專利名稱：半導體外延結晶基板的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體外延結晶基板的制造方法。
背景技術：
以往，將異質界面中產(chǎn)生的二維電子氣體作為溝道的器件
(GaN-MIS-HFET)在高頻、高輸出特性優(yōu)良方面尤其引人注目。在制造 這樣氮化鎵類晶體管的情況下，利用光刻技術來加工作為用于其的功能構 件的半導體外延結晶基板，制作所需的晶體管，此時，根據(jù)目的，采用向 半導體外延結晶基板施加了柵極絕緣膜、鈍化膜等構件的器件方式。
柵極絕緣膜是為了防止柵極電極的泄漏電流而設置在柵極金屬與半 導體結晶之間的保護膜。已知一般形成于氮化物半導體中的肖特基電極表 示比理論上預想的值大的泄漏電流，設置柵極絕緣膜來降低該泄漏電流。
另一方面，鈍化膜是為了穩(wěn)定化半導體表面以使該表面的電氣性狀不 變化而設置在半導體結晶表面的保護膜。若半導體表面的電氣性狀變化， 則器件動作時示出稱為柵極滯后、漏極滯后、電流崩塌的過渡電流響應， 存在引起輸出降低或閾值電壓的變動的問題，所以必要時設置鈍化膜。
在設置這種保護膜的情況下，為了簡化制造工序或降低制造成本，較 多由相同材料將鈍化膜與柵極絕緣膜構成為電介質膜。在現(xiàn)有方法中，這 種電介質膜通過如下方法來形成，即，在由有機金屬氣相生長(MOCVD) 法、分子束外延(MBE)法等外延結晶生長法生長后，從外延生長爐中取 出基板，酸處理結晶表面等，除去表面的自然氧化物后，移至熱CVD、 等離子體CVD、 cat-CVD等電介質制膜爐，積層至結晶表面。
例如，在P.Kordos等Applied Physics letters 87, 143501 (2005)中，公 開了利用等離子體CVD法將SiO電介質賦與半導體表面的 GaN-MISHFET。
在該例中，示出了通過賦與電介質膜而使柵極泄漏電流降低的實驗結
3果。但是，在包含該方法在內(nèi)的上述方法中，有可能產(chǎn)生如下所述的情況
無法完全除去半導體結晶與電介質膜界面的氧化膜；在GaN結晶表面發(fā)
生氮孔腔而在該界面中電氣地形成活性的中間準位導致以某時間常數(shù)響 應于柵極信號或漏極電壓的輸入，從而引起漏極滯后或柵極滯后等現(xiàn)象。 即，在現(xiàn)有方法中，基于賦與電介質膜的柵極滯后或漏極滯后的改善效果 不充分，因此，實用化存在問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述問題的、賦與電介質膜的方 式的半導體外延結晶基板及其制造方法。
本發(fā)明者等為了解決上述問題而積極研究的結果，直至完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供如下的(1) (8)。
(1) 一種半導體外延結晶基板的制造方法，向通過有機金屬氣相生 長法生長的氮化物半導體結晶層表面，賦與構成鈍化膜或柵極絕緣膜并具 有非結晶形的氮化物電介質或氧化物電介質的電介質層，其中，在外延生 長爐內(nèi)使所述氮化物半導體結晶層生長之后，直接在該外延生長爐內(nèi)使所 述電介質層與所述氮化物半導體結晶層連續(xù)生長。
(2) 以所述(1)記載的方法為基礎，使用有機金屬作為金屬原料， 使用乙醚或水作為氧原料，使用氨作為氮原料，并利用有機金屬氣相生長 法使電介質層生長。 、
(3) 以所述(2)記載的方法為基礎，電介質層的至少一部分的生長 為邊供給作為5族原料的氨邊進行。
(4) 以所述(1)、 (2)或(3)記載的方法為基礎，電介質層的至少 一部分的生長通過使用氮作為載氣來進行。
(5) 以所述(1)或(2)記載的方法為基礎，電介質層包括從A10x、 A10x: N (0.5<x<1.5)、 Si02、 Si02: N、 Ga203、 Si3N4、 Hf02、 HfxAly03
