JP2002050577A - サファイヤ基板とその製造方法 - Google Patents
サファイヤ基板とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サファイヤ基板の表面の荒れを防止又は除去し
て、サファイヤ基板の品質を高める。 【解決手段】III族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム
系化合物半導体のエピタキシャル成長用サファイヤ基板
をアニール処理する際、基板周縁部を保持台で支持し、
そのような基板と保持台のセットを多数積層し、最上部
を蓋で覆うことで基板表面の汚れの溶着や雰囲気中のゴ
ミの付着を防止して基板表面の荒れを防ぐと共に、アニ
ール処理後に基板に研磨を施すことで基板表面の荒れを
除去して品質の高いサファイヤ基板を製造する。
て、サファイヤ基板の品質を高める。 【解決手段】III族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム
系化合物半導体のエピタキシャル成長用サファイヤ基板
をアニール処理する際、基板周縁部を保持台で支持し、
そのような基板と保持台のセットを多数積層し、最上部
を蓋で覆うことで基板表面の汚れの溶着や雰囲気中のゴ
ミの付着を防止して基板表面の荒れを防ぐと共に、アニ
ール処理後に基板に研磨を施すことで基板表面の荒れを
除去して品質の高いサファイヤ基板を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体成長用サファ
イヤ基板とその製造方法に関するものであり、特にIII
族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体を
エピタキシャル成長させるためのサファイヤ基板とその
製造方法に関するものである。
イヤ基板とその製造方法に関するものであり、特にIII
族窒化物半導体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体を
エピタキシャル成長させるためのサファイヤ基板とその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色発光素子素材であるIII族窒
化物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等（以下、双
方を含んでGaN等と称する）のエピタキシャル成長用基
板として、サファイヤ（Al2O3）基板が知られ、用いら
れている。これはサファイヤの格子定数がGaN等の格子
定数と比較的近似しているため、GaN等をエピタキシャ
ル成長させやすく、且つ、その種の基板材料の中では最
も価格が安いためである。
化物半導体や窒化ガリウム系化合物半導体等（以下、双
方を含んでGaN等と称する）のエピタキシャル成長用基
板として、サファイヤ（Al2O3）基板が知られ、用いら
れている。これはサファイヤの格子定数がGaN等の格子
定数と比較的近似しているため、GaN等をエピタキシャ
ル成長させやすく、且つ、その種の基板材料の中では最
も価格が安いためである。
【０００３】図４はエピタキシャル成長用サファイヤ基
板の外観形状の一例を示した斜視図である。図示するよ
うにサファイヤ基板２は円盤形状であり、その直径は約
50.8mm（２インチ）もしくは約76.2mm（３インチ）、厚
みは0.2〜1.0mm程度である。サファイヤ基板２の表面８
は、GaN等を良好にエピタキシャル成長させるために平
滑に研磨加工される。
板の外観形状の一例を示した斜視図である。図示するよ
うにサファイヤ基板２は円盤形状であり、その直径は約
50.8mm（２インチ）もしくは約76.2mm（３インチ）、厚
みは0.2〜1.0mm程度である。サファイヤ基板２の表面８
は、GaN等を良好にエピタキシャル成長させるために平
滑に研磨加工される。
【０００４】前記サファイヤ基板に代表される従来のエ
ピタキシャル成長用基板では、前記平滑研磨後に、GaN
等をエピタキシャル成長させるために1000℃程度の温度
で結晶成長が行われていた。しかしながら常温に戻した
成長後の結晶（GaN）に特殊なエッチング処理を施す
と、図５の平面図に示すように、結晶中に細かな線状の
欠陥５が発見される。この欠陥５はエピタキシャル成長
用基板に内在する潜傷が原因で発生すると考えられてい
る。この欠陥５のために青色発光素子製品の歩留りを一
定以上に向上できないという問題点があったが、前記潜
傷を除去する方法が提案されている。
