JP2013038316A - Method for manufacturing group iii nitride layer composite substrate - Google Patents

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Kuniaki Ishihara
邦亮 石原
Hideki Matsubara
秀樹 松原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a high-quality group III nitride layer composite substrate free from a defect region in which a group III nitride layer is not joined onto a support substrate.SOLUTION: A method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate 1, includes: forming an ion implantation region 20i in a group III nitride substrate 20; forming a precursor layer 40 for junction in at least one of a main surface side on a side having ions implanted of the substrate 20 and a main surface side of a support substrate 10; joining the substrate 20 and the support substrate 10 with the precursor layer 40 for junction interposed therebetween; forming a junction layer 50 by reflowing the precursor layer 40 for junction; and forming the group III nitride layer composite substrate 1 in which a group III nitride layer 21 is joined onto a main surface of the support substrate 10 with the junction layer 50 interposed, by dividing the substrate 20 in the ion implantation region 20i into the group III nitride layer 21 and a remaining substrate 22.

Description

本発明は、支持基板にＩＩＩ族窒化物層が接合されたＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate in which a group III nitride layer is bonded to a support substrate.

少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層を含む高品質の半導体デバイスを経済的にかつ効率よく製造するために、支持基板にＩＩＩ族窒化物半導体層を接合させたＩＩＩ族窒化物層複合基板およびその製造方法が提案されている。   In order to economically and efficiently manufacture a high-quality semiconductor device including at least one group III nitride layer, a group III nitride layer composite substrate in which a group III nitride semiconductor layer is bonded to a support substrate, and Manufacturing methods have been proposed.

たとえば、特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）は、主表面近傍にイオンが注入された窒化物半導体基板のその主表面を別の基板に貼り合わせた後、熱処理することにより、イオンが注入された層を境として窒化物半導体基板の大部分を別の基板から引き剥がすことにより、別の基板上に窒化物半導体層が接合された半導体基板を製造する方法を開示する。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-210660 (Patent Document 1), after a main surface of a nitride semiconductor substrate in which ions are implanted in the vicinity of the main surface is bonded to another substrate, heat treatment is performed, whereby ions are formed. Disclosed is a method of manufacturing a semiconductor substrate in which a nitride semiconductor layer is bonded to another substrate by peeling most of the nitride semiconductor substrate from another substrate with the implanted layer as a boundary.

また、特開２００８−３００５６２号公報（特許文献２）は、上記の特許文献１と同様の方法によりＩＩＩ族窒化物半導体層と下地基板とが貼り合わされており、ＩＩＩ族窒化物半導体層の熱膨張係数と下地基板の熱膨張係数との差が４．５×１０-6Ｋ以下であり下地基板の熱伝導率が５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上であるＩＩＩ族窒化物半導体層貼り合わせ基板が開示されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2008-300562 (Patent Document 2) discloses that a group III nitride semiconductor layer and a base substrate are bonded together by the same method as in Patent Document 1 described above, and heat of the group III nitride semiconductor layer is obtained. Group III nitride semiconductor layer bonding in which the difference between the expansion coefficient and the thermal expansion coefficient of the base substrate is 4.5 × 10 −6 K or less and the thermal conductivity of the base substrate is 50 W · m −1 · K −1 or more A laminated substrate is disclosed.

また、特開２０１０−１６５９２７号公報（特許文献３）は、上記の特許文献１と同様の方法により窒化物系化合物半導体薄膜と透明基板とが貼り合わされており、透明基板が波長４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光に対して透明であり、透明基板の熱膨張係数α１と窒化物系化合物半導体薄膜の熱膨張係数α２とについて、（α１−α２）／α２が−０．５以上１．０以下の関係があり、１２００℃以下において窒化物系化合物半導体薄膜と反応しない発光素子用基板が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-165927 (Patent Document 3) has a nitride-based compound semiconductor thin film and a transparent substrate bonded together by the same method as Patent Document 1, and the transparent substrate has a wavelength of 400 nm to 600 nm. And (α1−α2) / α2 is −0.5 or more and 1.0 or less for the thermal expansion coefficient α1 of the transparent substrate and the thermal expansion coefficient α2 of the nitride-based compound semiconductor thin film. There is disclosed a substrate for a light-emitting element that does not react with a nitride-based compound semiconductor thin film at 1200 ° C. or lower.

特開２００６−２１０６６０号公報JP 2006-210660 A 特開２００８−３００５６２号公報JP 2008-300562 A 特開２０１０−１６５９２７号公報JP 2010-165927 A

特開２００６−２１０６６０号公報（特許文献１）、特開２００８−３００５６２号公報（特許文献２）および特開２０１０−１６５９２７号公報（特許文献３）に開示されたＩＩＩ族窒化物層複合基板およびその製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物層と支持基板とを強固に接合させるために、ＩＩＩ族窒化物層および支持基板に中間層として酸化物層を形成する。かかる場合に、中間層の表面に島状または線形状の微小な窪みまたは突起があると、上記の中間層の間の接合界面に空隙が生じ、その空隙部分およびその近傍部分において、ＩＩＩ族窒化物層が支持基板に接合できないという問題点があった。   Group III nitride layer composite substrates disclosed in JP-A-2006-210660 (Patent Document 1), JP-A-2008-300562 (Patent Document 2) and JP-A-2010-165927 (Patent Document 3) In the manufacturing method, an oxide layer is formed as an intermediate layer on the group III nitride layer and the support substrate in order to firmly bond the group III nitride layer and the support substrate. In such a case, if there are small island-like or line-shaped depressions or protrusions on the surface of the intermediate layer, voids are generated at the bonding interface between the intermediate layers, and the group III nitriding is performed in the void portion and the vicinity thereof. There was a problem that the physical layer could not be bonded to the support substrate.

上記の問題点とは、具体的には、イオンが注入されたＩＩＩ族窒化物基板を熱処理することによりそのイオン注入領域を脆化させる際に、中間層の間の接合界面に空隙部分があると、その空隙部分およびその近傍部分では、その空隙部分による応力の緩和のために、イオン注入領域の脆化が不十分となり、ＩＩＩ族窒化物基板の分離が不十分となるため、支持基板上の一部にはＩＩＩ族窒化物層が接合していない欠陥領域が形成されるという問題点である。   Specifically, the above-mentioned problem is that when a group III nitride substrate into which ions are implanted is heat-treated to embrittle the ion-implanted region, there is a void at the junction interface between the intermediate layers. In the void portion and the vicinity thereof, the stress due to the void portion is relaxed, so that the ion implantation region becomes insufficiently brittle and the group III nitride substrate is insufficiently separated. This is a problem that a defective region where the group III nitride layer is not bonded is formed in a part of the structure.

