TW202331794A - 氮化物半導體基板及氮化物半導體基板的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明能夠是一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個第二黏著層的阻障層；及，III族氮化物半導體晶種層，其隔著平坦化層地被接合於複合基板上，且至少包含GaN；並且，III族氮化物半導體層被形成於III族氮化物半導體晶種層上，III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。藉此能夠提供一種氮化物半導體基板，其包含翹曲少且差排的發生少並且晶性良好的III族氮化物半導體層。
Description
本發明關於一種氮化物半導體基板及氮化物半導體基板的製造方法。
半導體薄膜製造方法之一的MOCVD法，在大口徑化和量產性方面優異，能夠將均質的薄膜結晶進行成膜，因此被廣泛地使用。此外，由GaN所代表的氮化物半導體被期待作為次世代半導體材料，其可突破矽單晶作為材料的限制。
因為GaN為飽和電子速率大這樣的特性而能夠製作能夠高頻操作的裝置，此外也因為絕緣崩潰電場大，所以能夠在高輸出下進行操作。此外，也可期待輕量化和小型化、低電力消耗化。
近年來，由於5G等所代表的通訊速度的高速化、和伴隨其的高輸出化的要求，高頻且能夠在高輸出下操作的GaN HEMT受到矚目。
作為用來用以製作GaN裝置的GaN磊晶晶圓的基板，矽單晶基板最為價廉且在大口徑化方面有利。此外，由於導熱係數高且放熱性良好的特性，也使用了SiC基板。但是，該等基板與GaN的熱膨脹係數的不同，因此在磊晶成膜後的冷卻步驟中會施加應力，而容易發生裂縫。此外，藉由施加強烈的應力，有時會在裝置製程中發生晶圓破裂的情況。此外，無法將較厚的GaN進行成膜，所以即便在磊晶層內將複雜的應力緩和層進行成膜，在無裂縫的情況下大約在5 μm左右就會到達極限。
因為GaN基板具有與GaN磊晶層相同(或者非常相近)的熱膨脹係數，所以不易發生上述這樣的問題並且不易發生由於翹曲造成的晶圓破裂這樣的問題。此外，GaN基板與使磊晶成長的GaN層因為晶格常數差極小，所以也可以解決由於晶格常數差所產生的差排和晶性惡化這樣的問題。
但是自立GaN基板的製作不僅困難，還極為高價而無法製作出口徑較大的基板，所以不適於進行量產。
因此，開發有一種GaN磊晶用的大口徑基板(以下，稱為GaN用支撐基板或者僅稱為成長基板)，其為大口徑且與GaN的熱膨脹係數相近。一般性的GaN用支撐基板，是由支撐結構、被積層於該支撐結構的其中一面的平坦化層、及被積層於該平坦化層的單晶矽層所構成，該支撐結構包含多晶陶瓷芯、第一黏著層、導電層、第二黏著層及阻障層。再者，有時也包含導電層未成膜或者僅成膜於其中一側的情況。或者，也有進而在阻障層的背面成膜有導電層的情況。
藉由使用該GaN用支撐基板，能夠製作一種GaN磊晶基板，其為大口徑且磊晶層的厚度較厚，並且不會產生裂縫。此外，由於與GaN的熱膨脹係數差極小，在GaN成長中或冷卻中不易產生翹曲，因此，不僅能夠將成膜後的基板的翹曲控制得較小，還不需在磊晶成長層中設置複雜的應力緩和層，因此磊晶成膜時間會變短，能夠大幅地降低磊晶成長的成本。
進一步，GaN用支撐基板大部分為陶瓷，因此基板本身非常硬，不僅不易發生塑性變形，還不會發生晶圓破裂，該晶圓破裂會在使氮化物半導體成長於口徑大的矽單晶基板時發生。
專利文獻1中公開了一種與GaN的熱膨脹係數相近的貼合基板(GaN用支撐基板)的技術。
GaN用支撐基板雖然不易由於熱膨脹係數差所造成的在成長中的翹曲這樣的問題，但是表層是由矽層所構成，因此會發生與GaN層的晶格常數差而變得容易發生結晶缺陷(差排)。其結果，成膜於GaN支撐用基板上的GaN磊晶層的晶性，與使用矽單晶基板作為支撐基板時的情況沒有太多變化。
專利文獻2中記載了一種方法，其藉由照射脈衝雷射光線，來將藍寶石基板與GaN層剝離。
專利文獻3中記載了一種方法，其藉由將半導體薄膜進行雷射光束處理等進行剝離，然後貼合於另外的基板。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本特表2019-523994號公報。
專利文獻2：日本特開2013-21225號公報。
專利文獻3：日本特開2010-161355號公報。
[發明所欲解決的問題]
但是，專利文獻1～3皆沒有記載或建議用以使成膜於GaN用支撐基板上的GaN磊晶層的晶性提升的對策。
本發明是為了解決上述問題而成，目的在於提供一種氮化物半導體基板及其製造方法，該氮化物半導體基板中，包含翹曲少且差排的發生少並且晶性良好的III族氮化物半導體層。
[解決問題的技術手段]
為了解決上述問題，本發明提供一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
只要是在III族氮化物半導體晶種層上形成有III族氮化物半導體層而成之氮化物半導體基板，即能夠作成具有差排密度極少且晶性良好的III族氮化物半導體層者，而能夠提升裝置的特性，該III族氮化物半導體晶種層是晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下者。
此外，只要是本發明的氮化物半導體基板，藉由包含含有積層有複數層的層之複合基板之支撐基板，能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在磊晶成長中的翹曲，所以能夠具有不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
此外，本發明提供一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
只要是在III族氮化物半導體晶種層上形成有III族氮化物半導體層而成之氮化物半導體基板，即能夠作成具有差排密度極少且晶性良好的III族氮化物半導體層者，而能夠提升裝置的特性，該III族氮化物半導體晶種層是晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下者。
此外，只要是該氮化物半導體基板，藉由包含含有積層有複數層的層之複合基板之支撐基板，能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在磊晶成長中的翹曲，所以能夠具有不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
並且，只要是包含上述支撐基板之本發明的氮化物半導體基板，不會產生由於支撐基板的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠作成高頻特性優異者。
此外，本發明提供一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於該第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
只要是在III族氮化物半導體晶種層上，形成有III族氮化物半導體層而成之氮化物半導體基板，即能夠作成具有差排密度極少且晶性良好的III族氮化物半導體層者，而能夠提升裝置的特性，該III族氮化物半導體晶種層是晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下者。
此外，只要是該氮化物半導體基板，藉由包含含有積層有複數層的層之複合基板之支撐基板，能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在磊晶成長中的翹曲，所以能夠具有不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
