其特征在于，具有：形成于所述基底基板上且由AlN构成的第一III族氮化物层；形成于所述第一III族氮化物层上且由InxxAlyyGazzN(xx+yy+zz＝1、0≤xx＜1、0≤yy＜1、0＜zz≤1)构成的第二III族氮化物层；以及在所述第二III族氮化物层上外延形成的至少一个第三III族氮化物层，而且，所述第一III族氮化物层是由柱状结晶、粒状结晶或晶畴中的至少一种构成的含多晶体缺陷的层，并且所述第一III族氮化物层与所述第二III族氮化物层之间的界面为三维凹凸面。2.权利要求1所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物层的(0002)结晶面的X射线摇摆曲线半峰宽为0.8度以上且1.1度以下，(10-10)结晶面的X射线摇摆曲线半峰宽为0.8度以上且1.1度以下。3.权利要求1或2所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，在所述基底基板与所述第一III族氮化物层之间形成有非晶形界面层。4.权利要求3所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述界面层由SiAlxOyNz构成。5.权利要求3或4所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物层的(0002)结晶面的X射线摇摆曲线半峰宽为0.5度以上且0.8度以下。6.权利要求1～5中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第二III族氮化物层和所述至少一个第三III族氮化物层之间界面的表面粗糙度为4nm以上且12nm以下。7.权利要求1～6中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第二III族氮化物层由AlyyGazzN(yy+zz＝1、0≤yy＜1、0＜zz≤1)构成。8.权利要求1～7中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物层的凸部的密度为5×109/cm2以上且5×1010/cm2以下。9.权利要求1～8中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述第一III族氮化物层的凸部的平均间隔为45nm以上且140nm以下。10.权利要求1～9中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述至少一个第三III族氮化物层包含半导体元件的功能层。11.权利要求1～9中任一项所述的半导体元件用外延基板，其特征在于，所述至少一个第三III族氮化物层含有超晶格结构层，该超晶格结构层是将不同组成的两种以上III族氮化物层交替