本発明は、上記の問題点を解決して、支持基板上にＩＩＩ族窒化物層が接合していない欠陥領域がない高品質のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for producing a high-quality group III nitride layer composite substrate having no defect region where a group III nitride layer is not bonded on a support substrate. And

本発明は、ＩＩＩ族窒化物基板の主表面側から所定の深さの位置にイオン注入領域を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板のイオンが注入された側の主表面側および支持基板の主表面側の少なくともひとつに接合用前駆体層を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板と支持基板とを接合用前駆体層を介在させて接合する工程と、接合用前駆体層をリフローさせることにより接合層を形成する工程と、ＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域において分離してＩＩＩ族窒化物層と残りのＩＩＩ族窒化物基板とにすることにより、支持基板の主表面上に接合層を介在させてＩＩＩ族窒化物層が接合されたＩＩＩ族窒化物層複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法である。   The present invention includes a step of forming an ion implantation region at a predetermined depth from a main surface side of a group III nitride substrate, a main surface side on the side where ions of the group III nitride substrate are implanted, and a support substrate A step of forming a bonding precursor layer on at least one of the main surface side, a step of bonding the group III nitride substrate and the support substrate with the bonding precursor layer interposed, and reflowing the bonding precursor layer A bonding layer is formed on the main surface of the support substrate by separating the group III nitride substrate in the ion implantation region into a group III nitride layer and the remaining group III nitride substrate. Forming a group III nitride layer composite substrate having a group III nitride layer bonded to each other with a layer interposed therebetween.

本発明にかかるＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法において、ＩＩＩ族窒化物基板の主表面および支持基板の主表面の少なくともひとつは島状または線形状の窪みまたは突起を有することができる。また、ＩＩＩ族窒化物基板の主表面および支持基板の主表面の少なくともひとつにおける上記の窪みまたは突起は、その深さまたは高さが２５０ｎｍ以下とすることができる。また、接合する工程は、真空中で行なうことができる。また、接合層を形成する工程は、ＩＩＩ族窒化物層複合基板を形成する工程におけるＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域において分離させるための熱処理の雰囲気温度より低い雰囲気温度で行なうことができる。   In the method for producing a group III nitride layer composite substrate according to the present invention, at least one of the main surface of the group III nitride substrate and the main surface of the support substrate may have island-shaped or linear recesses or protrusions. In addition, the depth or height of the above-described depression or protrusion on at least one of the main surface of the group III nitride substrate and the main surface of the support substrate can be 250 nm or less. Further, the bonding step can be performed in a vacuum. The step of forming the bonding layer can be performed at an atmospheric temperature lower than the atmospheric temperature of the heat treatment for separating the group III nitride substrate in the step of forming the group III nitride layer composite substrate in the ion implantation region.

本発明によれば、支持基板上にＩＩＩ族窒化物層が接合していない欠陥領域がない高品質のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of a high quality group III nitride layer composite substrate without the defect area | region which the group III nitride layer has not joined on a support substrate can be provided.

本発明にかかるＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the group III nitride layer composite substrate concerning this invention. 典型的なＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of a typical group III nitride layer composite substrate.

図１を参照して、本発明の一実施形態であるＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面側から所定の深さの位置にイオン注入領域２０ｉを形成する工程（図１（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオンが注入された側の主表面側および支持基板１０の主表面側の少なくともひとつに接合用前駆体層４０ａ，４０ｂを形成する工程（図１（Ｂ））と、ＩＩＩ族窒化物基板２０と支持基板１０とを接合用前駆体層４０を介在させて接合する工程（図１（Ｃ））と、接合用前駆体層４０をリフローさせることにより接合層５０を形成する工程（図１（Ｄ））と、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離してＩＩＩ族窒化物層２１と残りのＩＩＩ族窒化物基板２２とにすることにより、支持基板１０の主表面上に接合層５０を介在させてＩＩＩ族窒化物層２１が接合されたＩＩＩ族窒化物層複合基板１を形成する工程（図１（Ｅ））と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法によれば、支持基板１０上にＩＩＩ族窒化物層２１が接合していない欠陥領域がない高品質のＩＩＩ族窒化物層複合基板１が得られる。   Referring to FIG. 1, in the method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate according to an embodiment of the present invention, an ion implantation region 20 i is formed at a predetermined depth from the main surface side of group III nitride substrate 20. The bonding precursor layers 40a and 40b are formed on at least one of the step of forming (FIG. 1A) and the main surface of the group III nitride substrate 20 on which ions are implanted and the main surface of the support substrate 10. A step of forming (FIG. 1B), a step of bonding the group III nitride substrate 20 and the support substrate 10 with the bonding precursor layer 40 interposed therebetween (FIG. 1C), and a bonding precursor. The step of forming the bonding layer 50 by reflowing the layer 40 (FIG. 1D), and separating the group III nitride substrate 20 in the ion implantation region 20i to separate the group III nitride layer 21 and the remaining group III nitride. Support by using the substrate 22 Includes a step of forming a group III nitride layer composite substrate 1 III nitride layer 21 by a bonding layer 50 interposed therebetween on the main surface is bonded to the plate 10 (FIG. 1 (E)), a. According to the method for producing a group III nitride layer composite substrate of the present embodiment, a high-quality group III nitride layer composite substrate 1 having no defect region where the group III nitride layer 21 is not bonded is provided on the support substrate 10. can get.

（イオン注入領域の形成工程）
図１（Ａ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面側から所定の深さの位置にイオン注入領域２０ｉを形成する工程を含む。 (Ion implantation region formation process)
Referring to FIG. 1A, in the method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate of this embodiment, ion implantation region 20i is formed at a predetermined depth from the main surface side of group III nitride substrate 20. The process of carrying out is included.

イオン注入領域２０ｉを形成する工程は、特に制限はなく、たとえば、以下のようにして行われる。まず、ＩＩＩ族窒化物層を形成するためのＩＩＩ族窒化物基板２０を準備する。次いで、ＩＩＩ族窒化物基板の主表面上に中間層３０を形成する。中間層３０は、ＩＩＩ族窒化物基板２０と支持基板１０との接合性を高めるものであれば特に制限はなく、ＳｉＯ2層、Ｓｉ3Ｎ4層などが好適に挙げられる。中間層３０の形成方法は、特に制限はなく、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法などが好適に挙げられる。 The step of forming the ion implantation region 20i is not particularly limited, and is performed as follows, for example. First, a group III nitride substrate 20 for forming a group III nitride layer is prepared. Next, the intermediate layer 30 is formed on the main surface of the group III nitride substrate. The intermediate layer 30 is not particularly limited as long as it improves the bondability between the group III nitride substrate 20 and the support substrate 10, and examples thereof include a SiO 2 layer and a Si 3 N 4 layer. The method for forming the intermediate layer 30 is not particularly limited, and preferred examples include a sputtering method and a CVD (chemical vapor deposition) method.

