JP2014533651A - 半導体基板および形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
比限定的な実施形態において、ベース層の一部を優先的に除去するプロセスは600℃〜1100℃の間の温度において行うことができる。
Claims (27)
- 成長プロセス中に、第13〜15族材料のベース層を成長基板上に形成する工程、
前記成長プロセス中に、前記ベース層を覆うマスク領域およびギャップ領域を含んでなるマスクを形成する工程、および
前記成長プロセス中に、前記マスクに覆われるベース層の一部を優先的に除去する工程、
を含んでなることを特徴とする、半導体基板の形成方法。 - 前記成長基板が、無機材料を含むベース基板を含んでなり、前記ベース基板が、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、オキシ炭化物、オキシホウ化物、オキシ窒化物、及びこれらの組合せからなる群から選択される材料を含んでなり、前記ベース基板がアルミナを含んでなり、前記ベース基板がサファイアを含んでなり、前記ベース基板が実質的にサファイアからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記成長基板が、前記ベース層に覆われ、前記ベース基板を覆うバッファ層を含んでなり、前記バッファ層は前記ベース基板の表面と直接接触し、前記バッファ層の形成が、前記ベース基板の主面を覆う材料の堆積を含んでなり、前記堆積が金属有機化学気相成長(MOCVD)を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 前記バッファ層が、複数の薄膜を含んでなり、前記複数の薄膜の少なくとも一つの薄膜が、第13〜15族材料を含んでなり、前記複数の薄膜の少なくとも一つの薄膜が窒化物材料を含んでなり、前記複数の薄膜の少なくとも一つの薄膜が、Ga、Al、Inおよびこれらの混合物からなる群より選択される元素を含んでなり、前記複数の薄膜の少なくとも一つ薄膜が、結晶材料を含んでなり、前記複数の薄膜の少なくとも一つの薄膜が、ケイ素を含んでなる、請求項3に記載の方法。
- 前記バッファ層が、
前記ベース基板の表面と直接接触する、ケイ素を含んでなる第1の薄膜および
前記第1薄膜の表面と直接接触する、第13〜15族材料を含んでなる第2の薄膜を含んでなる、請求項3に記載の方法。 - 前記ベース層の形成が、水素化気相エピタキシー(HVPE)を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層が第13〜15足材料を含んでなり、前記ベース層が窒化物材料を含んでなり、前記ベース層がガリウムを含んでなり、前記ベース層が窒化ガリウムを含んでなり、前記ベース層が本質的に窒化ガリウムからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層が、約5mm以下の平均厚さを有し、前記ベース層が、約3mm以下、約2mm以下、約1mm以下、約0.5mm以下の平均厚さを有し、前記ベース層が、少なくとも約1nm、少なくとも約10nm、少なくとも約50nm、少なくともやく70nmの平均厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の上面において測定した転位密度が、約1×108転位/cm2以下、約1×107転位/cm2以下、少なくとも約1×105転位/cm2、少なくとも約2×105転位/cm2である、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の形成が、少なくとも50ミクロン/hrの速度で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の形成が、3次元成長モードにおける形成を含んでなり、前記ベース層の形成が、半導体材料を含む島機構の形成を含んでなる自発的形成プロセスを含んでなり、前記ベース層の形成が、さらに島機構の半導体材料の連続層への合体を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- マスクの形成が、成長プロセス中、成長チャンバ内にケイ素含有材料を準備することを含んでなり、前記ケイ素含有材料が水素を含んでなり、前記ケイ素含有材料がシラン(SiH4)を含んでなり、前記ケイ素含有材料が本質的にシランからなり、さらにケイ素含有材料を、窒素含有材料を含んでなる成長チャンバ内に準備することを含んでなり、前記窒素含有材料が水素を含んでなり、前記窒素含有材料がNH3を含んでなり、前記窒素含有材料が本質的にNH3からなり、前記NH3がシランと反応し、窒化ケイ素(SiNx)を形成する、請求項1に記載の方法。