並且，只要是包含上述支撐基板之本發明的氮化物半導體基板，不會產生由於支撐基板的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠作成高頻特性優異者。
前述III族氮化物半導體層除了GaN以外，能夠設為包含AlN及AlGaN中的一種以上。
如此，III族氮化物半導體層能夠包含GaN以外的氮化物。
較佳是：前述多晶陶瓷芯設為包含氮化鋁。
只要多晶陶瓷芯是包含氮化鋁者，能夠使熱膨脹係數變得極小。
較佳是：前述第一黏著層及前述第二黏著層分別包含四乙基矽氧烷及/或氧化矽，並且前述阻障層包含氮化矽。
第一黏著層及第二黏著層例如能夠包含上述化合物。此外，只要阻障層包含上述化合物，即能夠充分地阻斷雜質自複合基板的內部往III族氮化物半導體層的移動。
較佳是：前述第一黏著層及前述第二黏著層分別具有50～200 nm的厚度，並且前述阻障層具有100 nm～1500 nm的厚度。
只要第一黏著層及第二黏著層分別的厚度在上述範圍內，能夠以更充分的力道黏合上下的層，並且更確實地抑制翹曲。此外，只要阻障層的厚度在上述範圍內，即能夠充分地阻斷雜質自複合基板的內部往III族氮化物半導體層的移動。
較佳是：前述平坦化層包含選自由四乙基矽氧烷、氧化矽、氧化鋁、氮化矽及氮氧化矽所組成之群組中的至少一種，並且具有500 nm～3000 nm的厚度。
只要是包含這樣的平坦化層者，能夠更確實地抑制翹曲，並且能夠包含具有更良好的晶性的III族氮化物半導體層。此外，能夠充分地使正面的凹凸平坦化。
前述III族氮化物半導體晶種層也可以具有100 nm以上的厚度。
III族氮化物半導體晶種層例如能夠具有100 nm以上的厚度。
較佳是：前述複合基板在前述第一黏著層與前述第二黏著層之間進一步具有導電層，該導電層被積層於整個前述第一黏著層或前述第一黏著層的其中一面。
藉由包含這樣的導電層，能作成一種包含具有導電性的部分之氮化物半導體基板。
較佳是：前述導電層具有50 nm～500 nm的厚度。
只要導電層的厚度在該範圍，能夠一邊抑制翹曲的發生，一邊作成包含具有優異的導電性的部分之氮化物半導體基板。
較佳是：前述複合基板進一步具有背面導電層，該背面導電層被積層於未接合有前述III族氮化物半導體晶種層之背面側表面。
只要是具有這樣的背面導電層者，能夠作成背面具有導電性之氮化物半導體基板。
此外，本發明提供一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層積層於該複合基板上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
只要是這樣的氮化物半導體基板的製造方法，能夠在包含GaN且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下的III族氮化物半導體晶種層上，使包含GaN之III族氮化物半導體層進行磊晶成長，因此，不會發生晶種層與磊晶成長層即III族氮化物半導體層的晶格不匹配，並且能夠將差排密度小即晶性良好的III族氮化物半導體層進行成膜。此外，藉由反覆進行，能夠成膜出差排更少的III族氮化物半導體層。
此外，由該方法所成膜而成的III族氮化物半導體層因為差排少而能夠積層得較厚。並且，將包含積層有複數層的層之複合基板之支撐基板用作支撐基板，所以能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在成長中的翹曲，並且能夠形成不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
此外，當使用上述起始支撐基板作為成長基板時，藉由自接合基板分割矽單晶薄膜可剝離起始支撐基板，因此能夠在經過剝離的起始支撐基板再次貼合矽單晶，並能夠將所獲得的基板利用來作為再次起始支撐基板，而能夠獲得降低成本的好處。
較佳是：步驟(4)中，準備在前述第一黏著層與前述第二黏著層之間進一步具有導電層者作為前述複合基板，該導電層被積層於整個前述第一黏著層或前述第一黏著層的其中一側。
只要如此設定，即能夠製造包含具有導電性的部分之氮化物半導體基板。
此外，本發明提供一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
只要是這樣的氮化物半導體基板的製造方法，能夠在包含GaN且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下的III族氮化物半導體晶種層上，使包含GaN之III族氮化物半導體層進行磊晶成長，因此，不會發生晶種層與磊晶成長層即III族氮化物半導體層的晶格不匹配，並且能夠將差排密度小即晶性良好的III族氮化物半導體層進行成膜。此外，藉由反覆進行，能夠成膜出差排更少的III族氮化物半導體層。
此外，由該方法所成膜而成的III族氮化物半導體層因為差排少而能夠積層得較厚。並且，將包含積層有複數層的層之複合基板之支撐基板用作支撐基板，所以能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在成長中的翹曲，並且能夠形成不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
此外，當使用上述起始支撐基板作為成長基板時，藉由自接合基板分割矽單晶薄膜可剝離起始支撐基板，因此能夠在經過剝離的起始支撐基板再次貼合矽單晶，並能夠將所獲得的基板利用來作為再次起始支撐基板，而能夠獲得降低成本的好處。
並且，只要是這樣的氮化物半導體基板的製造方法，不會產生由於支撐基板的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠作成高頻特性優異的氮化物半導體基板。
此外，本發明提供一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性，以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於前述第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
只要是這樣的氮化物半導體基板的製造方法，能夠在包含GaN且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下的III族氮化物半導體晶種層上，使包含GaN之III族氮化物半導體層進行磊晶成長，因此，不會發生晶種層與磊晶成長層即III族氮化物半導體層的晶格不匹配，並且能夠將差排密度小即晶性良好的III族氮化物半導體層進行成膜。此外，藉由反覆進行，能夠成膜出差排更少的III族氮化物半導體層。
此外，由該方法所成膜而成的III族氮化物半導體層因為差排少而能夠積層得較厚。並且，將包含積層有複數層的層之複合基板之支撐基板用作支撐基板，所以能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層在成長中的翹曲，並且能夠形成不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層。因此，也能夠將III族氮化物半導體層在最後自支撐基板剝離來作為自立基板使用。
此外，當使用上述起始支撐基板作為成長基板時，藉由從接合基板分割矽單晶薄膜可剝離起始支撐基板，因此能夠在經過剝離的起始支撐基板再次貼合矽單晶，並能夠將所獲得的基板利用來作為再次起始支撐基板，而能夠獲得降低成本的好處。
並且，只要是這樣的氮化物半導體基板的製造方法，不會產生由於支撐基板的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠作成高頻特性優異的氮化物半導體基板。