ピタキシャル成長用基板では、前記平滑研磨後に、GaN
等をエピタキシャル成長させるために1000℃程度の温度
で結晶成長が行われていた。しかしながら常温に戻した
成長後の結晶（GaN）に特殊なエッチング処理を施す
と、図５の平面図に示すように、結晶中に細かな線状の
欠陥５が発見される。この欠陥５はエピタキシャル成長
用基板に内在する潜傷が原因で発生すると考えられてい
る。この欠陥５のために青色発光素子製品の歩留りを一
定以上に向上できないという問題点があったが、前記潜
傷を除去する方法が提案されている。
【０００５】この方法はエピタキシャル成長用基板に研
磨加工を施し、次いでこの基板を電気炉を用いて大気雰
囲気中で熱処理（アニール処理）して、基板に内在する
潜傷を除去するというものである。こうすると簡単な工
程の追加のみで潜傷が除去されるため、青色発光素子製
品の生産性が向上するという大きな効果を奏する。
磨加工を施し、次いでこの基板を電気炉を用いて大気雰
囲気中で熱処理（アニール処理）して、基板に内在する
潜傷を除去するというものである。こうすると簡単な工
程の追加のみで潜傷が除去されるため、青色発光素子製
品の生産性が向上するという大きな効果を奏する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記の潜傷除去
方法では、アニール処理の際、図６に示すように平板状
治具４の上にエピタキシャル成長用基板10を面接触で載
置するため、アニール処理の高温により基板表面11が治
具４と反応し、焼き付きを起こしてしまうことがあっ
た。
方法では、アニール処理の際、図６に示すように平板状
治具４の上にエピタキシャル成長用基板10を面接触で載
置するため、アニール処理の高温により基板表面11が治
具４と反応し、焼き付きを起こしてしまうことがあっ
た。
【０００７】また、その焼き付きを防ぐため、図７に示
すように基板10の周縁部を棒状の治具12で３点支持し
て、基板10と治具12との接触箇所をできるだけ小さくし
てアニール処理を行う方法も考案されていたが、このア
ニール処理では、電気炉内の雰囲気に気体の流動が生じ
るため、その雰囲気の流動や熱処理によって、基板表面
11に汚れの溶着や炉芯管内の雰囲気中のゴミの付着等が
起こり易かった。
すように基板10の周縁部を棒状の治具12で３点支持し
て、基板10と治具12との接触箇所をできるだけ小さくし
てアニール処理を行う方法も考案されていたが、このア
ニール処理では、電気炉内の雰囲気に気体の流動が生じ
るため、その雰囲気の流動や熱処理によって、基板表面
11に汚れの溶着や炉芯管内の雰囲気中のゴミの付着等が
起こり易かった。
【０００８】以上の焼き付き、及び汚れやゴミの溶着・
付着によって基板表面は荒れやすくなり、この荒れが基
板の品質低下を招いていた。
付着によって基板表面は荒れやすくなり、この荒れが基
板の品質低下を招いていた。
【０００９】更に、従来の潜傷除去方法のように、基板
表面を平滑研磨した後にアニール処理を施すと、潜傷は
除去できるものの、基板表面に荒れが発生するという問
題点もあった。
表面を平滑研磨した後にアニール処理を施すと、潜傷は
除去できるものの、基板表面に荒れが発生するという問
題点もあった。
【００１０】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あって、基板表面の荒れを除去してエピタキシャル成長
用基板、特にサファイヤ基板の品質を高めることを目的
とするものである。
あって、基板表面の荒れを除去してエピタキシャル成長
用基板、特にサファイヤ基板の品質を高めることを目的
とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のサファイヤ基板の製造方法は、
サファイヤ基板を研磨する第１の研磨工程と、第１の研
磨工程により研磨されたサファイヤ基板をアニール処理
する工程とを含む、半導体エピタキシャル成長用サファ
イヤ基板の製造方法において、前記アニール処理の際、
治具によりサファイヤ基板の表面を非接触状態で空隙を
設けつつ覆ってアニール処理する工程と、アニール処理
されたサファイヤ基板のうち、少なくとも前記エピタキ
シャル成長に使用する側の表面を前記エピタキシャル成
長に適した状態まで再び研磨する第２の研磨工程と、を
含む。
めに、請求項１に記載のサファイヤ基板の製造方法は、
サファイヤ基板を研磨する第１の研磨工程と、第１の研
磨工程により研磨されたサファイヤ基板をアニール処理
する工程とを含む、半導体エピタキシャル成長用サファ
イヤ基板の製造方法において、前記アニール処理の際、
