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JP6305137B2 - Nitride semiconductor laminate and semiconductor device - Google Patents

Nitride semiconductor laminate and semiconductor device Download PDF

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JP6305137B2 JP2014054478A JP2014054478A JP6305137B2 JP 6305137 B2 JP6305137 B2 JP 6305137B2 JP 2014054478 A JP2014054478 A JP 2014054478A JP 2014054478 A JP2014054478 A JP 2014054478A JP 6305137 B2 JP6305137 B2 JP 6305137B2
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Description

本発明は、窒化物半導体積層物および半導体装置に関する。   The present invention relates to a nitride semiconductor laminate and a semiconductor device.

III−V族化合物半導体は、高効率発光素子や電界効果型トランジスタ等の半導体装置の形成材料として用いられている。例えば、高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)等の電界効果型トランジスタ(Field effect transistor:FET)は、窒化物半導体エピタキシャルウエハ等の窒化物半導体積層物にソース電極、ドレイン電極、ゲート電極を設けて形成される。
このような半導体装置形成に用いられる窒化物半導体積層物は、炭化ケイ素(SiC)等からなる基板と、その基板上にエピタキシャル成長された窒化アルミニウム(AlN)等からなる核生成層と、その核生成層上にエピタキシャル成長された窒化ガリウム(GaN)等を含むバッファ層と、そのバッファ層上にエピタキシャル成長された高純度GaN等からなるチャネル層(電子走行層)と、そのチャネル層上にエピタキシャル成長された窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)等からなるバリア層(電子供給層)と、が積層されて構成されている(例えば、特許文献1参照)。
Group III-V compound semiconductors are used as materials for forming semiconductor devices such as high-efficiency light-emitting elements and field-effect transistors. For example, a field effect transistor (FET) such as a high electron mobility transistor (HEMT) is formed on a nitride semiconductor laminate such as a nitride semiconductor epitaxial wafer with a source electrode, a drain electrode, and a gate. It is formed by providing an electrode.
A nitride semiconductor laminate used for forming such a semiconductor device includes a substrate made of silicon carbide (SiC) or the like, a nucleation layer made of aluminum nitride (AlN) or the like epitaxially grown on the substrate, and the nucleation thereof. A buffer layer containing gallium nitride (GaN) or the like epitaxially grown on the layer, a channel layer (electron transit layer) made of high-purity GaN or the like epitaxially grown on the buffer layer, and nitride grown epitaxially on the channel layer A barrier layer (electron supply layer) made of aluminum gallium (AlGaN) or the like is laminated (see, for example, Patent Document 1).

ところで、電界効果型トランジスタにおいては、電流コラプスが動作上の問題となり得る。電流コラプスとは、GaN系電界効果型トランジスタで顕著に見られるもので、高電圧印加後にドレイン電流が大幅に低下してしまう現象である。この電流コラプスは、結晶表面の表面準位に電子がトラップされることにより、二次元電子ガス(Two Dimensional Electorn Gas)が空乏化してしまうことで発生する。電流コラプスにおけるトラップ準位の起源としては、AlGaNバリア層が考えられている。
このような電流コラプスの発生を低減させるべく、窒化物半導体積層物については、例えば、AlGaNバリア層における炭素(C)濃度とシリコン(Si)濃度を所定関係に規定することで、炭素による電子トラップ機能を抑制することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
By the way, in field effect transistors, current collapse can be an operational problem. Current collapse is prominently observed in GaN field-effect transistors, and is a phenomenon in which drain current is significantly reduced after application of a high voltage. This current collapse is generated when two-dimensional electron gas (Two Dimensional Electorn Gas) is depleted by trapping electrons in the surface level of the crystal surface. An AlGaN barrier layer is considered as the origin of the trap level in the current collapse.
In order to reduce the occurrence of such current collapse, for example, with respect to the nitride semiconductor multilayer structure, the carbon (C) concentration and the silicon (Si) concentration in the AlGaN barrier layer are regulated in a predetermined relationship, so that the electron trap by carbon It has been proposed to suppress the function (for example, see Patent Document 2).

特開2011−023677号公報JP 2011-023677 A 特開2009−117482号公報JP 2009-117482 A

しかしながら、上述した従来構成の窒化物半導体積層物では、電流コラプスの発生を必ずしも確実に抑制できるとは言えない。具体的には、特許文献2に開示されているように、AlGaNバリア層における炭素濃度とシリコン濃度との関係性を満たすだけでは、電界効果型トランジスタを構成した場合におけるドレイン電流の向上またはシート抵抗の低減(すなわち、窒化物半導体積層物におけるシート抵抗の低減または電子移動度の向上)を実現させる上で、必ずしも十分なものではないことがわかった。   However, it cannot be said that the current collapse can be surely suppressed in the nitride semiconductor laminate having the conventional configuration described above. Specifically, as disclosed in Patent Document 2, only by satisfying the relationship between the carbon concentration and the silicon concentration in the AlGaN barrier layer, the drain current can be improved or the sheet resistance when a field effect transistor is configured. It has been found that it is not always sufficient to achieve a reduction in the above (that is, reduction in sheet resistance or improvement in electron mobility in the nitride semiconductor laminate).

そこで、本発明の目的は、電流コラプスを有効に抑制することのできる窒化物半導体積層物および半導体装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor laminate and a semiconductor device capable of effectively suppressing current collapse.

上記目的を達成するために、本願の発明者は、炭素濃度とシリコン濃度との関係性を満たすだけでは電流コラプスの発生を必ずしも抑制し得ない理由について検討し、バリア層(電子供給層)が含有する他の元素(すなわち炭素またはシリコン以外の元素)の影響が及んでいるのではないかとの知見を得た。そして、本願の発明者は、さらに鋭意検討を重ね、他の元素である電子供給層内の水素(H)に着目し、以下に述べる本発明を想到するに至った。   In order to achieve the above object, the inventor of the present application examined the reason why the occurrence of current collapse cannot always be suppressed only by satisfying the relationship between the carbon concentration and the silicon concentration, and the barrier layer (electron supply layer) The inventor obtained that other elements (ie, elements other than carbon or silicon) may have an influence. The inventor of the present application has further studied earnestly, and has focused on hydrogen (H) in the electron supply layer, which is another element, and has come up with the present invention described below.

