JP2002141283A - Semiconductor substrate, its producing method, semiconductor device and method for patterning - Google Patents

Semiconductor substrate, its producing method, semiconductor device and method for patterning

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JP2002141283A
JP2002141283A JP2001230843A JP2001230843A JP2002141283A JP 2002141283 A JP2002141283 A JP 2002141283A JP 2001230843 A JP2001230843 A JP 2001230843A JP 2001230843 A JP2001230843 A JP 2001230843A JP 2002141283 A JP2002141283 A JP 2002141283A
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semiconductor substrate
light
substrate
semiconductor layer
layer
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Masahiro Ishida
昌宏 石田
Masahiro Ogawa
雅弘 小川
Masaya Mannou
正也 萬濃
Masaaki Yuri
正昭 油利
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the patterning accuracy in photolithography process at the time of fabricating a semiconductor device using a nitride semiconductor substrate. SOLUTION: On the rear surface of a substrate comprising a GaN layer 100, protrusions and recesses 100a having a level difference of 1/10 or more of the wavelength of exposing light and being used in photolithography process are provided. Since the exposing light entering from the surface of the substrate is diffuse reflected on the rear surface of the substrate, reflectance of the exposing light is lowered on the rear surface of the substrate and the intensity of reflected light is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、青色発光ダイオー
ド又は青色半導体レーザ素子等の基板として用いられる
窒化物半導体基板、その製造方法、その窒化物半導体基
板を用いた半導体装置及びその半導体装置を製造するた
めのパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor substrate used as a substrate for a blue light emitting diode or a blue semiconductor laser device, a method for manufacturing the same, a semiconductor device using the nitride semiconductor substrate, and a method for manufacturing the semiconductor device. And a method for forming a pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、GaN(窒化ガリウム)、InN
(窒化インジウム)、AlN(窒化アルミニウム)又は
それらの混晶よりなるIII 族窒化物半導体を用いた半導
体装置、例えば青色発光ダイオード(青色LED)又は
青色半導体レーザ素子等はその大多数がサファイア基板
上に形成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, GaN (gallium nitride), InN
(Indium nitride), AlN (aluminum nitride) or a semiconductor device using a Group III nitride semiconductor composed of a mixed crystal thereof, such as a blue light emitting diode (blue LED) or a blue semiconductor laser device, is mostly on a sapphire substrate. Was formed.

【0003】窒化物半導体を用いた半導体装置の製造工
程、特に、半導体レーザ素子等の製造工程においては、
1μm程度の位置合わせ誤差が生じても実用上問題にな
らないため、Si(シリコン)に対するフォトリソグラ
フィ工程で使用される高価なKrFステッパ(1台数十
億円程度)を用いることなく、水銀ランプのg線(波長
436nm)又はi線(波長365nm)を用いた安価
な露光装置(1台1千万円程度)により、十分な位置合
わせ精度を確保することができる。
In the process of manufacturing a semiconductor device using a nitride semiconductor, particularly in the process of manufacturing a semiconductor laser device or the like,
Even if an alignment error of about 1 μm does not pose a practical problem, the mercury lamp can be used without using an expensive KrF stepper (about one billion yen) used in a photolithography process for Si (silicon). Sufficient alignment accuracy can be ensured by an inexpensive exposure apparatus (about 10 million yen per unit) using g-line (wavelength 436 nm) or i-line (wavelength 365 nm).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置の基板として窒化物半導体基板が用いられるに従っ
て、半導体装置を形成するときに、特に、水銀ランプの
g線又はi線を用いた露光装置によりパターン形成を行
なうときに、フォトリソグラフィ工程でのレジストパタ
ーンの精度(以下、パターン精度と称する)が劣化して
半導体装置の歩留まりが著しく低下してしまうという問
題が生じてきた。
However, when a nitride semiconductor substrate is used as a substrate of a semiconductor device, when a semiconductor device is formed, particularly, a pattern is formed by an exposure apparatus using a g-line or an i-line of a mercury lamp. During formation, there has been a problem that the accuracy of the resist pattern in the photolithography process (hereinafter, referred to as pattern accuracy) is degraded, and the yield of semiconductor devices is significantly reduced.

【0005】前記に鑑み、本発明は、窒化物半導体基板
を用いた半導体装置の製造においてフォトリソグラフィ
工程でのパターン精度を向上させることを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to improve the pattern accuracy in a photolithography process in manufacturing a semiconductor device using a nitride semiconductor substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本件発明者らは、従来の窒化物半導体基板を用い
た場合においてg線又はi線によりパターン形成を行な
うときにときにパターン精度が劣化する原因について検
討を行ない、その結果、以下のことが判明した。
Means for Solving the Problems To achieve the above-mentioned object, the present inventors have proposed a method of forming a pattern using g-line or i-line when a conventional nitride semiconductor substrate is used. The cause of the deterioration in accuracy was examined, and as a result, the following was found.

