JP2001313255A - 基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
きる基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイアよりなる厚さ100μm以下
の成長用基体11の上に、成長用基体11を加熱しつつ
GaNよりなる基板12を成長させ、放冷する。その
際、成長させる基板12の厚さを、200μm以上でか
つ成長用基体11と基板12との熱膨張率の差により生
じる基板12の曲率が0.03cm-1以下となるように
する。これにより、基板12が成長後の放冷により反っ
てしまっても、基板12におけるクラックの発生が防止
され、良質な基板12が得られる。
Description
の少なくとも1種と5B族元素のうちの少なくとも窒素
(N)とを含む窒化物系III−V族化合物よりなる基
板の製造方法に関する。
においては、記録・再生の高密度化または高解像度化の
要求が高まっており、それを実現するために、緑色波長
帯域ないし紫外領域の短波長域で発光可能な半導体発光
素子の研究が活発に行われている。このような短波長域
で発光可能な半導体素子を構成するのに適した材料とし
ては、GaN,AlGaN混晶あるいはGaInN混晶
に代表される窒化物系III−V族化合物半導体が知ら
れている(Jpn.J.Appl.Phys.,30(1991),L1998 )。
体を用いた発光素子は、有機金属化学気相成長(metal
organic chemical vapor deposition ;MOCVD)法
あるいは分子線エピタキシー(molecular beam epitax
y;MBE)法などを用いて、基板の上に窒化物系II
I−V族化合物半導体層を成長させることにより製造さ
れている。その際、基板には、主にサファイア(α−A
l2 O3 )基板あるいは炭化ケイ素(SiC)基板が使
用されている。
素基板を用いると、格子定数および熱膨張率の違いによ
り、窒化物系III−V族化合物半導体層中には欠陥あ
るいはクラック(割れ)が発生してしまう。また、半導
体発光素子として半導体レーザ(laser diode ;LD)
を製造する場合には、共振器端面を劈開により形成する
ことが難しい。そこで、このような問題が発生しない窒
化物系III−V族化合物基板の開発が望まれている。
板の製造に際しては、窒素の蒸気圧が高いため、シリコ
ン(Si)基板やガリウムヒ素(GaAs)基板を製造
する場合に一般的に用いられる方法を用いることができ
ない。一般的な窒化物系III−V族化合物基板の製造
方法としては、サファイアあるいはガリウムヒ素よりな
る成長用基体の上に、MOCVD法,MBE法あるいは
ハイドライド気相成長法により窒化物系III−V族化
合物基板を成長させる方法が知られている。中でも、ハ
イドライド気相成長法を用いれば、1時間当たり数μm
〜数百μm成長させることができるので、短時間で基板
として使用可能な厚さまで成長させることができ、既に
この方法によりGaN基板を得たとの報告がなされてい
る。
うに成長用基体の上に窒化物系III−V族化合物基板
を成長させる方法では、基板として使用可能な程度の厚
さまで成長させると、成長用基体と窒化物系III−V
族化合物基板との熱膨張率の差により窒化物系III−
V族化合物基板にクラックが発生してしまうなどの問題
があった。よって、良質な窒化物系III−V族化合物
半導体層を成長させるための基板としては、不十分なも
のしか得られなかった。
は、厚さ1mm以上と厚くしたサファイアよりなる成長
用基体の上にGaN基板を薄く300μm程度成長させ
たのち、研磨により成長用基体を除去する方法が開示さ
れている。この方法では、成長用基体の厚さを大きくす
ることにより、成長中に加熱により生じる成長用基体の
反りを抑制し、それに伴うGaN基板の結晶性の劣化を
防止するようになっている。しかし、成長用基体を除去
する途中で、成長用基体が薄くなるに従って応力が増大
し、GaN基板にクラックまたは欠損が生じてしまうと
いう問題があった。また、成長用基体が1mm以上と厚
いので、その除去が難しかった。
ので、その目的は、クラックが少ない良質な基板を得る
ことができる基板の製造方法を提供することにある。
方法は、3B族元素のうちの少なくとも1種と5B族元
素のうちの少なくとも窒素とを含む窒化物系III−V
族化合物よりなる基板の製造方法であって、基板を、厚
さ100μm以下の成長用基体の上に、200μm以上
の厚さでかつ成長用基体と基板との熱膨張率の差により
生じる基板の曲率が0.03cm-1以下となるように成
長させるようしたものである。
00μm以下の成長用基体の上に、窒化物系III−V
族化合物よりなる基板が200μm以上成長する。よっ
て、基板におけるクラックなどの発生が効果的に防止さ
