JP2016155706A - 自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、接合体表面の転位密度を低減する。
【解決手段】複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、第1の面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程S10と、下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程S20と、を有する自立基板の製造方法を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、第1の面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程S10と、下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程S20と、を有する自立基板の製造方法を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板に関する。
特許文献1に、III族窒化物半導体基板を製造する技術が開示されている。特許文献1に記載の技術では、{0001}面を主面とするIII族窒化物半導体母結晶から、{hk−(h+k)0}(hおよびkは整数)の主面を有する複数のIII族窒化物半導体結晶片を切り出す第1工程と、前記結晶片の[0001]方向が同一になるように、前記結晶片をそれぞれの主面の少なくとも一部で互いに接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る第2工程と、前記接合体に{0001}以外の任意に特定される{hk−(h+k)l}(h、kおよびlは整数)の主面を形成してIII族窒化物半導体結晶接合基板を得る第3工程と、を備える(特許文献1の図1等参照)。
本発明者らは、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、次のような課題を見出した。
下地基板において、結晶片どうしの境目部分は結晶が不連続となる。このような下地基板上に生成されるIII族窒化物半導体結晶の接合体は、この境目部分付近に欠陥が生じやすい。この欠陥は、III族窒化物半導体結晶の成長に従い接合体の厚さ方向に伝搬し、接合体の表面にまで達し得る。
このように、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法においては、接合体表面の転位密度が高くなるという問題がある。本発明は、当該方法において、接合体表面の転位密度を低減することを課題とする。
本発明によれば、
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法が実現される。
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法が実現される。
また、本発明によれば、
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第1の面上に位置し、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板が実現される。
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第1の面上に位置し、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板が実現される。
また、本発明によれば、
前記基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板が実現される。
前記基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板が実現される。
本発明によれば、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、接合体表面の転位密度を低減することができる。
以下、本発明の自立基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。
<第1の実施形態>
まず、本実施形態の概要について説明する。本実施形態の自立基板の製造方法では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べて下地基板を構成した後、当該下地基板の成長面(第1の面)上に絶縁層を含むマスクを形成する。マスクは、当該成長面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させるようなパターンに形成される。その後、当該下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。すると、各露出部分から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしが接合し、III族窒化物半導体層を形成する。
