(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ＳｉＣ基板であって、基板の主たる色が黒色、導電型がｐ型、抵抗率が１×１０３Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満であるか、基板の主たる色が青色、導電型がｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満である、導電性ＳｉＣ基板と、
前記導電性ＳｉＣ基板上に形成され、厚さ１０μｍ以上の半絶縁性ＡｌＮ層と、
を有する化合物半導体構造。
【請求項２】
導電性ＳｉＣ基板であって、基板の主たる色が緑色、導電型がｎ型、抵抗率が０．１Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満である導電性ＳｉＣ基板と、
前記導電性ＳｉＣ基板上に形成され、厚さ１０μｍ以上のＡｌＮ層と、
を有し、前記ＳｉＣ基板の光吸収スペクトルのピーク値の吸収係数が、波長０．５μｍの吸収係数の２倍以内である化合物半導体構造。
【請求項３】
前記ＡｌＮ層が、Ｃｌを含む請求項１または２記載の化合物半導体構造。
【請求項４】
前記ＡｌＮ層の上に積層された、ｉ型ＧａＮ層、ｉ型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層と、
前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の上にオーミックコンタクトする１対のソース／ドレイン電極と、
前記１対のソース／ドレイン電極の間の、前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の上に形成されたｎ型ＧａＮ層と、
前記ｎ型ＧａＮ層上に堆積されたＳｉＮ膜と、
前記１対のソース／ドレイン電極の間で前記ＳｉＮ膜に形成された開口と、
前記開口を通じて前記ｎ型ＧａＮ層上にショットキコンタクトするゲート電極と、
をさらに有する請求項１〜３のいずれか１項記載の化合物半導体構造。
【請求項５】
（ａ）導電性ＳｉＣ基板の色と抵抗率を検出する工程と、  
（ｂ）前記工程（ａ）で検出した色と抵抗率が、予め設定したカテゴリ、（１）基板の主たる色が緑色、導電型がｎ型、抵抗率が０．１Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満であるか、（２）基板の主たる色が黒色、導電型がｐ型、抵抗率が１×１０３Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満であるか、（３）基板の主たる色が青色、導電型がｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満であるか、のいずれかに属するか否かを決定する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）で検出した色と抵抗が、予め設定したカテゴリのいずれかに属すると前記工程（ｂ）で決定した場合、前記導電性ＳｉＣ基板上に半絶縁性ＡｌＮ層を厚さ１０μｍ以上エピタキシャルに成長する工程と、
を含む化合物半導体構造の製造方法。
【請求項６】
（ｄ）前記工程（ｃ）で形成したＡｌＮ層の上にデバイス層を成長する工程
をさらに含む請求項５記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）が、前記工程（ｃ）の後、前記ＡｌＮ層の上に、ＭＯＣＶＤにより、ｉ型ＧａＮ層、ｉ型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層を積層する工程を含む請求項６記載の化合物半導体構造の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）における基板加熱温度を、前記色と抵抗率に依存して調整する請求項７記載の化合物半導体構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体構造とその製造方法に関し、特に導電性ＳｉＣ基板を用いたＧａＮ系化合物半導体構造とその製造方法に関する。
【０００２】
