化的半導體基板的示例。碳原子濃度固定在I X 1019(cm—3)，其他與實施例1相同。將Al組分設為0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.1O這6個水平。在Al組分的水平為0.1O以及0.15的情況下，由于分另IJ與實施例1以及比較例2的碳原子濃度為IX 1019(cm—3)的情況對應，因此，作為Al組分的水平為0.10以及0.15的情況下的半導體基板，分別使用實施例1以及比較例2的碳原子濃度為^^^^^’的情況下的半導體基板上組分為^^兒^兒^^^以及^川的情況下的第2超晶格層130的平均晶格常數分別為0.316187、0.316245、0.316304、0.316363、0.316421以及0.316480(單位為nm)。由于第I超晶格層110的平均晶格常數為
0.316187_，因此41組分為0.15、0.14、0.13、0.12、0.11以及0.10的情況下的平均晶格常數差(第2超晶格層130的平均晶格常數一第I超晶格層110的平均晶格常數)分別為
0.000000、0.000059、0.000117、0.000176、0.000235以及0.000293(單位為nm) O
[0067]圖10是表示實施例5的半導體基板的相對于平均晶格常數差的翹曲量的圖表。可知:平均晶格常數差越大則翹曲量越小。并且，可知:即使是少許，若第2超晶格層130的平均晶格常數變得大于第I超晶格層110的平均晶格常數(平均晶格常數差較大)，則在翹曲量中表現出變化，對應于平均晶格常數差，翹曲量的值敏感地進行了變化。這表示，在先前說明的高濃度地導入雜質原子也能將半導體基板的翹曲量控制得較小的機理中，在第I超晶格層110以及第2超晶格層130產生的應力相互傳遞，能控制翹曲量。
[0068]另外，從平均晶格常數差超過0.00017nm時起，相對于平均晶格常數差的增加，在翹曲量的降低中能看到飽和傾向。認為伴隨平均晶格常數差的增大而應力增加，結晶界面中的晶格弛豫示出不斷增加的傾向。晶格弛豫的增加招致應力的吸收，使翹曲量的控制性降低。因而，認為在擔保翹曲量的控制性的平均晶格常數差的范圍中存在上限。另外，就能通過平均晶格常數差來精密地控制翹曲量這一點、若平均晶格常數差變大則翹曲量成為飽和傾向這一點而言，與先前說明的機理相一致，可以說是推認該機理的正確性的事實之一。
[0069]標號的說明
[0070]100半導體基板
[0071]102基底基板
[0072]104緩沖層
[0073]HO第I超晶格層
[0074]112 第I層
[0075]114 第 2層
[0076]116第I單位層
[0077]120連接層
[0078]130第2超晶格層
[0079]132 第3層
[0080]134 第4層[0081 ] 136第2單位層
[0082]140氮化物半導體結晶層
[0083]142器件基層
[0084]144活性層
【主權項】
1.一種半導體基板，具有:基底基板、第I超晶格層、連接層、第2超晶格層和氮化物半導體結晶層， 所述基底基板、所述第I超晶格層、所述連接層、所述第2超晶格層以及所述氮化物半導體結晶層的位置呈所述基底基板、所述第I超晶格層、所述連接層、所述第2超晶格層、所述氮化物半導體結晶層的順序， 所述第I超晶格層具有多個由第I層以及第2層構成的第I單位層， 所述第2超晶格層具有多個由第3層以及第4層構成的第2單位層， 所述第I層由AlxlGa1I1N構成，其中0<xl < I, 所述第2層由AlyiGai—yiN構成，其中O < yl<l、xl>yl， 所述第3層由Alx2Ga1I2N構成，其中0<x2< 1， 所述第4層由Aly2Gai—y2N構成，其中O < y2 < 1、x2 >y2， 所述第I超晶格層的平均晶格常數與所述第2超晶格層的平均晶格常數不同， 在從所述第I超晶格層以及所述第2超晶格層選擇出的I個上的層中，以超過7 X 118[atoms/cm3]的密度含有用于提高耐電壓的雜質原子。2.根據權利要求1所述的半導體基板，其中， 所述雜質原子是從由C原子、Fe原子、Mn原子、Mg原子、V原子、Cr原子、Be原子以及B原子構成的群選擇出的I種以上的原子。3.根據權利要求2所述的半導體基板，其中， 所述雜質原子是C原子或Fe原子。