まず、本実施形態の概要について説明する。本実施形態の自立基板の製造方法では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べて下地基板を構成した後、当該下地基板の成長面(第1の面)上に絶縁層を含むマスクを形成する。マスクは、当該成長面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させるようなパターンに形成される。その後、当該下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。すると、各露出部分から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしが接合し、III族窒化物半導体層を形成する。
次に、本実施形態の自立基板の製造方法について詳細に説明する。図1は、本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態の自立基板の製造方法は、マスク形成工程S10と、成長工程S20とを有する。
マスク形成工程S10では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の成長面(第1の面)上に、成長面上における隣接する結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成する。
まず、下地基板について説明する。図2に、下地基板10の平面模式図の一例を示す。図示する下地基板10は、平面形状が長方形である6つの結晶片11を、長手方向が互いに平行になるように互いに接する状態(一部に隙間が存在してもよい)で並べて構成されている。なお、図示されている面が下地基板10の成長面である。
図3に、図2の下地基板10の側面模式図の一例を示す。図3は、図2の下地基板10を図中下から上方向に観察した様子を示す。
図4に、下地基板10の平面模式図の他の一例を示す。図示する下地基板10は、平面形状が長方形である6つの結晶片11を、長手方向が互いに平行になるように、互いの間に隙間をおいて、並べて構成されている。図示する例では、隙間は空気等が存在する空間となっているが、隣接する結晶片11どうしを接合する接着剤等により隙間が形成されていてもよい。なお、図示されている面が下地基板10の成長面である。
図5に、下地基板10の平面模式図の他の一例を示す。図示する下地基板10は、平面形状が平行四辺形である複数の結晶片11を、互いに接する状態(一部に隙間が存在してもよい)で並べて構成されている。なお、図示されている面が下地基板10の成長面である。
結晶片11は、III族窒化物半導体基板の破片であってもよいし、所望の大きさまで成長しなかったIII族窒化物半導体のかけらであってもよいし、所定形状のIII族窒化物半導体基板からワイヤソー等を利用して切り出したものであってもよいし、または、このようにして得られた小片を加工(研磨等)して所望の面を露出させたものであってもよい。なお、1つの下地基板10を構成する複数の結晶片11は、同種のIII族窒化物半導体で構成されるのが好ましい。
複数の結晶片11は、略同じ面方位(多少のズレが存在してもよい)の露出面を有する。そして、当該露出面が略同じ方向(多少のズレが存在してもよい)を向いて、下地基板10の成長面(図2、図4及び図5に示されている面)を形成している。なお、複数の結晶片11は結晶の向きが揃うように(任意の結晶軸の向きが同一となるように)並べられるのが好ましいが、多少のズレが存在してもよい。
結晶片11どうしは互いに接合していてもよいし、接合していなくてもよい。接合手段としては、例えば、(1)結晶片11どうしの接合面にセラミック接着剤やカーボン接着剤等の接着剤を介在させる方法、(2)結晶片11の接合面に金属(Au/Ti等)を蒸着させた状態で他の結晶片11と当接させ、その後加熱して融着させる方法、(3)真空中で原子やイオンの照射を行うことで結晶片11の接合面を活性化させた後、活性化された接合面どうしを当接させて接合する方法、(4)下地基板10の成長面と異なる面側に複数の結晶片11に跨る接合層を形成する方法等が考えられるが、これらに限定されない。なお、複数の結晶片11どうしを接合しない場合は、所定の載置台に複数の結晶片11を並べて配置し、必要に応じて所定の手段で固定することで、下地基板10が準備される。
なお、複数の結晶片11の平面形状、大きさ、厚さ、数等は例示したものに限定されない。複数の結晶片11の平面形状は同じであってもよいし、ばらついてもよい。また、複数の結晶片11の厚さは同じであってもよいし、ばらついてもよい。結晶片11の厚さ(下地基板10の厚さ)は、例えば、200μm以上2000μm以下である。
境界部12は、下地基板10の成長面上に現れる。結晶片11どうしの間に存在する境界線や隙間が、境界部12となる。複数の結晶片11を並べて構成される下地基板10は、このような境界部12において結晶が不連続となる。
図1に戻り、マスク形成工程S10では、上述した下地基板10の成長面上に、成長面上における境界部12の少なくとも一部(例えば全部)を覆い、当該境界部12が存在しない部分の少なくとも一部を露出させるマスクを形成する。マスクは、例えば、SiO2、SiN等の誘電体を含んで構成される。例えば、マスクは誘電体からなる。この様な誘電体マスクでGaN表面の一部を覆った場合、マスク上では核形成が行われず、露出したGaN表面からのみ成長が起こり、所謂ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)成長が行われる。
