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技術 半導体基板及びその製造方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 松田喬柳生栄治
出願日 2016年7月19日 (3年7ヶ月経過) 出願番号 2016-141481
公開日 2019年9月12日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-153603
状態 未査定
技術分野 半導体装置の製造処理一般 半導体の電極 接合型電界効果トランジスタ
主要キーワード レポート番号 高強度レーザ 高放熱基板 比抵抗率 CP装置 ヘテロ構造体 工程フロー図 有機接着剤
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

ダイヤモンド層窒化物半導体層との接合に優れ、放熱性が高い半導体基板及びその製造方法を提供する。

解決手段

本発明の半導体基板1は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間に酸化ケイ素層4を接着層として有する。この半導体基板1は、窒化物半導体層2及びダイヤモンド層3の表面に酸化ケイ素層4を形成した後、酸化ケイ素層4の表面を平坦化処理する工程と、平坦化処理が行われた酸化ケイ素層4の面を向い合せて窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを積層した後、加熱処理する工程とを含む方法によって製造される。

概要

背景

高出力領域で動作する半導体素子として、窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(例えば、高電子移動度トランジスタHEMT」)が知られている。このような半導体素子は、高出力動作の際、温度上昇によって特性及び信頼性が低下し易い。そこで、この半導体素子の温度上昇を抑制するために、放熱性が高い材料及び構造を発熱部の近傍に設けることが必要とされている。例えば、窒化物半導体から形成される半導体層を加工して放熱材料接合することにより、放熱性を向上させることができる。また、ダイヤモンドは高い熱伝導率を有しているため、放熱材料としてダイヤモンドを用い、ダイヤモンド層を半導体層と接合することにより、半導体素子の放熱性を向上させることができる。ダイヤモンド層としては、化学気相成長法CVD)で作製されたダイヤモンド基板が実用化されており、ヒートシンク高強度レーザ用の光学窓などに使用されている。

半導体層とダイヤモンド層とを直接接合するためには、半導体層とダイヤモンド層との接合面の平坦性が重要であるところ、半導体層の研磨は比較的容易であり、ナノサイズの表面粗さを確保することができる。一方、CVDによって作製されるダイヤモンド基板は、厚さ100μmに対して10μm前後の表面粗さを有している。また、ダイヤモンド層は、硬度が高いため、研磨などによって表面を平坦化することが難しい。そのため、ダイヤモンド層と半導体層とを直接接合することは容易ではない。
そこで、ダイヤモンド層と半導体層とを接合する方法として、樹脂ワックスなどの有機接着剤を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1)。しかしながら、有機接着剤は一般に熱伝導率が低く、しかも有機接着剤から形成される接着層は厚くなり易いため、半導体層からダイヤモンド層への熱伝導が十分でないことも多い。さらに、ダイヤモンド層及び半導体層の熱膨張率が異なるため、熱膨張率の差から生じる歪によって接着層が劣化し、半導体層からダイヤモンド層が剥離することもある。

また、2つの異なる基板同士を接合する方法として、接合する2つの異なる基板の間熱膨張緩衝層を設ける方法が提案されている(例えば、特許文献2)。この熱膨張緩衝層は、2つの異なる基板の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有し、2つの異なる基板の熱膨張係数差緩和して良好な接合を実現するために設けられている。しかしながら、ダイヤモンド層と半導体層との接合に適した熱膨張緩和層については具体的に提案されていない。

他方、SiウェハにIII−V化合物半導体を形成する際に、SiウェハとIII−V化合物半導体との間に酸化ケイ素(SiO2)層を設けることが提案されている(例えば、非特許文献1)。しかしながら、Siウェハは表面平滑性に優れており、表面平滑性が低いダイヤモンド層とは事情が異なる。

概要

ダイヤモンド層と窒化物半導体層との接合に優れ、放熱性が高い半導体基板及びその製造方法を提供する。本発明の半導体基板1は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間に酸化ケイ素層4を接着層として有する。この半導体基板1は、窒化物半導体層2及びダイヤモンド層3の表面に酸化ケイ素層4を形成した後、酸化ケイ素層4の表面を平坦化処理する工程と、平坦化処理が行われた酸化ケイ素層4の面を向い合せて窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを積層した後、加熱処理する工程とを含む方法によって製造される。