(0<x<l、 y=2-l/2x)、 HfxAly03: N (0<x<l、 y=2-l/2x)、 GdO、 Zr02、 MgO、 Ta205中選擇的至少一種電介質。
(6) 以所述(1)或(2)記載的方法為基礎，電介質層包括從八1203、 A1203: N、 Si02、 Si02: N、 Ga203、 Si3N4、 Hf02、 HfxAly03 (0<x<l、 y=2-l/2x)、HfxAly03: N (0<x<l、 y=2-l/2x)、 GdO、 Zr02、 MgO、 Ta205中選擇的至 少一種電介質。
(7) 以所述(1) (6)中任一項記載的方法為基礎，半導體外延 結晶基板用于場效應晶體管。
(8) —種通過所述(1) (6)中任一項的方法得到的半導體外延 結晶基板。


圖1是本發(fā)明的半導體外延結晶基板的示意剖視圖。
圖2是本發(fā)明的半導體外延結晶基板的制造中使用的有機金屬氣相生 長裝置的概略圖。
圖3是實施例1的GaN-MISHFET的示意剖視圖。
圖4表示實施例1及比較例的GaN-MISHFET的柵極泄漏特性(柵極 電壓-柵極電流特性)。
圖5表示實施例1及比較例的GaN-MISHFET的漏極滯后特性(漏極 電壓-漏極電流-時間特性)。
符號說明
1 基底基板
2緩沖層
3溝道層
4電子供給層
5電介質層
6漏極電極
7柵極電極
8源極電極
9元件分離
10半導體外延結晶基板 100 104質量流量控制器 105、 106 恒溫層 107、 108 原料容器109 111 高壓儲氣瓶
112 114 減壓閥 200 反應爐 201基板折疊機
202 電阻加熱機
203 排氣口
具體實施例方式
圖1是由本發(fā)明的制造方法得到的半導體外延結晶基板的示意剖視 圖。半導體外延結晶基板10是晶體管制造用的氮化鎵類半導體外延結晶 基板，在基底基板l上利用外延法使氮化鎵半導體結晶層生長。氮化鎵半 導體結晶層按順序包含A1N緩沖層2、 GaN溝道層3及摻雜Si/不摻雜Si 的電子供給層4。
在氮化鎵半導體結晶層的表面上即電子供給層4的表面4a上生長規(guī) 定厚度的、具有非結晶形的電介質層5。電介質層5是對氮化鎵半導體結 晶層的保護層，電介質層5在使用半導體外延結晶基板10制造的晶體管 中，構成鈍化膜或柵極絕緣膜。
在外延生長爐內(nèi)且在基底基板1上使緩沖層2、溝道層3及電子供給 層4依次生長之后，在外延生長爐內(nèi)利用MOCVD在電子供給層4上生長 電介質層5。作為可由MOVCD生長的電介質，可舉出例如AlOx、 A10x: N (0.5<x<1.5)、 Si3N4、 Si02、 Si02: N (包含N的Si02)、 MgO、 GdO、 Zr02、 Hf02、 HfxAIy03 (0<x<l 、 y=2-l/2x)、 HfxAly03N(包含N的HfxAly03) (0<x<l、 y=2-l/2x)、 Ta2Os、 MgO。 AlOx優(yōu)選A1203， A10x: N(0.5<x<1.5) 優(yōu)選八1203: N。電介質層5也可例如向外延生長爐內(nèi)導入3族原料氣體， 邊導入氧氣原料邊利用MOCVD使所述電介質層生長。
如此得到的電介質層5在其作為鈍化膜或柵極絕緣膜動作的情況下， 不使晶體管的電氣特性降低地實現(xiàn)良好的柵極泄漏特性。其結果，得到具 有良好的柵極泄漏特性與小到可忽視的柵極滯后、漏極滯后、電流崩塌的 半導體外延結晶基板。