このようなパターンのマスクを形成する手段としては、フォトリソグラフィを利用する手法の他、以下の実施形態で説明する手法等を利用することができる。
図6及び図7に、下地基板10上にマスク20を形成した側面模式図の一例を示す。図6は、図2及び図3に示す下地基板10上にマスク20を形成した状態に相当する。図7は、図4に示す下地基板10上にマスク20を形成した状態に相当する。なお、図7において結晶片11どうしの隙間にマスク20が存在しないが、当該隙間にマスク20の一部が侵入してもよい。
マスク20の厚さは、例えば、50nm以上1000nm以下、好ましくは80nm以上200nm以下である。また、マスク20の幅Lは、例えば1μm以上500μm以下、好ましくは10μm以上100μm以下である。
マスク20をこのように構成すると、以下の成長工程S20で下地基板10の露出部分から成長させるIII族窒化物半導体に、下地基板10の境界部12付近の状態が受け継がれにくくなる。結果、当該III族窒化物半導体からなるIII族窒化物半導体層において、境界部12付近での転位の発生を軽減することができる。また、下地基板10の露出部分から成長したIII族窒化物半導体がマスク20の幅方向に進み、逆方向から成長してきたIII族窒化物半導体とぶつかって互いに接合することとなるが、そこで転位の伝搬を停止させることができる。結果、以下の成長工程S20で生成されるIII族窒化物半導体層の露出面における転位の数を少なくすることができる。
なお、下地基板10の露出部分の幅Hは、例えば、10μm以上3000μm以下、好ましくは300μm以上600μm以下である。
図1に戻り、マスク形成工程S10の後に行われる成長工程S20では、下地基板10の露出部分からIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる。露出部分から成長したIII族窒化物半導体は、マスク20上を横方向に進んで成長を続け、他の方向から成長してきたIII族窒化物半導体と接合する。このようにして、下地基板10上に一続きのIII族窒化物半導体層が形成される。当該工程で成長させるIII族窒化物半導体は、GaNである。
エピタキシャル成長の具体例は特段制限されず、MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)、HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)、MBE(Molecular Beam Epitaxy)、LPE(Liquid Phase Epitaxy)等を利用できる。
ここで、図8を用いて、ハイドライド気相成長(HVPE)装置100でGaNをエピタキシャル成長させる一例を説明する。
図示するHVPE装置100は、反応管121と、反応管121内に設けられている基板ホルダ123とを備える。基板ホルダ123には下地基板141(上述した下地基板10)が保持される。また、HVPE装置100は、III族原料ガスを反応管121内に供給するIII族原料ガス供給部139と、窒素原料ガスを反応管121内に供給する窒素原料ガス供給部137とを備える。さらに、HVPE装置100は、ガス排出管135と、ヒータ129、130とを備える。
基板ホルダ123は、反応管121の下流側に回転軸132により回転自在に設けられている。ガス排出管135は、反応管121のうち基板ホルダ123の下流側に設けられている。
III族原料ガス供給部139は、ガス供給管126とソースボート128とIII族(Ga)原料127と反応管121のうち遮蔽板136の下の層とを含む。
窒素原料ガス供給部137は、ガス供給管124と反応管121のうち遮蔽板136の上の層とを含む。
III族原料ガス供給部139は、III族原子のハロゲン化物(たとえば、GaCl)を生成し、これを基板ホルダ123に保持された下地基板141の表面に供給する。
ガス供給管126の供給口は、III族原料ガス供給部139内の上流側に配置されている。このため、供給されたハロゲン化水素ガス(たとえば、HClガス)は、III族原料ガス供給部139内でソースボート128中のIII族原料127と接触するようになっている。
これにより、ガス供給管126から供給されるハロゲン含有ガスは、ソースボート128中のIII族原料127の表面または揮発したIII族分子と接触し、III族分子をハロゲン化してIII族のハロゲン化物を含むIII族原料ガスを生成する。なお、このIII族原料ガス供給部139の周囲にはヒータ129が配置され、III族原料ガス供給部139内は、たとえば800〜900℃程度の温度に維持される。
反応管121の上流側は、遮蔽板136により2つの層に区画されている。図中の遮蔽板136の上側に位置する窒素原料ガス供給部137中を、ガス供給管124から供給されたアンモニアが通過し、熱により分解が促進される。なお、この窒素原料ガス供給部137の周囲にはヒータ129が配置され、窒素原料ガス供給部137内は、たとえば800〜900℃程度の温度に維持される。