本発明の第1の態様は、
基板上に少なくとも電子走行層と電子供給層とが順に積層されてなる窒化物半導体積層物において、
前記電子供給層は、炭素および水素を含有してなるとともに、当該電子供給層内の炭素濃度が当該電子供給層内の水素濃度よりも低い
ことを特徴とする窒化物半導体積層物である。
The first aspect of the present invention is:
In a nitride semiconductor laminate in which at least an electron transit layer and an electron supply layer are sequentially laminated on a substrate,
The electron supply layer is a nitride semiconductor laminate including carbon and hydrogen, and having a carbon concentration in the electron supply layer lower than a hydrogen concentration in the electron supply layer.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の窒化物半導体積層物において、
前記電子供給層は、前記炭素濃度1×1017cm−3以上1×1018cm−3未満であり、前記水素濃度2×1017cm−3以上3×1018cm−3未満である
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the nitride semiconductor laminate according to the first aspect,
The electron supply layer has a carbon concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and less than 1 × 10 18 cm −3 and a hydrogen concentration of 2 × 10 17 cm −3 or more and less than 3 × 10 18 cm −3. It is characterized by.

本発明の第3の態様は、第1または第2の態様に記載の窒化物半導体積層物において、
前記電子供給層は、シリコンを含有してなるとともに、当該電子供給層内のシリコン濃度が前記水素濃度と同じか当該水素濃度よりも高い
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the nitride semiconductor laminate according to the first or second aspect,
The electron supply layer contains silicon, and a silicon concentration in the electron supply layer is equal to or higher than the hydrogen concentration.

本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の窒化物半導体積層物において、
前記電子供給層は、前記シリコン濃度が2×1017cm−3以上3×1018cm−3未満である
ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the nitride semiconductor laminate according to the third aspect,
The electron supply layer has a silicon concentration of 2 × 10 17 cm −3 or more and less than 3 × 10 18 cm −3 .

本発明の第5の態様は、第1から第4のいずれか1態様に記載の窒化物半導体積層物を用いて形成されたことを特徴とする半導体装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device formed using the nitride semiconductor multilayer structure according to any one of the first to fourth aspects.

本発明によれば、電流コラプスを有効に抑制することのできる窒化物半導体積層物および半導体装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nitride semiconductor laminated body and semiconductor device which can suppress electric current collapse effectively can be provided.

本発明に係る窒化物半導体積層物の概略構成例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the example of schematic structure of the nitride semiconductor laminated body which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の概略構成例を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the schematic structural example of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明の一実施例および比較例について、シート抵抗、電子移動度および電流コラプスの測定結果の具体例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the specific example of the measurement result of sheet resistance, electron mobility, and current collapse about one Example and comparative example of this invention.

以下、図面に基づき本発明に係る窒化物半導体積層物および半導体装置について説明する。ここでは、窒化物半導体積層物としてGaN系の窒化物半導体エピタキシャルウエハを例に挙げ、また半導体装置として電界効果型トランジスタを例に挙げて説明する。   Hereinafter, a nitride semiconductor laminate and a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a GaN-based nitride semiconductor epitaxial wafer will be described as an example of the nitride semiconductor stack, and a field effect transistor will be described as an example of the semiconductor device.

(1)窒化物半導体積層物の構成
図1は、本発明に係る窒化物半導体積層物の概略構成例を示す側断面図である。
図例のように、本実施形態で説明する窒化物半導体積層物1は、基板2上に、核生成層3と、バッファ層4と、バリア層5とを、順にエピタキシャル成長させて構成されている。
(1) Configuration of Nitride Semiconductor Stack FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration example of a nitride semiconductor stack according to the present invention.
As shown in the figure, the nitride semiconductor laminate 1 described in the present embodiment is configured by epitaxially growing a nucleation layer 3, a buffer layer 4, and a barrier layer 5 in this order on a substrate 2. .

(基板)
基板2は、例えばSi、SiC等で形成されている。さらに具体的には、基板2として、例えばポリタイプ4Hあるいはポリタイプ6Hの半絶縁性SiC基板等が用いられる。ここで、4H、6Hの数字はc軸方向の繰り返し周期を示し、Hは六方晶を示す。なお、基板2としては、電界効果型トランジスタを構成した場合の寄生容量を低減し、良好な高周波特性を得るために、半絶縁性SiC基板を用いることが好ましい。
(substrate)
The substrate 2 is made of, for example, Si or SiC. More specifically, as the substrate 2, for example, a polytype 4H or polytype 6H semi-insulating SiC substrate or the like is used. Here, the numbers 4H and 6H indicate the repetition period in the c-axis direction, and H indicates a hexagonal crystal. As the substrate 2, it is preferable to use a semi-insulating SiC substrate in order to reduce parasitic capacitance when a field effect transistor is configured and to obtain good high frequency characteristics.

(核生成層)
核生成層3は、例えばAlNを主成分として形成されている。この核生成層3は、一部領域(例えば基板2の側に位置する領域)が主に基板2とバッファ層4との格子定数差を緩衝する緩衝層3aとして機能するとともに、他部領域(例えばバッファ層4の側に位置する領域)が主に結晶成長のための核を形成する核生成層3bとして機能するようになっている。
(Nucleation layer)
The nucleation layer 3 is formed with, for example, AlN as a main component. The nucleation layer 3 functions as a buffer layer 3a in which a partial region (for example, a region located on the substrate 2 side) mainly buffers a lattice constant difference between the substrate 2 and the buffer layer 4, and other regions ( For example, a region located on the buffer layer 4 side) mainly functions as a nucleation layer 3b that forms nuclei for crystal growth.

(バッファ層)
バッファ層4は、例えばGaNを主成分として形成されている。このバッファ層4は、一部領域(例えば核生成層3の側に位置する領域)が主に核生成層3とバリア層5との格子定数差を緩衝する緩衝層4aとして機能するとともに、他部領域(例えばバリア層5の側に位置する領域)が主に電子を走行させるための電子走行層(チャネル層)4bとして機能するようになっている。なお、電子走行層4bには、バッファ層4とバリア層5の格子定数差に起因したバリア層5内のピエゾ効果(結晶が歪むことで電界が生じる効果)によって発生した二次元電子ガスが存在することになる。
(Buffer layer)
The buffer layer 4 is formed with GaN as a main component, for example. The buffer layer 4 functions as a buffer layer 4a in which a partial region (for example, a region located on the nucleation layer 3 side) mainly buffers a lattice constant difference between the nucleation layer 3 and the barrier layer 5. A partial region (for example, a region located on the barrier layer 5 side) mainly functions as an electron transit layer (channel layer) 4b for causing electrons to travel. In the electron transit layer 4b, there is a two-dimensional electron gas generated by a piezo effect in the barrier layer 5 due to a difference in lattice constant between the buffer layer 4 and the barrier layer 5 (an effect of generating an electric field by distorting the crystal). Will do.

