(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置に関し、より詳しくは、半導体装置の新規な構造および方法に関する。例えば６マイクロメートルの比較的厚いＧａＮ層を経済的に作製する方法を提供する。【解決手段】ＧａＮ基半導体装置用の基板を、上面にサファイア薄層を有するポリＳｉＣ基板により形成する。サファイア層の厚さは、０．１〜１．０マイクロメートルの範囲にある。ＧａＮ型層を、必要によりそれらの間に遷移層を形成した状態で、サファイア層上に成長させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な表面および底面を有する多結晶炭化ケイ素ウェハと、多結晶炭化ケイ素基板の表面上のサファイア薄層とを備えるＧａＮ基半導体装置用基板であって、
前記サファイア層の上面は、比較的厚いＧａＮ層を有するＧａＮ基装置の層を受けるようになっているＧａＮ基半導体装置用基板。
【請求項２】
前記サファイア層は、約０．１マイクロメートルよりも厚い、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記サファイア層は、約０．１マイクロメートル〜約１．０マイクロメートルの範囲の厚さを有する請求項１に記載の基板。
【請求項４】
平坦な上面を有するポリＳｉＣ基板と、
前記平坦な上面上に接触するサファイア薄層と、
前記サファイア層の表面上の遷移層と、
前記遷移層上に接触するＡｌＧａＮ層と、
前記ＡｌＧａＮ層および前記ＧａＮ層上に接触するＧａＮ層と、
前記ＧａＮ層上で相隔たるソース、ドレイン、およびゲート接点とを備えるＧａＮ型半導体装置。
【請求項５】
前記サファイア層は、約０．１マイクロメートルよりも厚い請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記サファイア層は、約０．１マイクロメートル〜約１．０マイクロメートルの範囲の厚さを有する請求項４に記載の装置。
【請求項７】
ポリＳｉＣ基板上にサファイアの薄層を形成する工程と、
前記サファイア上に複数の窒化物含有層を堆積して、２ＤＥＧ層と厚いＧａＮ層を画定させる工程と、
前記厚いＧａＮ層上に導電電極を堆積する工程
とを有するＩＩＩ族窒化物へテロ接合装置の製造方法。
【請求項８】
前記サファイア層は、前記ポリＳｉＣ基板よりも薄い厚さを有し、かつ前記サファイア層の厚さは、約０．１マイクロメートルよりも大きく、約１．０マイクロメートルよりも小さい請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、より詳しくは、半導体装置の新規な構造および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
実効的なＧａＮ基半導体装置を製造するためには、例えば６マイクロメートルの比較的厚いＧａＮ層が必要である。しかし、厚いＧａＮ層を経済的に作製することは難しい。
【０００３】
シリコンは、このような装置用に、好適かつ経済的な基板である。しかし、熱的不整合および格子の不整合のために、シリコン基板上に、ＧａＮ型材料の厚い層あるいは膜を成長させることは難しい。また、欠陥およびシリコン基板の比較的高い導電率のため、高い耐圧の膜を得ることが難しい。さらに、シリコンは、中間の耐熱性を有するので、シリコン基板の熱特性は最適ではない。
【０００４】
サファイア基板上のＧａＮあるいはＡｌＧａＮは、やや良好な結晶特性を有するが、熱的な制限がある。
【０００５】
単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）上のＧａＮは、格子の不整合が少なく優れた熱特性を有するＧａＮ厚膜を成長させることができるが、ＳｉＣ基板は高価であり、径の小さいＳｉＣウェハしか入手できない。
【０００６】
基板としての多結晶ＳｉＣは、安価であり、かつ良好な熱特性を有するが、導電率が高く、高品質のＧａＮ成長用のテンプレートとして用いることはできない。
【０００７】
炭化ケイ素に接合させて基板を絶縁し、ＧａＮ膜成長用のテンプレートを実現させる、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）が提案されている。しかし、これには、２つの接合工程が必要であり、導電性のシリコンテンプレートは、ＧａＮ膜に対して格子の不整合が大きくなる。
