发明名称 半导体装置、半导体基板、及其制造方法
摘要 一半导体装置包含:一结晶基板,且该结晶基板包含一主表面及一结晶平面,且该结晶平面是提供于该主表面内,以致其之表面指向不同于该主表面之表面指向﹔一生长于该结晶基板上之半导体层化结构﹔与一主动区,且该主动区提供于该半导体层化结构在该结晶平面以上之一部份。
申请公布号 TW423167 申请公布日期 2001.02.21
申请号 TW088115832 申请日期 1999.09.14
申请人 松下电子工业股份有限公司 发明人 石田 昌宏;中村 真嗣;折田 贤儿;今藤 修;油利 正昭
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体装置,包含:一结晶基板,且该结晶基板包含一主表面及一结晶平面,且结晶平面是提供于主表面内,以致其之表面指向不同于主表面之表面指向;一生长于结晶基板上之半导体层化结构;及一提供于半导体层化结构在结晶平面以上之一部份之主动区。2.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中提供主动区之半导体层结构之部份包含较少之缺陷,相较于周围区域。3.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中结晶平面是一相对于结晶基板之主表面倾斜之倾斜表面,且主动区是置放于晶格缺陷之上,而晶格缺陷沿实质上垂直于结晶平面之方向延伸。4.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中一凸凹结构提供于结晶基板之主表面,且结晶平面是凸凹面结构之一部份。5.如申请专利范围第4项之半导体装置,其中一包含于凸凹面结构之凸面部份具有一顺向台面结构。6.如申请专利范围第4项之半导体装置,其中一包含于凸凹面结构之凸面部份具有三角形形状之横截面,且该三角形是自结晶基板之主表面朝上。7.如申请专利范围第4项之半导体装置,其中凸凹面结构具有一周期性结构。8.一种半导体装置,包含:一结晶基板;提供于结晶基板之第一半导体层;提供于第一半导体层之第二半导体层;一提供于第二半导体层之主动区;其中结晶基板及第一半导体层皆包含一主表面及一结晶平面,且结晶平面是提供于主表面内,以致其之表面指向不同于主表面之表面指向。9.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中第一半导体层之结晶平面是一相对于第一半导体层之主表面倾斜之倾斜表面,且主动区是置放于晶格缺陷之上,而晶格缺陷沿实质上垂直于第一半导体层之结晶平面之方向延伸。10.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中一凸凹面结构提供于结晶基板之上,且结晶基板之结晶平面或第一半导体层之结晶平面是凸凹面结构之一部份。11.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中第一半导体层之结晶平面是置放于结晶基板之结晶平面之上。12.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中一包含于凸凹面结构之凸面部份具有一顺向台面结构。13.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中一包含于凸凹面结构之凸面部份具有三角形形状之横截面,且该三角形自结晶基板朝上。14.如申请专利范围第10项之半导体装置,其中凸凹面结构具有一周期性结构。15.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当发光组件之发光区。16.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当发光组件之发光区。17.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当场效应电晶体之闸极。18.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当场效应电晶体之闸极。19.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当双载子电晶体之基极。20.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当双载子电晶体之基极。21.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当二极体之接面区。22.如申请专利范围第8项之半导体装置,其中主动区是由第三族氮化合物材料所制成,且充当二极体之接面区。23.一种用以制造半导体装置之方法,包含下列步骤:形成一结晶平面于一基板之主表面,以致结晶平面之表面指向不同于基板之主表面之表面指向;及形成一半导体层化结构于基板之结晶平面及主表面之上,且该半导体层化结构是由第三族氮化合物材料所制成。