(バリア層)
バリア層5は、例えばAlGaNを主成分として形成されている。このバリア層5は、電子走行層4bに電子を供給する電子供給層として機能するとともに、二次元電子ガスを空間的に閉じ込める障壁層として機能するようになっている。
(Barrier layer)
The barrier layer 5 is formed with, for example, AlGaN as a main component. The barrier layer 5 functions as an electron supply layer that supplies electrons to the electron transit layer 4b, and also functions as a barrier layer that spatially confines the two-dimensional electron gas.

また、バリア層5には、Siがドーピングされており、そのSiがn型キャリアとして機能する。さらに、バリア層5には、エピタキシャル成長条件に応じてCがオートドープされており、そのCがp型キャリアとして機能する。さらにまた、バリア層5には、エピタキシャル成長条件に応じて、そのエピタキシャル成長中の原料ガスからHが取り込まれている。つまり、バリア層5は、例えばAlGaNを主成分としているが、これに加えてSi、CおよびHを含有して形成されている。   The barrier layer 5 is doped with Si, and the Si functions as an n-type carrier. Further, the barrier layer 5 is auto-doped with C according to the epitaxial growth conditions, and the C functions as a p-type carrier. Furthermore, H is taken into the barrier layer 5 from the source gas during the epitaxial growth according to the epitaxial growth conditions. That is, the barrier layer 5 is mainly composed of, for example, AlGaN, but is formed by containing Si, C, and H in addition to this.

ところで、バリア層5におけるCドーピングは、キャリアを捕獲するトラップ準位として働くため、このトラップされたキャリアが負の電界を形成することにより、結果としてバッファ層4における二次元電子ガス濃度の減少を招き、電流コラプスの増加を起こす要因となり得る。つまり、電流コラプスの発生を抑制するためには、バリア層5におけるC濃度が低いほうが好ましい。
また、バリア層5にSiドーピングを行うと、当該バリア層5におけるSi濃度をC濃度よりも高くして、トラップ準位よりも多くのn型キャリアを存在させることで、抵抗率を減少させ電流コラプスの発生を抑制することができる。
これらのことから、バリア層5については、C濃度を抑えつつ、Si濃度をC濃度よりも高くするように、これらの関係を規定することで、電流コラプスの発生を抑制し得るようにすることが考えられる。
By the way, C doping in the barrier layer 5 acts as a trap level for trapping carriers, so that the trapped carriers form a negative electric field, resulting in a decrease in the two-dimensional electron gas concentration in the buffer layer 4. This can be a factor causing an increase in current collapse. That is, in order to suppress the occurrence of current collapse, it is preferable that the C concentration in the barrier layer 5 is low.
Further, when Si doping is performed on the barrier layer 5, the Si concentration in the barrier layer 5 is made higher than the C concentration, and more n-type carriers are present than the trap level, thereby reducing the resistivity and reducing the current. The occurrence of collapse can be suppressed.
For these reasons, for the barrier layer 5, the generation of current collapse can be suppressed by defining these relationships so that the Si concentration is higher than the C concentration while suppressing the C concentration. Can be considered.

しかしながら、本願の発明者による検討の結果、単にバリア層5におけるSi濃度をC濃度よりも高くしただけでは、電流コラプスの発生を必ずしも確実に抑制できるとは言えないことがわかった。その理由については、完全には解明していないが、バリア層5が含有する他の元素(すなわちCまたはSi以外の元素)の影響が及んでいるのではないかと考えられる。より具体的には、バリア層5が含有する他の元素の一つであるHの影響が及んでおり、当該バリア層5におけるH濃度をC濃度よりも高くしないと、電流コラプスの発生を有効に抑制することができないとの知見を得た。このことは、単にバリア層5中のSi濃度をC濃度より大きくしても、当該バリア層5中のH濃度がC濃度よりも大きくないと、結果として電界効果型トランジスタを構成した場合のドレイン電流の減少またはオン抵抗の増加、すなわち窒化物半導体積層物1におけるシート抵抗の増加または電子移動度の低下に繋がってしまうという事態が生じることを考慮すると、明らかであると言える。   However, as a result of the study by the inventors of the present application, it has been found that the current collapse cannot be reliably suppressed by simply increasing the Si concentration in the barrier layer 5 above the C concentration. Although the reason is not completely clarified, it is considered that the influence of other elements (that is, elements other than C or Si) contained in the barrier layer 5 is exerted. More specifically, the influence of H, which is one of the other elements contained in the barrier layer 5, affects the generation of current collapse unless the H concentration in the barrier layer 5 is set higher than the C concentration. It was found that it was not possible to suppress it. This means that even if the Si concentration in the barrier layer 5 is simply higher than the C concentration, if the H concentration in the barrier layer 5 is not higher than the C concentration, the drain in the case where a field effect transistor is formed as a result. It can be said that it is clear in view of the occurrence of a situation in which a decrease in current or an increase in on-resistance, that is, an increase in sheet resistance or a decrease in electron mobility in the nitride semiconductor laminate 1 occurs.

以上のことから、本実施形態の窒化物半導体積層物1において、バリア層5は、当該バリア層5内のC濃度が当該バリア層5内のH濃度よりも低くなっている。さらに、バリア層5は、当該バリア層5内のSi濃度が当該バリア層5内のH濃度と同じか当該H濃度よりも高くなっている。つまり、バリア層5は、Si濃度≧H濃度>C濃度という関係が成立するように形成されている。   From the above, in the nitride semiconductor laminate 1 of this embodiment, the barrier layer 5 has a C concentration in the barrier layer 5 lower than an H concentration in the barrier layer 5. Further, in the barrier layer 5, the Si concentration in the barrier layer 5 is the same as or higher than the H concentration in the barrier layer 5. That is, the barrier layer 5 is formed so that the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established.