較佳是，將步驟(3)中所使用的前述雷射的波長設為360 nm以上且1100 nm以下。
如此地設定，能夠以成長基板的矽單晶薄膜或矽單晶基板的界面附近為主的方式確實地形成剝離層。
[發明的效果]
如上所述，只要是本發明的氮化物半導體基板，能夠作成包含翹曲少且差排的發生少並且晶性良好的III族氮化物半導體層者。
此外，只要是本發明的氮化物半導體基板的製造方法，即能夠製造一種氮化物半導體基板，其包含翹曲少且差排的發生少並且晶性良好的III族氮化物半導體層。
如同上述，謀求開發出一種氮化物半導體基板及其製造方法，該氮化物半導體基板包含翹曲少且差排的發生少並且晶性良好的III族氮化物半導體層。
發明人針對上述問題致力於研究，結果發現只要是一種包含複合基板、III族氮化物半導體晶種層及III族氮化物半導體層之氮化物半導體基板，即能夠作成具有差排密度極少且晶性良好的III族氮化物半導體層並且翹曲少之氮化物半導體基板，進而完成本發明，該III族氮化物半導體晶種層隔著平坦化膜地被接合於複合基板上，並且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下，該III族氮化物半導體層被形成於III族氮化物半導體晶種層上。
亦即，本發明是一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
此外，本發明是一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
此外，本發明是一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於，
前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於該第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面；及，
III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且，
前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
此外，本發明是一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層積層於該複合基板上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
此外，本發明是一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
此外，本發明是一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟：
步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成；
步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下；
步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層；
步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於該第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面；
步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板；
步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分；
步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及，
步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
以下，針對本發明一邊參照圖式一邊詳細地說明，但是本發明不限於此。
[氮化物半導體基板]
第1圖中顯示本發明的氮化物半導體基板的一例的示意剖面圖。
第1圖所示的氮化物半導體基板100包含：支撐基板10、與被形成於支撐基板10上的III族氮化物半導體層20。
支撐基板10包含：複合基板6與III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8隔著平坦化膜7地被接合於該複合基板6上。
複合基板6積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯1、被接合於整個該多晶陶瓷芯1的第一黏著層2、被積層於整個該第一黏著層2的第二黏著層4及被接合於整個第二黏著層4的阻障層5。在第1圖的示例中，複合基板6在第一黏著層2與第二黏著層4之間進一步具有導電層3作為任意的層，該導電層3是積層於整個第一黏著層2而成。
在第1圖的示例中，在複合基板6的僅其中一側隔著平坦化層7地接合有III族氮化物半導體晶種層8。
III族氮化物半導體晶種層8至少包含GaN。此外，III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性，以XRD(X-ray Diffraction：X射線繞射)半高寬值計為550 arcsec以下。
在如此的III族氮化物半導體晶種層8上形成有III族氮化物半導體層20。III族氮化物半導體層20包含GaN。
本發明的氮化物半導體基板100中，III族氮化物半導體層20磊晶形成於晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下的III族氮化物半導體晶種層8上，藉此能夠表現出差排密度極少且良好的晶性。其結果，能夠在本發明的氮化物半導體基板100中提升裝置的特性。
此外，本發明的氮化物半導體基板100，如上述那樣包含含有積層有複數層的層之複合基板6之支撐基板10，藉此能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層8在磊晶成長中的翹曲，所以能夠具有不具裂縫且厚度大的III族氮化物半導體層20。因此，也能夠將III族氮化物半導體層20在最後自支撐基板10剝離來作為自立基板使用。
以下，更詳細地說明第1圖所示的氮化物半導體基板100。
多晶陶瓷芯1例如能夠設為包含氮化鋁者。只要多晶陶瓷芯1是包含氮化鋁者，即能夠使熱膨脹係數差變得極小。
如此的多晶陶瓷芯1，能夠藉由煅燒助劑例如在1800℃的高溫中進行煅燒，而具有約600～1150 μm的厚度。基本上，大多是以矽基板的SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)規格的厚度來形成。
第一黏著層2及第二黏著層4例如可以包含四乙基矽氧烷(TEOS)層或氧化矽(SiO
2)層、或者包含兩者之層。第一黏著層2及第二黏著層4分別是藉由LPCVD(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition，低壓化學氣相沉積)製程或CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)製程等來進行堆積並具有大致為50～200 nm的厚度。
導電層3例如包含多晶矽，並且是藉由LPCVD製程等來進行堆積。導電層3是用以賦予導電性的層，並且例如摻雜硼(B)和磷(P)等。該包含多晶矽之導電層3可依據需要設置，也可以不設置，還可以被成膜於第一黏著層2的僅其中一面。
任意的導電層3較佳是具有50 nm～500 nm的厚度。只要導電層3的厚度在該範圍內，可一邊抑制翹曲的發生，一邊作成包含具有優異的導電性的部分之氮化物半導體基板100。