治具によりサファイヤ基板の表面を非接触状態で空隙を
設けつつ覆ってアニール処理する工程と、アニール処理
されたサファイヤ基板のうち、少なくとも前記エピタキ
シャル成長に使用する側の表面を前記エピタキシャル成
長に適した状態まで再び研磨する第２の研磨工程と、を
含む。
【００１２】また、請求項２に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１に記載のサファイヤ基板の製造方
法において、前記サファイヤ基板の表面の大きさと同
等、又は前記サファイヤ基板の表面より大きい略凹部を
有する形状の部材と、または／且つ、前記サファイヤ基
板の他方の面を空隙を設けつつ覆う蓋状の部材からな
り、前記凹部は、前記治具と前記サファイヤ基板の表面
が非接触状態になるように前記サファイヤ基板を周縁部
で支持して、前記サファイヤ基板の表面との間に空隙を
有する形状である治具を用いるものである。
製造方法は、請求項１に記載のサファイヤ基板の製造方
法において、前記サファイヤ基板の表面の大きさと同
等、又は前記サファイヤ基板の表面より大きい略凹部を
有する形状の部材と、または／且つ、前記サファイヤ基
板の他方の面を空隙を設けつつ覆う蓋状の部材からな
り、前記凹部は、前記治具と前記サファイヤ基板の表面
が非接触状態になるように前記サファイヤ基板を周縁部
で支持して、前記サファイヤ基板の表面との間に空隙を
有する形状である治具を用いるものである。
【００１３】また、請求項３に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至２に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記治具がサファイヤ材からなる。
製造方法は、請求項１乃至２に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記治具がサファイヤ材からなる。
【００１４】また、請求項４に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至３に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記アニール処理の工程におけるア
ニール温度を1300℃〜1900℃の範囲とする。
製造方法は、請求項１乃至３に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記アニール処理の工程におけるア
ニール温度を1300℃〜1900℃の範囲とする。
【００１５】また、請求項５に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至４に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記アニール処理の工程におけるア
ニール時間を１時間〜24時間の範囲とする。
製造方法は、請求項１乃至４に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記アニール処理の工程におけるア
ニール時間を１時間〜24時間の範囲とする。
【００１６】また、請求項６に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至５に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記サファイヤ基板にエピタキシャ
ル成長させる半導体がIII族窒化物半導体もしくは窒化
ガリウム系化合物半導体である。
製造方法は、請求項１乃至５に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記サファイヤ基板にエピタキシャ
ル成長させる半導体がIII族窒化物半導体もしくは窒化
ガリウム系化合物半導体である。
【００１７】また、請求項７に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至６に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記第１の研磨工程および第２の研
磨工程により研磨される側の基板の表面をｃ面とする。
製造方法は、請求項１乃至６に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記第１の研磨工程および第２の研
磨工程により研磨される側の基板の表面をｃ面とする。