- 前記マスク領域が窒化ケイ素(SiNx)を含んでなり、前記マスク領域が本質的に窒化ケイ素からなり、前記方法が前記マスクの第1の形成および前記ベース層の一部の優先的除去を含んでなり、前記マスク領域が互いにランダムな配向性を有し、前記マスクが互いにランダムなサイズを有し、前記ギャップ領域が互いにランダムなサイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去がエッチングを含んでなり、前記エッチングが、ハロゲン元素を含む材料をエッチングすることを含んでなり、前記ハロゲン元素が塩素(Cl)を含み、前記エッチング材料が水素を含んでなり、前記エッチング材料が塩化水素(HCl)を含んでなり、前記エッチング材料が本質的に塩化水素からなり、前記エッチング材料が気相種を含んでなり、エッチングがアンモニア(NH3)を含んでなる雰囲気において行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去が成長温度において行われ、前記エッチングが800℃内の成長温度、600℃内の成長温度、500℃内の成長温度、400℃内の成長温度、300℃内の成長温度、200℃内の成長温度、100℃内の成長温度、50℃内の成長温度において行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去が、前記ベース層の上表面におけるくぼみの形成を含んでなり、前記くぼみの少なくとも一部が前記ベース層の厚さ全体に広がり、前記ベース層の一部の除去が前記バッファ層の一部が露出するまで行われ、前記バッファ層がエッチングストップ層であり、前記くぼみが前記ベース層の平均厚さ以下の平均深さを有しており、前記くぼみが約10ミクロン未満、約8ミクロン未満、約5ミクロン未満、約2ミクロン未満、約1ミクロン未満、約0.8ミクロン未満、約0.5ミクロン未満、約0.2ミクロン未満の平均深さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去が、約2時間以下、約100分以下、約30分以下の間のベース層の上表面のエッチングを含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去が、前記ベース層の上表面における高転移密度領域の優先的除去を含み、前記優先的除去が、低い欠陥濃度を有する上表面と比べ、高い欠陥濃度を有する前記ベース層の上表面の一部の異方性エッチングを含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 前記ベース層の一部の優先的除去が、前記マスクの一部の除去、前記マスク領域の一部の除去をさらに含んでなり、前記ベース層の一部の優先的除去が、マスク領域に覆われる上表面の一部の除去をさらに含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 前記マスク領域が、前記ベース層の平均厚さ未満の平均厚さを有し、前記マスク領域が、約0.5ミクロン未満、約0.3ミクロン未満、約0.1ミクロン未満約0.08ミクロン未満の平均厚さを有し、かつ少なくとも0.001ミクロンの平均厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記マスクおよび前記ベース層を覆うエピタキシャル層の形成を更に含んでなり、前記エピタキシャル層は窒化物材料を含んでなり、前記エピタキシャル層はガリウムを含んでなり、前記エピタキシャル層は窒化ガリウムを含んでなり、前記エピタキシャル層は本質的に窒化ガリウムからなる、請求項1に記載の方法。
- 前記エピタキシャル層が、少なくとも5ミクロン以上、少なくとも約10ミクロン以上、少なくとも約100ミクロン以上、少なくとも約200ミクロン以上、少なくとも約400ミクロン以上、少なくとも約500ミクロン以上または少なくとも800ミクロン以上の平均厚さであって、約10mm以下、約5mm以下または約3mm以下の平均厚さを有する、請求項21に記載の方法。
- 前記エピタキシャル層が、前記ベース層の上面の転移密度未満の上面における転移密度を有し、前記エピタキシャル層が、上面において測定された約1x108転位/cm2以下の転移密度を有し、前記エピタキシャル層が、約1x107転位/cm2以下の転移密度を有し、前記エピタキシャル層が、約1x106転位/cm2以下の転移密度を有し、前記エピタキシャル層が、約1x105転位/cm2以下の転移密度を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記エピタキシャル層の形成が、3次元成長モードにおいて実施され、前記形成が2次元成長モードにおける前記エピタキシャル層の形成を含んでなり、前記形成が、成長プロセスパラメータと比較し、エピタキシャル層の成長の間の前記成長プロセスパラメータの少なくとも1度の変更を含んでなる。
- 前記ベース層、マスク、およびエピタキシャル層の少なくとも1つの形成の間に、前記成長基板からの前記ベース層、マスク、およびエピタキシャル層の分離を更に含んでなり、前記分離が、前記成長基板およびベース層との間のバッファ層の少なくとも一部の熱的分離を含んでなる、請求項21に記載の方法。
- a)成長基板上への第13−15族材料のベース層の形成、
b)前記ベース層を覆う、窒化物材料を含んでなるマスクの形成、ならびに
c)前記マスク形成後の、前記ベース層およびマスクの一部のエッチングおよび優先的除去を含んでなる、半導体基板の形成方法であって、
前記の工程a)、b)およびc)は、成長チャンバ内での単一操作の間にin−situで実施されることを特徴とする、方法。 - 半導体基板の形成方法であって、
成長プロセス中の、GaNを含んでなるベース層の成長基板上への形成であって、前記成長基板がサファイア系ベース基板を含んでなるベース層の形成および
前記成長基板を覆い、前記成長基板と前記ベース基板との間に配置されるバッファ層の形成、
マスク領域およびマスク領域の間のギャップ領域を含んでなる、前記ベース層を覆うマスクの形成、ならびに
前記マスクに覆われる前記ベース層の一部の優先的除去を含んでなることを特徴とする、方法。
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