目的

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ダイヤモンド層と窒化物半導体層との接合に優れ、放熱性が高い半導体基板及びその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

窒化物半導体層ダイヤモンド層との間に酸化ケイ素層接着層として有することを特徴とする半導体基板

請求項2

前記酸化ケイ素層は、前記窒化物半導体層の熱膨張係数と前記ダイヤモンド層の熱膨張係数との間の範囲にある熱膨張係数を有することを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板。

請求項3

前記酸化ケイ素層は、前記窒化物半導体層の熱抵抗以下の熱抵抗を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体基板。

請求項4

窒化物半導体層及びダイヤモンド層の表面に酸化ケイ素層を形成した後、酸化ケイ素層の表面を平坦化処理する工程と、平坦化処理が行われた前記酸化ケイ素層の面を向い合せて前記窒化物半導体層と前記ダイヤモンド層とを積層した後、加熱処理する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。

請求項5

前記窒化物半導体層と前記ダイヤモンド層とを積層する前に、平坦化処理が行われた前記酸化ケイ素層の表面をプラズマ処理することを特徴とする、請求項4に記載の半導体基板の製造方法。

請求項6

前記窒化物半導体層の表面に酸化ケイ素層を形成する前に、前記窒化物半導体層に電極構造が形成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の半導体基板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体基板及びその製造方法に関する。詳細には、電界効果トランジスタFET)などの半導体素子に用いられる半導体基板及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

高出力領域で動作する半導体素子として、窒化物半導体を用いた電界効果トランジスタ(例えば、高電子移動度トランジスタHEMT」)が知られている。このような半導体素子は、高出力動作の際、温度上昇によって特性及び信頼性が低下し易い。そこで、この半導体素子の温度上昇を抑制するために、放熱性が高い材料及び構造を発熱部の近傍に設けることが必要とされている。例えば、窒化物半導体から形成される半導体層を加工して放熱材料接合することにより、放熱性を向上させることができる。また、ダイヤモンドは高い熱伝導率を有しているため、放熱材料としてダイヤモンドを用い、ダイヤモンド層を半導体層と接合することにより、半導体素子の放熱性を向上させることができる。ダイヤモンド層としては、化学気相成長法CVD)で作製されたダイヤモンド基板が実用化されており、ヒートシンク高強度レーザ用の光学窓などに使用されている。

0003

半導体層とダイヤモンド層とを直接接合するためには、半導体層とダイヤモンド層との接合面の平坦性が重要であるところ、半導体層の研磨は比較的容易であり、ナノサイズの表面粗さを確保することができる。一方、CVDによって作製されるダイヤモンド基板は、厚さ100μmに対して10μm前後の表面粗さを有している。また、ダイヤモンド層は、硬度が高いため、研磨などによって表面を平坦化することが難しい。そのため、ダイヤモンド層と半導体層とを直接接合することは容易ではない。
そこで、ダイヤモンド層と半導体層とを接合する方法として、樹脂ワックスなどの有機接着剤を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1)。しかしながら、有機接着剤は一般に熱伝導率が低く、しかも有機接着剤から形成される接着層は厚くなり易いため、半導体層からダイヤモンド層への熱伝導が十分でないことも多い。さらに、ダイヤモンド層及び半導体層の熱膨張率が異なるため、熱膨張率の差から生じる歪によって接着層が劣化し、半導体層からダイヤモンド層が剥離することもある。

0004

また、2つの異なる基板同士を接合する方法として、接合する2つの異なる基板の間熱膨張緩衝層を設ける方法が提案されている(例えば、特許文献2)。この熱膨張緩衝層は、2つの異なる基板の熱膨張係数の間の熱膨張係数を有し、2つの異なる基板の熱膨張係数差緩和して良好な接合を実現するために設けられている。しかしながら、ダイヤモンド層と半導体層との接合に適した熱膨張緩和層については具体的に提案されていない。