阻障層5例如包含氮化矽，並且是藉由LPCVD製程等來進行堆積，厚度為100 nm～1500 nm左右。阻障層5是阻斷來自陶瓷等基板內部的雜質的層。
平坦化層7例如可藉由LPCVD製程等來進行堆積，例如厚度為500～3000 nm左右。該平坦化層7是用以使上表面平坦化而進行堆積者。作為平坦化層7的材質，例如可選擇四乙氧矽氧烷、或者氧化矽(SiO
2)、氧化鋁(Al
2O
3)、氮化矽(Si
3N
4)或氮氧化矽(Si
xO
yN
z，0＜x＜1、0＜y＜2、0≦z≦0.6)等一般的陶瓷的膜材料等。
本發明的氮化物半導體基板100中，III族氮化物半導體晶種層8中的晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。更佳是晶種的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為300 arcsec以下。XRD半高寬值的較佳下限值並無特別限定，例如是100 arcsec。
III族氮化物半導體晶種層8，除了GaN以外，能夠設為包含AlN及AlGaN中的一種以上。
此外，III族氮化物半導體晶種層8的厚度，可依據用途變更，因此並無特別限定，例如能夠設為100 nm以上。III族氮化物半導體晶種層8的厚度的上限並無特別限定，例如能夠設為1000 nm。
III族氮化物半導體層20包含GaN，除了GaN以外，例如也能夠設為包含AlN及AlGaN中的一種以上者。
III族氮化物半導體層20中的GaN，是在如同上述的晶性良好的III族氮化物半導體晶種層8上磊晶成長而成者，因此能夠表現與III族氮化物半導體晶種層8的GaN的晶性同樣良好的晶性。此外，III族氮化物半導體層20能夠不具裂縫並且具有例如10 μm以上的厚度。
雖然並未圖示，在本發明的氮化物半導體基板100中，複合基板6可以進一步具有背面導電層來取代上述導電層3，該背面導電層被積層於未接合有III族氮化物半導體晶種層8的背面層表面。背面導電層與導電層3相同，例如包含多晶矽，例如可藉由LPCVD製程等進行堆積。此外，背面導電層能夠具有例如50 nm～500 nm的厚度。
本發明的氮化物半導體基板100，例如能夠藉由以下列舉示例的本發明的氮化物半導體基板的製造方法來製造。但是，本發明的氮化物半導體基板100也可以藉由本發明的氮化物半導體基板的製造方法以外的方法來製造。
本發明的氮化物半導體基板，作為支撐基板，也能夠使用第10圖或第11圖中示意性地顯示的複合基板10。
第10圖所示的支撐基板10包含複合基板6與III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8隔著僅接合於該複合基板6的正面(正面側表面)的平坦化層7地進行接合，並且至少包含GaN。複合基板6是積層有複數層的層之複合基板6，該層包含多晶陶瓷芯1、被接合於整個多晶陶瓷芯1的第一黏著層2、被接合於整個第一黏著層2的阻障層5、被積層於阻障層5的背面的第二黏著層4及被接合於第二黏著層4的背面的導電層3。
第11圖所示的支撐基板10包含複合基板6與III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8隔著僅接合於該複合基板6的正面(正面側表面)的平坦化層7地進行接合，並且至少包含GaN。複合基板6是積層有複數層的層之複合基板6，該層包含多晶陶瓷芯1、被接合於整個多晶陶瓷芯1的第一黏著層2、被接合於第一黏著層2的背面的導電層3、被接合於導電層3的背面的第二黏著層4、及阻障層5，該阻障層5被接合於第一黏著層2的正面及側面、導電層3的側面以及第二黏著層4的側面及背面。
第10圖及第11圖所示的複合基板6的各層，可以與先前說明者相同。
如第10圖及第11圖所示那樣，包含有導電層3僅成膜於背面側的結構的支撐基板10之氮化物半導體基板100，除了一邊參照第1圖一邊於先前說明的效果以外，在製作高頻裝置時，不會產生由於支撐基板10的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠作成高頻特性優異者。
[氮化物半導體基板的製造方法]
以下，作為本發明的氮化物半導體基板的製造方法的示例，一邊參照圖式一邊說明第一實施形態及第二實施形態。但是，本發明的氮化物半導體基板的製造方法，不限於以下說明的示例。
(第一實施形態)
一邊參照第2圖～第6圖，一邊說明本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態。
(步驟(1)：準備起始支撐基板作為成長基板的步驟)
步驟(1)中，為了製造接合用III族氮化物半導體基板，如第2圖(a)所示，準備起始支撐基板30作為成長基板，該起始支撐基板30是隔著起始平坦化層37地在起始複合基板36上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層38而成。起始支撐基板30也能夠被稱為GaN用支撐基板。
起始複合基板36，能夠具有例如第3圖中的示意剖面圖所示的構成。具體而言，第3圖所示的起始複合基板36是一支撐結構，其包含多晶陶瓷芯31、被接合於整個多晶陶瓷芯31的第一黏著層32、被接合於整個第一黏著層32的導電層33、被接合於整個導電層33的第二黏著層34及被接合於整個第二黏著層34的阻障層35。
多晶陶瓷芯31、第一黏著層32、導電層33、第二黏著層34及阻障層35各層，例如能夠設為與如參照第1圖所說明的本發明的氮化物半導體基板100所包含的複合基板6的各層相同者。起始複合基板36，能夠利用複合基板6的說明中所述的方法來製造。再者，起始複合基板36可以是積層有複數層的層者，不限於第3圖所示者。例如，導電層33及第一黏著層32是可依據需要來成膜者，不一定要存在，並且還有僅成膜於其中一面的情況。
第2圖(a)及第3圖所示的示例中，平坦化膜37僅接合於起始複合基板36的其中一面。平坦化膜37，例如能夠設為與參照第1圖所說明的平坦化膜7相同者，但是不限於此。
矽單晶薄膜38與平坦化膜37進行接合，也能夠稱為實質性矽層。矽單晶薄膜38例如具有50 nm～1000 nm左右的厚度，其是使用來用以進行步驟(2)中的包含GaN之III族氮化物半導體晶種層的磊晶成長。
起始晶種層即矽單晶薄膜38，較佳是軸向為＜111＞的矽單晶薄膜，但是不考慮電阻率等。
矽單晶薄膜38，例如能夠藉由下述方式形成：利用貼合步驟貼合於平坦化層37，之後利用離子照射法等，以使所需的厚度殘留的方式進行剝離。
(步驟(2)：製造接合用III族氮化物半導體基板的步驟)
繼而，作為步驟(2)，實行第2圖(b)所示的製造接合用III族氮化物半導體基板200的步驟。該步驟(2)中，藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8磊晶成長於成長基板即起始支撐基板30上，更具體而言是起始晶種層即矽單晶薄膜38上，來製造接合用III族氮化物半導體基板200，該接合用III族氮化物半導體基板200包含III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
該步驟(2)，例如能夠在MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，有機金屬化學氣相沉積法)反應爐中實行。
該步驟(2)中，在起始支撐基板30的矽單晶薄膜38上實行AlN、AlGaN及GaN等的III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8的磊晶成長。III族氮化物半導體晶種層8的結構不限於此，也包含不成膜AlGaN的情況、和AlGaN成膜後進一步成膜AlN的情況。此外，也包含成膜有複數層使Al組成變化的AlGaN的情況。另一方面，步驟(2)中必定會使GaN成長。膜厚可依據用途變更，因此並未特別限定。