ＧａＮ系化合物半導体とは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．０）を指す。
【背景技術】
【０００３】
ＧａＮまたはＧａＮ系化合物半導体を用いた化合物半導体装置の開発が活発である。ＧａＮは、バンドギャップが３．４ｅＶと高く、高耐圧動作が可能である。ＧａＮ系化合物半導体を用いてヘテロ接合を形成することにより、種々の半導体装置を作成することができる。結晶成長方法としては、主に有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）が用いられる。
【０００４】
ＧａＮは高耐圧であり、例えば携帯電話の基地局用高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）等、高電圧、高速動作が要求される用途での応用が期待されている。サファイア、ＳｉＣ，ＧａＮ，Ｓｉ等の基板上に、ＧａＮ／ＡｌＧａＮを結晶成長し、ＧａＮ層を電子走行層とするＧａＮ−ＨＥＭＴが種々報告されている。
【０００５】
特開２００２−３５９２５６号は、例えばｃ面サファイア基板上に、ＭＯＣＶＤにより、ｉ型ＧａＮ電子走行層、ｉ型ＡｌＧａＮスペーサ層、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ電子供給層、およびＳｉドープｎ型ＧａＮ保護層を積層し、ＣＶＤでＳｉＮ膜を堆積し、開口を形成してソース／ドレインのオーミック電極，ゲートのショットキ電極を形成した、オン耐圧を高めると共に、Ｉ−Ｖ特性を改善したＧａＮ系ＨＥＭＴを提案している。
【０００６】
特開２００４−２２１３２５号は、ＳｉＣ基板上に、ｉ型ＧａＮ電子走行層、ｉ型ＡｌＧａＮスペーサ層、Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ電子供給層、およびＳｉドープｎ型ＧａＮキャップ層を積層し、ソース／ドレインのオーミック電極を形成した後、ＣＶＤで第１のＳｉＮ保護膜を堆積し、開口を形成して，ゲートのショットキ電極を形成し、さらに第２のＳｉＮ保護膜を形成したＨＥＭＴを提案している。本構成によれば、電流コラプスcollapse、即ち動作中のオン抵抗の変化、を抑制することができる。
【０００７】
現在、電流オフ時の耐圧として３００Ｖを超える値が報告されている。ＳｉＣ基板を用いたＧａＮ−ＨＥＭＴにおいて、最も良好な出力特性が得られている。ＳｉＣの熱伝導率が高いことが寄与している。高速動作ＧａＮデバイスを作製するためには、寄生容量を制限するため、半絶縁性ＳｉＣ基板を用いている。
【特許文献１】特開２００２−３５９２５６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半絶縁性ＳｉＣ基板の価格は非常に高く、ＧａＮ−ＨＥＭＴ普及の阻害要因となる可能性がある。導電性ＳｉＣ基板は、半絶縁性ＳｉＣ基板と較べて、安価に入手できる。導電性ＳｉＣ基板を用いて、特性の良好なＧａＮ系デバイスが作成できれば、普及に貢献する。
【０００９】
本発明の目的は、導電性ＳｉＣ基板を用い、特性の優れたＧａＮ系化合物半導体構造およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１観点によれば、
導電性ＳｉＣ基板であって、基板の主たる色が黒色、導電型がｐ型、抵抗率が１×１０３Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満であるか、基板の主たる色が青色、導電型がｐ型、抵抗率が１０Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満である、導電性ＳｉＣ基板と、
前記導電性ＳｉＣ基板上に形成され、厚さ１０μｍ以上の半絶縁性ＡｌＮ層と、
を有する化合物半導体構造、または
導電性ＳｉＣ基板であって、基板の主たる色が緑色、導電型がｎ型、抵抗率が０．０８Ωｃｍ以上、１×１０５Ωｃｍ未満である導電性ＳｉＣ基板と、
前記導電性ＳｉＣ基板上に形成され、厚さ１０μｍ以上のＡｌＮ層と、
を有し、前記ＳｉＣ基板の光吸収スペクトルのピーク値の吸収係数が、波長０．５μｍの吸収係数の２倍以内である化合物半導体構造
が提供される。
【００１１】