【００１８】また、請求項８に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至７に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記第１の研磨工程および第２の研
磨工程により研磨される側の基板の表面をa面あるいはr
面とする。
製造方法は、請求項１乃至７に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記第１の研磨工程および第２の研
磨工程により研磨される側の基板の表面をa面あるいはr
面とする。
【００１９】また、請求項９に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、請求項１乃至６に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記サファイヤ基板に、オフ基板を
用いる。
製造方法は、請求項１乃至６に記載のサファイヤ基板の
製造方法において、前記サファイヤ基板に、オフ基板を
用いる。
【００２０】また、請求項１０に記載のサファイヤ基板
は、請求項１乃至９に記載のサファイヤ基板の製造方法
により製造される。
は、請求項１乃至９に記載のサファイヤ基板の製造方法
により製造される。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は本実施例の一例であるサファイ
ヤ基板の製造工程を示したフローチャートである。ここ
ではｃ面を結晶成長面とするサファイヤ基板の製造工程
について説明する。まずｃ面を結晶成長面とする平板形
状の原基板を作成する（ステップS101）。この平板形状
の原基板は、本出願人がすでに出願済みの特願平12−13
7781号「単結晶材製造方法、シード基板、ダイおよび単
結晶材製造装置」により結晶成長させた単結晶板を円形
に切り出して作成してもよい。
詳細に説明する。図１は本実施例の一例であるサファイ
ヤ基板の製造工程を示したフローチャートである。ここ
ではｃ面を結晶成長面とするサファイヤ基板の製造工程
について説明する。まずｃ面を結晶成長面とする平板形
状の原基板を作成する（ステップS101）。この平板形状
の原基板は、本出願人がすでに出願済みの特願平12−13
7781号「単結晶材製造方法、シード基板、ダイおよび単
結晶材製造装置」により結晶成長させた単結晶板を円形
に切り出して作成してもよい。
【００２２】次に原基板の片側表面に研磨を施す（ステ
ップS102）。この研磨は前記ｃ面がエピタキシャル成長
可能な程度になるまで平滑研磨する工程である。次に、
研磨されたサファイヤ基板を、電気炉を用いて大気雰囲
気中でアニール処理する（ステップS103）。このアニー
ル処理によってサファイヤ基板の潜傷を除去しようとす
るものである。請求項４と５に記載のように、アニール
温度は1300℃〜1900℃程度、アニール時間は１時間〜24
時間の範囲で適宜変更可能であるが、最も好ましい組み
合わせは約1700℃前後・８時間程度であった。このアニ
ール処理によりサファイヤ基板の潜傷が完全に除去され
たことが確認された。
ップS102）。この研磨は前記ｃ面がエピタキシャル成長
可能な程度になるまで平滑研磨する工程である。次に、
研磨されたサファイヤ基板を、電気炉を用いて大気雰囲
気中でアニール処理する（ステップS103）。このアニー
ル処理によってサファイヤ基板の潜傷を除去しようとす
るものである。請求項４と５に記載のように、アニール
温度は1300℃〜1900℃程度、アニール時間は１時間〜24
時間の範囲で適宜変更可能であるが、最も好ましい組み
合わせは約1700℃前後・８時間程度であった。このアニ
ール処理によりサファイヤ基板の潜傷が完全に除去され
たことが確認された。
【００２３】なお上記アニール温度とアニール時間の範
囲は次のような理由から決定した。まずアニール温度
は、1300℃未満ではサファイヤ基板の潜傷が完全に除去
されないこと、一方1900℃を超えて設定しようとする場
合、電気炉を所望する温度範囲まで加熱することが困難
であるということから決定した。またアニール時間に関
しては、１時間未満ではサファイヤ基板の潜傷が完全に
除去されないこと、一方24時間を超えて設定した場合、
潜傷は完全に除去されるもののサファイヤ基板の表面の
荒れが激しくなることから決定した。
囲は次のような理由から決定した。まずアニール温度
は、1300℃未満ではサファイヤ基板の潜傷が完全に除去
されないこと、一方1900℃を超えて設定しようとする場
合、電気炉を所望する温度範囲まで加熱することが困難