在磊晶成長時，能夠使用三甲基鋁(TMAl)作為Al源、三甲基鎵(TMGa)作為Ga源、NH
3作為N源。此外，載體氣體可設為N
2及H
2或者兩者中的任一種氣體，製程溫度能夠設為900～1200℃左右。
步驟(2)中，能夠藉由控制條件，例如使III族氮化物半導體晶種層8磊晶成長於軸向＜111＞的矽單晶薄膜38上，來製造接合用III族氮化物半導體基板200，該接合用III族氮化物半導體基板200包含III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
(步驟(3)：利用雷射照射將剝離層形成於矽單晶薄膜的步驟)
繼而，由步驟(2)所製成的接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶薄膜38的與III族氮化物半導體晶種層8的界面附近，如第2圖(c)所示地照射雷射，形成第4圖所示的剝離層38a。
此時的雷射的波長，較佳是長於與GaN的能帶隙能量相等的光的波長，並且短於與矽單晶的能帶隙能量相等的光的波長。具體而言，較佳是約360 nm以上且1100 nm以下。藉由如此設定，能夠以矽單晶薄膜38為主地形成剝離層38a，因此能夠抑制對於包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8的破壞。此外，雷射的能量只要能夠形成剝離層38a即可，並無特別限定，合適為5 W～20 W左右。照射雷射的間距(pitch)，較佳是設為30 μm左右以下。藉由將照射間距設為30 μm以下，能夠形成一種剝離層38a，其能夠充分地實行在以下說明的步驟(6)中的剝離。
藉由使用以雷射照射形成剝離層(破壞層)38a來進行剝離的方法，能夠利用包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8與矽單晶對於雷射的聚光容易度的差異，藉由穿透包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8的雷射在矽單晶薄膜38能夠形成剝離層38a，因此，能夠抑制對於包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8的破壞。此外，雷射能夠聚光於自表面起較深的位置處，因此即便是包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8成膜為數μm的情況，仍能夠在矽單晶薄膜38的與III族氮化物半導體晶種層8的界面附近形成剝離層38a。
另一方面，在藉由智能切割法(Smart Cut，註冊商標)等的離子照射進行剝離的方法中，侵入深度的限制大，若是形成有數μm以上的III族氮化物半導體晶種層，有時離子會無法侵入而無法進行剝離。此外，離子照射會對結晶造成破壞。
(步驟(4)：準備與起始複合基板不同的複合基板並將平坦化層積層於該複合基板上的步驟)
繼而，準備如第4圖(e)下方所示的複合基板6。該複合基板6是與步驟(1)中準備的起始複合基板36不同的支撐用基底基板。
該由步驟(4)所準備的複合基板6，與本發明的氮化物半導體基板所包含的複合基板相同。亦即，複合基板6與第1圖所示的複合基板6相同，是積層有複數層的層之複合基板6，該層包含：多晶陶瓷芯1、被接合於整個多晶陶瓷芯1的第一黏著層2、被積層於整個第一黏著層2的第二黏著層4及被接合於整個第二黏著層4的阻障層5。
繼而，將平坦化層7積層於所準備的複合基板6上。
有關複合基板6及平坦化層7的製作方法，希望參照本發明的氮化物半導體的說明。
(步驟(5)：使平坦化層與III族氮化物半導體晶種層貼合來獲得接合基板的步驟)
繼而，如第4圖(e)所示，使平坦化層7與接合用III族氮化物半導體基板200(於矽單晶薄膜38形成有剝離層38a)的III族氮化物半導體晶種層8貼合，來獲得第5圖(f)所示的接合基板300，該平坦化層7是積層於由步驟(4)所準備的複合基板6上而成者。
(步驟(6)：自接合基板剝離成長基板(起始支撐基板)的一部分的步驟)
繼而，在由步驟(5)所製成的接合基板300中，利用第5圖(f)所示的剝離層38a，如第5圖(g)所示地，將接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶薄膜38分割為矽單晶薄膜的一部分38b與矽單晶薄膜的另一部分38c，然後自接合基板300剝離成長基板即起始支撐基板30的一部分。
針對該剝離，方法並無特別限定，但是例如能夠將如第5圖(f)所示的接合基板300的正反面分別利用具有黏著性的物品固定於治具，並在相反側施加力道，藉此即能夠利用剝離層38a分割並剝離矽單晶薄膜38。
(步驟(7)：去除矽單晶薄膜的殘留於接合基板的部分來獲得支撐基板的步驟)
繼而，藉由將如第6圖(h)所示的矽單晶薄膜的殘留於接合基板300的部分38c的剝離面進行研磨，去除矽單晶薄膜38c的一部分。藉由如此操作，如第6圖(i)所示，可獲得支撐基板10，其包含複合基板6、與作為隔著平坦化層7地接合於複合基板6上的III族氮化物半導體晶種層的III族氮化物半導體晶種層8。如第6圖(i)所示，支撐基板10的表層是包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8。
藉由經過該等步驟，能夠製作支撐基板10(GaN用支撐基板)，其作為表層包含氮化物半導體晶種層8，該氮化物半導體晶種層8包含GaN，並且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
(步驟(8)：使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於支撐基板的III族氮化物半導體晶種層上來製造氮化物半導體基板的步驟)
繼而，如第6圖(j)所示，使包含GaN之III族氮化物半導體層20磊晶成長於支撐基板10的III族氮化物半導體晶種層8上。磊晶成膜的條件能夠設為與步驟(2)相同。
藉由以上所說明的步驟(1)～(8)，能夠製造如第6圖(j)所示的氮化物半導體基板100。
(第二實施形態)
繼而，一邊參照第7圖～第9圖一邊說明本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第二實施形態。
第二實施形態，在使用如第7圖(a)所示的矽單晶基板40取代起始支撐基板30作為成長基板這點，與第一實施形態大不相同。以下主要說明與第一實施形態的相異之處。
步驟(1)中，如同上述，準備如第7圖(a)所示的矽單晶基板40作為成長基板。
矽單晶基板40較佳是軸向為＜111＞的矽單晶基板，但是不考慮電阻率等。
步驟(2)中，以與第一實施形態相同的操作，藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8磊晶成長於成長基板即矽單晶基板40上，來製造如第7圖(b)所示的接合用III族氮化物半導體基板200，其包含III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下，例如是100 arcsec以上且550 arcsec以下。
步驟(3)中，將雷射照射於成長基板即矽單晶基板40的與III族氮化物半導體晶種層8的界面附近，來形成剝離層。剝離層的形成能夠以與第一實施形態相同的操作來實行。
步驟(4)與第一實施形態相同。
步驟(5)中，使平坦化層7與接合用III族氮化物半導體基板200(於矽單晶基板40形成有剝離層40a)的III族氮化物半導體晶種層8貼合，來獲得第8圖(d)所示的接合基板300，該平坦化層7是積層於由步驟(4)所準備的複合基板6上而成者。