れ、良質な基板が得られる。
て、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る基板の製造方法の製造
工程を表すものである。この基板の製造方法は、例えば
GaN(窒化ガリウム)よりなる基板を製造するもので
ある。なお、この基板は、必要に応じて不純物を含む場
合もある。
うに、例えば、サファイア,炭化ケイ素,スピネル,ガ
リウムヒ素あるいはケイ素よりなる厚さ100μm以
下、例えば60μmの成長用基体11を用意し、この成
長用基体11を有機溶剤により洗浄する。
11の上(サファイアよりなる場合は、例えばc面上)
に、例えば、ハイドライド気相成長法またはハライド気
相成長法を用いて成長用基体11を加熱しつつGaNよ
りなる基板12を成長させ、放冷する。なお、ハイドラ
イド気相成長法とは、ハイドライド(水素化物)が反応
もしくは原料ガスの輸送に寄与する気相成長法のことで
ある。また、ハライド気相成長法とは、ハライド(ハロ
ゲン化物)が反応もしくは原料ガスの輸送に寄与する気
相成長法のことである。具体的には、図示しないサセプ
タの上に成長用基体11を載置して成長用基体11を1
000℃程度まで加熱し、キャリアガスとしての窒素ガ
ス(N2 )を流しつつ、窒素の原料としてアンモニアガ
ス(NH 3 )を供給すると共に、ガリウムの原料とし
て、850℃程度に加熱されたガリウム単体(金属ガリ
ウム)上に塩化水素ガス(HCl)を流すことにより得
られる塩化ガリウムガス(GaCl)を供給して基板1
2を成長させる。なお、この場合、原料ガスとして塩化
水素ガスを用いているので、ハイドライド気相成長であ
り、ハライド気相成長でもある。
200μm以上でかつ成長用基体11と基板12との熱
膨張率の差により生じる基板12の曲率が0.03cm
-1以下となるようにする。ここで、基板12の曲率Kと
は、成長後の放冷により生じるものであり、成長用基体
11との隣接面の曲率のことを指す。具体的には、成長
用基体11がサファイアあるいは炭化ケイ素などのほぼ
六方晶系の結晶構造を有するものよりなる場合には、下
記の数1に示した式により算出される。
ムヒ素あるいはケイ素などの立方晶系の結晶構造を有す
るものよりなる場合には、数1とは異なるが他の数式を
用い、同様にして算出される。
板12には成長用基体11との熱膨張率の違いによって
反りが生ずるが、本実施の形態では、成長用基体11の
厚さを100μm以下とし、かつ基板12の厚さを20
0μm以上とすることにより、反りによる応力を成長用
基体11に集中させ、成長用基体11の方にクラックが
生じるようにすると共に、基板12の曲率Kが0.03
cm-1以下となるように成長用基体11に対する基板1
2の厚さを調整することにより基板12にクラックが発
生することを防止するようになっている。よって、本実
施の形態では、基板12を成長させた後に放冷しても、
基板12におけるクラックの発生が防止され、良質な基
板12が得られる。
することにより、この基板12を用いてデバイスなどを
作製する際の基板12の操作性を向上させるようにもな
っている。なお、成長用基体11に対する基板12の厚
さを、基板12の曲率が0.025cm-1以下となるよ
うにすれば、基板12におけるクラックの発生をより効
果的に防止することができるので好ましい。
合には、不純物を添加して基板12を成長させる。不純
物としては、例えば、IV族元素である炭素(C),ケ
イ素(Si),ゲルマニウム(Ge)およびスズ(S
n)と、VI族元素である硫黄(S),セレン(Se)
およびテルル(Te)とからなる群のうちの少なくとも
1種の元素を添加する。また、II族元素であるベリリ
ウム(Be),マグネシウム(Mg),カルシウム(C
a),亜鉛(Zn)およびカドミウム(Cd)と、IV
族元素である炭素,ケイ素,ゲルマニウムおよびスズと
からなる群のうちの少なくとも1種の元素を添加するよ
うにしてもよい。
イド気相成長法により基板12を成長させる際の窒素の
原料には、アンモニアの代わりに、ヒドラジン,モノメ
チルヒドラジンまたはジメチルヒドラジンなどの一般式
がN2 R4 (但し、Rは、水素原子またはアルキル基を
表す。)で示されるヒドラジン系の原料や有機アミンを
用いるようにしてもよい。このような有機アミンとして
は、例えば、第1級アミンであるプロピルアミン,イソ
プロピルアミン,ブチルアミン,イソブチルアミン,t
−ブチルアミンあるいは第二ブチルアミン、第2級アミ
ンであるジプロピルアミン,ジイソプロピルアミン,ジ
ブチルアミン,ジイソブチルアミン,ジt−ブチルアミ
ンあるいはジ第二ブチルアミン、または第3級アミンで
あるトリプロピルアミン,トリイソプロピルアミン,ト
リブチルアミン,トリイソブチルアミン,トリt−ブチ
ルアミン,トリ第二ブチルアミン,トリアリルアミン,
トリエチルアミン,ジイソプロピルメチルアミン,ジプ