本発明の他の観点によれば、
（ａ）導電性ＳｉＣ基板の色と抵抗率を検出する工程と、 
（ｂ）前記工程（ａ）で検出した色と抵抗率が、予め設定した複数のカテゴリのいずれかに属するか否かを決定する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）で検出した色と抵抗が、予め設定したカテゴリのいずれかに属すると前記工程（ｂ）で決定した場合、前記導電性ＳｉＣ基板上に半絶縁性ＡｌＮ層を厚さ１０μｍ以上エピタキシャルに成長する工程と、
を含む化合物半導体構造の製造方法
が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
導電性ＳｉＣ基板を用いれば、ＳｉＣの高熱伝導率を備えたＧａＮ系化合物半導体装置を安価に作成できる。しかし、導電性基板を用いると、半導体装置の寄生容量が大きくなり、高速動作を妨げる。導電性基板と半導体装置の構成要素との間に厚い半絶縁性ないし高抵抗の化合物半導体層を介在させることにより、寄生容量を低減することができる。
【００１３】
図１Ａは、ＧａＮ−ＨＥＭＴ装置の構成を概略的に示す断面図である。（０００１）単結晶導電性ＳｉＣ基板１０１上に、半絶縁性ないし高抵抗ＡｌＮバッファ層１０３を厚く成長する。ＧａＮ系化合物半導体を成長する結晶成長方法として、代表的に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）とハイドライド気相エピタキシ（ＶＰＥ）が知られている。
【００１４】
図２Ａ，２ＢにハイドライドＶＰＥ装置とＭＯＣＶＤ装置との構成を概略的に示す。
【００１５】
図２Ａは、ハイドライドＶＰＥ装置の構成を概略的に示す断面図である。石英製反応管３０の周囲には誘導加熱用の高周波コイル３１が巻回され、その内部には基板１を載置するためのカーボンサセプタ３２が配置されている。図中左側に示す反応管３０の上流端には２つのガス導入管３４、３５が接続され、反応管３０の下流端には１本のガス排出管３６が接続されている。反応管３０内のサセプタ３２よりも上流側にボートboat３８が配置され、その内部には成長すべき化合物のＩＩＩ族元素のソース３９が収容される。ソース３９は、例えばＡｌＮ成長の場合はＡｌであり、ＧａＮ成長の場合はＧａである。ガス導入管３４からＮソースガスとしてアンモニアＮＨ３が導入され、ガス導入管３５からＨＣｌが導入される。ＨＣｌはボート３８中のＩＩＩ族ソース３９と反応し、ＩＩＩ族元素塩化物ＡｌＣｌを生成する。ソースガスＡｌＣｌとＮＨ３は基板１上に運ばれ、基板表面で反応してＡｌＮを成長させる。余剰のガスはガス排出管３６から除害塔へ排出される。
【００１６】
図２Ｂは、ＭＯＣＶＤ装置の構成を概略的に示す断面図である。石英製反応管４０の外側に高周波コイル４１が配置され、反応管４０の内側には基板１を載置するためのカーボンサセプタ４２が配置される。反応管４０の上流側には２つのガス導入管４４、４５が接続され、化合物のソースガスが供給される。例えば、ガス導入管４４からＮソースガスとしてＮＨ３を導入し、ガス導入管４５からＩＩＩ族元素のソースガスとしてトリメチルアルミニウム又はトリメチルガリウム等の有機ＩＩＩ族化合物原料を導入する。基板１上で結晶成長が行われ、余剰のガスはガス排出管４６から除害塔へ排出される。なお、ＭＯＣＶＤを減圧雰囲気で行う場合は、ガス排出管４６は真空ポンプへ接続され、真空ポンプの排出口が除害塔に接続される。
【００１７】
ＭＯＣＶＤは、化合物半導体の結晶成長方法として広く用いられてきた方法であり、良好な結晶性を得ることが可能である。不純物添加、厚さ制御の技術も種々確立されている。ただし、成長速度は、たかだか１μｍ／時間（Ｈ）である。
【００１８】
ハイドライドＶＰＥは、ＩＩＩ族元素のソースとして塩化物を用いる。成長速度は、数１０μｍ／時間も可能であるように、極めて速い。成長した結晶層はソースガスに依存する塩素（Ｃｌ）を含む可能性が高い。１０μｍ以上の厚い化合物半導体層を成長するには、ＭＯＣＶＤの成長速度は小さすぎ、成長速度を大きくできるハイドライドＶＰＥが適している。
【００１９】