であるということから決定した。またアニール時間に関
しては、１時間未満ではサファイヤ基板の潜傷が完全に
除去されないこと、一方24時間を超えて設定した場合、
潜傷は完全に除去されるもののサファイヤ基板の表面の
荒れが激しくなることから決定した。
【００２４】図２はアニール処理するサファイヤ基板２
を、保持台１と蓋３からなる治具に載置した状態を示す
断面図である。同図において保持具１は、円盤形状のサ
ファイヤ基板２の半径より大きな径寸法を有する底浅の
略半球状凹部を有する形状であり、サファイヤ基板２を
基板周縁部９で線接触支持する。ｃ面６とその反対側の
表面８とは治具に非接触状態で支持される。サファイヤ
基板２はｃ面６を下側に向け、基板周縁部９で前記略半
球状凹部に線接触支持されるため、結果的にｃ面６と前
記半球状凹部とで閉微少空間７ａが形成される。このよ
うな保持具１とサファイヤ基板２のセットを多数積層
し、最上部のセットをサファイヤ製の蓋３で覆うこと
で、全ての基板の表面８上に閉微少空間７ｂを形成す
る。なお蓋３の代わりに保持具１で最上部のセットを覆
って閉微少空間７ｂを形成してもよい。
を、保持台１と蓋３からなる治具に載置した状態を示す
断面図である。同図において保持具１は、円盤形状のサ
ファイヤ基板２の半径より大きな径寸法を有する底浅の
略半球状凹部を有する形状であり、サファイヤ基板２を
基板周縁部９で線接触支持する。ｃ面６とその反対側の
表面８とは治具に非接触状態で支持される。サファイヤ
基板２はｃ面６を下側に向け、基板周縁部９で前記略半
球状凹部に線接触支持されるため、結果的にｃ面６と前
記半球状凹部とで閉微少空間７ａが形成される。このよ
うな保持具１とサファイヤ基板２のセットを多数積層
し、最上部のセットをサファイヤ製の蓋３で覆うこと
で、全ての基板の表面８上に閉微少空間７ｂを形成す
る。なお蓋３の代わりに保持具１で最上部のセットを覆
って閉微少空間７ｂを形成してもよい。
【００２５】以上のように、治具の形状を基板２の両面
を覆う密封形状にしたので、上記アニール処理の雰囲気
の流動による、ｃ面６及び表面８の汚れの溶着や雰囲気
中のゴミの付着による表面の荒れを防止して、基板２の
製品品質を高めることが可能となる。なお治具の材料は
サファイヤ材が最も好ましい。その理由は治具をサファ
イヤ材にすることでアニール処理の高温処理に耐えられ
ると同時に、基板２と同材料にすることで、高温での治
具材料の拡散によるｃ面６及び表面８の荒れを防止する
ためである。
を覆う密封形状にしたので、上記アニール処理の雰囲気
の流動による、ｃ面６及び表面８の汚れの溶着や雰囲気
中のゴミの付着による表面の荒れを防止して、基板２の
製品品質を高めることが可能となる。なお治具の材料は
サファイヤ材が最も好ましい。その理由は治具をサファ
イヤ材にすることでアニール処理の高温処理に耐えられ
ると同時に、基板２と同材料にすることで、高温での治
具材料の拡散によるｃ面６及び表面８の荒れを防止する
ためである。
【００２６】以上により、基板２の両面が、保持具１と
蓋３とで覆われて、気体の流動のほとんどない閉微少空
間７ａ・７ｂを形成するため、アニール処理における基
板両面の汚れやゴミ等の付着を防止できる。また、保持
台１と基板２の接触箇所は、基板周縁部９だけに限られ
るため従来の平板状治具４（図６図示）に比して大幅に
低減される。従って結晶成長面（ｃ面６）の焼き付きを
防止することができる。
蓋３とで覆われて、気体の流動のほとんどない閉微少空
間７ａ・７ｂを形成するため、アニール処理における基
板両面の汚れやゴミ等の付着を防止できる。また、保持
台１と基板２の接触箇所は、基板周縁部９だけに限られ
るため従来の平板状治具４（図６図示）に比して大幅に
低減される。従って結晶成長面（ｃ面６）の焼き付きを
防止することができる。
【００２７】なお、保持具１と蓋３の形状は上記の機能
を有する範囲内で種々変更可能であることはいうまでも
なく、例えば保持台１の前記略半球状凹部を図３(a)、
(b)の断面図に示すように外周部に略テーパ状の面を有
した凹部形状にしてもよい。
を有する範囲内で種々変更可能であることはいうまでも
なく、例えば保持台１の前記略半球状凹部を図３(a)、
(b)の断面図に示すように外周部に略テーパ状の面を有
した凹部形状にしてもよい。
【００２８】前記ステップS102と、前記ステップS103に
よりサファイヤ基板に内在する潜傷は除去できるもの
の、前記ステップS103後に先述したように基板両面に荒
れが発生する。そこで、ステップS102と同様に、エピタ
キシャル成長可能な程度まで、アニール処理したサファ