次に、ＩＩＩ族窒化物基板２０の中間層３０が形成された主表面側から、ＩＩＩ族窒化物基板２０と中間層３０との界面に相当するＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面から所定の深さのＩＩＩ族窒化物基板内にイオンを注入する。こうして、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面側から所定の深さの位置にイオン注入領域２０ｉが形成される。注入するイオンＩは、特に制限はないが、イオン注入領域２０ｉの結晶品質の低下を抑制する観点から、水素、ヘリウムなどの質量数が小さい元素のイオンが好ましい。   Next, from the main surface side of the group III nitride substrate 20 on which the intermediate layer 30 is formed, a predetermined amount from the main surface of the group III nitride substrate 20 corresponding to the interface between the group III nitride substrate 20 and the intermediate layer 30 is determined. Ions are implanted into the depth III-nitride substrate. Thus, ion implantation region 20 i is formed at a predetermined depth from the main surface side of group III nitride substrate 20. The ions I to be implanted are not particularly limited, but ions of an element having a small mass number such as hydrogen and helium are preferable from the viewpoint of suppressing the deterioration of the crystal quality of the ion implantation region 20i.

（接合用前駆体層の形成工程）
図１（Ｂ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオンが注入された側の主表面側および支持基板１０の主表面側の少なくともひとつに接合用前駆体層４０ａ，４０ｂを形成する工程を含む。 (Junction precursor layer forming step)
Referring to FIG. 1B, the method of manufacturing the group III nitride layer composite substrate of the present embodiment includes the main surface side of the group III nitride substrate 20 on which ions are implanted and the main surface of the support substrate 10. Forming a bonding precursor layer 40a, 40b on at least one of the sides.

たとえば、図１（Ｂ）においては、支持基板１０の主表面上に接合用前駆体層４０ａを形成し、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオンが注入された側の主表面上に接合用前駆体層４０ｂを形成する。   For example, in FIG. 1B, a bonding precursor layer 40a is formed on the main surface of the support substrate 10, and the bonding precursor is formed on the main surface of the group III nitride substrate 20 on which ions are implanted. Layer 40b is formed.

ここで、支持基板１０は、特に制限はないが、支持基板１０の熱膨張係数とＩＩＩ族窒化物基板２０の熱膨張係数との差が小さい観点から、サファイア基板、Ｍｏ（モリブデン）基板、ムライト（二酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物）基板、ＩＩＩ族窒化物基板などが好適に挙げられる。   Here, the support substrate 10 is not particularly limited, but from the viewpoint of a small difference between the thermal expansion coefficient of the support substrate 10 and the group III nitride substrate 20, a sapphire substrate, a Mo (molybdenum) substrate, and mullite. (Composite oxide of silicon dioxide and aluminum oxide) A substrate, a group III nitride substrate, and the like are preferable.

また、接合用前駆体層４０ａ，４０ｂは、後工程においてその表面および／または内部に形成される空隙部分を埋めるためにリフロー（再流動）する材料、たとえば、ＨＳＱ（水素シルセスキオキサン）、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）などで形成されている。接合用前駆体層４０ａ，４０ｂを形成する方法は、特に制限はないが、支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板２０上の島状または線形状の窪みまたは突起を被覆し、かつ１０ｎｍ以上１μｍ以下の平坦かつ連続した表面を支持基板１０およびＩＩＩ族窒化物基板２０上に均一に形成しやすい観点から、スピンコータによる塗布、スプレーコータによる塗布、ディップコータによる塗布などが好適に挙げられる。   In addition, the bonding precursor layers 40a and 40b are made of a material that is reflowed (reflowed) in order to fill a void portion formed on the surface and / or inside thereof in a later process, for example, HSQ (hydrogen silsesquioxane), It is formed of MSQ (methyl silsesquioxane) or the like. The method for forming the bonding precursor layers 40a and 40b is not particularly limited, but covers the island-like or linear depressions or protrusions on the support substrate 10 and the group III nitride substrate 20 and is 10 nm or more and 1 μm or less. From the viewpoint of easily forming a flat and continuous surface on the support substrate 10 and the group III nitride substrate 20, application by a spin coater, application by a spray coater, application by a dip coater, and the like are preferable.

このとき、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面（特に、イオンが注入された側の主表面）、その上に形成された中間層３０の主表面、および／または支持基板１０の主表面に島状または線形状の窪みまたは突起がある場合には、それらの主表面上に形成される接合用前駆体層４０ａ，４０ｂの主表面に、上記の窪みまたは突起に対応して、島状または線形状の窪みまたは突起が形成される。   At this time, the main surface of group III nitride substrate 20 (particularly, the main surface on the side where ions are implanted), the main surface of intermediate layer 30 formed thereon, and / or the main surface of support substrate 10 are islands. In the case where there are depressions or projections in the shape of a line or a line, the main surfaces of the bonding precursor layers 40a and 40b formed on the main surfaces thereof are islands or lines corresponding to the depressions or projections described above. Shaped depressions or protrusions are formed.

（ＩＩＩ族窒化物基板と支持基板との接合工程）
図１（Ｃ）を参照して、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物基板２０と支持基板１０とを接合用前駆体層４０を介在させて接合する工程を含む。 (Joint process of group III nitride substrate and support substrate)
Referring to FIG. 1C, in the method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate of the present embodiment, group III nitride substrate 20 and support substrate 10 are bonded together with bonding precursor layer 40 interposed. Process.

たとえば、図１（Ｃ）においては、支持基板１０の主表面上に形成された接合用前駆体層４０ａと、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオンが注入された側の主表面上に形成された接合用前駆体層４０ｂと、を貼り合わせることにより、接合用前駆体層４０ａと接合用前駆体層４０ｂとが一体化して接合用前駆体層４０が形成され、支持基板１０とＩＩＩ族窒化物基板２０とが接合用前駆体層４０を介在させて接合される。   For example, in FIG. 1C, the bonding precursor layer 40a formed on the main surface of the support substrate 10 and the main surface on the side where ions of the group III nitride substrate 20 are implanted are formed. By bonding the bonding precursor layer 40b, the bonding precursor layer 40a and the bonding precursor layer 40b are integrated to form the bonding precursor layer 40, and the support substrate 10 and the group III nitride are formed. The substrate 20 is bonded with the bonding precursor layer 40 interposed.