0005

他方、SiウェハにIII−V化合物半導体を形成する際に、SiウェハとIII−V化合物半導体との間に酸化ケイ素(SiO2)層を設けることが提案されている(例えば、非特許文献1)。しかしながら、Siウェハは表面平滑性に優れており、表面平滑性が低いダイヤモンド層とは事情が異なる。

0006

特開2005−129825号公報
特開2000−11856号公報

先行技術

0007

M. Yokoyama、外11名、「Formation of III-V-on-insulator structures on Si by direct wafer bonding」、Semiconductor Science and Technology、2013年8月21日、第28巻、第9号、レポート番号094009

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ダイヤモンド層と窒化物半導体層との接合に優れ、放熱性が高い半導体基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明者らは、表面を平坦化することが困難であるダイヤモンド層と窒化物半導体層との間に接着層として酸化ケイ素層を設けることにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、窒化物半導体層とダイヤモンド層との間に酸化ケイ素層を接着層として有することを特徴とする半導体基板である。
また、本発明は、窒化物半導体層及びダイヤモンド層の表面に酸化ケイ素層を形成した後、酸化ケイ素層の表面を平坦化処理する工程と、平坦化処理が行われた前記酸化ケイ素層の面を向い合せて前記窒化物半導体層と前記ダイヤモンド層とを積層した後、加熱処理する工程とを含むことを特徴とする半導体基板の製造方法である。

発明の効果

0010

本発明によれば、ダイヤモンド層と窒化物半導体層との接合に優れ、放熱性が高い半導体基板及びその製造方法を得ることができる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態1の半導体基板の断面図である。
実施の形態1の半導体基板の製造方法を説明するための工程フロー図である。
実施の形態2の半導体基板の断面図である。

実施例

0012

以下、本発明の半導体基板及びその製造方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

0013

実施の形態1.
図1は、本実施の形態の半導体基板の断面図である。
図1において、半導体基板1は、窒化物半導体層2と、ダイヤモンド層3と、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間に配置された酸化ケイ素層4とを有する。
窒化物半導体層2としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。窒化物半導体層2は、一般に、GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaNなどの窒化物半導体をエピタキシャル成長することによって形成されるヘテロ構造を有する。

0014

窒化物半導体層2の例としては、酸化ケイ素層4側からチャネル層バリア層及びキャップ層が形成された積層構造体が挙げられる。また、酸化ケイ素層4とチャネル層との間にバッファ層を設けてもよい。チャネル層としては、特に限定されないが、GaN、InGaN、AlGaN又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。バリア層としては、特に限定されないが、AlGaN、GaN、AlN又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。キャップ層としては、特に限定されないが、GaN、AlGaNなどが挙げられる。バッファ層としては、特に限定されないが、AlN、AlGaN、GaN/InGaN、AlN/AlGaNなどが挙げられる。これらの層は、不純物を添加することによって導電性をn型又はp型に制御しておいてもよい。典型的な窒化物半導体層2は、酸化ケイ素層4側からGaN(チャネル層)/AlGaN(バリア層)/GaN(キャップ層)のヘテロ構造を有する。
窒化物半導体層2の厚さは、特に限定されないが、一般に0.5μm以上3.0μm以下である。

0015

ダイヤモンド層3としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のダイヤモンド基板を用いることができる。例えば、ダイヤモンド基板は、マイクロ波プラズマCVD法によって作製することができる。また、ダイヤモンド基板は、熱フィラメントCVD法、焼結法などの他の方法によって作製することもできる。
ダイヤモンド層3の厚さは、一般に100μm以上であるけれども、半導体基板1の製造過程における取扱性を容易にする観点から200μm以上であることが好ましい。

0016

ダイヤモンド層3の熱伝導率は、窒化物半導体層2の熱伝導率よりも大きければ特に限定されない。例えば、窒化物半導体層2の熱伝導率は、一般に室温(25℃)において300W/mK以下であるので、ダイヤモンド層3の熱伝導率は、一般に室温(25℃)において300W/mK超過であることが好ましい。
本実施の形態の半導体基板1を高周波デバイスに用いる場合、使用周波数における誘電損失を低減する観点から、ダイヤモンド層3の比抵抗率は、好ましくは103Ω・m以上、より好ましくは105Ω・m以上であることが適切である。

