技術分野
化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法に関し、より特定的には、機械的強度を向上し得る化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法
要約特許出願時に添付された[要約書]
【課題】機械的強度を向上することができ、製造時の歩留まりを向上することができ、または大面積のデバイスを実現することができる化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】化合物半導体装置100は、平面的に見た場合に穴21を取り囲む形状を有するSi基板1と、Si基板1の上面1aに形成され、かつ穴21を覆うSiC層3と、SiC層3の上面側に形成されたGaを含む窒化物層10と、窒化物層10の上面側に形成されたソース電極13、ドレイン電極15、およびゲート電極17とを備える。ソース電極13とドレイン電極15との間に流れる電流は、ゲート電極17に印加される電圧によって制御可能である。Si基板1の上面1aに対して直交する方向から見てソース電極13、ドレイン電極15、およびゲート電極17と重なる領域RGには、Si基板は存在しない。 【選択図】図1
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
しかし、特許文献1の技術では、導電性SiC基板に開口部を形成する際に、SiCの硬度が硬いことから穴開け加工が困難であり、歩留まりが低く、穴開け加工に長時間を要するという問題があった。
特許文献2の技術には、化合物半導体装置の製造時の歩留まりが低いという問題があった。特許文献2の技術には、Si基板を除去する工程に先立って、素子を支持する部分の強度を確保するために、素子の形成面側にキャリー基板を貼り合せ、その後、素子の形成面と逆の面に支持基板を貼り合せる製造方法が第一の実施形態として開示されている。この第一の実施形態によれば、2回の貼り合せ工程に加え、キャリー基板を剥離させる工程が必要となり、工程が複雑になるという問題があった。
さらに特許文献2の技術には、Si基板を除去する工程に先立って、素子の形成面側にキャリー基板を貼り合せることなく、素子の形成面と逆の面に支持基板を貼り合せる製造方法が第二の実施形態として開示されている。この第二の実施形態では、支持基板を貼り合せる際、素子を支持する部分が一時的にSiC層のみとなる。このため、貼り合せの工程において、素子の機械的強度が低下し、デバイス層が破損しやすかった。
なお、得られる化合物半導体装置の機械的強度が低いという問題、および製造時の歩留まりが低いという問題は、GaNを備えた高周波用途の化合物半導体装置に特有の問題ではなく、Ga(ガリウム)を含むワイドギャップ半導体層(Ga
2 O
3 (酸化ガリウム)など)を備えた化合物半導体装置全般で生じ得る問題である。なおここでは、ワイドギャップ半導体層は、2.2eV以上のバンドギャップを有する半導体層と定義する。
さらに、従来の技術には、上述のように化合物半導体装置の機械的強度が低いという問題、および製造時の歩留まりが低いという問題があるため、従来のデバイスのサイズは数百μmスクエア程度であった(非特許文献1)。従来の技術では、大面積のデバイスを実現することは困難であった。
本発明は、課題を解決するためのものであり、その一の目的は、機械的強度を向上し得る化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、製造時の歩留まりを向上することのできる化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、大面積のデバイスを実現し得る化合物半導体装置、化合物半導体基板、および化合物半導体装置の製造方法を提供することである。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明の一の局面に従う化合物半導体装置は、平面的に見た場合に穴を取り囲む形状を有するSi基板と、Si基板の上面に形成され、かつ穴を覆う、共有結合性の結晶層と、結晶層の上面側に形成されたGaを含むワイドギャップ半導体層と、ワイドギャップ半導体層の上面側に形成された第1、第2、および第3の電極とを備え、第1の電極と第2の電極との間に流れる電流は、第3の電極に印加される電圧によって制御可能であり、・・・ 続きを
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この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の各部材の平面レイアウトであって、Si基板1の上面1aに対して直交する方向から見た場合の平面レイアウトを示す図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の構成を示す断面図であって、図1中II−II線に沿った断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第1の工程を示す断面図である。
【図4】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第2の工程を示す断面図である。
【図5】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第3の工程を示す断面図である。
【図6】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第4の工程を示す断面図である。
【図7】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第5の工程を示す断面図である。
【図8】 本発明の第1の実施の形態における化合物半導体装置100の製造方法の第6の工程を示す断面図である。
【図9】 本発明の第1の実施の形態の第1の変形例における化合物半導体装置100の製造方法を示す断面図である。
【図10】 本発明の第1の実施の形態の第2の変形例における化合物半導体装置100の構成を示す断面図である。
【図11】 本発明の第2の実施の形態における化合物半導体基板101の構成を示す平面図であって、Si基板1の下面側から見た場合の平面図である。
【図12】 本発明の第2の実施の形態における化合物半導体基板101の構成を示す断面図であって、図11のXII―XII線に沿った断面図である。
1 Si(ケイ素)基板(Si基板の一例)
1a Si基板の上面
1b Si基板の下面
3 SiC(炭化ケイ素)層(結晶層の一例)
3b SiC層の下面
5 AlN(窒化アルミニウム)バッファー層(Gaを含まない窒化物層の一例)
7 AlGaN(窒化アルミニウムガリウム)バッファー層7
9 GaN(窒化ガリウム)層
9a GaN層の凸部
10 Ga(ガリウム)窒化物層(ワイドギャップ半導体層の一例)
11 AlGaN層
13 ソース電極(第1の電極の一例)
15 ドレイン電極(第2の電極の一例)
17 ゲート電極(第3の電極の一例)
19 絶縁層
19a 絶縁層の開口部
21 穴(穴の一例)
22 分離溝
23 金属層(金属層の一例)
100 化合物半導体装置(化合物半導体装置の一例)
101 化合物半導体基板(化合物半導体基板の一例)
101a 中間体構造
RG1,RG2 素子分離領域
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