このとき、上記の接合用前駆体層４０ａおよび接合用前駆体層４０ｂの少なくともひとつの主表面に島状または線形状の窪みまたは突起が形成されている場合は、それらが貼り合わされて形成される接合用前駆体層４０の内部に空隙部分４０ｖが形成される。接合用前駆体層４０内にこのような空隙部分４０ｖがそのまま残存すると、上述のように、後工程において、その空隙部分４０ｖおよびその近傍部分では、その空隙部分４０ｖによる応力の緩和のために、イオン注入領域の脆化が不十分となり、ＩＩＩ族窒化物基板の分離が不十分となるため、支持基板上の一部にはＩＩＩ族窒化物層が接合していない欠陥領域が形成されるという問題が発生する。   At this time, in the case where island-like or linear depressions or protrusions are formed on at least one main surface of the bonding precursor layer 40a and the bonding precursor layer 40b, they are formed by bonding them together. A void portion 40 v is formed inside the bonding precursor layer 40. If such a void portion 40v remains in the bonding precursor layer 40 as it is, as described above, in the post-process, in the void portion 40v and the vicinity thereof, in order to relieve stress due to the void portion 40v, The embrittlement of the ion implantation region becomes insufficient and the separation of the group III nitride substrate becomes insufficient, so that a defect region where the group III nitride layer is not bonded is formed on a part of the support substrate. A problem occurs.

ここで、ＩＩＩ族窒化物基板２０と支持基板１０とを接合用前駆体層４０を介在させて接合する工程は、真空中で行なうことが好ましい。真空中で上記接合する工程を行なうと、接合用前駆体層４０の内部に形成される空隙部分４０ｖは、真空となり、次工程である接合層の形成工程において、接合用前駆体層４０のリフロー（再流動）により空隙部分４０ｖが埋められやすくなり、接合層において空隙部分を無くすことが容易になる。   Here, the step of bonding the group III nitride substrate 20 and the support substrate 10 with the bonding precursor layer 40 interposed is preferably performed in a vacuum. When the above bonding step is performed in vacuum, the void portion 40v formed inside the bonding precursor layer 40 becomes a vacuum, and the bonding precursor layer 40 is reflowed in the bonding layer forming step, which is the next step. (Reflow) makes it easy to fill the void portion 40v, and it becomes easy to eliminate the void portion in the bonding layer.

（接合層の形成工程）
図１（Ｄ）を参照して、接合用前駆体層４０をリフロー（再流動）させることにより接合層５０を形成する工程を含む。接合用前駆体層４０をリフローさせる方法は、その接合用前駆体層４０の材料に適したものであれば特に制限はない。たとえば、接合用前駆体層４０がＨＳＱ前駆体層である場合は、１８０℃以上に加熱することにより、かご構造と呼ばれる状態からネットワーク構造と呼ばれる状態に非可逆変化して、その際にリフローを起こして硬化して接合層５０を形成する。かかるリフローにより、接合用前駆体層４０内に生じた上記の空隙部分４０ｖが埋められ、接合層５０には空隙部分が無くなる。 (Junction layer formation process)
With reference to FIG. 1 (D), the process includes forming a bonding layer 50 by reflowing (reflowing) the bonding precursor layer 40. The method for reflowing the bonding precursor layer 40 is not particularly limited as long as it is suitable for the material of the bonding precursor layer 40. For example, when the bonding precursor layer 40 is an HSQ precursor layer, heating to 180 ° C. or more causes an irreversible change from a state called a cage structure to a state called a network structure. It is raised and cured to form the bonding layer 50. By such reflow, the gap portion 40v generated in the bonding precursor layer 40 is filled, and the bonding layer 50 has no void portion.

ここで、接合層５０を形成する工程は、次工程であるＩＩＩ族窒化物層複合基板を形成する工程におけるＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域において分離させるための熱処理の雰囲気温度より低い雰囲気温度で行なうことが好ましい。接合層５０を形成する雰囲気温度がＩＩＩ族窒化物基板をイオン注入領域において分離させるための熱処理の雰囲気温度以上であると、接合用前駆体層４０内に生じた上記の空隙部分４０ｖが埋められて接合層５０には空隙部分が無くなる前に、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉの脆化および分離が起こる場合があり、ＩＩＩ族窒化物層複合基板に欠陥領域が発生し易くなる。   Here, the step of forming the bonding layer 50 is an ambient temperature lower than the ambient temperature of the heat treatment for separating the group III nitride substrate in the ion implantation region in the next step of forming the group III nitride layer composite substrate. Is preferable. When the atmospheric temperature for forming the bonding layer 50 is equal to or higher than the atmospheric temperature of the heat treatment for separating the group III nitride substrate in the ion implantation region, the void portion 40v generated in the bonding precursor layer 40 is filled. Thus, the ion implantation region 20i of the group III nitride substrate 20 may be embrittled and separated before the bonding layer 50 is free of voids, and a defect region is likely to occur in the group III nitride layer composite substrate. .

（ＩＩＩ族窒化物層複合基板の形成工程）
図１（Ｅ）を参照して、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離してＩＩＩ族窒化物層２１と残りのＩＩＩ族窒化物基板２２とにすることにより、支持基板１０の主表面上に接合層５０を介在させてＩＩＩ族窒化物層２１が接合されたＩＩＩ族窒化物層複合基板１を形成する工程を含む。 (Group III nitride layer composite substrate formation process)
Referring to FIG. 1E, the group III nitride substrate 20 is separated in the ion implantation region 20i to form a group III nitride layer 21 and the remaining group III nitride substrate 22, whereby the support substrate 10 is formed. Forming a group III nitride layer composite substrate 1 in which the group III nitride layer 21 is bonded to the main surface with the bonding layer 50 interposed therebetween.

ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離してＩＩＩ族窒化物層２１と残りのＩＩＩ族窒化物基板２２とにする方法は、特に制限はないが、イオン注入領域２０ｉ側の主表面側で支持基板１０に接合されたＩＩＩ族窒化物基板２０を、たとえば５００℃以上で熱処理することにより、イオン注入領域２０ｉが脆化される。さらに、ＩＩＩ族窒化物基板２０の脆化したイオン注入領域２０ｉに応力を加えることにより、ＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離してＩＩＩ族窒化物層２１と残りのＩＩＩ族窒化物基板２２とにすることができる。   The method of separating the group III nitride substrate 20 in the ion implantation region 20i into the group III nitride layer 21 and the remaining group III nitride substrate 22 is not particularly limited, but the main surface on the ion implantation region 20i side is not limited. The group III nitride substrate 20 bonded to the support substrate 10 on the side is heat-treated at, for example, 500 ° C. or more, so that the ion implantation region 20 i is embrittled. Further, by applying stress to the embrittled ion implantation region 20i of the group III nitride substrate 20, the group III nitride substrate 20 is separated in the ion implantation region 20i, and the group III nitride layer 21 and the remaining group III nitride are separated. The physical substrate 22 can be used.