24.如申请专利范围第23项之方法,其中结晶平面形成步骤包含下列步骤:形成一具有预先决定之图样之遮罩于基板,且选择性蚀刻未受到遮罩覆盖之基板之一部份。25.如申请专利范围第23项之方法,其中基板是由AlxGa1-xN(0≦X≦1)制成,且半导体层化结构形成步骤包含下列步骤:以大约摄氏900度或更高之结晶生长温度来形成一AlyGal-yN层(0≦y≦1)。26.如申请专利范围第23项之方法,其中基板是由蓝宝石,碳化矽,矽,或砷化镓所制成,且半导体层化结构形成步骤包含下列步骤:以介于大约摄氏400度及大约摄氏900度间之结晶生长温度来形成第一AlaGa1-aN层(0≦a≦1)于基板;且以大约摄氏900度或更高之结晶生长温度来形成第二AlbGa1-bN层(0≦b≦1)于第一AlaGa1-aN层。27.如申请专利范围第23项之方法,其中半导体层化结构形成步骤包含下列步骤:注入浓度为大约1021cm-3或更低之杂质至半导体层化结构之一预先决定部份。28.如申请专利范围第23项之方法,其中在半导体层化结构形成步骤中,第五族来源材料及第三族来源材料之比率(V/III比率)是大约200或更高。29.一种用以制造半导体装置之方法,包含下列步骤:形成第一结晶平面于一基板之主表面,以至第一结晶平面之表面指向不同于基板之主表面之表面指向;及形成第一半导体层于基板之结晶平面及主表面之上:形成第二结晶平面于第一半导体层之主表面,以致第二结晶平面之表面指向不同于第一半导体层之主表面之表面指向:及形成第二半导体层于第一半导体层之第二结晶平面及主表面之上,且第二半导体层是由第三族氮化合物材料所制成。30.如申请专利范围第29项之方法,其中第二半导体层形成步骤包含下列步骤:形成一具有预先决定图样之遮罩于第一半导体层,且选择性蚀刻未受到遮罩覆盖之第一半导体层之一部份。31.如申请专利范围第29项之方法,其中基板是由AlxGa1-xN(0≦x≦1)制成,且第二半导体层形成步骤包含下列步骤:以大约摄氏900度或更高之结晶生长温度来形成一AlyGa1-yN层(0≦y≦1)。32.如申请专利范围第29项之方法,其中基板是由蓝宝石,碳化矽,矽,或砷化镓所制成,且第二半导体层形成步骤包含下列步骤:以介于大约摄氏400度及大约摄氏900度间之结晶生长温度来形成一AlaGa1-aN缓冲层(0≦a≦1)于基板;且以大约摄氏900度或更高之结晶生长温度来形成第二AlbGa1-bN层(0≦b≦1)于AlaGa1-aN缓冲层。33.如申请专利范围第29项之方法,其中第二半导体层形成步骤包含下列步骤:注入浓度为大约1021cm-3或更低之杂质至第二半导体层。34.如申请专利范围第29项之方法,其中在第二半导体层形成步骤中,第五族来源材料及第三族来源材料之比率(V/III比率)是大约200或更高。35.一种用以制造半导体装置之方法,包含下列步骤:形成一结晶平面于一基板之主表面,以致结晶平面之表面指向不同于基板之主表面之表面指向:及形成一半导体层于基板之结晶平面及主表面之上,且半导体层是由第三族氮化合物材料所制成;及分隔半导体层及基板。36.如申请专利范围第1项之半导体装置,其中提供于基板之主表面内之结晶平面沿<1,1,-2,0>方向延伸。图式简单说明:第一图是根据本发明之范例1之半导体装置的一横截面图。第二图A,第二图B(a),及第二图B(b)是展示于第一图之半导体装置之部份横截面图,且是用以解释该半导体装置之一制造方法。第三图A至第三图F是展示根据本发明之范例2来制造半导体装置之一方法的横截面图。第四图是一传统半导体装置之横截面图。第五图是根据本发明之范例3之一半导体装置的横截面图。第六图A至第六图C展示用以制造第五图所示之半导体装置之一方法的部份横截面图。第七图A至第七图F是展示用以制造根据本发明之范例4半导体装置之一方法的横截面图。第八图是根据本发明之范例5之一半导体装置的横截面图。第九图A至第九图F是展示用以制造根据本发明之范例6半导体装置之一方法的横截面图。第十图是根据本发明之范例7之一半导体装置的横截面图。第十一图是根据本发明之范例8之一半导体基板的横截面图。第十二图A至第十二图D是展示用以制造第十一图所展示之半导体基板之一方法的横截面图。第十三图是根据本发明之范例9之一半导体基板在横截面图。第十四图是根据本发明之范例10之一半导体基板的横截面图。第十五图A,第十五图B,第十五图C(a),第十五图D,及第十五图E是展示用以制造第十四图所展示之半导体装置之一方法的横截面图,其中第十五图C(b)是透视图。第十六图A至第十六图C是第十五图D所展示之半导体装置之横截面图,以展示,当生长温度是高于大约摄氏900度时,晶格缺陷之一状态。第十七图A至第十七图C是第十五图D所展示之半导体装置之横截面图,以展示,当生长温度是大约摄氏900度或更低时,晶格缺陷之一状态。第十八图是根据本发明之范例12之一半导体装置的横截面图。第十九图是一展示根据本发明范例15半导体装置之材料比率及生长时间间之关系的图形。
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