JP5941523B2 - Iii族窒化物半導体エピタキシャル基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)シリコン基板と、前記シリコン基板の主面上に、複数層のIII族窒化物層がエピタキシャル成長して形成された主積層体と、前記主積層体および前記シリコン基板を被覆する窒化シリコン膜と、を有するIII族窒化物半導体エピタキシャル基板であって、前記シリコン基板の裏面側では、前記窒化シリコン膜が前記シリコン基板の裏面上の外周部のみを直接被覆し、かつ、前記裏面側の前記外周部を除く領域で前記シリコン基板が露出することを特徴とする、III族窒化物半導体エピタキシャル基板。
図4(A)〜(D)に示すように、本発明の第1実施形態に従うIII族窒化物半導体エピタキシャル基板100の製造方法は、シリコン基板20の裏面側の外周部22を除く領域21の表面に酸化シリコン層10を形成する第1工程(図4(A),(B))と、シリコン基板20の主面に複数層のIII族窒化物層をエピタキシャル成長させて主積層体30を形成する第2工程(図4(C))と、主積層体30およびシリコン基板20を被覆し、かつ、シリコン基板20の裏面側では、外周部22のみを直接被覆する窒化シリコン膜40を形成する第3工程(図4(D))と、を含むことを特徴とする。かかる行程を経て製造されたIII族窒化物半導体エピタキシャル基板100は、裏面側の酸化シリコン膜10を除去する際に、III族窒化物半導体エピタキシャル基板100の主面へのパーティクル付着を抑制することができる。なお、窒化シリコン膜40のうち、シリコン基板20の裏面側の外周部22における部分を窒化シリコン膜40の一部分40aと表記する。本実施形態において、窒化シリコン膜40の一部分40aは、酸化シリコン層10を被覆せず、重なることがない。以下、各工程の詳細を順に説明する。
また、本発明に従う第2実施形態に係るIII族窒化物半導体エピタキシャル基板200の製造方法は、既述の第1実施形態における第1〜第3工程の後、酸化シリコン層10を除去する第4工程を更に含むことが好ましい。
本発明の一実施形態に従うIII族窒化物半導体エピタキシャル基板200は、シリコン基板20と、シリコン基板20の主面上に、複数層のIII族窒化物層がエピタキシャル成長して形成された主積層体30と、主積層体30およびシリコン基板20を被覆する窒化シリコン膜40と、を有する。ここで、シリコン基板20の裏面側では窒化シリコン膜40がシリコン基板20の外周部22のみを直接被覆し、かつ、裏面側の外周部22を除く領域21でシリコン基板20が露出することが本実施形態の特徴である。本実施形態に従うIII族窒化物半導体エピタキシャル基板200は、III族窒化物半導体エピタキシャル基板の主面へのパーティクル付着を抑制することができる。
本発明の別の実施形態に従うIII族窒化物半導体エピタキシャル基板100は、シリコン基板20と、シリコン基板20の主面上に、複数層のIII族窒化物層がエピタキシャル成長して形成された主積層体30と、主積層体30およびシリコン基板20を被覆する窒化シリコン膜40と、を有する。ここで、シリコン基板20の裏面側では、窒化シリコン膜40がシリコン基板20の外周部22のみを直接被覆し、シリコン基板20の裏面側の外周部22を除く領域21の表面には、酸化シリコン層10が設けられることが本実施形態の特徴である。既述のとおり、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図4,5に示すフローチャートに従い、実施例1に係るIII族窒化物半導体エピタキシャル基板を作製した。すなわち、まず、(111)面、3インチのシリコン単結晶基板(厚さ:600μm,比抵抗:6×103Ω・cm)を用意した。次に、シリコン単結晶基板の裏面外周部(シリコン基板の端面から3mmまでの範囲)にレジスト(AZ5218E、厚さ:2.0μm)を塗布した。なお、本実施例において、外周部は、シリコン単結晶基板の端面と端面から3mm内側の線との間の領域である。その後、プラズマCVD法により、基板の両面に酸化シリコン膜を形成し、さらに主面側の酸化シリコン膜を除去し、裏面のみに酸化シリコン膜(厚さ:0.3μm)を形成した。次いで、アセトンを用いてレジストを溶解除去して、リフトオフした。こうして、裏面外周部を除く領域の表面のみに酸化シリコン層を形成した。その後、シリコン基板の表面にエピレディ処理をおこなった。