ここで、本実施形態においては、上記のように接合層５０内には空隙部分がなくなっているため、イオン注入領域の脆化が全面的に十分行われて、欠陥領域のないＩＩＩ族窒化物層複合基板が得られる。   Here, in this embodiment, since there is no void portion in the bonding layer 50 as described above, the ion implantation region is fully embrittled, and the group III nitride has no defect region. A layer composite substrate is obtained.

本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面および支持基板１０の主表面の少なくともひとつは島状または線形状の窪みまたは突起を有することが好ましい。かかる場合には、上述のように、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面と支持基板１０の主表面とを接合させる接合用前駆体層４０ａ，４０ｂ，４０の表面および／または内部に空隙部分４０ｖが形成される。すなわち、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法を適用して、空隙部分４０ｖを消滅させることにより、欠陥領域のないＩＩＩ族窒化物層複合基板が得られるという大きな利点がある。   In the method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate of the present embodiment, at least one of the main surface of the group III nitride substrate 20 and the main surface of the support substrate 10 may have island-shaped or linear recesses or protrusions. preferable. In such a case, as described above, there is a gap portion 40v on the surface and / or inside of the bonding precursor layers 40a, 40b, 40 for bonding the main surface of the group III nitride substrate 20 and the main surface of the support substrate 10. Is formed. That is, there is a great advantage that a group III nitride layer composite substrate having no defect region can be obtained by eliminating the void portion 40v by applying the method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate of the present embodiment.

また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法においては、ＩＩＩ族窒化物基板２０の主表面および支持基板１０の主表面の少なくともひとつにおける島状または線形状の窪みまたは突起は、その深さまたは高さが、２５０ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。ここで、窪みの深さは、その主表面における面内平均変位と最低（最深）点の変位との間の高低差と定義する。また、突起の高さは、その主表面における面内平均変位と最高（最頂）点の変位との間の高低差と定義する。窪みの深さおよび突起の高さは、たとえばＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定できる。窪みの深さまたは突起の高さが２５０ｎｍより大きくなると、接合用前駆体層４０ａ，４０ｂ，４０の表面および／または内部に形成される空隙部分４０ｖが大きくなり、完全に消滅させることが難しくなる。   Further, in the method for producing a group III nitride layer composite substrate of the present embodiment, the island-like or linear depressions or protrusions on at least one of the main surface of the group III nitride substrate 20 and the main surface of the support substrate 10 are: The depth or height is preferably 250 nm or less, and more preferably 100 nm or less. Here, the depth of the depression is defined as a difference in height between the in-plane average displacement on the main surface and the displacement at the lowest (deepest) point. The height of the protrusion is defined as a height difference between the in-plane average displacement on the main surface and the displacement at the highest (top) point. The depth of the recess and the height of the protrusion can be measured using, for example, an AFM (Atomic Force Microscope). When the depth of the dent or the height of the protrusion is larger than 250 nm, the void portion 40v formed on the surface and / or the inside of the bonding precursor layers 40a, 40b, 40 becomes large and it becomes difficult to completely disappear. .

また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法においては、接合する工程は、特に制限はないが、真空中で行なうことが好ましい。真空中で上記接合する工程を行なうと、接合用前駆体層４０の内部に形成される空隙部分４０ｖは真空となり、次工程である接合層５０の形成工程において接合用前駆体層４０のリフロー（再流動）により空隙部分４０ｖが埋められやすくなり、接合層５０において空隙部分を無くすことが容易になる。   Moreover, in the manufacturing method of the group III nitride layer composite substrate of this embodiment, the bonding step is not particularly limited, but is preferably performed in a vacuum. When the bonding step is performed in a vacuum, the void portion 40v formed inside the bonding precursor layer 40 is evacuated, and the reflow ( The reflow) facilitates filling of the void portion 40v, and it becomes easy to eliminate the void portion in the bonding layer 50.

また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法においては、接合層５０を形成する工程は、次工程であるＩＩＩ族窒化物層複合基板１を形成する工程におけるＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離させるための熱処理の雰囲気温度より低い雰囲気温度で行なうことが好ましい。接合層５０を形成する雰囲気温度がＩＩＩ族窒化物基板２０をイオン注入領域２０ｉにおいて分離させるための熱処理の雰囲気温度以上であると、接合用前駆体層４０内に生じた上記の空隙部分４０ｖが埋められて接合層５０に空隙部分が無くなる前に、ＩＩＩ族窒化物基板２０のイオン注入領域２０ｉの脆化および分離が起こる場合があり、ＩＩＩ族窒化物層複合基板１に欠陥領域が発生し易くなる。   In the manufacturing method of the group III nitride layer composite substrate of the present embodiment, the step of forming the bonding layer 50 is a group III nitride substrate in the step of forming the group III nitride layer composite substrate 1 as the next step. Preferably, the heat treatment for separating 20 in the ion implantation region 20i is performed at an ambient temperature lower than the ambient temperature. When the atmospheric temperature for forming the bonding layer 50 is equal to or higher than the atmospheric temperature of the heat treatment for separating the group III nitride substrate 20 in the ion implantation region 20i, the void portion 40v generated in the bonding precursor layer 40 is Before the buried layer 50 is filled with voids, the ion implantation region 20i of the group III nitride substrate 20 may be embrittled and separated, and a defect region is generated in the group III nitride layer composite substrate 1. It becomes easy.

（実施例１）
１．ＩＩＩ族窒化物基板のイオン注入領域の形成
図１（Ａ）を参照して、まず、ＩＩＩ族窒化物基板２０として、直径が２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さが５００μｍのＧａＮ基板を準備した。かかるＧａＮ基板のＮ原子表面側の主表面に存在する窪みの深さは、ＡＦＭで１００μｍ角の領域を２０カ所測定したところ、１０ｎｍ〜２００ｎｍであった。 Example 1
1. Formation of Ion Implantation Region of Group III Nitride Substrate Referring to FIG. 1A, first, as a group III nitride substrate 20, a GaN substrate having a diameter of 2 inches (5.08 cm) and a thickness of 500 μm is prepared. did. The depth of the depression existing on the main surface on the N atom surface side of the GaN substrate was 10 nm to 200 nm when 20 areas of 100 μm square were measured by AFM.