說明本發(fā)明的制造方法的一實施方式。的制造中使用的MOCVD裝置的示意圖。 在圖2中，100 104是質量流量控制器(以下稱為MFC)， 105、 106是 恒溫層，107、 108是原料容器，109 111是高壓儲氣瓶，U2 114是減 壓閥，200是反應爐，201是電阻加熱機，202是基板支架。向原料容器 107中填充3族原料，向原料容器108中填充有機金屬原料。向高壓儲氣 瓶lll中填充氨，向高壓儲氣瓶109中填充載氣，向高壓儲氣瓶110中填 充氧氣。
來自由MFC101控制流量的高壓儲氣瓶109的載氣被導入由恒溫層 105控制到所需溫度的原料容器107內(nèi)，在進入原料容器107內(nèi)的3族原 料中被起泡。通過起泡，原料容器107的上部空間被由恒溫層107的溫度 確定的蒸氣壓的3族原料充滿，對應于該蒸氣壓與載氣流量的量的3族原 料氣體被導入反應爐200內(nèi)。如此控制的3族原料的流量通常為 10E-3~10E-5mol/min.。
填充到高壓儲氣瓶lll中的5族原料(氨等)被減壓閥114減壓，由 MFC104控制流量，導入反應爐200內(nèi)。5族原料(氨等)的量通常是3 族原料氣體的1倍 10000倍。
填充到高壓儲氣瓶109中的載氣被減壓閥112減壓，由MFC100控制 流量，導入反應爐200內(nèi)。載氣的流量通常是10SLM 200SLM。構成摻 雜的硅烷與5族原料一樣的方法導入反應爐200內(nèi)即可。
來自由MFC102控制流量的高壓儲氣瓶109的載氣被導入由恒溫層 106控制到所需溫度的原料容器108內(nèi)，在位于原料容器108內(nèi)的有機金 屬原料中被起泡。通過起泡，原料容器108的上部空間被由恒溫層106的 溫度確定的蒸氣壓的有機金屬原料充滿，對應于蒸氣壓與載氣流量的量的 有機金屬原料氣體被導入反應爐200內(nèi)。
基底基板1由設置在反應爐200內(nèi)的石墨制基板支架201保持?；?支架201具有旋轉機構，另外，在其背面配置有電阻加熱機201，通過基 板支架110從背面加熱基底基板1。在GaN類半導體結晶的情況下，進行 加熱，使基底基板1的表面溫度為約90(TC 約130(TC即可。
導入反應爐200內(nèi)的原料氣體在基底基板1表面附近被熱分解，在基 底基板1上作為結晶生長。殘渣氣體及未分解氣體從排氣口 203排出。這樣，通過向反應爐200內(nèi)導入原料氣體，摻雜硅的GaN類結晶或未摻雜 硅的GaN類結晶在基底基板1上生長。
作為結晶生長中使用的3族原料，可舉出例如三甲基鎵(TMG)或三 乙基鎵(TEG)等烷基鎵、三甲基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)等烷基 鋁、如三甲基銦(TMI)的烷基銦。3族原料單獨或混合使用以構成所需 的組成即可。3族原料在MOCVD用途中被出售。
作為構成摻雜的硅原料，可舉出例如乙硅烷、甲硅烷。乙硅烷或甲硅 垸使用出售的結晶生長所需的高純度的材料即可。
作為載氣，可舉出例如氫氣、氮氣。它們可單獨或混合使用。載氣使 用出售的結晶生長所需的高純度的材料即可。
作為基底基板l，可舉出例如GaAs、 GaN、藍寶石、SiC、 Si等單晶 基板?；谆錶具有絕緣性、導電性任一均可，但優(yōu)選具有絕緣性?；?底基板1使用出售的結晶生長所需的不可欠缺的材料即可。
以下，參照圖2說明圖1所示的GaN類-MISHFET用外延結晶基板的 制造方法。
將洗凈的半絕緣性SiC的基底基板1設置在基板支架202上，在基底 基板1上，使規(guī)定厚度的A1N緩沖層2生長。
A1N緩沖層2的厚度通常為500A 5000A，從生產(chǎn)率與效果的平衡的 觀點出發(fā)，優(yōu)選200A 4000A，更加優(yōu)選200A 3000A。也可代替A1N 緩沖層2，使用相同厚度的AlGaN緩沖層。此時，變更原料氣體以構成所 需的組成，此外，以與A1N緩沖層2的情況一樣的方法生長即可。在提高 緩沖層2的絕緣性的觀點考慮，緩沖層2也可摻雜Fe、 Mn、 C等。