0017

酸化ケイ素層4は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の接着層として機能する。また、酸化ケイ素層4は、窒化物半導体層2の熱膨張係数(約4〜6×10−6K−1)とダイヤモンド層3の熱膨張係数(約1.1×10−6K−1)との間の範囲にある熱膨張係数を有しているため、半導体基板1に熱負荷が加わった際に、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の熱膨張係数差による歪を緩和することができる。したがって、半導体基板1に熱負荷が加わった場合でも、窒化物半導体層2からダイヤモンド層3が剥離し難くなり、接合信頼性が向上する。

0018

酸化ケイ素層4は、CVD法、スパッタ法などによって形成することができる。
酸化ケイ素層4は、窒化物半導体層2の熱抵抗以下の熱抵抗を有することが好ましい。このような熱抵抗を有する酸化ケイ素層4であれば、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の熱伝導を阻害せず、窒化物半導体層2からダイヤモンド層3への熱伝導を効率的に行うことができる。
酸化ケイ素層4の熱抵抗は、酸化ケイ素層4の厚さを調整することによって制御することができる。酸化ケイ素層4の厚さは、特に限定されないが、一般に10nm以上100nm以下である。

0019

上記のような構造を有する半導体基板1は、図2に示す工程フローに従って製造することができる。
まず、成長基板5上に窒化物半導体層2をエピタキシャル成長させる(工程(a)参照)。成長基板5としては、特に限定されず、Si基板SiC基板サファイア基板GaN基板AlN基板などを用いることができる。例えば、成長基板5上にAlGaN(バッファ層)、GaN(チャネル層)、AlGaN(バリア層)、GaN(キャップ層)をエピタキシャル成長によって順次形成する。
次に、窒化物半導体層2の取扱性を容易にする観点から、窒化物半導体層2上に接着剤6を用いて支持基板7を接着する(工程(b)参照)。支持基板7としては、Si基板、石英基板、サファイア基板、セラミックス基板などが挙げられる。また、接着剤6は、樹脂、グリース、ワックス、SOG(スピンオンガラス)などを用いることができる。

0020

次に、成長基板5を除去し、露出した窒化物半導体層2の表面に酸化ケイ素層4を形成する(工程(c)参照)。このとき、成長基板5と共に、窒化物半導体層2を薄層化するために、窒化物半導体層2の一部を除去してもよい。例えば、成長基板5及びAlGaN(バッファ層)を研磨によって除去し、GaN(チャネル層)/AlGaN(バリア層)/GaN(キャップ層)のヘテロ構造体を得た後、露出したGaN(チャネル層)の表面に酸化ケイ素層4を形成する。
酸化ケイ素層4の形成方法としては、特に限定されないが、CVD法、スパッタ法などを用いることができる。

0021

次に、仮基板8上にマイクロ波プラズマCVD法などの方法を用いてダイヤモンド層3を形成する(工程(d)参照)。仮基板8としては、特に限定されず、例えば、Si基板などを用いることができる。
次に、仮基板8を除去した後、ダイヤモンド層3の表面に酸化ケイ素層4を形成する(工程(e)参照)。このとき、ダイヤモンド層3の取扱性を容易にする観点から、仮基板8を除去しなくてもよい。また、ダイヤモンド層3の表面に形成される酸化ケイ素層4は、ダイヤモンド層3の表面粗さよりも厚いことが好ましい。酸化ケイ素層4の形成方法としては、特に限定されないが、CVD法、スパッタ法などを用いることができる。

0022

次に、窒化物半導体層2及びダイヤモンド層3の表面にそれぞれ形成された酸化ケイ素層4の表面を平坦化処理する。平坦化処理は、酸化ケイ素層4の表面粗さが1nm以下となるまで行う。酸化ケイ素層4の表面粗さが1nmを超えると、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との接合性が低下することがある。
平坦化処理の方法としては、特に限定されないが、CMP(化学機械研磨)、化学研磨機械研磨などを用いることができる。