図中の右側に位置する成長領域122には、基板ホルダ123に保持された下地基板141が配置され、この成長領域122内でGaN等のIII族窒化物半導体の成長が行われる。この成長領域122の周囲にはヒータ130が配置され、成長領域122内は、たとえば1000℃〜1050℃程度の温度に維持される。
以下、成長条件の一例を示す。
成長領域122の温度: 1040℃
III族原料ガス供給部139の温度: 850℃
III族原料ガス供給部139のHCLガス流量: マスク上での結晶会合まで50cc/min、会合後200cc/min
窒素原料ガス供給部137のアンモニアガス流量: 2000cc/min
キャリアガス: H2
全ガス流量: 10L/min
III族原料ガス供給部139の温度: 850℃
III族原料ガス供給部139のHCLガス流量: マスク上での結晶会合まで50cc/min、会合後200cc/min
窒素原料ガス供給部137のアンモニアガス流量: 2000cc/min
キャリアガス: H2
全ガス流量: 10L/min
ここで、図9及び図10に、下地基板10上にマスク20越しにIII族窒化物半導体層30を生成した状態の側面模式図の一例を示す。本実施形態では、図9及び図10に示すように、下地基板10上にマスク20越しにIII族窒化物半導体層30を生成した積層体を、自立基板とすることができる。また、当該積層体から、研磨等により下地基板10及びマスク20を除去することで得られたIII族窒化物半導体層30を自立基板とすることができる。また、当該積層体に含まれるIII族窒化物半導体層30から一部を切り出し、自立基板とすることができる。
以上説明した本実施形態では、III族窒化物半導体の結晶片を互いに近接して並べた下地基板の上にIII族窒化物半導体結晶を成長させ、結晶片各々から成長したIII族窒化物半導体結晶どうしを接合してIII族窒化物半導体結晶の接合体を得る方法において、結晶片どうしの境界部をマスクで覆った状態で下地基板上にIII族窒化物半導体結晶を成長させるという特徴を有する。
下地基板の境界部は結晶が不連続となるため、その上にエピタキシャル成長させるIII族窒化物半導体結晶に欠陥が発生しやすい。結晶片どうしの境界部をマスクで覆った状態で下地基板上にIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる本実施形態によれば、下地基板の境界部付近の状態が、下地基板上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体結晶に受け継がれにくくなる。結果、当該III族窒化物半導体結晶における転位の発生を抑制できる。結果、当該III族窒化物半導体結晶からなる層の表面における転位の数を抑制できる。
また、下地基板の露出部分から成長したIII族窒化物半導体がマスクの幅方向に進み、逆方向から成長してきたIII族窒化物半導体とぶつかって互いに接合することとなるが、そこで転位の伝搬を停止させることができる。結果、下地基板の上に生成されるIII族窒化物半導体層の露出面における転位の数を少なくすることができる。
<第2の実施形態>
本実施形態では、フォトリソグラフィを利用せずにマスク20を形成する点で、第1の実施形態と異なる。以下、詳細に説明する。
本実施形態では、フォトリソグラフィを利用せずにマスク20を形成する点で、第1の実施形態と異なる。以下、詳細に説明する。
図11は、本実施形態の自立基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態の自立基板の製造方法は、準備工程S1と、マスク形成工程S10と、成長工程S20とを有する。マスク形成工程S10は、第1の工程S1と第2の工程S12とを有する。
準備工程S1では、下地基板10を用意する。下地基板10は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片11を並べて構成される。そして、当該工程で準備される下地基板10は、成長面(第1の面)に凹部及び凸部を有し、成長面上における隣接する結晶片11どうしの境界部12が凹部の底に位置する。以下、準備工程S1の一例を説明する。
まず、図12及び図13に示すように、{0001}面を露出面とするIII族窒化物半導体の結晶から複数の結晶片11を切り出す。切り出す方法は特段制限されず、バンドソー、内周刃、外周刃などを用いて結晶片11を切出してもよいし、劈開面で劈開することで結晶片11を切出してもよい。
結晶片11が切出されるIII族窒化物半導体の結晶は、例えば平面形状が略円形であり、厚さがD1である。なお、III族窒化物半導体の結晶の露出面は{0001}面以外の面であってもよい。また、III族窒化物半導体の結晶の平面形状はその他の形状であってもよい。
このようなIII族窒化物半導体の結晶から、m軸方向に延伸する複数の結晶片11がストライプ状に切り出される。切断面は、[0001]方向(c軸方向)及びm軸方向と平行である。切断面と{0001}面とのなす角α1は90°である。なお、α1は、90°と異なる角度であってもよい。α1を適切に調整することで、切断面に所望の面を露出させることができる。
次に、このようにして得られた複数の結晶片11を、図14に示すように所定の面の少なくとも一部どうしが互いに接した状態で並べて接合する。結晶片11どうしの接合は、例えば、+c面と−c面どうしを互いに当接させてもよいし、又は、結晶片11を切り出す際の切断面どうしを互いに当接させてもよい。