C濃度は、1×1017cm−3以上であることが好ましい。C濃度は、電流コラプス発生抑制のためには低いほうが有効であるが、これより低すぎると電流コラプス発生抑制とトレードオフの関係にあるゲートリーク電流増大に繋がる可能性が生じるためである。なお、C濃度の上限値は、二次元電子ガスの低下を考慮すると、1×1018cm−3未満であることが好ましい。
H濃度は、2×1017cm−3以上であることが好ましい。H濃度>C濃度の関係成立を確実なものとするためである。なお、H濃度の上限値は、エピタキシャル成長可能な成長条件を考慮すると、3×1018cm−3未満が好ましい。
Si濃度は、2×1017cm−3以上であることが好ましい。Si濃度≧H濃度>C濃度の関係成立を確実なものとするためである。なお、Si濃度の上限値は、窒化物半導体積層物1における電子移動度の低下を考慮すると、3×1018cm−3未満が好ましい。
The C concentration is preferably 1 × 10 17 cm −3 or more. This is because a lower C concentration is more effective for suppressing the occurrence of current collapse, but if it is lower than this, there is a possibility that it may lead to an increase in gate leakage current that is in a trade-off relationship with the suppression of occurrence of current collapse. Note that the upper limit value of the C concentration is preferably less than 1 × 10 18 cm −3 in consideration of a decrease in the two-dimensional electron gas.
The H concentration is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more. This is to ensure that the relationship of H concentration> C concentration is established. Note that the upper limit of the H concentration is preferably less than 3 × 10 18 cm −3 in consideration of the growth conditions under which epitaxial growth is possible.
The Si concentration is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more. This is to ensure that the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established. Note that the upper limit value of the Si concentration is preferably less than 3 × 10 18 cm −3 in consideration of a decrease in electron mobility in the nitride semiconductor laminate 1.

(2)窒化物半導体積層物の製造方法
次に、上述した構成の窒化物半導体積層物1の製造方法の一例について説明する。ここでは、有機金属気相成長装置、別名MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)装置を用い、核生成層3、バッファ層4およびバリア層5をエピタキシャル成長法により形成する場合を例に挙げて説明する。
(2) Method for Manufacturing Nitride Semiconductor Stack Next, an example of a method for manufacturing the nitride semiconductor stack 1 having the above-described configuration will be described. Here, the case where the nucleation layer 3, the buffer layer 4 and the barrier layer 5 are formed by an epitaxial growth method using an organic metal vapor phase growth apparatus, also called a MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) apparatus, will be described as an example.

(基板搬入・前処理工程)
窒化物半導体積層物1の製造にあたっては、先ず、基板2として、例えばポリタイプ4Hまたはポリタイプ6Hの半絶縁性SiC基板を用意して、MOVPE装置が備える処理室内に搬入する。そして、前処理工程として、基板2を搬入した処理室内を、アンモニア(NH)を含まない水素(H)/窒素(N)混合ガスフロー雰囲気とし、所定設定温度(例えば1100℃)で所定時間(例えば5分間)加熱処理をする。この加熱処理により、処理室内の基板2は、その表面が清浄化される。
(Substrate loading / pretreatment process)
In manufacturing the nitride semiconductor laminate 1, first, as the substrate 2, for example, a polytype 4H or polytype 6H semi-insulating SiC substrate is prepared and carried into a processing chamber provided in the MOVPE apparatus. Then, as a pretreatment process, a hydrogen (H 2 ) / nitrogen (N 2 ) mixed gas flow atmosphere not containing ammonia (NH 3 ) is set in the processing chamber into which the substrate 2 is loaded, and at a predetermined set temperature (for example, 1100 ° C.). Heat treatment is performed for a predetermined time (for example, 5 minutes). By this heat treatment, the surface of the substrate 2 in the processing chamber is cleaned.

(核生成層形成工程)
前処理工程の終了後は、MOVPE装置の処理室内にNHガスを供給し、処理室内を所定設定温度(例えば1100℃)に保ったままH/NH混合ガスを所定時間(例えば25秒間)導入する。このNHガスフローにより、核生成層形成工程でAlN層を形成する際の窒素原子の脱離を防ぎ、AlNからなる核生成層3の高品質化を図ることができる。
(Nucleation layer formation process)
After completion of the pretreatment process, NH 3 gas is supplied into the processing chamber of the MOVPE apparatus, and the H 2 / NH 3 mixed gas is supplied for a predetermined time (for example, 25 seconds) while maintaining the processing chamber at a predetermined set temperature (for example, 1100 ° C.). )Introduce. With this NH 3 gas flow, it is possible to prevent detachment of nitrogen atoms when forming the AlN layer in the nucleation layer forming step, and to improve the quality of the nucleation layer 3 made of AlN.

その後は、処理室内が所定設定温度(例えば1100℃)のままの状態で、核生成層3を形成する原料ガスの処理室内への供給を開始する。核生成層3を形成する原料ガスとしては、例えばNHガスとトリメチルアルミニウム(Tri Methyl Aluminium:TMA)ガスとの混合ガスを用いることができる。そして、基板2のいずれかの主面上に、所定厚さ(例えば平均膜厚12nm)のAlNからなる核生成層3を形成する。このようにして形成する核生成層3は、基板2の表面が確実に清浄化されており不純物混入を未然に回避することができ、また核生成層3を形成する際の窒素原子の脱離が防止されるので、高品質なものとなる。 Thereafter, supply of the raw material gas for forming the nucleation layer 3 into the processing chamber is started while the processing chamber remains at a predetermined set temperature (for example, 1100 ° C.). As a source gas for forming the nucleation layer 3, for example, a mixed gas of NH 3 gas and trimethylaluminum (TMA) gas can be used. Then, a nucleation layer 3 made of AlN having a predetermined thickness (for example, an average film thickness of 12 nm) is formed on any main surface of the substrate 2. In the nucleation layer 3 formed in this way, the surface of the substrate 2 is surely cleaned, so that contamination with impurities can be avoided in advance, and desorption of nitrogen atoms when the nucleation layer 3 is formed. Is prevented, so that the quality is improved.