將基底基板1的溫度變更為規(guī)定溫度，切換3族原料氣體，使規(guī)定厚 度的SI形GaN溝道層3生長。溝道層3的厚度只要在向與電子供給層4 的界面附近的、形成2DEG溝道的部位提供良好結晶性的范圍內(nèi)決定即可。 結晶性的判定利用XRD的搖擺曲線的測定執(zhí)行即可。作為構成測定對象 的結晶面，例如使用(0001)面即可。在測定(0001)面的情況下，當峰 值的半值幅度為300秒以下時，得到良好的特性。
溝道層3的厚度通常為3000A以上，明顯依賴于生長條件。從生產(chǎn)率 提高的觀點出發(fā)，厚度優(yōu)選5000A以上50000A以下，更加優(yōu)選7000A 40000A，尤其優(yōu)選8000A 30000A。
接著，通過供給或不供給摻雜硅氣體，使摻雜Si或不摻雜Si的電子 供給層4生長為規(guī)定厚度。電子供給層4的厚度和Al組成只要確定成在 結晶不會因與溝道層3的晶格錯配而惡化的范圍內(nèi)形成所需的溝道載流濃 度、相互電導、夾斷電壓即可。若增大A1組成，則與溝道層3的晶格錯 配變大，厚度變薄。厚度的范圍通常為50A 500A，優(yōu)選70A 450A， 進而優(yōu)選90A 400A。 Al組成通常為0.1 0.4，優(yōu)選0.15 0.35，尤其優(yōu) 選0.18 0.30。
這樣，在結束GaN類結晶的最上層即電子供給層4的生長之后，不 將由此得到的基板曝露于大氣中，而將基板置于反應爐200內(nèi)，使電介質 層5在電子供給層4上生長。電子供給層4與電介質層5只要在同一反應 爐內(nèi)連續(xù)生長即可。在電子供給層4生長后，將基板溫度變更為規(guī)定溫度， 將作為3族原料氣體的TMA導入反應爐200內(nèi)，同時，還導入氧原料， 作為電介質層5，生長規(guī)定厚度的八1203電介質即可。這樣，得到圖l所 示構造的外延結晶基板。電介質層5的生長工序中，使用MOCVD即可。
為了使八1203電介質以外的氧化物電介質生長為電介質層5，在原料 容器108內(nèi)置入氧化物電介質生長所需的有機金屬，與A1203電介質一樣， 使GaN類結晶生長，不使結晶表面曝露于大氣中地使氧化物電介質生長。 例如，在使GaN類結晶生長之后，將基底基板l的溫度變更為所需溫度， 將電介質層5的生長所需的有機金屬氣體導入反應爐200內(nèi)，使電介質層 5生長。
有機金屬氣體的導入與3族原料的導入一樣，只要通過由置入有機金 屬的原料容器108使由MFC102控制流量的載氣起泡來執(zhí)行即可。此時， 也可由減壓閥113減壓填充在高壓儲氣瓶110中的氧氣，由MFC103控制 流量后，與有機金屬氣體同時導入反應爐200中。
示出了電介質層5為氧化物電介質的情況，但電介質層5也可以是同 一金屬的氧化物與氮化物的復合電介質。由這種復合電介質構成的電介質 層5的生長只要合用氮原料(氨)來執(zhí)行即可。氮原料使用出售的適于結 晶生長的純度的材料即可。氮原料的導入只要適用在GaN類結晶生長中 使用的方法即可。在電介質是A1203的情況下，作為用于電介質生長的有機金屬原料，
可舉出例如TMA、 TEA。在Hf02的情況下，可舉出例如四特丁氧基鉿。 在Si02的情況下，可舉出三二甲基氨基硅垸、三二乙基氨基硅烷。在MgO 的情況下，可舉出例如雙環(huán)戊二烯基鎂、二乙基環(huán)戊二烯基鎂。這些使用 出售的適于結晶生長的純度的材料即可。
作為氧氣原料，例如氧氣、水、或二甲基醚、二乙基醚、正丁基醚等 的醚類。這些使用出售的適于結晶生長的純度的材料即可。