0023

次に、平坦化処理が行われた酸化ケイ素層4の面を向かい合せて窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを積層する(工程(f)参照)。
そして、この積層体を加熱処理することにより、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを酸化ケイ素層4を介して接合した後、支持基板7などを除去する(工程(g)参照)。加熱処理は、酸化ケイ素分子同士の結合が形成される温度に加熱すればよく、その温度は一般に300℃前後である。また、加熱処理の際、必要に応じて積層体を加圧してもよい。このようにして接合することにより、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の強固な接合を実現することができる。
なお、支持基板7の除去方法は、特に限定されないが、有機溶剤などを用いて溶解除去すればよい。

0024

また、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを積層する前に、真空雰囲気下で、平坦化した酸化ケイ素層4の表面を酸素プラズマ、Arプラズマなどを用いてプラズマ処理することによって活性化させてもよい。このような処理を行うことにより、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との接合性を高めることができる。

0025

窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合した後、窒化物半導体層2に電極構造(例えば、ソース電極ドレイン電極及びゲート電極)などが形成される。電極構造の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。

0026

上記のようにして製造される本実施の形態の半導体基板1は、ダイヤモンド層3と窒化物半導体層2との接合に優れ、放熱性が高い。したがって、本実施の形態の半導体基板1は、高放熱基板として用いることができる。

0027

実施の形態2.
実施の形態1の半導体基板1では、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合した後に、電極構造(ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極)を形成する場合について説明したが、電極構造を形成する際の熱処理などによって、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4が劣化する恐れがある。
そこで、本実施の形態の半導体基板は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に、電極構造を形成することによって製造される。具体的には、本実施の形態の半導体基板は、窒化物半導体層2の表面に酸化ケイ素層4を形成する前に、窒化物半導体層2に電極構造を形成することによって製造される。これにより、電極構造を形成する際の熱処理などによって窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4が劣化することを防止し、ダイヤモンド層3と窒化物半導体層2との接合信頼性を高めることが可能となる。

0028

図3は、本実施の形態の半導体基板の断面図である。
図3において、半導体基板10は、窒化物半導体層2上に形成されたソース電極11、ドレイン電極12及びゲート電極13と、これらの電極上に形成された配線電極14と、窒化物半導体層2上に形成され、ソース電極11、ドレイン電極12及びゲート電極13を外部から保護する保護層15とを有する。

0029

上記のような構造を有する本実施の形態の半導体基板10は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に、窒化物半導体層2上に、ソース電極11、ドレイン電極12、ゲート電極13、配線電極14及び保護層15を形成することによって製造される。具体的には、以下のようにして製造される。
まず、窒化物半導体層2である窒化物半導体基板を有機溶剤に浸漬して超音波洗浄を行った後、フッ酸によって表面に形成されている自然酸化膜を除去する。次に、窒化物半導体層2である窒化物半導体基板にイオン注入を行うことでイオン注入層(図示していない)を形成する。注入されるイオンとしては、n型不純物として一般に用いられるSiであるけれども、n型の導電性を示す元素(例えば、酸素)であれば特に限定されない。また、イオン注入後、1100℃以上の温度でアニールすることにより、注入されたイオンが活性化される。

0030

次に、窒化物半導体層2上にソース電極11及びドレイン電極12を形成する。ソース電極11及びドレイン電極12の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、アルゴンガスを用い、ICP(誘導結合プラズマ)装置でエッチングすることにより、アライメントマークを窒化物半導体層2の表面に転写する。次に、フォトリソグラフィー及び電子蒸着を用いて所定の位置に電極金属を蒸着した後、窒素雰囲気中、600℃以上の温度でアニールして電極金属を窒化物半導体層2に対してオーミック接合させることにより、ソース電極11及びドレイン電極12を形成する。ソース電極11及びドレイン電極12の形成に用いられる電極金属としては、窒化物半導体基板とオーミック接合が可能なものであれば特に限定されず、Ti、Al、Nb、Hf、Zn、Sr、Ni、Ta、Au、Mo、Wなどの金属が挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、電極金属は、単層構造に限定されず、多層構造を有していてもよい。