導電性ＳｉＣ基板上にＧａＮ−ＨＥＭＴを作成するには、まず導電性ＳｉＣ基板上に厚さ１０μｍ以上、例えば厚さ２０μｍ〜５０μｍの半絶縁性ないし高抵抗ＡｌＮ層１０３をハイドライドＶＰＥで成長するのがよい。厚いＡｌＮ層をハイドライドＶＰＥで成長すると、転位が減少し、結晶性が改善される。その後、ＭＯＣＶＤでＨＥＭＴ構成層を成長する。
【００２０】
図1Ａに示すように、（０００１）面を有する単結晶導電性ＳｉＣ基板１０１の上に、ＡｌＮ層１０３を例えば厚さ約２５μｍハイドライドＶＰＥで成長する。ハイドライドＶＰＥ装置は、図２Ａに示すものであり、ボート３８内のＩＩＩ族元素原料はＡｌである。ハイドライドＶＰＥの条件は、
圧力：      常圧
ガス流量：
ＨＣｌ：１００ｃｃｍ、
ＮＨ３：１０ＬＭ（リットルパーミニッツ）
温度：      １１００℃
である。ＡｌＮ層の抵抗率は、たとえば１Ｅ５（１×１０５）Ωｃｍより格段に高くすることができる。
【００２１】
ＡｌＮバッファ層１０３の上にＨＥＭＴ構成層をＭＯＣＶＤで成長する。
【００２２】
図２Ｂに示すＭＯＣＶＤ装置を用い、ＭＯＣＶＤの条件は例えば以下のようにする。
原料とその流量：
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）：  ５０ｓｃｃｍ、
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）：  （必要に応じて）５ｓｃｃｍ、
アンモニア（ＮＨ３）：  ２０ＳＬＭ、
ｎ型不純物：  シラン（ＳｉＨ４）
ｐ型不純物：  ビスシクロペンタディエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）
圧力：  １００ｔｏｒｒ、
温度：  １１００℃。
【００２３】
ＴＭＧとＮＨ３を供給して（ＴＭＡは供給せず）、ＡｌＮバッファ層１０３の上に、例えば厚さ３μｍのＧａＮ層１０４を成長する。このＧａＮ層１０４はノンドープであり、２次元電子ガスが走行する活性層となる領域である。
【００２４】
ＧａＮ層１０４の成長に続き、ＡｌのソースガスであるＴＭＡの供給を開始し、例えば厚さ５ｎｍのノンドープＡｌＧａＮ層１０５を成長し、続いてｎ型不純物Ｓｉのソースガスとしてシラン（ＳｉＨ４）も導入し、厚さ２０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮ層１０６を成長する。ｎ型ＡｌＧａＮ層１０６のＳｉ不純物のドープ量は、例えば４×１０１８ｃｍ-3程度とする。ノンドープＡｌＧａＮ層１０５はスペーサ層となり、ｎ型ＡｌＧａＮ層１０６を活性層１０４から隔離する。ｎ型ＡｌＧａＮ層１０６は、電子供給層となり、キャリアとなる電子を活性層１０４へ供給する。このようにして、ＨＥＭＴの基本構成が形成される。
【００２５】
さらに、ｎ型ＡｌＧａＮ層１０６の上に、ＴＭＡの供給を止め、厚さ７ｎｍのｎ型ＧａＮ１０７を保護層として成長する。Ｓｉのドープ量は、例えば５×１０１８ｃｍ-3程度とする。ｎ型ＡｌＧａＮ１０６は、より低抵抗率のｎ型ＧａＮ１０７で覆われる。
【００２６】
基板をＭＯＣＶＤ装置から取出し、ＢＣｌ３のリセスエッチングで素子分離領域を形成した後、プラズマＣＶＤでＳｉＮ膜１０８を堆積する。ソース／ドレインコンタクト領域のＳｉＮ膜に開口を形成し、Ｃｌ２のドライエッチングでｎ型ＧａＮ層をエッチング除去する。例えば厚さ１０ｎｍのＴａ層、その上に厚さ３００ｎｍのＡｌ層を形成し、ソース電極Ｓ，ドレイン電極Ｄをパターニングする。これらの電極は、例えばリフトオフ法によりパターニングすることができる。６００℃でアニールしてオーミック接触を形成する。ゲートコンタクト領域のＳｉＮ膜１０８をエッチングし、例えば厚さ２０ｎｍのＮｉ層、厚さ４００ｎｍのＡｕ層を形成し、ゲート電極をパターニングする。この電極も、例えばリフトオフ法によりパターニングすることができる。ゲート電極はショットキ接触を形成する。
【００２７】
半絶縁性ＡｌＮ層１０３を厚く、少なくとも厚さ１０μｍ成長することにより、ＨＥＭＴの寄生容量を抑制できると期待される。ＡｌＮ層は成長と共に転位が減少し、結晶性が向上する効果も有する。この点から厚さ２０μｍ以上のＡｌＮ層を成長するのが特に好ましい。厚さの上限はウエハの反りとクラックによって決まるが、例えば５０μｍを上限としてよいであろう。動作中にオン抵抗が変化する電流コラプス現象は、ｎ型ＡｌＧａＮ電子供給層の上に、ＧａＮ保護層とＳｉＮ層を形成することにより回避できる。ＳｉＣは熱伝導率が高く、高耐圧の高速動作が実現できると期待される。