結晶片11どうしの接合手段としては、(1)結晶片11どうしの界面にセラミック接着剤やカーボン接着剤等の接着剤を介在させる方法、(2)結晶片11の接合面に金属(Au/Ti等)を蒸着させた状態で結晶片11どうしを当接させ、その後加熱して融着させる方法、(3)真空中で原子やイオンの照射を行うことで結晶片11の接合面を活性化させた後、活性化された接合面どうしを当接させて接合する方法、(4)複数の結晶片11を互いの接合面の少なくとも一部が互いに対向するように重ね合わせた後、側面に接着剤等を塗布することで複数の結晶片11を互いに接着等して固定する方法等が考えられるが、これらに限定されない。
図14に示すように、複数の結晶片11は、互いに当接する接合面が所定角度β傾いた状態で互いに接合される。例えば、図示するように、台40を利用することで当該接合が実現される。台40は、水平な所定の設置面50に、底面41が接した状態で設置される。台40は、底面41とのなす角がβである斜面42を有する。図示するように、このような台40の斜面42にもたれかかる状態で複数の結晶片11を互いに接合することで、上述のような接合が実現される。本実施形態では、図14の状態の接合体を下地基板10とする。なお、下地基板10の側面や裏面(成長面と反対側の面)を研磨などし、平坦化、形状の調整等を行ってもよい。
III族窒化物半導体の結晶から結晶片11を切り出す際の角度α1、及び、βを適切に調整することで、複数の結晶片11各々の所望の軸方向が、下地基板10の厚さ方向(法線方向)と平行になる。所望の軸方向は、例えば、[hk−(h+k)l]方向(h、k及びlは整数)、又は、当該[hk−(h+k)l]方向を所定角度(例:±10°以内)傾けた方向である。
なお、このようにして得られた下地基板10は、図14に示すように、成長面(図中、上側の面)に凹部及び凸部を有し、境界部12が凹部の底に位置することとなる。
図11に戻り、第1の工程S11では、下地基板10の上に、成長面(第1の面)を覆う絶縁層を形成する。図15に、下地基板10の一部を抜粋した側面模式図を示す。当該工程では、このような下地基板10の成長面上に、図16に示すように絶縁層21を形成する。絶縁層21は、例えばSiO2である。
図11に戻り、第2の工程S12では、研磨又はエッチングにより、絶縁層21の露出面側から一部を除去することで、凹部の底に絶縁層21が残り、かつ、凹部の底を除く部分で下地基板10が露出する状態を形成する。
研磨は、研削、ラッピング、CMP等の手段を採用できる。エッチングは、ウエットエッチングおよびドライエッチングを採用できる。
研磨により絶縁層21の露出面側から一部を除去する場合、当該研磨により下地基板10の凸部の頂部側から一部をも除去し、凸部の頂部に平坦面を露出させる。一方、エッチングにより絶縁層21の露出面側から一部を除去する場合、凹部の底に絶縁層21が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨処理を実行する。当該研磨により、下地基板10の凸部の頂部側から一部を除去し、凸部の頂部に平坦面を露出させる。
上述の通り、III族窒化物半導体の結晶から結晶片11を切り出す際の角度α1、及び、βを適切に調整することで、複数の結晶片11各々の所望の軸方向(例:[hk−(h+k)l]方向)が、下地基板10の厚さ方向(法線方向)と平行になる。このような下地基板10の厚さ方向に略垂直な研磨面で下地基板10の凸部の頂部側から一部を除去することで、凸部の頂部に露出する平坦面を、所望の面とすることができる。所望の面は、例えば、{hk−(h+k)l}面、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度(例:±10°以内)傾けた面である。
図17に、第2の工程S12の後の下地基板10の様子を示す。本実施形態の場合、第2の工程S12の後に凹部の底に残った絶縁層21がマスク20となる。マスク20は、複数のIII族窒化物半導体の結晶片11を並べて構成した下地基板10の成長面(第1の面)上に位置し、成長面上における隣接する結晶片11どうしの境界部12を覆い、当該境界部12が存在しない部分を露出させている。
マスク20の幅L(結晶片11の延伸方向(図中、紙面に対して垂直な方向)に対して垂直な方向の幅)は、例えば1μm以上500μm以下、好ましくは10μm以上100μm以下である。マスク20間の同方向の幅Hは、例えば10μm以上3000μm以下、好ましくは300μm以上600μm以下である。また、マスク20の深さ(最深部から露出面までの距離)は、例えば50nm以上1000nm以下である。マスク20をこのように構成すると、第1の実施形態と同様の作用効果が実現される。
図11に戻り、その後、成長工程S20が行われる。成長工程S20では、凸部の頂部に露出している平坦面から、III族窒化物半導体を成長させる。成長工程S20の詳細は第1の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。図18に、成長工程S20の後の下地基板10の様子を示す。