生長溫度依賴于有機金屬原料的分解溫度。在電介質是A1203的情況 下，生長溫度通常為約50(TC 約IIO(TC，優(yōu)選為約60(TC 約900°C， 尤其優(yōu)選為約70(TC 約80(rC的范圍。在Hf02的情況下，生長溫度通常 為約20(TC 約800。C，優(yōu)選為約25(TC 約700。C，更加優(yōu)選為約300°C 約60(TC。在Si3N4的情況下，生長溫度通常為約400。C 約90(rC，優(yōu)選 為約45(TC 約800°C，更加優(yōu)選為約50(TC 約700°C。在MgO的情況 下，生長溫度通常為約20(rC 約80(TC，優(yōu)選為約25(TC 約70(TC，更 加優(yōu)選約30(TC 約600°C。
另外，電介質層5也可以是A1203: N (包含N的A1203)、 Si02: N (包含N的Si02)、 Ga203、 HfxAly03 (0<x<l、 y=2-l/2x)、 HfxAly03: N (包含N的HfxAly03) (0<x<l、 y=2-l/2x)、 Hf02、 GdO、 Zr02、 Ta205。
電介質層的厚度只要勘查電介質的介電常數(shù)與晶體管的目標閾值電 壓、增益特性來確定即可，為了得到良好的閾值電壓、增益特性，在構成 相互電導、夾斷電壓的范圍內(nèi)抑制柵極泄漏電流為好，厚度通常為約 lnm 約30nm。
以上主要說明附帶A1203電介質的GaN-異質結場效應晶體管(HFET) 用外延結晶基板的制造方法，但本發(fā)明的制造方法可以包括使半導體外延 結晶層與電介質層在MOCVD生長爐內(nèi)連續(xù)生長的工序，適用于可以用 MOCVD法生長的半導體結晶類。作為這種結晶類，可舉出例如硅鍺類 (SiGe類)、氮化鎵類(GaN類)、磷化銦類(InP類)、碳化硅類(SiC類)。 另外，通過改變半導體結晶層的構造，可以制造作為FET構造的 MODFET、 MESFET用外延結晶基板、各種二極管用外延結晶基板。并且， 也能夠適用于發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光元件。實施例
示出實施例，進一步詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。 實施例1
使用圖2所示的裝置，制造圖1所示的層構造的半導體外延基板。使
用半絕緣性SiC基板作為基底基板1。將半絕緣性SiC基板加熱到IOO(TC， 作為載氣以60SLM流過氫、以40SLM流過氨，從設定為恒溫槽溫度30°C 的原料容器以40sccm流過TMA，在半絕緣性SiC基板上生長IOOOA的 A1N緩沖層2。在將基板溫度變更為1150°C ，將TMA流量設為Osccm之 后，從設定為恒溫槽溫度3(TC的原料容器以40sccm流過TMG，在A1N 緩沖層2上生長20000A的GaN溝道層3。從設定為恒溫槽溫度30°C的原 料容器以40sccm流過TMA，在GaN溝道層3上生長300A的AlGaN電 子供給層4。
在不從裝置中取出基板的情況下，將基板溫度變更為900°C，停止 TMG與氨的供給，供給400sccm的二乙醚，生長50A的A1203，從而得 到電介質層5。然后，使基板冷卻從反應爐中將其取出，得到具有圖l所 示的層構造的帶電介質膜的外延基板。
使用得到的帶電介質膜的外延基板，如下制造圖3所示結構的 GaN-MISHFET。在帶電介質膜的外延基板中通過光刻形成抗蝕圖案之后， 通過打入N+離子，形成元件分離9至3000A的深度。通過光刻，將抗蝕 劑開口形成為源極電極和漏極電極形狀，通過使用Ar、 CH2C12、 Cl2的混 合氣體的ICP等離子體蝕刻除去開口部分的電介質層5，露出AlGaN電子 供給層4。