次いで、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＮ原子表面側の主表面上に、プラズマＣＶＤ法により、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層（中間層３０）を形成した。ここで、プラズマＣＶＤの条件は、ＲＦを５０Ｗ、Ａｒガスにより希釈された８体積％のＳｉＨガス流量を５０ｓｃｃｍ（ここで、１ｓｃｃｍとは、標準状態の気体が１分間に流れるｃｍ3体積をいう。）、Ｎ2Ｏガス流量を４６０ｓｃｃｍ、チャンバ圧力を８０Ｐａ、チャンバ温度を２５０℃とした。 Next, an SiO 2 layer (intermediate layer 30) having a thickness of 100 nm was formed on the main surface on the N atom surface side of the GaN substrate (group III nitride substrate 20) by plasma CVD. Here, the plasma CVD conditions are as follows: RF is 50 W, SiH gas flow rate of 8 vol% diluted with Ar gas is 50 sccm (here, 1 sccm means cm 3 volume in which gas in a standard state flows in 1 minute). ), The N 2 O gas flow rate was 460 sccm, the chamber pressure was 80 Pa, and the chamber temperature was 250 ° C.

次いで、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＳｉＯ2層（中間層３０）を形成したＮ原子表面側の主表面側から、水素イオンを、加速電圧５０ｋｅＶおよびドーズ量７×１０17ｃｍ-2の条件で、注入した。これにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＮ原子表面側の主表面から２００ｎｍの深さの位置に水素イオンのドーズ量のピークがあるイオン注入領域２０ｉが形成された。 Next, from the main surface side on the N atom surface side where the SiO 2 layer (intermediate layer 30) of the GaN substrate (group III nitride substrate 20) is formed, hydrogen ions are accelerated by an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 7 × 10 17 cm −. Injection was performed under the conditions of 2 . As a result, an ion implantation region 20 i having a hydrogen ion dose peak at a depth of 200 nm from the main surface on the N atom surface side of the GaN substrate (group III nitride substrate 20) was formed.

２．接合用前駆体層の形成
図１（Ｂ）を参照して、支持基板１０として、直径が２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さが５００μｍのＧａＮ支持基板を準備した。かかるＧａＮ支持基板の主表面に存在する窪みの深さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍであった。このＧａＮ支持基板（支持基板１０）のＧａ原子表面側の主表面上に、ＨＳＱ前駆体（東レ・ダウ・コーニング社製ＦＯｘ−１２）を、スピンコータを用いて塗布して、５０℃および１００℃のホットプレートでそれぞれ１分間ずつプリベークした後、１５０℃のＮ2ガス雰囲気のベーク炉内で１０分間ベークすることにより、ＨＳＱ前駆体中の溶媒（トルエンおよびメチルイソブチルケトン）を蒸発除去させて、接合用前駆体層４０ａである厚さ２５０ｎｍのＨＳＱ前駆体層を形成した。 2. Formation of Bonding Precursor Layer Referring to FIG. 1B, a GaN support substrate having a diameter of 2 inches (5.08 cm) and a thickness of 500 μm was prepared as the support substrate 10. The depth of the depression existing on the main surface of the GaN support substrate was 10 nm to 200 nm. On the main surface on the Ga atom surface side of this GaN support substrate (support substrate 10), an HSQ precursor (FOx-12 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied using a spin coater, and 50 ° C. and 100 ° C. After pre-baking for 1 minute each on a hot plate, the solvent (toluene and methyl isobutyl ketone) in the HSQ precursor was evaporated and removed by baking for 10 minutes in a baking furnace at 150 ° C. in an N 2 gas atmosphere. An HSQ precursor layer having a thickness of 250 nm, which is the bonding precursor layer 40a, was formed.

また、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＮ原子表面側の主表面上に形成されたＳｉＯ2層（中間層３０）上に、ＨＳＱ前駆体（東レ・ダウ・コーニング社製ＦＯｘ−１２）を、スピンコータを用いて塗布して、５０℃および１００℃のホットプレートでそれぞれ１分間ずつプリベークした後、１５０℃のＮ2ガス雰囲気のベーク炉内で１０分間ベークすることにより、ＨＳＱ前駆体中の溶媒（トルエンおよびメチルイソブチルケトン）を蒸発除去させて、接合用前駆体層４０ｂである厚さ２５０ｎｍのＨＳＱ前駆体層を形成した。 Further, an HSQ precursor (FOx-12 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) is formed on the SiO 2 layer (intermediate layer 30) formed on the main surface on the N atom surface side of the GaN substrate (group III nitride substrate 20). ) Is applied using a spin coater, pre-baked for 1 minute each on a hot plate at 50 ° C. and 100 ° C., and then baked for 10 minutes in a baking furnace in an N 2 gas atmosphere at 150 ° C. The solvent (toluene and methyl isobutyl ketone) therein was removed by evaporation to form an HSQ precursor layer having a thickness of 250 nm, which was a bonding precursor layer 40b.

３．ＩＩＩ族窒化物基板と支持基板との接合
図１（Ｃ）を参照して、ＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０ａ）が形成されたＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０ｂ）が形成されたＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）を、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板）に形成されたＨＳＱ前駆体層どうしが重なり合うように、ウエハボンダに固定した。０．１Ｐａ以下の真空雰囲気下で、ウエハボンダに固定したＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板）を圧着した。 3. Bonding of Group III Nitride Substrate and Support Substrate Referring to FIG. 1C, the GaN support substrate (support substrate 10) and the HSQ precursor layer on which the HSQ precursor layer (joining precursor layer 40a) is formed. An HSQ precursor layer formed on a GaN support substrate (support substrate 10) and a GaN substrate (group III nitride substrate) from a GaN substrate (group III nitride substrate 20) on which (bonding precursor layer 40b) is formed. The wafer bonder was fixed so that the two overlap. In a vacuum atmosphere of 0.1 Pa or less, the GaN support substrate (support substrate 10) and the GaN substrate (Group III nitride substrate) fixed to the wafer bonder were pressure bonded.

こうして、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）に形成されたＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０ａ）とＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）に形成されたＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０ｂ）とが一体化して、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）とＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）とが、ＳｉＯ2層（中間層３０）およびＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０）を介在させて接合された。 Thus, the HSQ precursor layer (bonding precursor layer 40a) formed on the GaN support substrate (support substrate 10) and the HSQ precursor layer (bonding precursor) formed on the GaN substrate (Group III nitride substrate 20). Layer 40b), the GaN support substrate (support substrate 10) and the GaN substrate (group III nitride substrate 20) are combined with the SiO 2 layer (intermediate layer 30) and the HSQ precursor layer (bonding precursor layer). 40).