步驟(6)中，在由步驟(5)所製作的接合基板300中，利用第8圖(d)所示的剝離層40a，如第8圖(e)所示地，將接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶基板40分割為矽單晶薄膜的一部分40b與矽單晶薄膜的另一部分40c，然後自接合基板300剝離成長基板即矽單晶基板40b的一部分。剝離能夠以與第一實施形態相同的操作來實行。
步驟(7)中，藉由將如第9圖(f)所示的矽單晶薄膜的殘留於接合基板300的部分40c的剝離面進行研磨，去除矽單晶薄膜的一部分40c。藉由如此操作，如第9圖(g)所示，可獲得支撐基板10，其包含複合基板6、與III族氮化物半導體晶種層8，該III族氮化物半導體晶種層8是作為隔著平坦化層7地被接合於複合基板6上的III族氮化物半導體晶種層。如9圖(g)所示，支撐基板10的表層是包含GaN之III族氮化物半導體晶種層8。
步驟(8)與第一實施形態相同。
藉由以上所說明的步驟(1)～(8)，能夠製造如第9圖(h)所示的氮化物半導體基板100。
以上舉例說明的本發明的氮化物半導體基板的製造方法，能夠極力地縮小包含GaN之III族氮化物半導體層(例如GaN磊晶層)20與支撐基板10的晶格常數差，因此能夠形成一種III族氮化物半導體層20，其差排少且包含晶性良好的GaN。此外，藉由重複進行，能夠成膜出差排更少的III族氮化物半導體層20。
此外，由該方法所成膜而成的III族氮化物半導體層20差排較少所以能夠積層得較厚。並且，使用包含積層有複數層的層之複合基板6之支撐基板10作為支撐基板，所以能夠縮小由於熱膨脹係數差所造成的III族氮化物半導體層20在成長中的翹曲，而能夠形成不具裂縫且厚度較大的III族氮化物半導體層20。因此，能夠將III族氮化物半導體層20在最後自支撐基板10剝離來作為自立基板使用。
另一方面，以往即使將包含GaN之III族氮化物半導體晶種形成於積層有複數層的層之複合基板上，仍無法使晶格常數變得適當，而無法形成GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下的III族氮化物半導體晶種層。
此外，第一實施形態中，如第5圖(g)所示，藉由分割矽單晶薄膜38可將起始支撐基板30自接合基板300剝離，因此，能夠在經過剝離的起始支撐基板30的表層再次貼合矽單晶，並能夠將藉此所獲得的基板利用來作為再次起始支撐基板，而能夠獲得降低成本的好處。依據需要，可以去除殘留於表層的矽單晶薄膜8的部分38b，然後將SiO
2成膜後再使矽單晶貼合。在背景(background)等進行去除的情況下，無法進行基板的再利用。
再者，作為由步驟(4)所準備的複合基板6，也可以準備如第10圖或第11圖所示的複合基板6來取代第1圖所示的複合基板6，並僅在該複合基板6的正面(表面側表面)上積層平坦化層7。
該變化例的氮化物半導體基板的製造方法，不會產生由於支撐基板的正面側導電層所造成的漏洩路徑，而能夠製造高頻特性也優異的氮化物半導體基板。
此外，在以上作為起始複合基板36，使用了第3圖所示的示例來說明，但是起始複合基板的結構不限於第3圖者，例如也能夠是與第10圖或第11圖所示的複合基板6相同的結構。
[實施例]
以下，使用實施例及比較例具體地說明本發明，但是本發明不限於該等示例。
(實施例1)
實施例1中，利用第2圖及第4圖～第6圖所示的第一實施形態的製造流程來製造氮化物半導體基板。
(步驟(1))
首先，製造參照先前的第2圖(a)及第3圖所說明的起始支撐基板(GaN用支撐基板)30來作為成長基板。
步驟(1)中，使軸向為＜111＞的矽單晶貼合於平坦化層37，之後利用離子照射法等，以使所需的厚度殘留的方式進行剝離，藉此形成矽單晶薄膜38。
(步驟(2))
將該起始支撐基板30載置於MOCVD反應爐，然後在起始支撐基板30實行包含AlN、AlGaN及GaN之III族氮化物半導體晶種層的磊晶成長。起始支撐基板30載置於被稱為衛星托盤的晶圓載盤(wafer pocket)中。當磊晶成長時，使用TMAl作為Al源，使用TMGa作為Ga源，使用NH
3作為N源。
此外，載體氣體使用N
2及H
2中的任一種氣體。製程溫度設為1200℃。
步驟(2)中，當將GaN用支撐基板載置於衛星托盤之上來實行磊晶成長時，磊晶層是自基板側起朝向成長方向依序地將AlN、AlGaN進行成膜，之後使GaN進行磊晶成長而成。
藉此，如第2圖(b)所示，在起始支撐基板30的矽單晶薄膜38上，將III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8成膜，製成接合用III族氮化物半導體基板(GaN on GaN用支撐基板)200。III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8的總膜厚設為1 μm。
(步驟(3))
繼而，如第2圖(c)所示，將雷射照射於由步驟(2)製成的接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶薄膜38的與III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8的界面附近。
此時的雷射的波長設為1064 nm，照射的間距設為5 μm。此外，雷射的能量設為12 W。藉由該步驟(3)，形成第4圖(d)所示的剝離層38a。
(步驟(4))
準備第4圖(e)下方所示的作為支撐用基底基板的複合基板6，其與由步驟(1)所準備的起始複合基板36不同。此外，將平坦化層7積層於該複合基板6上。複合基板6及平坦化層7，以在步驟(1)的起始支撐基板30的製作方法內不實行使表層的矽單晶薄膜38貼合的步驟之方法來製作。
(步驟(5))
繼而，如第4圖(e)所示，於已形成於該複合基板6上的平坦化層7，使由步驟(1)～(3)所製成的接合用III族氮化物半導體基板200貼合，獲得第5圖(f)所示的接合基板300。貼合步驟在室溫中實施。
(步驟(6))
在由步驟(5)製成的接合基板300中，利用如第5圖(f)所示的剝離層38a將接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶薄膜38，如第5圖(g)所示地分割為矽單晶薄膜的一部分38b與矽單晶薄膜的另一部分38c，自接合基板300剝離成長基板即起始支撐基板30的一部分。在此處，將接合基板300的上下固定於治具，然後施加相反方向的外力，藉此利用剝離層將矽單晶薄膜38分割。
(步驟(7))
在步驟(6)的剝離後，如第6圖(h)所示，將殘留於接合基板300的表層的矽單晶薄膜的一部分38c進行研磨。藉由以100 nm左右進行研磨，完全地去除矽單晶薄膜。藉此，如第6圖(i)所示，獲得支撐基板10，其包含複合基板6、與隔著平坦化層7被接合於複合基板6上的III族氮化物半導體晶種層8。
支撐基板10的表層的III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性，以XRD半高寬值計為540 arcsec。
(步驟(8))
在截至步驟(7)所製成的支撐基板10上，如第6圖(j)所示，使GaN層作為III族氮化物半導體層20進行磊晶成長。此時的磊晶成長條件，除了膜厚以外設為與步驟(2)相同。針對GaN層20的膜厚，以與已經存在於III族氮化物半導體晶種層8的GaN層合併成為5 μm的方式進行成膜。藉此，製造如第6圖(j)所示的實施例1的氮化物半導體基板100。
之後，測定GaN層20所包含的GaN的晶性時，GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為250 arcsec。
此外，GaN層20不具裂縫。
