[发明专利]氮化物半导体外延衬底及半导体器件

说明书

本发明涉及氮化物半导体外延衬底及半导体器件。本发明的课题在于抑制使用氮化物半导体外延衬底构成高电子迁移率晶体管时的二维电子气的经时变化。本发明的解决手段为一种氮化物半导体外延衬底，其具备衬底、作为存在有二维电子气的电子渡越层的第一氮化物半导体层、和作为电子供给层的第二氮化物半导体层，其中，对于第二氮化物半导体层而言，氢浓度为比第一氮化物半导体层高的浓度，并且，包含与第一氮化物半导体层的氢浓度差为2×10¹⁸cm^‑3以下的部分。

技术领域

本发明涉及氮化物半导体外延衬底及半导体器件。

背景技术

例如，作为高电子迁移率晶体管(HEMT：High Electron Mobility Transistor)中可使用的氮化物半导体外延衬底，已知有如下构成的氮化物半导体外延衬底：具备在碳化硅(SiC)衬底上形成的作为电子渡越层发挥功能的氮化镓(GaN)层和在该GaN层上形成的作为电子供给层发挥功能的氮化铝镓(AlGaN)层，在GaN层的AlGaN层侧存在二维电子气(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-175696号公报

发明内容

发明所要解决的课题

氮化物半导体外延衬底中，关于存在于GaN层的二维电子气，例如有时可能发生其浓度减少这样的经时变化。这样的经时变化导致构成HEMT时的设备特性的变动，因而应当抑制其发生。

本发明的目的在于提供能抑制二维电子气的经时变化的氮化物半导体外延衬底及半导体器件。

用于解决课题的手段

通过本发明的一个方式，可提供一种氮化物半导体外延衬底，其具备：

衬底，

在前述衬底上形成的、作为存在有二维电子气的电子渡越层的第一氮化物半导体层，和

在前述第一氮化物半导体层上形成的作为电子供给层的第二氮化物半导体层，

对于前述第二氮化物半导体层而言，氢浓度为比前述第一氮化物半导体层高的浓度，并且，包含与前述第一氮化物半导体层的氢浓度差为2×10¹⁸cm^-3以下的部分。

发明的效果

通过本发明，能抑制二维电子气的经时变化。

附图说明

[图1]为示意性地表示本发明涉及的氮化物半导体模板及半导体器件的概略结构例的说明图。

[图2]为表示本发明涉及的氮化物半导体模板中的第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层的氢浓度差、与构成半导体器件时的夹断电压的变化量之间的关系的一例的说明图。

[图3]为表示本发明涉及的氮化物半导体模板中的第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层的氢浓度差、与构成半导体器件时的电子迁移率之间的关系的一例的说明图。

附图标记说明

10…氮化物半导体外延衬底(中间体)

11…衬底

13…第一氮化物半导体层(GaN层、GaN沟道/缓冲层)

14…第二氮化物半导体层(AlGaN层、AlGaN阻隔层)

15…二维电子气(2DEG)

17…界面附近区域

20…半导体器件(HEMT)