４．接合層の形成
図１（Ｃ）および（Ｄ）を参照して、上記のＳｉＯ2層（中間層３０）およびＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０）を介在させて接合されたＧａＮ支持基板（支持基板１０）とＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）とを、７ＭＰａの圧力を印加した状態で、２５０℃で１時間加熱した後、４００℃で１０分間加熱することにより、ＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０）をリフロー（再流動）させて硬化させることにより接合層５０を形成した。これにより、ＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０）中の空隙部分４０ｖは、ＨＳＱ前駆体層（接合用前駆体層４０）のリフローにより埋められ、接合層５０には空隙部分が無くなった。 4). Formation of Bonding Layer Referring to FIGS. 1C and 1D, the GaN support bonded with the SiO 2 layer (intermediate layer 30) and the HSQ precursor layer (bonding precursor layer 40) interposed therebetween. The substrate (support substrate 10) and the GaN substrate (Group III nitride substrate 20) are heated at 250 ° C. for 1 hour under a pressure of 7 MPa, and then heated at 400 ° C. for 10 minutes, thereby producing an HSQ precursor. The bonding layer 50 was formed by reflowing (reflowing) the body layer (bonding precursor layer 40) and curing. As a result, the void portion 40v in the HSQ precursor layer (bonding precursor layer 40) is filled by reflow of the HSQ precursor layer (bonding precursor layer 40), and the void portion disappears in the bonding layer 50. .

５．ＩＩＩ族窒化物層複合基板の形成
図１（Ｅ）を参照して、ＳｉＯ2層（中間層３０）およびＨＳＱ層（接合層５０）を介在させて接合されたＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）をウエハボンダから取り出して、５００℃に加熱することにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のイオン注入領域２０ｉを脆化させた後、応力を加えることにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）をイオン注入領域２０ｉにおいて分離した。こうして、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）上に、ＨＳＱ層（接合層５０）およびＳｉＯ2層（中間層３０）を介在させてＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）が接合されたＧａＮ層複合基板（ＩＩＩ族窒化物層複合基板１）が得られた。得られたＧａＮ層複合基板（ＩＩＩ族窒化物層複合基板１）には、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）が欠落している欠陥部分は認められなかった。 5. Formation of Group III Nitride Layer Composite Substrate Referring to FIG. 1 (E), a GaN support substrate (support substrate 10) bonded via an SiO 2 layer (intermediate layer 30) and an HSQ layer (bonding layer 50). Then, the GaN substrate (Group III nitride substrate 20) is taken out of the wafer bonder and heated to 500 ° C. to embrittle the ion implantation region 20i of the GaN substrate (Group III nitride substrate 20), and then stress is applied. As a result, the GaN substrate (group III nitride substrate 20) was separated in the ion implantation region 20i. Thus, a GaN layer composite in which the GaN layer (group III nitride layer 21) is bonded to the GaN support substrate (support substrate 10) with the HSQ layer (bonding layer 50) and the SiO 2 layer (intermediate layer 30) interposed therebetween. A substrate (Group III nitride layer composite substrate 1) was obtained. In the obtained GaN layer composite substrate (Group III nitride layer composite substrate 1), no defective portion lacking the GaN layer (Group III nitride layer 21) was observed.

（比較例１）
１．ＩＩＩ族窒化物基板のイオン注入領域の形成
図２（Ａ）を参照して、実施例１と同様にして、実施例１と同様のＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のＮ原子表面側の主表面上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層（中間層３０ｂ）を形成し、Ｎ原子表面側の主表面から２００ｎｍの深さの位置にイオン注入領域２０ｉを形成した。 (Comparative Example 1)
1. Formation of Ion Implantation Region of Group III Nitride Substrate With reference to FIG. 2A, the N atom surface side of the same GaN substrate (Group III nitride substrate 20) as in Example 1 in the same manner as in Example 1. A SiO 2 layer (intermediate layer 30b) having a thickness of 100 nm was formed on the main surface, and an ion implantation region 20i was formed at a depth of 200 nm from the main surface on the N atom surface side.

２．中間層の形成
図２（Ｂ）を参照して、実施例１と同様のＧａＮ支持基板（支持基板１０）のＧａ原子表面側の主表面上に、上記と同様にして、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2層（中間層３０ａ）を形成した。 2. Formation of Intermediate Layer Referring to FIG. 2 (B), on the main surface on the Ga atom surface side of the GaN support substrate (support substrate 10) similar to that in Example 1, SiO nm having a thickness of 100 nm is formed in the same manner as described above. Two layers (intermediate layer 30a) were formed.

３．ＩＩＩ族窒化物基板と支持基板との接合
図２（Ｃ）を参照して、ＳｉＯ2層（中間層３０ａ）が形成されたＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＳｉＯ2層（中間層３０ｂ）が形成されたＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のそれぞれのＳｉＯ2層表面を真空中でＡｒイオンに１分間さらして表面を活性化させた状態で、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板）に形成されたＳｉＯ2層同士が重なり合うように、ウエハボンダに固定した。０．１Ｐａ以下の真空雰囲気下で、ウエハボンダに固定したＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板）を圧着し、３００℃まで徐々に加熱することでＳｉＯ2層同士の接合強度を向上させた。 3. Bonding of Group III Nitride Substrate and Support Substrate Referring to FIG. 2C, the GaN support substrate (support substrate 10) and the SiO 2 layer (intermediate layer 30b) on which the SiO 2 layer (intermediate layer 30a) is formed. In a state where the surface of each SiO 2 layer of the GaN substrate (Group III nitride substrate 20) on which is formed is exposed to Ar ions in a vacuum for 1 minute to activate the surface, the GaN support substrate (support substrate 10) and It was fixed to the wafer bonder so that the SiO 2 layers formed on the GaN substrate (group III nitride substrate) overlapped. Following in a vacuum atmosphere 0.1 Pa, crimp the GaN supporting substrate which is fixed to Uehabonda (supporting substrate 10) and the GaN substrate (III-nitride substrate), between the SiO 2 layer by gradually heating to 300 ° C. The bonding strength was improved.