(實施例2)
實施例2中，利用第7圖～第9圖所示的第二實施形態的製造流程來製造氮化物半導體基板。
(步驟(1))
首先，作為成長基板，準備第7圖(a)所示的矽單晶基板40。矽單晶基板40設為軸向為＜111＞者。
(步驟(2))
將該矽單晶基板40載置於MOCVD反應爐，然後在矽單晶基板40上實行包含AlN、AlGaN及GaN之III族氮化物半導體晶種層的磊晶成長。矽單晶基板40載置於被稱為衛星托盤的晶圓載盤中。當磊晶成長時，使用TMAl作為Al源，使用TMGa作為Ga源，使用NH
3作為N源。
此外，載體氣體使用N
2及H
2中的任一種氣體。製程溫度設為1200℃。
步驟(2)中，當將GaN用支撐基板載置於衛星托盤之上來實行磊晶成長時，磊晶層是自基板側起朝向成長方向依序地將AlN、AlGaN進行成膜，之後使GaN進行磊晶成長而成。
藉此，如第7圖(b)所示，在矽單晶基板40上，將III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8成膜，製成接合用III族氮化物半導體基板(GaN on Si基板)200。III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8的總膜厚設為1 μm。
(步驟(3))
繼而，如第7圖(c)所示，將雷射照射於由步驟(2)製成的接合用III族氮化物半導體基板200的矽單晶基板40的與III族氮化物半導體晶種層(磊晶層)8的界面附近。
此時的雷射的波長設為1064 nm，照射的間距設為5 μm。此外，雷射的能量設為12 W。藉由該步驟(3)，在矽單晶基板40形成剝離層。
(步驟(4))
與實施例1的步驟(4)同樣地操作，製成複合基板6及平坦化層7。
(步驟(5))
繼而，於已形成於由步驟(4)所製成的複合基板6上的平坦化層7，使由步驟(1)～(3)所製成的接合用III族氮化物半導體基板200貼合，獲得第8圖(d)所示的接合基板300。貼合步驟在室溫中實施。
在此之後的步驟(6)～(8)與實施例1同樣地操作。
由步驟(7)所獲得的支撐基板10的表層的III族氮化物半導體晶種層8的GaN的(0002)成長面的晶性，以XRD半高寬值計為540 arcsec。
此外，測定由步驟(8)所獲得的如第9圖(h)所示的氮化物半導體基板100的表層即GaN層20的GaN的晶性時，GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為450 arcsec。
此外，GaN層20不具裂縫。
(比較例)
比較例中，在實施例1的步驟(2)中，將GaN層成膜為總膜厚5 μm，製成GaN on GaN用支撐基板。將該支撐基板設為比較例的氮化物半導體基板。
測定比較例的氮化物半導體基板的表層的GaN的晶性時，GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為600 arcsec。
由以上的結果可知，本發明的實施例1及2的氮化物半導體基板100的表層即III族氮化物半導體層20可抑制差排，並且GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下，而優於比較例的氮化物半導體基板的表層的GaN的晶性。
此外，確認到實施例1及2的氮化物半導體基板100的表層即III族氮化物半導體層20並未發生翹曲。
再者，本發明不限於上述實施形態。上述實施形態為例示，與本發明的發明申請專利範圍所記載的技術思想具有實質性相同的構成並發揮相同的作用效果者，全部皆包含在本發明的技術範圍中。
1:多晶陶瓷芯
2:第一黏著層
3:導電層
4:第二黏著層
5:阻障層
6:複合基板
7:平坦化層
8:III族氮化物半導體晶種層
10:支撐基板
20:III族氮化物半導體層
30:起始支撐基板
31:多晶陶瓷芯
32:第一黏著層
33:導電層
34:第二黏著層
35:阻障層
36:起始複合基板
37:起始平坦化層
38:矽單晶薄膜(起始晶種層)
38a:剝離層
38b:矽單晶薄膜的一部分
38c:矽單晶薄膜的另一部分
40:矽單晶基板
40a:剝離層
40b:矽單晶基板的一部分
40c:矽單晶基板的另一部分
100:氮化物半導體基板
200:III族氮化物半導體基板
300:接合基板
第1圖是顯示本發明的氮化物半導體基板的一例的示意剖面圖。
第2圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態的部分流程圖。
第3圖是用於本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態的起始支撐基板的示意剖面圖。
第4圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態的部分流程圖。
第5圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態的部分流程圖。
第6圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第一實施形態的部分流程圖。
第7圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第二實施形態的部分流程圖。
第8圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第二實施形態的部分流程圖。
第9圖是本發明的氮化物半導體基板的製造方法的第二實施形態的部分流程圖。
第10圖是顯示本發明的氮化物半導體基板的其他示例的示意剖面圖。
第11圖是顯示本發明的氮化物半導體基板的其他示例的示意剖面圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
1:多晶陶瓷芯
2:第一黏著層
3:導電層
4:第二黏著層
5:阻障層
6:複合基板
7:平坦化層
8:III族氮化物半導體晶種層
10:支撐基板
20:III族氮化物半導體層
100:氮化物半導體基板
Claims (17)
- 一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於， 前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層；及， III族氮化物半導體晶種層，其隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且， 前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
- 一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於， 前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層；及， III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且， 前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
- 一種氮化物半導體基板，其是在支撐基板上形成有包含GaN之III族氮化物半導體層者，該氮化物半導體基板的特徵在於， 前述支撐基板包含：複合基板，其是積層有複數層的層而成，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於該第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面；及， III族氮化物半導體晶種層，其隔著僅被接合於該複合基板的正面的平坦化層地被接合於前述複合基板上，且至少包含GaN；並且， 前述III族氮化物半導體層被形成於前述III族氮化物半導體晶種層上，前述III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下。
