[发明专利]半导体衬底的形成方法

说明书

本发明公开了一种形成外延衬底的方法，其中该外延衬底包括在由碳化硅(SiC)制成的衬底上生长的由氮化铝(AlN)制成的成核层。该方法包括以下步骤：(1)首先测量SiC衬底表面的第一反射率R₀；(2)生长由AlN制成的成核层，同时测量AlN成核层的生长表面的第二反射率R₁；以及(3)当反射率的比值R₁/R₀进入预设范围时，结束AlN成核层的生长。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2017年6月2日提交的日本专利申请No.2017-110361的优先权的权益，其全部内容通过引用并入此文。

技术领域

本发明涉及外延衬底的形成方法，特别是在碳化硅(SiC)衬底上形成包括氮化铝(AlN)层的外延衬底的方法。

背景技术

形成由外延生长于碳化硅(SiC)制衬底上的氮化物半导体材料制成的高电子迁移率晶体管(HEMT)的方法是众所周知的。从SiC衬底一侧起，氮化物半导体层包括：由氮化铝(AlN)制成的成核层、由氮化镓(GaN)制成的沟道层、由氮化铝镓(AlGaN)制成的势垒层以及由GaN制成的覆盖层。日本专利申请公开No.JP2013-012767A、JP2013-251330和JP2009-194002A公开了这样的方法。然而，主要由氮化物半导体材料制成的HEMT固有地表现出漏极电流的漂移，其中，通常将漂移描述为在施加栅偏压之后漏极电流的逐渐变化。本发明可以提供一种抑制或消除漏极电流中的漂移的解决方案。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种外延衬底的形成方法。该方法包括以下步骤：(1)通过波长为350nm至720nm的监测用束流(monitoring beam)测量由碳化硅(SiC)制成的半导体衬底的第一反射率；(2)使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在半导体衬底上生长由氮化铝(AlN)制成的成核层，同时在生长成核层期间通过监测用束流测量成核层的第二反射率；以及(3)当利用第一反射率归一化的第二反射率进入预设范围时，结束成核层的生长步骤。

附图说明

从以下参照附图对本发明优选实施方案的详细描述中，将更好地理解上述及其他目的、方面和优点，其中：

图1A示出了高电子迁移率晶体管(HEMT)的截面，并且图1B示出了用于评价在HEMT的沟道层中流动的体电流(bulk current)的样品的截面；

图2示出了HEMT的漏极电流中的漂移，其中该漂移被限定为：在向HEMT施加栅偏压之后一(1)微秒时测量的瞬时电流与施加栅偏压之后足够时间测量的饱和电流的比值；

图3A示出了体电流与AlN成核层的厚度之间的关系，并且图3B示出了体电流与AlN成核层的生长温度之间的关系；

图4分别示出了对于波长为404.6nm和951.4nm的监测用束流，SiC衬底的表面以及生长于其上的半导体层的生长温度和反射率的变化；

图5A示出了波长为404.6nm的监测用束流测量的反射率的变化与从外延生长开始所经过的时间的关系，并且图5B示出了反射率变化与AlN成核层的厚度的关系；图5C示出了当生长期设定为193秒时，反射率变化与AlN成核层的生长温度的关系；

图6示出了体电流相对于反射率变化的行为；

图7示出了根据本发明实施方案的制造外延衬底的流程图；及图8A至图8D示出了根据本发明实施方案形成外延衬底的方法的各个步骤中的HEMT的截面。

具体实施方式

接下来，将参照附图描述根据本发明的一些实施方案。然而，本发明不限于这些实施方案，并且包括由所附权利要求及其等同物限定的范围内的所有变化和修改。