４．ＩＩＩ族窒化物層複合基板の形成
図２（Ｄ）を参照して、ＳｉＯ2層（中間層３０）を介在させて接合されたＧａＮ支持基板（支持基板１０）およびＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）をウエハボンダから取り出して、５００℃に加熱することにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）のイオン注入領域２０ｉを脆化させた後、応力を加えることにより、ＧａＮ基板（ＩＩＩ族窒化物基板２０）をイオン注入領域２０ｉにおいて分離した。こうして、ＧａＮ支持基板（支持基板１０）上に、ＳｉＯ2層（中間層３０）を介在させてＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）が接合されたＧａＮ層複合基板（ＩＩＩ族窒化物層複合基板１）が得られた。得られたＧａＮ層複合基板（ＩＩＩ族窒化物層複合基板１）には、ＧａＮ層（ＩＩＩ族窒化物層２１）が欠落している欠陥部分が認められた。 4). Formation of Group III Nitride Layer Composite Substrate Referring to FIG. 2 (D), a GaN support substrate (support substrate 10) and a GaN substrate (Group III nitride) bonded together with an SiO 2 layer (intermediate layer 30) interposed therebetween. The substrate 20) is taken out of the wafer bonder and heated to 500 ° C. to embrittle the ion implantation region 20i of the GaN substrate (Group III nitride substrate 20), and then stress is applied to the GaN substrate (Group III). The nitride substrate 20) was separated in the ion implantation region 20i. Thus, a GaN layer composite substrate (Group III nitride layer composite) in which the GaN layer (Group III nitride layer 21) is bonded to the GaN support substrate (support substrate 10) with the SiO 2 layer (intermediate layer 30) interposed therebetween. Substrate 1) was obtained. In the obtained GaN layer composite substrate (Group III nitride layer composite substrate 1), a defective portion lacking the GaN layer (Group III nitride layer 21) was observed.

この理由については、図２（Ｃ）に示すように中間層３０内に空隙部分３０ｖがあったため、図２（Ｄ）に示すようにイオンが注入されたＩＩＩ族窒化物基板を加熱することによりそのイオン注入領域を脆化させる際に、その空隙部分３０ｖおよびその近傍部分では、その空隙部分３０ｖによる応力の緩和のために、イオン注入領域の脆化が不十分となり、ＩＩＩ族窒化物基板２０の分離が不十分となるため、支持基板１０上の一部にはＩＩＩ族窒化物層２１が接合していない欠陥領域が形成されたものと考えられる。   The reason for this is that, as shown in FIG. 2 (C), since there is a gap portion 30v in the intermediate layer 30, the group III nitride substrate into which ions are implanted is heated as shown in FIG. 2 (D). When embrittlement of the ion-implanted region, the embedding of the ion-implanted region becomes insufficient in the void portion 30v and the vicinity thereof due to the relaxation of stress due to the void portion 30v, and the group III nitride substrate 20 Therefore, it is considered that a defect region where the group III nitride layer 21 is not bonded is formed on a part of the support substrate 10.

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ ＩＩＩ族窒化物層複合基板、１０ 支持基板、２０ ＩＩＩ族窒化物基板、２０ｉ イオン注入領域、２１ ＩＩＩ族窒化物層、２２ 残りのＩＩＩ族窒化物基板、３０，３０ａ，３０ｂ 中間層、３０ｖ，４０ｖ 空隙部分、４０，４０ａ，４０ｂ 接合用前駆体層、５０ 接合層。   1 Group III nitride layer composite substrate 10 Support substrate 20 Group III nitride substrate 20i Ion implantation region 21 Group III nitride layer 22 Remaining group III nitride substrate 30, 30a, 30b Intermediate layer, 30v , 40v void portion, 40, 40a, 40b bonding precursor layer, 50 bonding layer.

Claims (5)

ＩＩＩ族窒化物基板の主表面側から所定の深さの位置にイオン注入領域を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板のイオンが注入された側の主表面側および支持基板の主表面側の少なくともひとつに接合用前駆体層を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板と前記支持基板とを前記接合用前駆体層を介在させて接合する工程と、
前記接合用前駆体層をリフローさせることにより接合層を形成する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物基板を前記イオン注入領域において分離してＩＩＩ族窒化物層と残りのＩＩＩ族窒化物基板とにすることにより、前記支持基板の主表面上に前記接合層を介在させて前記ＩＩＩ族窒化物層が接合されたＩＩＩ族窒化物層複合基板を形成する工程と、を含むＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法。 Forming an ion implantation region at a predetermined depth from the main surface side of the group III nitride substrate;
Forming a bonding precursor layer on at least one of the main surface side of the group III nitride substrate on which ions are implanted and the main surface side of the support substrate;
Bonding the group III nitride substrate and the support substrate with the bonding precursor layer interposed therebetween;
Forming a bonding layer by reflowing the bonding precursor layer;
By separating the group III nitride substrate in the ion implantation region into a group III nitride layer and the remaining group III nitride substrate, the bonding layer is interposed on the main surface of the support substrate. Forming a group III nitride layer composite substrate to which the group III nitride layer is bonded, and a method of manufacturing the group III nitride layer composite substrate. 前記ＩＩＩ族窒化物基板の主表面および前記支持基板の主表面の少なくともひとつは島状または線形状の窪みまたは突起を有する請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法。   2. The method for producing a group III nitride layer composite substrate according to claim 1, wherein at least one of the main surface of the group III nitride substrate and the main surface of the support substrate has an island-like or linear recess or protrusion. 前記ＩＩＩ族窒化物基板の主表面および前記支持基板の主表面の少なくともひとつにおける前記窪みまたは前記突起は、その深さまたは高さが２５０ｎｍ以下である請求項２に記載のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法。   3. The group III nitride layer composite according to claim 2, wherein a depth or a height of the recess or the protrusion on at least one of the main surface of the group III nitride substrate and the main surface of the support substrate is 250 nm or less. A method for manufacturing a substrate. 前記接合する工程は、真空中で行なう請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法。   The method for manufacturing a group III nitride layer composite substrate according to claim 1, wherein the bonding step is performed in a vacuum. 前記接合層を形成する工程は、前記ＩＩＩ族窒化物層複合基板を形成する工程における前記ＩＩＩ族窒化物基板を前記イオン注入領域において分離させるための熱処理の雰囲気温度より低い雰囲気温度で行なう請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物層複合基板の製造方法。   The step of forming the bonding layer is performed at an atmospheric temperature lower than an atmospheric temperature of a heat treatment for separating the group III nitride substrate in the ion implantation region in the step of forming the group III nitride layer composite substrate. 2. A method for producing a group III nitride layer composite substrate according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105551939A (en) * 2015-12-29 2016-05-04 北京大学 Self-assembly preparation method for III-V-nitride composite substrate with hollow cavity
JP2016149444A (en) * 2015-02-12 2016-08-18 住友電気工業株式会社 Gallium nitride composite substrate and manufacturing method of the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016149444A (en) * 2015-02-12 2016-08-18 住友電気工業株式会社 Gallium nitride composite substrate and manufacturing method of the same
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