4.根據權利要求1?3中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層是與所述第I超晶格層以及所述第2超晶格層接觸的結晶層。5.根據權利要求1?4中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層的組分在所述連接層的厚度方向上從所述第I超晶格層向所述第2超晶格層連續變化。6.根據權利要求1?4中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層的組分在所述連接層的厚度方向上從所述第I超晶格層向所述第2超晶格層階段性地變化。7.根據權利要求1?6中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層由AlzGahN構成，其中O ^ z < I。8.根據權利要求1?7中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層的厚度大于所述第I層、所述第2層、所述第3層以及所述第4層的任一層的厚度。9.根據權利要求1?8中任一項所述的半導體基板，其中， 所述連接層的平均晶格常數小于所述第I超晶格層以及所述第2超晶格層的任一層的平均晶格常數。10.根據權利要求1?9中任一項所述的半導體基板，其中， 所述第I超晶格層具有I層?200層的由所述第I層以及所述第2層構成的所述第I單位層。11.根據權利要求1?10中任一項所述的半導體基板，其中， 所述第2超晶格層具有I層?200層的由所述第3層以及所述第4層構成的所述第2單位層。12.—種半導體基板的制造方法，是權利要求1?11中任一項所述的半導體基板的制造方法，包括: 將所述第I層以及所述第2層作為第I單位層，且反復η次所述第I單位層的形成來形成所述第I超晶格層的步驟； 形成所述連接層的步驟； 將所述第3層以及所述第4層作為第2單位層，且反復m次所述第2單位層的形成來形成所述第2超晶格層的步驟;和 形成所述氮化物半導體結晶層的步驟， 在從形成所述第I超晶格層的步驟以及形成所述第2超晶格層的步驟選擇出的I個以上的步驟中，以超過7 X 1018[atomS/Cm3]的密度含有用于提高所形成的層的耐電壓的雜質原子地形成該層。13.根據權利要求12所述的半導體基板的制造方法，其中， 根據所述氮化物半導體結晶層的組分以及厚度，來調整從所述第I層?第4層的各組分、所述第I層?第4層的各厚度、所述第I超晶格層中的單位層的反復數η以及所述第2超晶格層中的單位層的反復數m選擇出的I個以上的參數，以使得所述半導體基板的所述氮化物半導體結晶層的表面中的翹曲成為50μπι以下。14.根據權利要求13所述的半導體基板的制造方法，其中， 根據所述氮化物半導體結晶層的組分以及厚度，來調整所述第I超晶格層中的單位層的反復數η以及所述第2超晶格層中的單位層的反復數m，以使得所述半導體基板的所述氮化物半導體結晶層的表面中的翹曲成為50μπι以下。
【專利摘要】一種半導體基板，第1超晶格層具有多個由第1層以及第2層構成的第1單位層，第2超晶格層具有多個由第3層以及第4層構成的第2單位層，第1層由Alx1Ga1-x1N(0＜x1≤1)構成，第2層由Aly1Ga1-y1N(0≤y1＜1、x1＞y1)構成，第3層由Alx2Ga1-x2N(0＜x2≤1)構成，第4層由Aly2Ga1-y2N(0≤y2＜1、x2＞y2)構成，第1超晶格層的平均晶格常數與第2超晶格層的平均晶格常數不同，在從第1超晶格層以及第2超晶格層選擇出的1個以上的層中，以超過7×1018[atoms/cm3]的密度含有用于提高耐電壓的雜質原子。
【IPC分類】H01L29/778, H01L21/205, H01L29/812, H01L21/338, C23C16/34
【公開號】CN105431931
【申請號】CN201480041977
【發明人】佐澤洋幸
【申請人】住友化學株式會社
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年7月29日
【公告號】DE112014003533T5, US20160149000, WO2015015800A1