以上説明した本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果を実現できる。また、本実施形態によれば、フォトリソグラフィを利用せずに下地基板の所望の位置を覆うマスクを形成することができる。このような本実施形態によれば、フォトリソグラフィを省略できる分、低コスト化が実現される。また、製造工程の簡略化、製造効率の向上等の効果が実現される。
以上説明した第1及び第2の実施形態によれば、以下の基板(マスク20が形成された下地基板10、及び、下地基板10上にIII族窒化物半導体層30を形成した自立基板)の説明がなされている。
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
上記下地基板の第1の面上に位置し、当該第1の面上における隣接する上記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。
上記下地基板の第1の面上に位置し、当該第1の面上における隣接する上記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。
上記基板において、
上記第1の面には凹部及び凸部が存在し、
上記境界部は、上記凹部の底に位置し、
上記マスクは、上記凹部の底に存在し、かつ、上記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
上記第1の面には凹部及び凸部が存在し、
上記境界部は、上記凹部の底に位置し、
上記マスクは、上記凹部の底に存在し、かつ、上記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
上記基板において、
上記凸部は頂部が平坦面となっており、
上記平坦面は、{hk−(h+k)l}面(h、k及びlは整数)、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度(±10°以内)傾けた面である基板。
上記凸部は頂部が平坦面となっており、
上記平坦面は、{hk−(h+k)l}面(h、k及びlは整数)、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度(±10°以内)傾けた面である基板。
上記基板と、
上記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。
上記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法。
2. 1に記載の自立基板の製造方法において、
前記マスク形成工程の前に、前記第1の面に凹部及び凸部を有し、前記境界部が前記凹部の底に位置する前記下地基板を用意する準備工程をさらに有し、
前記マスク形成工程は、
前記下地基板の上に、前記第1の面を覆う絶縁層を形成する第1の工程と、
前記第1の工程の後、研磨又はエッチングにより、前記絶縁層の露出面側から一部を除去することで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凹部の底を除く部分で前記下地基板が露出する状態を形成する第2の工程と、
を有する自立基板の製造方法。
3. 2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、研磨により前記絶縁層の露出面側から一部を除去し、当該研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
4. 2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、前記絶縁層の露出面をエッチングすることで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
5. 3又は4に記載の自立基板の製造方法において、
前記下地基板の複数の前記結晶片は、[hk−(h+k)l]方向(h、k及びlは整数)、又は、当該[hk−(h+k)l]方向を所定角度傾けた方向が、前記下地基板の厚さ方向と平行になるように並べられており、
前記第2の工程で前記凸部の頂部側から一部を除去すると、前記平坦面として、{hk−(h+k)l}面、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面が露出する自立基板の製造方法。
6. 3から5のいずれかに記載の自立基板の製造方法において、
前記成長工程では、前記平坦面からIII族窒化物半導体を成長させる自立基板の製造方法。
7. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第1の面上に位置し、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。
8. 7に記載の基板において、
前記第1の面には凹部及び凸部が存在し、
前記境界部は、前記凹部の底に位置し、
前記マスクは、前記凹部の底に存在し、かつ、前記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
9. 8に記載の基板において、
前記凸部は頂部が平坦面となっており、
前記平坦面は、{hk−(h+k)l}面(h、k及びlは整数)、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面である基板。