(バッファ層形成工程)
核生成層形成工程の終了後は、MOVPE装置の処理室内を上述した所定設定温度より低温の所定設定温度(例えば1000℃)とする。そして、TMAガスの処理室内への供給を停止するとともに、例えばトリメチルガリウム(Tri Methyl Gallium:TMG)ガスの処理室内への供給を開始する。このとき、NHガスの処理室内への供給は続いているため、TMGガスの供給開始により、バッファ層4としてのGaN層の形成が開始される。そして、核生成層3の上面に、バッファ層4として、所定厚さ(例えば平均膜厚が500nm)のGaN層を形成する。
(Buffer layer forming step)
After completion of the nucleation layer forming step, the processing chamber of the MOVPE apparatus is set to a predetermined set temperature (for example, 1000 ° C.) lower than the above-described predetermined set temperature. Then, the supply of TMA gas into the processing chamber is stopped, and the supply of, for example, trimethylgallium (TMG) gas into the processing chamber is started. At this time, since the supply of the NH 3 gas into the processing chamber continues, the formation of the GaN layer as the buffer layer 4 is started by the start of the supply of the TMG gas. Then, a GaN layer having a predetermined thickness (for example, an average film thickness of 500 nm) is formed on the upper surface of the nucleation layer 3 as the buffer layer 4.

(バリア層形成工程)
バッファ層形成工程の終了後は、処理室内が所定設定温度(例えば1000℃)のままの状態で、TMAガスの処理室内への供給を再開するとともに、例えばモノシラン(SiH)ガスの処理室内への供給を開始する。このとき、NHガスおよびTMGガスの処理室内への供給は続いている。そのため、これらの混合ガスの処理室内への供給により、バリア層5として、SiがドーピングされたAlGaN層の形成が開始される。そして、バッファ層4の上面に、バリア層5として、所定厚さ(例えば平均膜厚が30nm)のn型AlGaN層を形成する。
(Barrier layer forming process)
After completion of the buffer layer forming step, supply of TMA gas into the processing chamber is resumed while the processing chamber remains at a predetermined set temperature (for example, 1000 ° C.), and for example, into the processing chamber of monosilane (SiH 4 ) gas. Start supplying. At this time, the supply of NH 3 gas and TMG gas into the processing chamber continues. Therefore, the formation of an AlGaN layer doped with Si as the barrier layer 5 is started by supplying these mixed gases into the processing chamber. Then, an n-type AlGaN layer having a predetermined thickness (for example, an average film thickness of 30 nm) is formed on the upper surface of the buffer layer 4 as the barrier layer 5.

このとき、バリア層5には、SiHガスの供給によりSiがドーピングされ、またエピタキシャル成長条件に応じてCがオートドープされ、さらにはエピタキシャル成長中の原料ガスからHが取り込まれる。このようにして含有することになったSi、CおよびHについては、Si濃度≧H濃度>C濃度という関係を満たす必要がある。
この関係を成立させるために、バリア層形成工程では、バリア層5としてのAlGaN層をエピタキシャル成長させる際に、その成長条件の最適化を行う。ここでいう「成長条件」には、例えば成長温度、成長圧力、V/III比、成長速度、各ガス流量等の少なくとも一つが含まれる。また、成長条件の「最適化」とは、Si濃度≧H濃度>C濃度という関係が成り立つように、成長条件を適宜調整することをいう。
At this time, the barrier layer 5 is doped with Si by supplying SiH 4 gas, is auto-doped with C according to the epitaxial growth conditions, and further takes in H from the source gas during the epitaxial growth. For Si, C and H thus contained, it is necessary to satisfy the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration.
In order to establish this relationship, in the barrier layer forming step, the growth conditions are optimized when the AlGaN layer as the barrier layer 5 is epitaxially grown. The “growth conditions” here include at least one of, for example, a growth temperature, a growth pressure, a V / III ratio, a growth rate, and a flow rate of each gas. Further, “optimization” of the growth condition means that the growth condition is appropriately adjusted so that the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established.

例えば、Si濃度≧H濃度>C濃度という関係を成立させるためには、AlGaN層中にCがドープされ難くすることが必要である。そのためには、成長温度を高くする、成長圧力を高くする、V/III比におけるV族を増やす、バリア層5の形成ガス種を適宜選択する等の手法が有効である。具体的には、AlGaN層の一般的な成長温度が700〜800℃であるところ、これよりも高温の所定設定温度(例えば1000℃)でAlGaN層を形成する等の手法を採用することが考えられる。また、AlGaN層の形成ガスとしては、TMGガスの他のトリエチルガリウム(Tri Ethyl Gallium:TEG)も使用可能であるが、TEG(組成式:(CGa)ガスよりもCが少ないTMG(組成式:(CHGa)を用いる等の手法を採用することも考えられる。ただし、ここで述べた手法は、Cをドープされ難くしてSi濃度≧H濃度>C濃度という関係を成立させるための一手法に過ぎない。すなわち、成長条件の最適化は、ここで挙げた手法に限定されることはなく、Si濃度≧H濃度>C濃度という関係を成立させ得るものであれば、形成すべきAlGaN層の膜厚、品質等、MOVPE装置の仕様等を考慮しつつ、適宜行うことが考えられる。 For example, in order to establish the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration, it is necessary to make it difficult for C to be doped in the AlGaN layer. For this purpose, techniques such as increasing the growth temperature, increasing the growth pressure, increasing the V group in the V / III ratio, and appropriately selecting the formation gas type of the barrier layer 5 are effective. Specifically, when the general growth temperature of the AlGaN layer is 700 to 800 ° C., it is considered to adopt a method such as forming the AlGaN layer at a predetermined set temperature (for example, 1000 ° C.) higher than this. It is done. Further, as the gas for forming the AlGaN layer, other triethyl gallium (TEG) gas than TMG gas can be used, but C is more than TEG (composition formula: (C 2 H 5 ) 3 Ga) gas. It is also conceivable to employ a technique such as using a small amount of TMG (composition formula: (CH 3 ) 3 Ga). However, the method described here is only one method for making the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration difficult to be doped with C. That is, the optimization of the growth conditions is not limited to the method mentioned here, and if the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration can be established, the film thickness of the AlGaN layer to be formed, It is conceivable to carry out as appropriate in consideration of the quality and the specifications of the MOVPE apparatus.

(基板搬出工程)
バリア層形成工程の終了後は、基板2を処理室内から搬出し、本実施形態にかかる窒化物半導体積層物1の製造工程を終了する。
(Substrate unloading process)
After completion of the barrier layer forming step, the substrate 2 is unloaded from the processing chamber, and the manufacturing process of the nitride semiconductor laminate 1 according to the present embodiment is completed.