イヤ基板の結晶成長面（ｃ面）を平滑に再度研磨する
（ステップS104）。この工程は仕上げの微細最終研磨の
みで前記ｃ面の荒れを取り除き、サファイヤ基板の品質
を高めるものである。
よりサファイヤ基板に内在する潜傷は除去できるもの
の、前記ステップS103後に先述したように基板両面に荒
れが発生する。そこで、ステップS102と同様に、エピタ
キシャル成長可能な程度まで、アニール処理したサファ
イヤ基板の結晶成長面（ｃ面）を平滑に再度研磨する
（ステップS104）。この工程は仕上げの微細最終研磨の
みで前記ｃ面の荒れを取り除き、サファイヤ基板の品質
を高めるものである。
【００２９】以上の工程を経て得られたサファイヤ基板
を用いて、GaN等をエピタキシャル成長させたところ、
非常に良好なGaN等の単結晶が得られた。
を用いて、GaN等をエピタキシャル成長させたところ、
非常に良好なGaN等の単結晶が得られた。
【００３０】なお、上記本実施例ではｃ面を結晶成長面
とするｃ面サファイヤ基板を用いて説明したが、ａ面も
しくはｒ面を結晶成長面とする、いわゆるａ面サファイ
ヤ基板もしくはｒ面サファイヤ基板についても、図１に
示す工程により製造することができる。なお、ａ面サフ
ァイヤ基板やｒ面サファイヤ基板についてのアニール温
度は1300℃〜1900℃とすることにより、非常に良好なGa
N等の単結晶が得られることを確認した。
とするｃ面サファイヤ基板を用いて説明したが、ａ面も
しくはｒ面を結晶成長面とする、いわゆるａ面サファイ
ヤ基板もしくはｒ面サファイヤ基板についても、図１に
示す工程により製造することができる。なお、ａ面サフ
ァイヤ基板やｒ面サファイヤ基板についてのアニール温
度は1300℃〜1900℃とすることにより、非常に良好なGa
N等の単結晶が得られることを確認した。
【００３１】また、前記ｃ面、a面、ｒ面に対し任意の
オフ角だけ傾いたサファイヤ基板（以下、オフ基板と称
する）を用いて図１に示す工程により、エピタキシャル
成長用基板を製造してもよく、前記ｃ面、a面、ｒ面サ
ファイヤ基板をエピタキシャル成長に用いた場合に比
べ、より特性の良好なエピタキシャル層を成長させるこ
とが可能であるとともに、オフ基板の品質も高めること
が可能である。
オフ角だけ傾いたサファイヤ基板（以下、オフ基板と称
する）を用いて図１に示す工程により、エピタキシャル
成長用基板を製造してもよく、前記ｃ面、a面、ｒ面サ
ファイヤ基板をエピタキシャル成長に用いた場合に比
べ、より特性の良好なエピタキシャル層を成長させるこ
とが可能であるとともに、オフ基板の品質も高めること
が可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２、６
に記載のサファイヤ基板の製造方法は治具でサファイヤ
基板表面に閉空間を形成するとともに、アニール処理後
のサファイヤ基板に研磨を施すことによって、アニール
処理の際の汚れの溶着や雰囲気中のゴミの付着、あるい
はアニール処理後の表面の荒れを除去することができる
ので、GaN等のエピタキシャル成長用のサファイヤ基板
の品質を高めることが可能となる
に記載のサファイヤ基板の製造方法は治具でサファイヤ
基板表面に閉空間を形成するとともに、アニール処理後
のサファイヤ基板に研磨を施すことによって、アニール
処理の際の汚れの溶着や雰囲気中のゴミの付着、あるい
はアニール処理後の表面の荒れを除去することができる
ので、GaN等のエピタキシャル成長用のサファイヤ基板
の品質を高めることが可能となる
【００３３】また、請求項３に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、治具をサファイヤ製にすることで基板と同
材料にし、アニール処理の高温処理における治具材料の
拡散による基板表面の荒れを防止することができ、サフ
ァイヤ基板の品質をより一層高めることが可能となる。
製造方法は、治具をサファイヤ製にすることで基板と同
材料にし、アニール処理の高温処理における治具材料の
拡散による基板表面の荒れを防止することができ、サフ
ァイヤ基板の品質をより一層高めることが可能となる。
【００３４】また、請求項４、５、７、８に記載のサフ
ァイヤ基板の製造方法は、前記第１の研磨工程および第
２の研磨工程により研磨される側の表面をサファイヤの
ｃ面、a面、ｒ面の何れかとし、前記第２のアニール処
理工程におけるアニール温度を1300℃〜1900℃、アニー
ル時間を１時間〜24時間の範囲としたので、サファイヤ
の融点（2050℃）より低いアニール温度でｃ面、a面、