10. 7から9のいずれかに記載の基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。
1. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法。
2. 1に記載の自立基板の製造方法において、
前記マスク形成工程の前に、前記第1の面に凹部及び凸部を有し、前記境界部が前記凹部の底に位置する前記下地基板を用意する準備工程をさらに有し、
前記マスク形成工程は、
前記下地基板の上に、前記第1の面を覆う絶縁層を形成する第1の工程と、
前記第1の工程の後、研磨又はエッチングにより、前記絶縁層の露出面側から一部を除去することで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凹部の底を除く部分で前記下地基板が露出する状態を形成する第2の工程と、
を有する自立基板の製造方法。
3. 2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、研磨により前記絶縁層の露出面側から一部を除去し、当該研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
4. 2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、前記絶縁層の露出面をエッチングすることで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。
5. 3又は4に記載の自立基板の製造方法において、
前記下地基板の複数の前記結晶片は、[hk−(h+k)l]方向(h、k及びlは整数)、又は、当該[hk−(h+k)l]方向を所定角度傾けた方向が、前記下地基板の厚さ方向と平行になるように並べられており、
前記第2の工程で前記凸部の頂部側から一部を除去すると、前記平坦面として、{hk−(h+k)l}面、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面が露出する自立基板の製造方法。
6. 3から5のいずれかに記載の自立基板の製造方法において、
前記成長工程では、前記平坦面からIII族窒化物半導体を成長させる自立基板の製造方法。
7. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第1の面上に位置し、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。
8. 7に記載の基板において、
前記第1の面には凹部及び凸部が存在し、
前記境界部は、前記凹部の底に位置し、
前記マスクは、前記凹部の底に存在し、かつ、前記凹部の底を除く部分に存在しない基板。
9. 8に記載の基板において、
前記凸部は頂部が平坦面となっており、
前記平坦面は、{hk−(h+k)l}面(h、k及びlは整数)、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面である基板。
10. 7から9のいずれかに記載の基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。
10 下地基板
11 結晶片
12 境界部
20 マスク
30 III族窒化物半導体層
40 台
41 底面
42 斜面
50 設置面
100 HVPE装置
121 反応管
122 成長領域
123 基板ホルダ
124 ガス供給管
125 配管
126 ガス供給管
127 III族原料
128 ソースボート
129 ヒータ
130 ヒータ
132 回転軸
135 ガス排出管
136 遮蔽板
137 窒素原料ガス供給部
139 III族原料ガス供給部
141 下地基板
11 結晶片
12 境界部
20 マスク
30 III族窒化物半導体層
40 台
41 底面
42 斜面
50 設置面
100 HVPE装置
121 反応管
122 成長領域
123 基板ホルダ
124 ガス供給管
125 配管
126 ガス供給管
127 III族原料
128 ソースボート
129 ヒータ
130 ヒータ
132 回転軸
135 ガス排出管
136 遮蔽板
137 窒素原料ガス供給部
139 III族原料ガス供給部
141 下地基板
Claims (10)
- 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板の第1の面上に、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスク形成工程の後、前記下地基板の露出部分からIII族窒化物半導体を成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、
を有する自立基板の製造方法。 - 請求項1に記載の自立基板の製造方法において、
前記マスク形成工程の前に、前記第1の面に凹部及び凸部を有し、前記境界部が前記凹部の底に位置する前記下地基板を用意する準備工程をさらに有し、
前記マスク形成工程は、
前記下地基板の上に、前記第1の面を覆う絶縁層を形成する第1の工程と、