【００２８】
しかし、実際に、導電性ＳｉＣ基板上にＧａＮ系結晶層を成長して形成したＧａＮ−ＨＥＭＴのデバイス特性は再現性がなかった。
【００２９】
図３は、単位ゲート幅当たりのパワー密度を、各実験のラン毎に測定した結果を示す。曲線ｃ０が、実験の結果を示す。ばらつきが大きく、とても実用に耐えないことが判った。本発明者らは、期待した性能が何故実現できなかったのか、その原因を検討した。
【００３０】
半絶縁性ＳｉＣ基板が透明であるのに対し、導電性ＳｉＣ基板は種々の着色を呈する。含有される種々の不純物に起因する色である。Ｂ起因の黒色基板はｐ型の導電性を示す。Ｎ起因の緑色基板はｎ型の導電性を示す。Ａｌ起因の青色基板はｐ型の導電性を示す。導電性ＳｉＣ基板の色は不純物や準位の密度で支配され、抵抗率が低いほど色が強くなる。
【００３１】
図４Ａ、４Ｂは、緑色基板の例の一部を示す。図４Ａは、抵抗率の例を示す表である。図４Ｂは、緑色基板の例における、光吸収スペクトルのグラフである。横軸が波長を単位μｍで示し、縦軸が吸収係数を単位ｃｍ−１で示す。図４Ａのサンプルに対応するスペクトルにＳ１−Ｓ４の識別記号を付している。波長０．６μｍ付近にピークを持つ吸収帯が観察される。抵抗率が低いほど、吸収係数が高いことがわかる。光吸収スペクトルのピーク値の吸収係数が、波長０．５μｍの吸収係数の２倍以内であることが望ましい。
【００３２】
ＧａＮ系化合物半導体層は、通常１０００℃以上、例えば１１００℃の白熱状態で成長される。加熱源は、図２Ａ，２Ｂに示したカーボンサセプタ３２，４２からの輻射熱である。導電性ＳｉＣ基板が、例えば波長０．６μｍ周辺で吸収を示すと、カーボンサセプタからの輻射熱は少なくとも一部ＳｉＣ基板に吸収されてしまうであろう。すると、結晶成長中の最表面の温度が低下すると考えられる。
【００３３】
図４Ｃは、表面温度１１００℃で結晶成長を行う設定において、緑色ＳｉＣ基板の抵抗率によって、結晶成長最表面の温度が実際何度になるかを測定した結果を示すグラフである。横軸がＳｉＣ基板の抵抗率を示し、縦軸が成長最表面の表面温度を示す。抵抗率が低くなると表面温度が低下することが明瞭に示されている。表面温度の低下量が１０℃以内の場合は、成長温度を微調整することにより対応可能であった。しかし、それ以上に温度が下がる場合は、強制的に昇温しても、結晶の均一性や良好なデバイス特性は得られなかった。成長装置内の結晶成長の条件が余りに変化してしまうからと考えられる。即ち、グラフ中ハッチングで示した領域、抵抗率で示すと０．０８Ωｃｍ以上が現状での利用可能範囲である。
【００３４】
各種抵抗率の緑色ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長して、そのトラップ濃度を測定した。また、ＨＥＭＴ構造を形成し、シート抵抗を測定した。
【００３５】
図５Ａ，５Ｂは、各種抵抗率のＳｉＣを用いたときの、成長層のトラップ濃度と、シート抵抗との関係を示すグラフである。図５Ａは、ＳｉＣ基板の抵抗率が低下するとトラップ濃度が増加することを示している。結晶中にカーボンが取り込まれたり、点欠陥が増加したりすることにより、トラップ濃度が増加すると考えられる。設定温度を調整してもトラップ形成を抑制できていないことも示されている。
【００３６】
図５Ｂは、ＳｉＣ基板の抵抗率が低下すると、シート抵抗が増加ずることを示している。トラップが増加することにより、２次元電子ガスが減少し、シート抵抗が増加すると考えられる。
【００３７】
これらの結果も、緑色ＳｉＣ基板の抵抗率が０．０８Ωｃｍ以上の場合に、良好なデバイス特性が得られることを示した。
【００３８】
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、抵抗率０．０６Ωｃｍ、０．０８Ωｃｍ、半絶縁性基板（抵抗率としては１Ｅ５Ωｃｍより大）の緑色ＳｉＣ基板上に形成したＧａＮ−ＨＥＭＴのＩ−Ｖ特性を示す。抵抗率が０．０８Ωｃｍ以上の場合は、成長設定温度は１１００℃である。抵抗率０．０６Ωｃｍの基板に対しては成長設定温度を１１００℃から１１２０℃に昇温して、表面温度を調整した。抵抗率０．０８ΩｃｍのＳｉＣ基板上では、ほぼ半絶縁性基板上に近いＩ−Ｖ特性が得られている。抵抗率０．０６Ωｃｍの基板上では、ドレイン電流の低下が明らかである。