あるいはｒ面サファイヤ基板の表面の荒れを防止するこ
とができ、これによりｃ面、a面、あるいはｒ面サファ
イヤ基板の品質を高めることが可能となる。
ァイヤ基板の製造方法は、前記第１の研磨工程および第
２の研磨工程により研磨される側の表面をサファイヤの
ｃ面、a面、ｒ面の何れかとし、前記第２のアニール処
理工程におけるアニール温度を1300℃〜1900℃、アニー
ル時間を１時間〜24時間の範囲としたので、サファイヤ
の融点（2050℃）より低いアニール温度でｃ面、a面、
あるいはｒ面サファイヤ基板の表面の荒れを防止するこ
とができ、これによりｃ面、a面、あるいはｒ面サファ
イヤ基板の品質を高めることが可能となる。
【００３５】また、請求項９に記載のサファイヤ基板の
製造方法は、エピタキシャル成長用基板にオフ基板を用
いることにより、より特性の良好なエピタキシャル層を
成長させることが可能になると共に、オフ基板の品質を
高めることも可能となる。
製造方法は、エピタキシャル成長用基板にオフ基板を用
いることにより、より特性の良好なエピタキシャル層を
成長させることが可能になると共に、オフ基板の品質を
高めることも可能となる。
【００３６】また、請求項１０に記載のサファイヤ基板
は、請求項１乃至９に記載のサファイヤ基板の製造方法
により製造されるので、基板表面の荒れが防止された、
品質の高いサファイヤ基板が得られるので、サファイヤ
基板の歩留りが向上すると共に青色発光素子の発光の効
率化が図れるものである。
は、請求項１乃至９に記載のサファイヤ基板の製造方法
により製造されるので、基板表面の荒れが防止された、
品質の高いサファイヤ基板が得られるので、サファイヤ
基板の歩留りが向上すると共に青色発光素子の発光の効
率化が図れるものである。
【図１】 本実施例のサファイヤ基板の製造工程の一例
を示したフローチャート。
を示したフローチャート。
【図２】 本実施例のアニール処理の際のサファイヤ基
板とその治具との載置状態を示した断面図。
板とその治具との載置状態を示した断面図。
【図３】(a) 保持台の基板支持用凹部の、他の事例を示
す断面図。 (b) 保持台の基板支持用凹部の、更に他の事例を示す断
面図。
す断面図。 (b) 保持台の基板支持用凹部の、更に他の事例を示す断
面図。
【図４】 エピタキシャル成長用の一般的なサファイヤ
基板の外観の一例を示した斜視図。
基板の外観の一例を示した斜視図。
【図５】 表面に細かな線状の欠陥を伴った結晶成長後
のサファイヤ基板の様子を示した平面図。
のサファイヤ基板の様子を示した平面図。
【図６】 従来の、基板と平板状治具との載置状態を示
す断面図。
す断面図。
【図７】 従来の、基板と３点支持用治具との載置状態
を示す斜視図。
を示す斜視図。
１・・・保持具 ２・・・サファイヤ基板 ３・・・蓋 ４・・・平板状治具 ５・・・欠陥 ６・・・ｃ面 ７a、７ｂ・・・閉微少空間 ８・・・サファイヤ基板の表面 ９・・・基板周縁部 10・・・エピタキシャル成長用基板 11・・・基板表面 12・・・棒状の治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砂川 和彦 東京都足立区新田３丁目８番22号 並木精 密宝石株式会社内 (72)発明者 前田 幸夫 秋田県湯沢市愛宕町４丁目６番56号 並木 精密宝石株式会社秋田湯沢工場内 (72)発明者 佐藤 次男 秋田県湯沢市愛宕町４丁目６番56号 並木 精密宝石株式会社秋田湯沢工場内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 AA40 CA22 CA40 CA46 5F052 CA02 JA10 KA10 5F088 AB07 BA20 BB03 CB09 CB11 CB18 EA06 GA01 KA01
Claims (10)
- 【請求項１】サファイヤ基板を研磨する第１の研磨工程
と、第１の研磨工程により研磨されたサファイヤ基板を
アニール処理する工程とを含む、半導体エピタキシャル
成長用サファイヤ基板の製造方法において、前記アニー
ル処理の際、治具によりサファイヤ基板の表面を非接触
状態で空隙を設けつつ覆ってアニール処理する工程と、
アニール処理されたサファイヤ基板のうち、少なくとも
前記エピタキシャル成長に使用する側の表面を前記エピ
タキシャル成長に適した状態まで再び研磨する第２の研
磨工程と、を含むことにより、サファイヤ基板表面の荒
れを除去することを特徴とする、サファイヤ基板の製造
方法。 - 【請求項２】前記サファイヤ基板の表面の大きさと同
等、又は前記サファイヤ基板の表面より大きい略凹部を