前記第1の工程の後、研磨又はエッチングにより、前記絶縁層の露出面側から一部を除去することで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凹部の底を除く部分で前記下地基板が露出する状態を形成する第2の工程と、
を有する自立基板の製造方法。 - 請求項2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、研磨により前記絶縁層の露出面側から一部を除去し、当該研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。 - 請求項2に記載の自立基板の製造方法において、
前記第2の工程では、前記絶縁層の露出面をエッチングすることで、前記凹部の底に前記絶縁層が残り、かつ、前記凸部が露出する状態を形成した後、研磨により前記凸部の頂部側から一部を除去して平坦面を露出させる自立基板の製造方法。 - 請求項3又は4に記載の自立基板の製造方法において、
前記下地基板の複数の前記結晶片は、[hk−(h+k)l]方向(h、k及びlは整数)、又は、当該[hk−(h+k)l]方向を所定角度傾けた方向が、前記下地基板の厚さ方向と平行になるように並べられており、
前記第2の工程で前記凸部の頂部側から一部を除去すると、前記平坦面として、{hk−(h+k)l}面、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面が露出する自立基板の製造方法。 - 請求項3から5のいずれか1項に記載の自立基板の製造方法において、
前記成長工程では、前記平坦面からIII族窒化物半導体を成長させる自立基板の製造方法。 - 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を並べて構成した下地基板と、
前記下地基板の第1の面上に位置し、前記第1の面上における隣接する前記結晶片どうしの境界部を覆い、当該境界部が存在しない部分を露出させ、かつ、絶縁層を含むマスクと、
を有する基板。 - 請求項7に記載の基板において、
前記第1の面には凹部及び凸部が存在し、
前記境界部は、前記凹部の底に位置し、
前記マスクは、前記凹部の底に存在し、かつ、前記凹部の底を除く部分に存在しない基板。 - 請求項8に記載の基板において、
前記凸部は頂部が平坦面となっており、
前記平坦面は、{hk−(h+k)l}面(h、k及びlは整数)、又は、当該{hk−(h+k)l}面を所定角度傾けた面である基板。 - 請求項7から9のいずれか1項に記載の基板と、
前記基板の上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する自立基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015034266A JP2016155706A (ja) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | 自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2015034266A JP2016155706A (ja) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | 自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016155706A true JP2016155706A (ja) | 2016-09-01 |
Family
ID=56825007
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JP2015034266A Pending JP2016155706A (ja) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | 自立基板の製造方法、基板、及び、自立基板 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006315947A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-11-24 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体ウエハ及びその製造方法 |
JP2009286652A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii族窒化物結晶、iii族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法 |
JP2010013298A (ja) * | 2008-07-01 | 2010-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii族窒化物結晶接合基板およびその製造方法ならびにiii族窒化物結晶の製造方法 |
-
2015
- 2015-02-24 JP JP2015034266A patent/JP2016155706A/ja active Pending
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