在基板的整個面上，蒸鍍Ti (厚度200A) /Al (厚度1500A) /Ni (厚 度250A) /Au (厚度500A)的金屬膜之后，以lift-off法將金屬膜加工成 電極形狀。在氮氣氛下以800°CRTA處理基板30秒，形成源極電極8與 漏極電極6。通過光刻(Photol池ography)形成柵極電極形狀的開口，在 開口的整個面上蒸鍍Ni (厚度200A) /Au (厚度1000A)的金屬膜，通過 im-off將金屬膜加工成電極形狀，形成柵極電極7。
在氮氣氛下以50(TC退火基板30分鐘。如此制作具有八1203或A1N電 介質層5的柵極長度為2um、柵極寬度為30um的GaN-MISHFET，作比較例
在使AlGaN電子供給層4生長之后，不使電介質生長，冷卻基板，
將基板從反應爐中取出，除此之外，執(zhí)行與實施例l相同的操作，來制作
柵極絕緣膜與鈍化膜均不具有的柵極長度為2um、柵極幅度為30的 GaN-MISHFET。
對由實施例1及比較例得到的GaN-MISHFET，圖4示出了柵極電壓-柵極電流特性的測定結果。如圖4所示，實施例1得到的GaN-MISHFET 在負的柵極電壓施加時的柵極電流比比較例約小2位數(shù)，示出了優(yōu)良的柵 極泄漏特性。
對實施例1和比較例得到的GaN-HFET，圖5示出了漏極滯后特性(漏 極電壓-漏極電流-時間特性)的評價結果。評價以源極電極與柵極電極接 地、測定使漏極電壓從+20V急劇變化到+lV時的、從+lV施加開始時間 起的電流的過渡電流變化的方法來執(zhí)行。如圖5所示，實施例1的 GaN-HFET在使漏極電壓從+20V變化到+lV之后，示出穩(wěn)定電流值。另 一方面，比較例的GaN-HFET在使漏極電壓從+20V變化到+lV時，漏極 電流值沒有馬上變?yōu)楹愣ㄖ?，緩慢增加，至變?yōu)楹愣ㄖ敌枰恍r間。艮口， 示出器件動作中成為問題的漏極滯后。從該結果可知，實施例l的帶電介 質膜的GaN-MISHFET示出優(yōu)良的漏極滯后特性。
實施例2
使用圖2所示的裝置，如下制作圖1所示的層構造的半導體外延基板。 將半絕緣性SiC基板置于反應爐200內(nèi)，將半絕緣性SiC基板加熱到 1000°C，在反應爐200內(nèi)，作為載氣以60SLM流過氫、以40SLM流過氨， 從設定為恒溫槽溫度30°C的容器中以40sccm流過TMA，在半絕緣性SiC 基板上生長1000A的A1N緩沖層。將基板溫度變更為U5(TC，將TMA 流量設為Osccm后，從設定為恒溫槽溫度30°C的容器以40sccm流過TMG， 在A1N緩沖層上生長20000A的GaN溝道層。從設定為恒溫槽溫度30°C 的容器以40sccm流過TMA，在GaN溝道層上生長300A的AlGaN電子 供給層。將基板溫度變更為70(TC，停止TMG的供給，將載氣從氫切換 為氮，供給40sccm的正丁基醚，在AlGaN電子供給層上生長200A的AlxOy電介質層。利用X射線光電子分光法求出電介質層的元素比。為X: y=6:
4。冷卻基板，從反應爐200中將其取出，從而得到帶電介質膜的半導體
外延基板。
在半導體外延基板中，利用光刻將抗蝕劑開口形成為源極電極形狀及
漏極電極形狀，利用使用了Ar、 CH2C12、 Cl2的混合氣體的ICP等離子體 蝕刻除去開口部分的電介質膜，露出AlGaN層。在基板的整個面上，蒸 鍍Ti (厚度200A) /Al (厚度1500A) /Ni (厚度250A) /Au (500A)的金 屬膜，并以lift-off法將金屬膜加工成電極形狀。
在氮氣氛下以80(TCRTA處理得到的半導體外延基板30秒，形成源 極電極206與漏極電極204。在半導體外延基板中，通過光刻形成抗蝕圖 案之后，打入N+離子，形成元件分離層至3000A的深度。通過光刻，形 成柵極電極形狀的開口，在基板的整個面上，淀積Ni (厚度200A) /Au (厚度1000A)的金屬膜，以lift-off法將金屬膜加工成電極形狀，形成柵 極電極，得到作為兼有柵極絕緣膜與鈍化膜的層的、具有電介質層(AIO) 的柵極長度為2 U m、柵極寬度為30 u m的GaN-MISHFET。