実施例1におけるレジスト塗布およびレジスト除去を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例1に係るIII族窒化物半導体エピタキシャル基板を作製した。すなわち、比較例1に係るIII族窒化物半導体エピタキシャル基板は、図2に示す裏面全体に酸化シリコンを形成したIII族窒化物半導体エピタキシャル基板を形成した後に、この酸化シリコンを除去して作製したものである。裏面側において、窒化シリコン膜は、シリコン単結晶基板の端面から最大で2mmまでの範囲に形成されていることを、SEM−EDSによる元素マッピングにより観察した。なお、実施例と比較すると外周部の色が異なった。これは、外周部において酸化シリコンを被覆するように窒化シリコン膜が形成されたからだと考えられる。
裏面側の酸化シリコン層を除去した後の、実施例1および比較例1に係るIII族窒化物半導体エピタキシャル基板の裏面のオリエンテーションフラット近傍を蛍光灯下においてデジタルカメラにてそれぞれ撮影した。結果を図8(A),(B)に示す。また、表1に、酸化シリコン除去後のパーティクル付着の有無を示す。
2 異種基板
3 チャネル層
4 電子供給層
5a ソース電極
5b ドレイン電極
5c ゲート電極
10 酸化シリコン層
10′ 酸化シリコン膜
20 シリコン基板
21 領域
22 外周部
23 オリエンテーションフラット
30 主積層体
31 チャネル層
32 電子供給層
40 窒化シリコン膜
40a 窒化シリコン膜の一部分
100,200 III族窒化物半導体エピタキシャル基板
R レジスト
Claims (6)
- シリコン基板と、
前記シリコン基板の主面上に、複数層のIII族窒化物層がエピタキシャル成長して形成された主積層体と、
前記主積層体および前記シリコン基板を被覆する窒化シリコン膜と、を有するIII族窒化物半導体エピタキシャル基板であって、
前記シリコン基板の裏面側では、前記窒化シリコン膜が前記シリコン基板の裏面上の外周部のみを直接被覆し、かつ、前記裏面側の前記外周部を除く領域で前記シリコン基板が露出することを特徴とする、III族窒化物半導体エピタキシャル基板。 - シリコン基板と、
前記シリコン基板の主面上に、複数層のIII族窒化物層がエピタキシャル成長して形成された主積層体と、
前記主積層体および前記シリコン基板を被覆する窒化シリコン膜と、を有するIII族窒化物半導体エピタキシャル基板であって、
前記シリコン基板の裏面側では、前記窒化シリコン膜が前記シリコン基板の外周部のみを直接被覆し、
前記裏面側の前記外周部を除く表面には酸化シリコン層が更に設けられることを特徴とする、III族窒化物半導体エピタキシャル基板。 - シリコン基板の裏面側の外周部を除く表面に酸化シリコン層を形成する第1工程と、
前記シリコン基板の主面に複数層のIII族窒化物層をエピタキシャル成長させて主積層体を形成する第2工程と、
前記主積層体および前記シリコン基板を被覆し、かつ、前記シリコン基板の裏面側では、前記外周部のみを直接被覆する窒化シリコン膜を形成する第3工程と、
を含むことを特徴とする、III族窒化物半導体エピタキシャル基板の製造方法。 - 前記第3工程の後、前記酸化シリコン層を除去する第4工程を更に含む、請求項3に記載の製造方法。
- 前記第1工程において、前記シリコン基板の裏面側の前記外周部にレジストを塗布し、
次いで前記シリコン基板の裏面側に酸化シリコン膜を形成し、その後、前記レジストを除去して前記酸化シリコン層を形成する、請求項3または4に記載の製造方法。 - 前記第1工程において、前記シリコン基板の裏面側全体に酸化シリコン膜を形成し、その後、前記外周部を被覆する部分の酸化シリコン膜をエッチングして前記酸化シリコン層を形成する、請求項3または4に記載の製造方法。
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