ロピルメチルアミン,ジブチルメチルアミン,ジイソブ
チルメチルアミン,ジ第二ブチルメチルアミンあるいは
ジt−ブチルメチルアミンなどが挙げられる。
塩化水素の代わりに、フッ化水素(HF),臭化水素
(HBr)あるいはヨウ化水素(HI)を用いるように
してもよい。キャリアガスには、窒素ガスの代わりに、
ヘリウムガス(He)あるいはアルゴンガス(Ar)な
どの不活性ガスをキャリアガスとして用いるようにして
もよいし、必要に応じて水素ガス(H2 )または水素ガ
スを含む混合ガスを用いるようにしてもよい。
に示したように、例えば、CVD(Chemical Vapor Dep
osition ;化学気相成長)法により基板12を覆うよう
に二酸化ケイ素(SiO2 )よりなる保護膜13を形成
する。
11を除去する。これにより、基板12の反りはなくな
り、平坦なものとなる。具体的には、成長用基体11が
サファイアよりなる場合には、例えば、リン酸(H3 P
O4 )と硫酸(H2 SO4 )とを1:1(体積比)の割
合で含むエッチング液を用いて、285℃の温度でウェ
ットエッチングを行うことにより除去する。ここでは、
成長用基体11の厚さが100μm以下と薄いので、容
易に除去されると共に、除去工程において基板12に応
力がかかりクラックが発生してしまうことが防止され
る。また、上述したように成長用基体11にクラックが
生じている場合には、より容易に除去されると共に、こ
の工程以前において成長用基体11の一部が欠損してい
る場合もあり、その場合には更に容易に除去される。な
お、基板12は保護膜13により覆われているので、エ
ッチング時に損傷を受けたり、汚染される可能性が少な
い。
ッチングあるいはラッピングにより行うようにしてもよ
い。ドライエッチングにより除去する場合には、エッチ
ングガスとして例えば塩素ガス(Cl2 )を用いて行
う。また、ラッピングにより除去する場合には、例えば
ダイヤモンド研磨粉を用いて行う。
が形成された成長用基体11を例えば加熱および冷却
し、基板12と成長用基体11とを分離することにより
行うようにしてもよい。この方法は、成長用基体11と
基板12との熱膨張率の差に起因して生じる応力を利用
するものである。具体的には、成長用基体11を、例え
ば赤外線加熱炉の反応管の内部に設置し、成長用基体1
1を例えば800℃になるまで加熱したのち、更に冷却
することにより、基板12と成長用基体11とを分離す
る。なお、この場合、上述したエッチングあるいはラッ
ピングなどを併用して分離するようにしてもよい。ま
た、加熱方法としては、赤外線加熱炉を用いた加熱以外
にも、ヒータ加熱や高周波誘導加熱などを適用するよう
にしてもよい。
したように、例えば、フッ酸(HF)を含むエッチング
液を用いて、保護膜13を除去する。そののち、必要に
応じて、基板12の表面を平坦化処理する。平坦化処理
は、具体的には、例えば、気相エッチング法あるいは液
相化学エッチング法を用いて表面をエッチングするか、
または機械的化学ポリッシング法を用いて表面研磨する
ことにより行う。この平坦化処理により、表面が平坦化
され、基板12の上に結晶性に優れた窒化物系III−
V族化合物半導体層などを容易に成長させることができ
るようになる。以上により窒化物系III−V族化合物
よりなる基板12が得られる。
方法によれば、成長用基体11の厚さを100μm以下
とし、基板12の厚さを200μm以上とすると共に、
基板12の曲率が0.03cm-1以下となるようにした
ので、基板12におけるクラックの発生を効果的に防止
することができる。よって、良質な基板12を得ること
ができる。また、成長用基体11を容易に除去すること
ができる。
の基板12とすれば、半導体発光素子作製時などに用い
る場合に、基板12の表面側と裏面側とに一対の電極を
それぞれ配設することができる。また、半導体発光素子
として半導体レーザを作製する場合には、共振器端面を
劈開により容易に形成することができる。
厚さと基板12の曲率Kとの関係、および基板12の曲
率Kを0.03cm-1以下とすることにより得られる効
果について、具体的なモデル計算および実験例に基づき
説明する。
値をそれぞれ代入し(Jpn.J.Appl.Phys.,32(1993),p152
8-1533参照)、サファイアよりなる成長用基体11の厚
さt 1 を種々変化させた場合の、GaNよりなる基板1
2の厚さt2 と曲率Kとの関係を表すものである。ま
た、図7は図6の一部を拡大して表すものである。図6
および図7において、縦軸は曲率K(単位;cm-1)を
示し、横軸は基板12の厚さt2 (単位;μm)を示し
ている。
して、厚さを種々変化させたサファイアよりなる成長用
基体11の上に、ハイドライド気相成長法により厚さを
種々変化させたGaNよりなる基板12を成長させ、曲
率Kを求めた。具体的には、まず、成長用基体11を1