得到的GaN-MISHFET在施加柵極偏壓-10V時的泄漏電流為 2xl(T5mA/mm，與實施例1的GaN-MISHFET相比，泄漏電流特性提高。 另外，實施例2的GaN-MISHFET的電流崩塌低至與實施例1相同的程度。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，得到具有低的柵極泄漏電流與小到可忽視的柵極滯后、 漏極滯后、電流崩塌特性的、帶電介質膜的半導體外延基板。半導體外延 基板適用于氮化鎵類半導體、場效應晶體管。
權利要求
1、一種半導體外延結晶基板的制造方法，向通過有機金屬氣相生長法生長的氮化物半導體結晶層表面，賦與構成鈍化膜或柵極絕緣膜并具有非結晶形的氮化物電介質或氧化物電介質的電介質層，其中，在外延生長爐內(nèi)使所述氮化物半導體結晶層生長之后，直接在該外延生長爐內(nèi)使所述電介質層與所述氮化物半導體結晶層連續(xù)生長。
2、 根據(jù)權利要求l所述的半導體外延結晶基板的制造方法，其中， 使用有機金屬作為金屬原料，使用乙醚或水作為氧原料，使用氨作為氮原料，并利用有機金屬氣相生長法使電介質層生長。
3、 根據(jù)權利要求2所述的半導體外延結晶基板的制造方法，其中， 電介質層的至少一部分的生長為邊供給作為5族原料的氨邊進行。
4、 根據(jù)權利要求l、 2或3所述的半導體外延結晶基板的制造方法， 其中，電介質層的至少一部分的生長通過使用氮作為載氣來進行。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的半導體外延結晶基板的制造方法，其中，電介質層包括從A10x、 A10x: N (0.5<x<1.5)、 Si02、 Si02: N、 Ga203、 Si3N4、 Hf02、 HfxAly03 (0<x<l、 y=2-l/2x)、 HfxAly03: N(0<x<l、 y=2-l/2x)、 GdO、 Zr02、 MgO、 Ta205中選擇的至少一種電介質。
6、 根據(jù)權利要求1或2所述的半導體外延結晶基板的制造方法，其中，電介質層包括從A1203、 A1203: N、 Si02、 Si02: N、 Ga203、 Si3N4、 Hf02、 HfxAly03 (0<x<l、 y=2-l/2x)、 HfxAly03: N (0<x<l、 y=2-l/2x)、 GdO、 Zr02、 MgO、 Ta205中選擇的至少一種電介質。
7、 根據(jù)權利要求1 6中任一項所述的半導體外延結晶基板的制造方 法，其中，半導體外延結晶基板用于場效應晶體管。
8、 一種通過權利要求1 6中任一項所述的半導體外延結晶基板的制 造方法得到的半導體外延結晶基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有低的柵極泄漏電流與小到可忽視的柵極滯后、漏極滯后、電流崩塌特性的、帶電介質膜的氮化鎵類半導體外延結晶基板。半導體外延結晶基板的制造方法是向通過有機金屬氣相生長法生長的氮化物半導體結晶層表面，賦與構成鈍化膜或柵極絕緣膜并具有非結晶形的氮化物電介質或氧化物電介質的電介質層的制造方法，其中，在外延生長爐內(nèi)使所述氮化物半導體結晶層生長之后，直接在該外延生長爐內(nèi)使所述電介質層與所述氮化物半導體結晶層連續(xù)生長。
文檔編號H01L29/812GK101517715SQ20078003406
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權日2006年9月15日
發(fā)明者佐澤洋幸, 秦雅彥, 西川直宏 申請人:住友化學株式會社