【発明の開示】
【０００８】
本発明によれば、まず、薄膜あるいはウェハ、例えば０．１〜１．０マイクロメートルの範囲の厚さのサファイアを、多結晶ＳｉＣ基板に接合する。次に、サファイア層は、膜成長用の優れた基板を生成して、例えばＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、およびＧａＮ層から成る膜である、ＩＩＩ族窒化物へテロ接合装置を形成する。
【０００９】
この組合せにより、次のような利点がもたらされる。
１．多結晶ＳｉＣ基板は安価である。
２．非常に薄いサファイア層により、ＧａＮ層用の良好なテンプレート（非導電性および密な格子整合）が得られる。
３．多結晶ＳｉＣは、高い熱伝導性を有する。
４．サファイアおよび多結晶炭化ケイ素は、１５０ｍｍまでの直径のものが入手可能である。
５．サファイア層あるいはウェハは、ＳＯＩと同様の方法で、劈開可能であり、それにより、ポリＳｉＣウェハ上のサファイアの薄膜のみが残り、初期ＡｌＮ成長用の多数のウェハテンプレートを形成するために、サファイア基板を何度も使用しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、所望の厚さと直径（あるいは表面積）のポリ炭化ケイ素基板１０が示されている。薄い（ほぼ０．１〜１μｍの範囲の厚さの）サファイア層を、サファイアウェハをＳｉＣウェハに接合することにより形成する。サファイアのブロックからサファイアの薄膜を劈開して、ＳｉＣ基板層１０上に置くようにサファイアウェハを作製する。
【００１１】
これにより、ウェハを劈開しようとする平面上で、インプランテーションやその他の手段を用いて、サファイアウェハ中のダメージ層１１との関係を断つことができる。これは、ＩＩＩ族窒化物へテロ接合装置、あるいはＧａＮ基装置成長用の基板として機能する。
【００１２】
図２に示すように、ＡｌＮ遷移層、ＡｌＧａＮ層、または比較的厚いＧａＮ層である一連の層２０を、サファイア層１１上に成長させる。
【００１３】
次に、図２のウェハを、公知の標準的なメタライジングおよびダイシング工程により、通常のように仕上げる。
【００１４】
ＡｌＮ遷移層３０、ＡｌＧａＮ層３１、およびＧａＮ層３２を、図３に、より一般的に示す。所望の厚さの他の所望の遷移層を用いることができる。
【００１５】
従来の２ＤＥＧ層４０を、ＡｌＧａＮ 層３１とＧａＮ層３２との間に形成する。
【００１６】
コンタクト金属層を、ＧａＮ層３２の表面上に、従来の方法で形成し、エッチングあるいはその他の方法によって、セグメント５０、５１、５２に分離することにより、ドレイン、ゲート、およびソース電極をそれぞれ形成する。
【００１７】
以上、本発明を、その詳細な実施例に即して説明したが、当該分野の技術者には、その他多くの変形や変更が明らかであると思う。従って本発明は、ここに開示した特定のもののみに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】サファイア薄層を接合したポリシリコンＳｉＣ基板の断面を示す図である。
【図２】図１のウェハの上に一連のＡｌＮバッファ、ＡｌＧａＮ層、およびＧａＮ層を堆積させた図である。
【図３】図２のウェハにソース、ドレイン、ゲート接点を形成した図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ポリＳｉＣ基板
１１  ダメージ層
１２  サファイア層
２０  ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ／ＧａＮ
３０  ＡｌＮ遷移層
３１  ＡｌＧａＮ層
３２  ＧａＮ層
４０  ２ＤＥＧ層
５０、５１、５２  セグメント
【図１】
2007243155.tif 000002
【図２】
2007243155.tif 000003
【図３】
2007243155.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月7日(2007.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007243155.tif 000005
【図２】
2007243155.tif 000006
【図３】
2007243155.tif 000007
【外国語明細書】
2007243155000001.pdf