(3)電界効果型トランジスタの構成
次に、上述した構成の窒化物半導体積層物1を用いて構成される電界効果型トランジスタについて説明する。
電界効果型トランジスタ(Field effect transistor:FET)は、窒化物半導体積層物1を用いて構成される半導体装置の一例であり、ゲート電極から生じる電界によって電流の流れを制御する方式のトランジスタ構造を有したものである。この電界効果型トランジスタには、半導体ヘテロ接合に誘起された高移動度の二次元電子ガスをチャネルとした高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor:HEMT)が含まれる。
(3) Configuration of Field Effect Transistor Next, a field effect transistor configured using the nitride semiconductor laminate 1 having the above configuration will be described.
A field effect transistor (FET) is an example of a semiconductor device configured using the nitride semiconductor laminate 1 and has a transistor structure in which a current flow is controlled by an electric field generated from a gate electrode. It is a thing. This field effect transistor includes a high electron mobility transistor (HEMT) using a high mobility two-dimensional electron gas induced in a semiconductor heterojunction as a channel.

図2は、本発明に係る電界効果型トランジスタの概略構成例を示す側断面図である。
図例のように、本実施形態における電界効果型トランジスタ10は、窒化物半導体積層物1の上面、すなわちバリア層5の上面に設けられる電極11を備えている。電極11としては、ゲート電極11aと、ソース電極11bと、ドレイン電極11cとが設けられている。ゲート電極11aは、例えばニッケル(Ni)と金(Au)の複層構造からなる。ソース電極11bは、例えばチタン(Ti)とアルミニウム(Al)との複層構造からなる。ドレイン電極11cは、例えばTiとAlとの複層構造からなる。また、バリア層5の上面と電極11との間には、中間層12として例えばGaN層が設けられていてもよい。
FIG. 2 is a side sectional view showing a schematic configuration example of a field effect transistor according to the present invention.
As shown in the figure, the field effect transistor 10 according to the present embodiment includes an electrode 11 provided on the upper surface of the nitride semiconductor laminate 1, that is, the upper surface of the barrier layer 5. As the electrode 11, a gate electrode 11a, a source electrode 11b, and a drain electrode 11c are provided. The gate electrode 11a has a multilayer structure of, for example, nickel (Ni) and gold (Au). The source electrode 11b has a multilayer structure of, for example, titanium (Ti) and aluminum (Al). The drain electrode 11c has a multilayer structure of Ti and Al, for example. Further, for example, a GaN layer may be provided as the intermediate layer 12 between the upper surface of the barrier layer 5 and the electrode 11.

(4)本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に述べる1つまたは複数の効果を奏する。
(4) Effects of this Embodiment According to this embodiment, one or more effects described below are produced.

(a)本実施形態によれば、電子供給層として機能するバリア層5が少なくともCおよびHを含有してなるとともに、当該バリア層5内のC濃度が当該バリア層5内のH濃度よりも低くなっている。したがって、キャリアを捕獲するトラップ準位として働くCの濃度が低いため、C濃度が高い場合に比べると電流コラプスの発生を抑制し得るようになる。しかも、C濃度がH濃度よりも低いため、電流コラプスの発生を有効に抑制することができる。すなわち、バリア層5中のH濃度がC濃度よりも大きいことから、窒化物半導体積層物1におけるシート抵抗の増加または電子移動度の低下に繋がることがなく、電界効果型トランジスタを構成した場合のドレイン電流の減少またはオン抵抗の増加を招いてしまうことがない。
このように、本実施形態によれば、バリア層5におけるC濃度がH濃度よりも低いため、電流コラプスを有効に抑制することのできる窒化物半導体積層物1および電界効果型トランジスタを提供することができる。
(A) According to this embodiment, the barrier layer 5 functioning as an electron supply layer contains at least C and H, and the C concentration in the barrier layer 5 is higher than the H concentration in the barrier layer 5. It is low. Therefore, since the concentration of C acting as a trap level for capturing carriers is low, generation of current collapse can be suppressed as compared with the case where the C concentration is high. In addition, since the C concentration is lower than the H concentration, generation of current collapse can be effectively suppressed. That is, since the H concentration in the barrier layer 5 is higher than the C concentration, it does not lead to an increase in sheet resistance or a decrease in electron mobility in the nitride semiconductor laminate 1, and a field effect transistor is configured. There is no reduction in drain current or increase in on-resistance.
Thus, according to this embodiment, since the C concentration in the barrier layer 5 is lower than the H concentration, it is possible to provide the nitride semiconductor laminate 1 and the field effect transistor that can effectively suppress the current collapse. Can do.

(b)本実施形態によれば、バリア層5におけるC濃度が1×1017cm−3以上であり、H濃度2×1017cm−3以上であるため、H濃度>C濃度の関係成立を確実なものとしつつ、電流コラプスの発生を有効に抑制することができる。しかも、C濃度が低すぎることもなくなるので、電流コラプス発生抑制とトレードオフの関係にあるゲートリーク電流増大を招いてしまうこともない。 (B) According to the present embodiment, since the C concentration in the barrier layer 5 is 1 × 10 17 cm −3 or more and the H concentration is 2 × 10 17 cm −3 or more, the relationship of H concentration> C concentration is established. The generation of current collapse can be effectively suppressed while ensuring the above. In addition, since the C concentration is not too low, an increase in gate leakage current that is in a trade-off relationship with suppression of current collapse generation is not caused.

(c)本実施形態によれば、電子供給層として機能するバリア層5がCおよびHに加えてSiを含有してなるとともに、当該バリア層5内のSi濃度が当該バリア層5内のH濃度と同じか当該H濃度よりも高くなっている。つまり、バリア層5内においては、Si濃度≧H濃度>C濃度の関係が成り立つことになり、その結果としてSi濃度がC濃度よりも高くなる。したがって、このようなSiドーピングにより、トラップ準位よりも多くのn型キャリアを存在させることで、抵抗率を減少させ電流コラプスの発生を抑制することができる。しかも、その場合であっても、単にバリア層5におけるSi濃度をC濃度よりも高くするだけではなく、Si濃度≧H濃度>C濃度の関係が成り立つことになるので、電流コラプスの発生を確実に抑制できるようになる。 (C) According to the present embodiment, the barrier layer 5 functioning as an electron supply layer contains Si in addition to C and H, and the Si concentration in the barrier layer 5 is H in the barrier layer 5. It is the same as the concentration or higher than the H concentration. That is, in the barrier layer 5, a relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established, and as a result, the Si concentration becomes higher than the C concentration. Therefore, the presence of more n-type carriers than the trap level by such Si doping can reduce the resistivity and suppress the occurrence of current collapse. In addition, even in this case, not only the Si concentration in the barrier layer 5 is simply made higher than the C concentration, but also a relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established, so that the occurrence of current collapse is ensured. Can be suppressed.