0031

次に、窒化物半導体層2上の所定の位置にゲート電極13を形成する。ゲート電極13の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、フォトリソグラフィー及び電子線蒸着を用いて所定の位置に電極金属を蒸着することにより、ゲート電極13を形成することができる。ゲート電極13の形成に用いられる電極金属としては、特に限定されず、Ni/Au、Pt、Au、Ni、Pdなどの金属、IrSi、PtSi、NiSi2などのシリサイド、TiN、WNなどの窒化物などが挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、電極金属は、単層構造に限定されず、多層構造を有していてもよい。

0032

次に、ソース電極11、ドレイン電極12及びゲート電極13が形成された窒化物半導体層2上に、保護層15を形成する。保護層15の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、ECR電子サイクロトロン共鳴)CVD法を用いて保護層15を形成することができる。保護層15としては、特に限定されないが、SiN層などが挙げられる。

0033

次に、ソース電極11、ドレイン電極12及びゲート電極13の上部に形成された保護層15を除去し、配線電極14を形成する。保護層15の除去方法及び配線電極14の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、フォトリソグラフィーによって配線電極14のパターンを保護層15上に転写し、Ar及びCHF3などのガスを用い、ICP装置で保護層15をエッチングすることにより、電極上部の保護層15を除去することができる。また、フォトリソグラフィー及び電子線蒸着を用いて所定の位置に電極金属を蒸着することにより、配線電極14を形成することができる。配線電極14の形成に用いられる電極金属としては、特に限定されず、Ti/Auなどを用いることができる。

0034

その後、ソース電極11、ドレイン電極12、ゲート電極13、配線電極14及び保護層15が形成された窒化物半導体層2は、ダイヤモンド層3と接合される。窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との接合は、実施の形態1で説明した方法と同じ方法を用いて行うことができる。

0035

上記のようにして製造される本実施の形態の半導体基板10は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に、電極構造を形成しているため、電極構造を形成する際の熱処理などによって窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4が劣化することを防止することができる。そのため、ダイヤモンド層3と窒化物半導体層2との接合信頼性を向上させることができる。

0036

実施の形態3.
本実施の形態の半導体基板は、実施の形態2の半導体基板10と同じ構造を有するため、同一符号を用いて説明する。
実施の形態2の半導体基板10は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に電極構造を形成することによって製造されるけれども、本実施の形態の半導体基板10は、電極構造を形成する途中で窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合することによって製造される。すなわち、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4を劣化させる原因となる電極構造の形成時の熱処理は、ソース電極11、ドレイン電極12及びイオン注入層を形成する際のアニール処理であるため、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に、窒化物半導体層2にソース電極11、ドレイン電極12及びイオン注入層を形成する。具体的には、窒化物半導体層2の表面に酸化ケイ素層4を形成する前に、窒化物半導体層2にソース電極11、ドレイン電極12及びイオン注入層を形成する。これにより、ソース電極11、ドレイン電極12及びイオン注入層を形成する際のアニール処理によって窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4が劣化することを防止し、ダイヤモンド層3と窒化物半導体層2との接合信頼性を高めることが可能となる。

0037

窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との接合は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との接合は、実施の形態1で説明した方法と同じ方法を用いればよい。
窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の接合後、窒化物半導体層2上の所定の位置にゲート電極13を形成し、さらに保護層15を形成する。ゲート電極13及び保護層15の形成方法は、実施の形態2で説明した方法と同じ方法を用いればよい。

0038

上記のようにして製造される本実施の形態の半導体基板10は、窒化物半導体層2とダイヤモンド層3とを接合する前に、ソース電極11、ドレイン電極12及びイオン注入層を形成する際のアニール処理によって窒化物半導体層2とダイヤモンド層3との間の酸化ケイ素層4が劣化することを防止することができる。そのため、ダイヤモンド層3と窒化物半導体層2との接合信頼性を向上させることができる。

0039

1、10半導体基板、2窒化物半導体層、3ダイヤモンド層、4酸化ケイ素層、5成長基板、6接着剤、7支持基板、8 仮基板、11ソース電極、12ドレイン電極、13ゲート電極、14配線電極、15 保護層。

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