有する形状の部材と、または／且つ、前記サファイヤ基
板の他方の面を空隙を設けつつ覆う蓋状の部材からな
り、前記凹部は、前記治具と前記サファイヤ基板の表面
が非接触状態になるように前記サファイヤ基板を周縁部
で支持して、前記サファイヤ基板の表面との間に空隙を
有する形状である治具を用いることを特徴とする請求項
１に記載のサファイヤ基板の製造方法。 - 【請求項３】前記治具がサファイヤ材からなることを特
徴とする請求項１乃至２に記載のサファイヤ基板の製造
方法。 - 【請求項４】前記アニール処理の工程におけるアニール
温度を1300℃〜1900℃の範囲としたことを特徴とする請
求項１乃至３に記載のサファイヤ基板の製造方法。 - 【請求項５】前記アニール処理の工程におけるアニール
時間を１時間〜24時間の範囲としたことを特徴とする請
求項１乃至４に記載のサファイヤ基板の製造方法。 - 【請求項６】前記サファイヤ基板にエピタキシャル成長
させる半導体がIII族窒化物半導体もしくは窒化ガリウ
ム系化合物半導体であることを特徴とする請求項１乃至
５に記載のサファイヤ基板の製造方法。 - 【請求項７】前記第１の研磨工程および第２の研磨工程
により研磨される側の基板の表面をｃ面とする、請求項
１乃至６に記載のサファイヤ基板の製造方法。 - 【請求項８】前記第１の研磨工程および第２の研磨工程
により研磨される側の基板の表面をa面あるいはr面とす
る、請求項１乃至６に記載のサファイヤ基板の製造方
法。 - 【請求項９】前記サファイヤ基板に、オフ基板を用いる
ことを特徴とする請求項１乃至６に記載のサファイヤ基
板の製造方法。 - 【請求項１０】請求項１乃至９に記載のサファイヤ基板
の製造方法により製造されるサファイヤ基板。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000236119A JP5017621B2 (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | サファイヤ基板とその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000236119A JP5017621B2 (ja) | 2000-08-03 | 2000-08-03 | サファイヤ基板とその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002050577A true JP2002050577A (ja) | 2002-02-15 |
| JP5017621B2 JP5017621B2 (ja) | 2012-09-05 |
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| JP (1) | JP5017621B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319107A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Ngk Insulators Ltd | エピタキシャル基板、半導体素子、エピタキシャル基板の製造方法、およびｉｉｉ族窒化物結晶における転位偏在化方法 |
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| US7919815B1 (en) | 2005-02-24 | 2011-04-05 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel wafers and methods of preparation |
| CN103050597A (zh) * | 2011-10-17 | 2013-04-17 | 日立电线株式会社 | 氮化物半导体生长用基板及其制造方法、氮化物半导体外延基板、以及氮化物半导体元件 |
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| JP2001010898A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-16 | Nec Corp | 結晶基板およびその製造方法 |
-
2000
- 2000-08-03 JP JP2000236119A patent/JP5017621B2/ja not_active Expired - Fee Related
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