[发明专利]电子器件用外延基板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件用外延基板及其生产方法，特别涉及HEMT用外延基板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着IC器件所需速度的提高，HEMT(高电子迁移率晶体管)广泛地用作高速FET(场效应晶体管)。如图1示意性说明的那样，上述该FET型晶体管通常例如通过在基板21上层压沟道层22和电子供给层23，然后在电子供给层23表面上设置源电极24、漏电极25和栅电极26来形成。当该晶体管器件运行时，电子依次通过源电极24、电子供给层23、沟道层22、电子供给层23和漏电极25移动，从而定义器件的横向作为电流传导方向。通过施加于栅电极26上的电压来控制电子沿横向的移动。在HEMT中，在带隙(band gap)彼此不同的电子供给层23和沟道层22之间的接合界面处产生的电子与常规半导体中的电子相比能够极快地移动。

如上所述，电子沿横向的移动即电流通过栅电压控制。当关闭栅电压时电流通常不下降至零，并且当关闭栅电压时流动的电流称为“漏电流(leakage current)”。漏电流的增加导致电力消耗的增加，可能引起如发热(heat generation)的问题。漏电流通常分类为横向漏电流和纵向漏电流。横向漏电流表示设置在电子供给层23表面上的两电极(例如源电极24和漏电极25)之间流动的漏电流。纵向漏电流表示分别配置在电子供给层23表面和基板21表面的两电极之间流动的漏电流。

JP 2007-251144公开了以下技术：在具有缓冲层、碳浓度转变层(concentration transition layer)、沟道层和电子供给层的HEMT中，通过形成这些层以使碳浓度从沟道层至缓冲层增加而降低在缓冲层和碳浓度转变层中产生的横向漏电流和提高沿横向的耐压。

JP 2005-085852公开了以下技术：在基板上具有超晶格缓冲层、沟道层和电子供给层的半导体器件中，通过在超晶格缓冲层中包含碳而抑制半导体电子器件的横向漏电流和提高沿横向的耐压。

JP 2003-282598公开了以下技术：在具有单晶基板、形成于基板上的第一III族氮化物基底层和形成于第一III族氮化物基底层上的第二III族氮化物基底层的半导体电子器件中，其中通过减少沿厚度方向从界面向第二III族氮化物基底层的受主杂质的浓度，抑制半导体电子器件的横向漏电流的受主杂质存在于第一基底层和第二基底层之间的界面处。

此外，在HEMT以相对高的频率运行的情况下，不仅需要降低上述漏电流而且需要减少在施加高频信号时的损耗。该损耗发生是因为在电荷存在于基板或其上的外延膜中的情况下，耗尽层(depletion layer)不能有效地扩展且电荷引起与设置在基板表面上的电极的电容性或诱导性相互作用。

考虑到该问题，JP 2008-522447公开了以下技术：通过增加Si单晶基板的比电阻来防止Si单晶基板被杂质污染，由此减少载体以抑制在高频区域半导体电子器件的损耗。

然而，在JP 2007-251144公开的发明中，产生以下问题：由于当在基板上生长III族氮化物层时采用GaN类低温缓冲层，在基板使用Si的情况下由于Si和Ga之间的反应产生贯通缺陷(through-defect)如凹坑(pit)，可能劣化沿纵向的耐压。

此外，在JP 2005-085852公开的发明中，尽管可抑制在超晶格缓冲层中的漏电流，但不能充分地抑制在沟道层和超晶格缓冲层之间的界面处的漏电流，从而沿纵向的耐压和沿横向的耐压均劣化。

然而此外，JP 2003-282598和JP 2008-522447既未考虑沿纵向的耐压也未考虑缓冲层的耐压，当应用至半导体基板如Si基板时，不能确保足够的沿纵向的耐压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP 2007-251144

专利文献2：JP 2005-085852

专利文献3：JP 2003-282598

专利文献4：JP 2008-522447

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供电子器件用外延基板，其能够使横向漏电流降低和相容地实现沿横向的耐压的良好性质而且提高沿纵向的耐压，以及提供所述外延基板的生产方法。

用于解决问题的方案