000℃程度まで加熱し、窒素の原料としてアンモニア
ガスを1dm3 /minの流量で供給すると共に、ガリ
ウムの原料として、850℃程度に加熱されたガリウム
単体上に塩化水素ガスを0.03dm3 /minの流量
で流すことにより得た塩化ガリウムガスを供給し、Ga
N基板を成長させた。なお、キャリアガスには窒素ガス
を用い、その流量を1dm3 /minとした。次いで、
放冷したのち、レーザ光を照射し、その反射角度を測定
することにより基板12の曲率を求めた。
長用基体11の厚さt1 と基板12の厚さt2 と曲率K
との関係は、図6に示したモデル計算と非常に良く整合
していることが確認された。また、図7に示したよう
に、曲率0.03cm-1がクラック発生の臨界点であ
り、基板12の曲率Kがそれ以下であれば基板12にク
ラックは生じていなかった。
る基板12の厚さt2 を基板12の曲率Kが0.03c
m-1以下となるようにすれば、基板12にクラックが発
生することがなく、良質な基板12を得られることが分
かった。また、成長用基体11の厚さを薄くした方が、
基板12の厚さを厚くする場合において、基板12の曲
率Kを小さくできることも分かった。特に、成長用基体
11の厚さt1 を100μm以下とすれば、基板12の
厚さを600μm程度と必要以上に厚くしなくても、基
板12の曲率Kを容易に0.03cm-1以下、更には
0.025cm-1以下とできることが分かった。なお、
ここでは具体的には説明しないが、サファイア以外の化
合物よりなる成長用基体11を用いる場合についても同
様の結果が得られる。
の形態に係る基板の製造方法は、ハイドライド気相成長
法に代えてMOCVD法により基板12を成長させるこ
とを除き、他は第1の実施の形態と同様の工程である。
よって、ここでは第1の実施の形態と同一の符号を付
し、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明す
る。
際、まず、図示しないMOCVD装置の反応管の内部に
成長用基体11を載置し、反応管内に、例えば水素ガス
(H 2 )と窒素ガス(N2 )との混合ガスをキャリアガ
スとして供給しつつ、成長用基体11を例えば1050
℃に加熱する。次いで、反応管の内部に、窒素の原料と
して例えばアンモニアを供給すると共に、ガリウムの原
料として例えばトリメチルガリウム(TMG;(C
H3 )3 Ga)またはトリエチルガリウム(TEG;
(C2 H5 )3 Ga)を供給してGaNよりなる基板1
2を成長させる。
を成長させる場合であっても、成長用基体11の厚さを
100μm以下とし、基板12の厚さを200μm以上
とすると共に、成長用基体11と基板12との熱膨張率
の差により生じる基板12の曲率が0.03cm-1以下
となるようにすれば、第1の実施の形態と同様に基板1
2におけるクラックの発生を効果的に防止することがで
きる。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態で
は、GaNよりなる基板12の製造方法を具体例に挙げ
て説明したが、本発明は、3B族元素のうちの少なくと
も1種と5B族元素のうちの少なくとも窒素とを含む窒
化物系III−V族化合物よりなる基板を製造する際
に、広く適用することができる。具体的には、AlGa
N混晶,InN,InGaN混晶あるいはAlGaIn
N混晶などよりなる基板を製造する際に適用することが
できる。
ライド気相成長法により成長させる場合には、アルミニ
ウムの原料として例えばアルミニウム単体を、ホウ素の
原料として例えばホウ素単体を、インジウムの原料とし
て例えばインジウム単体をそれぞれ用いることができ
る。また、MOCVD法により成長させる場合には、ア
ルミニウムの原料として例えばトリメチルアルミニウム
((CH3 )3 Al)を、ホウ素の原料として例えばト
リエチルホウ素((C2 H5 )3 B)を、インジウムの
原料として例えばトリメチルインジウム((CH3 )3
In)をそれぞれ用いることができる。
気相成長法またはハライド気相成長法またはMOCVD
法により基板12を成長させるようにしたが、これら以
外の他の気相成長(CVD(Chemical Vapor Depositio
n )またはVPE(Vapor Phase Epitaxy ))法により
成長させるようにしてもよい。
1がサファイアよりなる場合にはそのc面に基板12を
成長させるようにしたが、c面以外の他の面方位に成長
させるようにしてもよい。
晶構造を有する成長用基体11の上に基板12を成長さ
せる場合の曲率Kの算出方法を具体例に挙げて説明した
が、成長用基体11が他の結晶構造を有する場合であっ
てもその結晶構造に応じた計算式を用いて曲率の理論値
を求めることができ、同様に適用することができる。
を二酸化ケイ素により形成するようにしたが、窒化ケイ