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述III族氮化物半導體層除了GaN以外，包含AlN及AlGaN中的一種以上。
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述多晶陶瓷芯包含氮化鋁。
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述第一黏著層及前述第二黏著層分別包含四乙基矽氧烷及/或氧化矽，並且前述阻障層包含氮化矽。
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述第一黏著層及前述第二黏著層分別具有50～200 nm的厚度，並且前述阻障層具有100 nm～1500 nm的厚度。
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述平坦化層包含選自由四乙基矽氧烷、氧化矽、氧化鋁、氮化矽及氮氧化矽所組成之群組中的至少一種，並且具有500 nm～3000 nm的厚度
- 如請求項1～3中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述III族氮化物半導體晶種層具有100 nm以上的厚度。
- 如請求項1所述之氮化物半導體基板，其中，前述複合基板在前述第一黏著層與前述第二黏著層之間進一步具有導電層，該導電層被積層於整個前述第一黏著層或前述第一黏著層的其中一側。
- 如請求項10所述之氮化物半導體基板，其中，前述導電層具有50 nm～500 nm的厚度。
- 如請求項1、10及11中任一項所述之氮化物半導體基板，其中，前述複合基板進一步具有背面導電層，該背面導電層被積層於未接合有前述III族氮化物半導體晶種層之背面側表面。
- 一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟： 步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成； 步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下； 步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層； 步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層積層於該複合基板上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被積層於整個該第一黏著層的第二黏著層及被接合於整個前述第二黏著層的阻障層； 步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板； 步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分； 步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及， 步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
- 如請求項13所述之氮化物半導體基板的製造方法，其中，步驟(4)中，準備在前述第一黏著層與前述第二黏著層之間進一步具有導電層者作為前述複合基板，該導電層被積層於整個前述第一黏著層或前述第一黏著層的其中一側。
- 一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟： 步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成； 步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下； 步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層； 步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於整個該第一黏著層的阻障層、被積層於該阻障層的背面的第二黏著層及被接合於該第二黏著層的背面的導電層； 步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板； 步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分； 步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及， 步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
- 一種氮化物半導體基板的製造方法，其使III族氮化物半導體層磊晶成長於至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層上，該製造方法的特徵在於包含下述步驟： 步驟(1)，其為了製造接合用III族氮化物半導體基板，準備矽單晶基板或起始支撐基板作為成長基板，該起始支撐基板是隔著起始平坦化層地在積層有複數層的層之起始複合基板上接合有矽單晶薄膜作為起始晶種層而成； 步驟(2)，其藉由使至少包含GaN之III族氮化物半導體晶種層磊晶成長於前述成長基板上，來製造接合用III族氮化物半導體基板，該接合用III族氮化物半導體基板包含前述III族氮化物半導體晶種層，該III族氮化物半導體晶種層的GaN的(0002)成長面的晶性以XRD半高寬值計為550 arcsec以下； 步驟(3)，其將雷射照射於前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的與前述III族氮化物半導體晶種層的界面附近，來形成剝離層； 步驟(4)，其準備複合基板作為與前述起始複合基板不同的複合基板，然後將平坦化層僅積層於該複合基板的正面上，該複合基板積層有複數層的層，該層包含多晶陶瓷芯、被接合於整個該多晶陶瓷芯的第一黏著層、被接合於該第一黏著層的背面的導電層、被接合於該導電層的背面的第二黏著層、及阻障層，該阻障層被接合於該第一黏著層的正面及側面、前述導電層的側面以及前述第二黏著層的側面及背面； 步驟(5)，其使在由步驟(4)所準備的已積層於前述複合基板上的前述平坦化層、與前述接合用III族氮化物半導體基板的前述III族氮化物半導體晶種層貼合，來獲得接合基板； 步驟(6)，其利用前述剝離層將前述接合用III族氮化物半導體基板的前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜分割，而自前述接合基板剝離前述成長基板的一部分； 步驟(7)，其藉由將剝離面進行研磨，去除前述矽單晶基板或前述矽單晶薄膜的殘留於前述接合基板的部分，而獲得支撐基板，該支撐基板包含前述複合基板、與隔著平坦化層地被接合於前述複合基板上的前述III族氮化物半導體晶種層；及， 步驟(8)，其使包含GaN之III族氮化物半導體層磊晶成長於前述支撐基板的前述III族氮化物半導體晶種層上，來製造氮化物半導體基板。
- 如請求項13～16中任一項所述之氮化物半導體基板的製造方法，其中，將步驟(3)中所使用的前述雷射的波長設為360 nm以上且1100 nm以下。
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