(d)本実施形態によれば、バリア層5におけるSi濃度が2×1017cm−3以上であるため、Si濃度≧H濃度>C濃度の関係成立を確実なものとしつつ、電流コラプスの発生を有効に抑制することができる。 (D) According to the present embodiment, since the Si concentration in the barrier layer 5 is 2 × 10 17 cm −3 or more, it is ensured that the relationship of Si concentration ≧ H concentration> C concentration is established, and the current collapse is Generation can be effectively suppressed.

(4)変形例等
以上に、本実施形態について説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
(4) Modification etc. Although the present embodiment has been described above, the above-described disclosure shows an exemplary embodiment of the present invention. That is, the technical scope of the present invention is not limited to the above exemplary embodiment.

例えば、本実施形態では、SiC基板上に核生成層3としてのAlN層、バッファ層4としてのGaN層およびバリア層5としてのAlGaN層が順に積層されて窒化物半導体積層物1が構成されている場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されることなく、窒化物半導体積層物と呼べるものであれば、他の構成のもの(例えばInAlN層を含むもの)であっても全く同様に本発明を適用することが考えられる。   For example, in this embodiment, an AlN layer as the nucleation layer 3, a GaN layer as the buffer layer 4, and an AlGaN layer as the barrier layer 5 are sequentially stacked on the SiC substrate to form the nitride semiconductor multilayer stack 1. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, so long as it can be called a nitride semiconductor laminate, even if it has a different configuration (for example, an InAlN layer). Similarly, it is conceivable to apply the present invention.

また、例えば、本実施形態では、基板搬入・前処理工程、核生成層形成工程、バッファ層形成工程、バリア層形成工程および基板搬出工程を順に経て窒化物半導体積層物1を製造する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されることなく、その要旨を変更しない範囲で工程の削除、追加または変更を行っても構わない。   Further, for example, in the present embodiment, the case where the nitride semiconductor multilayer body 1 is manufactured through the substrate carrying-in / pre-processing step, the nucleation layer forming step, the buffer layer forming step, the barrier layer forming step, and the substrate unloading step in this order is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and the process may be deleted, added, or changed without changing the gist thereof.

また、例えば、本実施形態では、本発明に係る半導体装置の一例として、高電子移動度トランジスタ(HEMT)を含む電界効果型トランジスタ(FET)を例に挙げて説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、半導体レーザ等の他の半導体装置についても本発明を適用することが可能である。   For example, in the present embodiment, a field effect transistor (FET) including a high electron mobility transistor (HEMT) has been described as an example of the semiconductor device according to the present invention. However, the present invention is not limited thereto. The present invention is not limited, and the present invention can be applied to other semiconductor devices such as a semiconductor laser.

次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated concretely. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the following examples.

(実施例)
本発明の実施例では、上述した実施形態で説明した製造方法の手順に従い、ポリタイプ4Hまたはポリタイプ6Hの半絶縁性SiC基板からなる基板2上に、平均膜厚12nmのAlNからなる核生成層3を形成し、その上に平均膜厚500nmのGaNからなるバッファ層4を形成し、その上に平均膜厚30nmのAlGaNからなるバリア層5を形成して、窒化物半導体積層物1を構成した。
(Example)
In the examples of the present invention, nucleation made of AlN having an average film thickness of 12 nm is formed on the substrate 2 made of a semi-insulating SiC substrate of polytype 4H or polytype 6H according to the procedure of the manufacturing method described in the above-described embodiment. The layer 3 is formed, the buffer layer 4 made of GaN having an average film thickness of 500 nm is formed thereon, the barrier layer 5 made of AlGaN having an average film thickness of 30 nm is formed thereon, and the nitride semiconductor laminate 1 is formed. Configured.

この窒化物半導体積層物1におけるバリア層5について、二次イオン質量分析法(Secondary Ion-microprobe Mass Spectometry:SIMS)により、Si濃度、H濃度およびC濃度を測定したところ、Si濃度が1.2×1018cm−3、H濃度が5.0×1017cm−3、C濃度が1.4×1017cm−3であった。つまり、このバリア層5については、Si濃度>H濃度>C濃度という関係が成立していることがわかる。 With respect to the barrier layer 5 in the nitride semiconductor laminate 1, the Si concentration, the H concentration, and the C concentration were measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS). As a result, the Si concentration was 1.2. × 10 18 cm −3 , H concentration was 5.0 × 10 17 cm −3 , and C concentration was 1.4 × 10 17 cm −3 . That is, it can be seen that the barrier layer 5 has a relationship of Si concentration> H concentration> C concentration.

(比較例)
続いて、上述した実施例との比較のために構成した比較例について説明する。比較例1における窒化物半導体積層物は、従来構成に相当するものである。
(Comparative example)
Then, the comparative example comprised for the comparison with the Example mentioned above is demonstrated. The nitride semiconductor laminate in Comparative Example 1 corresponds to a conventional configuration.

ここで説明する比較例においても、上述した実施例の場合と略同様の手順にて窒化物半導体積層物を構成した。ただし、比較例においては、上述した実施例の場合とは異なり、バリア層形成工程での成長条件の最適化を行わなかった。
その結果として得られた窒化物半導体積層物におけるバリア層について、SIMSによりSi濃度、H濃度およびC濃度を測定したところ、Si濃度が1.1×1018cm−3、H濃度が4.1×1017cm−3、C濃度が7.9×1017cm−3であった。つまり、比較例においては、バリア層についてSi濃度>C濃度>H濃度という関係が成立していることがわかる。
Also in the comparative example described here, the nitride semiconductor multilayer structure was configured in substantially the same procedure as in the above-described example. However, in the comparative example, unlike the above-described example, the growth conditions in the barrier layer forming step were not optimized.
When the Si concentration, H concentration, and C concentration of the barrier layer in the nitride semiconductor laminate obtained as a result were measured by SIMS, the Si concentration was 1.1 × 10 18 cm −3 and the H concentration was 4.1. × 10 17 cm −3 and C concentration was 7.9 × 10 17 cm −3 . That is, in the comparative example, it can be seen that the relationship of Si concentration> C concentration> H concentration is established for the barrier layer.