【００３９】
図７は、ゲート幅１ｍｍのデバイスで、オンウエハパワー測定を行った結果を示す。半絶縁性ＳｉＣ基板を用いた場合と同等範囲のパワーが得られるのは、緑色基板の場合は抵抗率０．０８Ωｃｍ以上、青色基板の場合は１０Ωｃｍ以上、黒色基板の場合は１Ｅ３Ωｃｍ以上であった。
【００４０】
なお、抵抗率１Ｅ５Ωｃｍ以上は、半絶縁性とされる領域である。従って、導電性各色ＳｉＣ基板の抵抗率の上限は１Ｅ５Ωｃｍと言える。
【００４１】
図１Ｂは、導電性基板の色、抵抗率の範囲、光吸収帯のピーク波長をまとめて示す表である。各色に応じて光吸収帯のピーク波長には差が有り、選択基準となる抵抗率の範囲も異なる。緑色導電性ＳｉＣ基板の場合は、抵抗率０．０８Ωｃｍ〜１Ｅ５Ωｃｍの導電性基板を選択すればよい。青色導電性ＳｉＣ基板の場合は、抵抗率１０Ωｃｍ〜１Ｅ５Ωｃｍの導電性基板を選択すればよい。黒色導電性ＳｉＣ基板の場合は、抵抗率１Ｅ３Ωｃｍ〜１Ｅ５Ωｃｍの導電性基板を選択すればよい。
【００４２】
図３の曲線ｃ１は、上記選択基準に従って、導電性ＳｉＣ基板を選択した後、その上に図１Ａに示すＧａＮ−ＨＥＭＴ構成を形成した時のラン毎のパワー密度を示す。ばらつきが大幅に減少し、均一な特性が得られていることが判る。このように、図１Ｂに示す選択基準に従って選択した導電性ＳｉＣ基板を、図１Ａに示す導電性ＳｉＣ基板１０１として用い、その上にＧａＮ−ＨＥＭＴ構成を形成することにより、低コストで、高耐圧、高速動作可能なＧａＮ−ＨＥＭＴを製作できる。
【００４３】
ＧａＮ−ＨＥＭＴを作製する場合を説明したが、導電性単結晶ＳｉＣ基板上に、ＡｌＮ，ＧａＮ，ＡｌＧａＮを含めた，ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦１．０）のＧａＮ系化合物半導体を成長できるであろう。ＡｌＮバッファ層を成長したウエハ、その上のＧａＮ層／ノンドープＡｌＧａＮ層／ｎ型ＡｌＧａＮ層／ｎ型ＧａＮ層の積層またはその一部を成長したウエハ等のＧａＮ系化合物半導体ウエハを製品としてもよい。これら、半導体装置と半導体ウエハとを含めた対象を半導体構造と呼ぶ。
【００４４】
ＧａＮ−ＨＥＭＴを作製する場合を説明したが、作成する電子デバイスもＨＥＭＴに限らない。他の電子デバイスや、光デバイスを作製することも可能であろう。
【００４５】
その他、種々の変形、改良、置換、組合わせなどが可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
ＧａＮ系化合物半導体装置、およびそのためのウエハを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１Ａ、１Ｂは、実施例による導電性ＳｉＣ基板を用いたＧａＮ−ＨＥＭＴの構成を示す断面図および導電性ＳｉＣ基板の特性を示す表である。
【図２】図２Ａ，２Ｂは、ハイドライドＶＰＥ装置とＭＯＣＶＤ装置の概略断面図である。
【図３】図３は、選択基準なく導電性ＳｉＣ基板を用いた時と、選択基準に従って選択した導電性ＳｉＣ基板を用いた時の、ラン毎のパワー密度を示すグラフである。
【図４】図４Ａ，４Ｂ、４Ｃは、緑色導電性ＳｉＣ基板の例における抵抗率の表、抵抗率に依存した吸収スペクトル、および抵抗率と結晶成長における表面温度の関係を示すグラフである。
【図５】図５Ａ，５Ｂは、導電性ＳｉＣ基板の抵抗率に依存した、成長層のトラップ濃度およびシート抵抗を示すグラフである。
【図６】図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、導電性ＳｉＣ基板および半絶縁性ＳｉＣ基板上に形成したＧａＮ−ＨＥＭＴのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。
【図７】図７は、ＨＥＭＴのパワー密度から導き出した導電性ＳｉＣ基板の選択基準となる抵抗率の範囲を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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