素(Six Ny )により形成するようにしてもよい。ま
た、ウェットエッチング法により成長用基体11を除去
する場合を除き、保護膜13を形成しなくてもよい。
項10のいずれか1項に記載の基板の製造方法によれ
ば、成長用基体の厚さを100μm以下とし、基板の厚
さを200μm以上とすると共に、成長用基体と基板と
の熱膨張率の差により生じる基板の曲率が0.03cm
-1以下となるようにしたので、基板におけるクラックの
発生を効果的に防止することができる。よって、良質な
基板を得ることができるという効果を奏する。
1項に記載の基板の製造方法では、成長用基体を除去す
る工程において、容易に除去することができるという効
果を奏する。
法の製造工程を説明するための断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
法を用いて製造される基板の厚さと曲率との関係を表す
特性図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 3B族元素のうちの少なくとも1種と5
B族元素のうちの少なくとも窒素(N)とを含む窒化物
系III−V族化合物よりなる基板の製造方法であっ
て、 前記基板を、厚さ100μm以下の成長用基体の上に、
200μm以上の厚さでかつ成長用基体と基板との熱膨
張率の差により生じる基板の曲率が0.03cm-1以下
となるように成長させることを特徴とする基板の製造方
法。 - 【請求項2】 サファイア,炭化ケイ素,スピネル,ガ
リウムヒ素およびケイ素のうちのいずれか1種よりなる
成長用基体を用いることを特徴とする請求項1記載の基
板の製造方法。 - 【請求項3】 窒化ガリウム(GaN)よりなる基板を
成長させることを特徴とする請求項1記載の基板の製造
方法。 - 【請求項4】 ハイドライド気相成長法またはハライド
気相成長法または有機金属化学気相成長法により基板を
成長させることを特徴とする請求項1記載の基板の製造
方法。 - 【請求項5】 不純物を添加しつつ基板を成長させるこ
とを特徴とする請求項1記載の基板の製造方法。 - 【請求項6】 不純物として、炭素(C),ケイ素(S
i),ゲルマニウム(Ge),スズ(Sn),硫黄
(S),セレン(Se)およびテルル(Te)からなる
群のうちの少なくとも1種、または炭素,ケイ素,ゲル
マニウム,スズ,ベリリウム(Be),マグネシウム
(Mg),カルシウム(Ca),亜鉛(Zn)およびカ
ドミウム(Cd)からなる群のうちの少なくとも1種を
添加することを特徴とする請求項5記載の基板の製造方
法。 - 【請求項7】 更に、成長用基体を除去する工程を含む
ことを特徴とする請求項1記載の基板の製造方法。 - 【請求項8】 エッチングまたはラッピングまたは加熱
処理を行うことにより成長用基体を除去することを特徴
とする請求項7記載の基板の製造方法。 - 【請求項9】 前記成長用基体を除去する工程の前に、
更に、基板を覆うように保護膜を形成する工程を含むこ
とを特徴とする請求項7記載の基板の製造方法。 - 【請求項10】 更に、基板の表面を平坦化する工程を
含むことを特徴とする請求項1記載の基板の製造方法。
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US6252261B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-06-26 | Nec Corporation | GaN crystal film, a group III element nitride semiconductor wafer and a manufacturing process therefor |
JP2000128325A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-05-09 | Nichiei Kiko Kk | 粉粒体船積み用搬送システムの船倉口接続シュート |
US6211095B1 (en) * | 1998-12-23 | 2001-04-03 | Agilent Technologies, Inc. | Method for relieving lattice mismatch stress in semiconductor devices |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2008047611A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Mie Univ | 積層体からの基材層除去方法およびこれを用いてAlN系III族窒化物単結晶の自立基板を作製する方法 |
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