(電気的特性の評価)
以上のように構成した実施例および比較例について、その電気的特性の評価を行った。
電気的特性の評価としては、窒化物半導体積層物におけるシート抵抗を非接触型過電流法により測定し、電子移動度を非接触型ホール効果により測定した。
さらに、窒化物半導体積層物のバリア層上にソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を形成して電界効果型トランジスタを構成し、その電界効果型トランジスタについて、電流コラプスを例えばパルスI−Vにより測定した。
(Evaluation of electrical characteristics)
The electrical characteristics of the examples and comparative examples configured as described above were evaluated.
For the evaluation of electrical characteristics, the sheet resistance in the nitride semiconductor laminate was measured by a non-contact overcurrent method, and the electron mobility was measured by the non-contact Hall effect.
Further, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed on the barrier layer of the nitride semiconductor laminate to form a field effect transistor, and the current collapse of the field effect transistor is measured by, for example, pulse IV. .

図3は、実施例および比較例について、シート抵抗、電子移動度および電流コラプスの測定結果の具体例を示す説明図である。
図例のように、実施例については、シート抵抗の測定結果が384Ω/sq.であり、電子移動度の測定結果が1520cm/Vsであり、電流コラプスの測定結果が1.14であった。
これに対して、比較例については、シート抵抗の測定結果が422Ω/sq.であり、電子移動度の測定結果が1350cm/Vsであり、電流コラプスの測定結果が1.89であった。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing specific examples of measurement results of sheet resistance, electron mobility, and current collapse for the examples and comparative examples.
As shown in the figure, for the examples, the sheet resistance measurement result is 384 Ω / sq. The measurement result of electron mobility was 1520 cm 2 / Vs, and the measurement result of current collapse was 1.14.
On the other hand, for the comparative example, the sheet resistance measurement result was 422 Ω / sq. The measurement result of electron mobility was 1350 cm 2 / Vs, and the measurement result of current collapse was 1.89.

この測定結果によれば、実施例のように窒化物半導体積層物1のバリア層5について、Si濃度>H濃度>C濃度という関係が成立していれば、比較例のようにSi濃度>C濃度>H濃度という関係が成立している場合に比べて、窒化物半導体積層物1におけるシート抵抗が低く抑えられ、さらに電子移動度が高くなっていることがわかる。また、電界効果型トランジスタを構成した場合においても、実施例のようにSi濃度>H濃度>C濃度という関係が成立していれば、比較例のようにSi濃度>C濃度>H濃度という関係が成立している場合に比べて、電流コラプスの発生が低く抑えられていることがわかる。
つまり、実施例のようにSi濃度>H濃度>C濃度という関係が成立していれば、窒化物半導体積層物1におけるシート抵抗の増加または電子移動度の低下を抑制して、電界効果型トランジスタを構成した場合の電流コラプスの発生を有効に抑制することができると言える。
According to this measurement result, if the relationship of Si concentration> H concentration> C concentration is established for the barrier layer 5 of the nitride semiconductor laminate 1 as in the example, Si concentration> C as in the comparative example. It can be seen that the sheet resistance in the nitride semiconductor laminate 1 is kept low and the electron mobility is higher than when the relationship of concentration> H concentration is established. Even when the field effect transistor is configured, if the relationship of Si concentration> H concentration> C concentration is established as in the embodiment, the relationship of Si concentration> C concentration> H concentration as in the comparative example. It can be seen that the occurrence of current collapse is suppressed to a lower level than in the case where is established.
That is, if the relationship of Si concentration> H concentration> C concentration is established as in the embodiment, an increase in sheet resistance or a decrease in electron mobility in the nitride semiconductor laminate 1 is suppressed, and a field effect transistor is achieved. It can be said that generation of current collapse in the case of configuring can be effectively suppressed.

1…窒化物半導体積層物、2…基板、3…核生成層、3a…核生成層、3b…緩衝層、4…バッファ層、4a…緩衝層、4b…電子走行層(チャネル層)、5…バリア層(電子供給層)、10…電界効果型トランジスタ、11…電極、11a…ゲート電極、11b…ソース電極、11c…ドレイン電極、12…中間層   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nitride semiconductor laminated body, 2 ... Substrate, 3 ... Nucleation layer, 3a ... Nucleation layer, 3b ... Buffer layer, 4 ... Buffer layer, 4a ... Buffer layer, 4b ... Electron travel layer (channel layer), 5 ... barrier layer (electron supply layer), 10 ... field effect transistor, 11 ... electrode, 11a ... gate electrode, 11b ... source electrode, 11c ... drain electrode, 12 ... intermediate layer

Claims (3)

基板上に少なくとも電子走行層と電子供給層とが順に積層されてなる窒化物半導体積層物において、
前記電子供給層は、
炭素および水素を含有してなるとともに、当該電子供給層内の炭素濃度が当該電子供給層内の水素濃度よりも低く、
シリコンを含有してなるとともに、当該電子供給層内のシリコン濃度が前記水素濃度と同じか当該水素濃度よりも高く、
前記シリコン濃度が2×10 17 cm −3 以上1.2×10 18 cm −3 未満である
ことを特徴とする窒化物半導体積層物。
In a nitride semiconductor laminate in which at least an electron transit layer and an electron supply layer are sequentially laminated on a substrate,
The electron supply layer is
Together comprising carbon and hydrogen, the carbon concentration of the electron supply layer is rather low than the hydrogen concentration of the electron supply layer,
And containing silicon, and the silicon concentration in the electron supply layer is the same as or higher than the hydrogen concentration,
Nitride semiconductor multilayer structure, wherein <br/> the silicon concentration is less than 2 × 10 17 cm -3 or more 1.2 × 10 18 cm -3.
前記電子供給層は、前記炭素濃度が1×1017cm−3以上1×1018cm−3未満であり、前記水素濃度2×1017cm−3以上3×1018cm−3未満である
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体積層物。
The electron supply layer has a carbon concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more and less than 1 × 10 18 cm −3 and a hydrogen concentration of 2 × 10 17 cm −3 or more and less than 3 × 10 18 cm −3 . The nitride semiconductor laminate according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laminate is provided.
請求項1または2のいずれか1項に記載の窒化物半導体積層物を用いて形成されたことを特徴とする半導体装置。 Wherein a formed using a nitride semiconductor multilayer structure according to any one of claims 1 or 2.
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