【0007】図23は従来の窒化物半導体基板、具体的
にはGaNよりなる基板(以下、GaN基板と称する)
上に形成されたレジスト膜に対して露光を行なっている
様子を示している。
FIG. 23 shows a conventional nitride semiconductor substrate, specifically a substrate made of GaN (hereinafter referred to as a GaN substrate).
This shows a state in which exposure is performed on the resist film formed thereon.

【0008】図23に示すように、GaN基板1上のレ
ジスト膜2に対して、開口部3aを有するフォトマスク
3を介して例えばi線が露光光4として照射されてい
る。ところで、窒化物半導体が吸収できる光の波長は短
く、例えばGaNが吸収できる光の波長は360nm以
下であるので、g線又はi線を露光光4として用いた場
合、レジスト膜2を透過してGaN基板1の表面に入射
した露光光4つまり入射光4は、GaN基板1中を吸収
されることなく伝播してしまう。その結果、入射光4
は、GaN基板1の裏面から出射される出射光5と、G
aN基板1の裏面で反射されて生じる反射光6とに分か
れる。GaN基板1の裏面が鏡面である場合、GaN基
板1の裏面での入射光4の反射率、つまりGaN基板1
と空気との界面での入射光4の反射率は約20%にも達
する。
As shown in FIG. 23, for example, an i-line is irradiated as exposure light 4 onto a resist film 2 on a GaN substrate 1 via a photomask 3 having an opening 3a. Incidentally, the wavelength of light that can be absorbed by the nitride semiconductor is short, for example, the wavelength of light that can be absorbed by GaN is 360 nm or less. Therefore, when g-line or i-line is used as the exposure light 4, the light passes through the resist film 2. The exposure light 4 incident on the surface of the GaN substrate 1, that is, the incident light 4, propagates through the GaN substrate 1 without being absorbed. As a result, the incident light 4
Is the emission light 5 emitted from the back surface of the GaN substrate 1 and G
It is divided into reflected light 6 generated by being reflected on the back surface of the aN substrate 1. When the back surface of the GaN substrate 1 is a mirror surface, the reflectance of the incident light 4 on the back surface of the GaN substrate 1, that is, the GaN substrate 1
The reflectance of the incident light 4 at the interface between air and air reaches about 20%.

【0009】ここで、レジスト膜2における領域2aが
入射光4によって本来露光されるべき領域であるが、反
射光6によってレジスト膜2が裏側から露光されるた
め、レジスト膜2における本来露光されるべきではない
領域2bまで露光されてしまう。その結果、従来の窒化
物半導体基板を用いた場合、レジスト膜2の剥離又はレ
ジストパターン寸法の縮小等の不良が生じてパターン形
成が正常に行われなくなることが判明した。
Here, the region 2a in the resist film 2 is the region that should be originally exposed by the incident light 4, but the resist film 2 is exposed from the back side by the reflected light 6, so that the resist film 2 is originally exposed. The area 2b that should not be exposed is exposed. As a result, it was found that when a conventional nitride semiconductor substrate was used, defects such as peeling of the resist film 2 or reduction in the size of the resist pattern occurred and pattern formation was not performed normally.

【0010】また、GaN基板1の厚さが小さくなって
GaN基板1を入射光4が透過しやすくなり、それによ
り反射光6の強度が増大する場合、又は、フォトマスク
3の開口部3aの開口幅が入射光4つまり露光光の波長
の数倍程度以下になって開口部3aを通過した入射光4
が開口部3aの外側に回折し、それにより反射光6がさ
らにその外側に拡がる場合(図23参照)等に、前述の
パターン精度が劣化してしまう問題がより顕著に生じる
ことが判明した。
When the thickness of the GaN substrate 1 is reduced and the incident light 4 is easily transmitted through the GaN substrate 1, the intensity of the reflected light 6 is increased, or when the intensity of the reflected light 6 is increased. The incident light 4 which has passed through the opening 3a when the aperture width is several times or less the wavelength of the incident light 4, that is, the exposure light
Is diffracted to the outside of the opening 3a, whereby the reflected light 6 spreads further outside (see FIG. 23) and the like. It has been found that the above-described problem of the deterioration of the pattern accuracy occurs more remarkably.

【0011】尚、本明細書において、反射は正反射(入
射角=反射角)を意味すると共に反射率は正反射率を意
味するものとし、正反射以外の反射は乱反射と称する。
また、基板表面とは、窒化物半導体基板を用いて半導体
装置を製造するときに窒化物半導体層の成長が行なわれ
る側の面を意味するものとする。
In this specification, reflection means regular reflection (incident angle = reflection angle) and reflectance means regular reflectance, and reflection other than regular reflection is called irregular reflection.
The substrate surface means a surface on which a nitride semiconductor layer is grown when a semiconductor device is manufactured using the nitride semiconductor substrate.

【0012】本発明は、以上の知見に基づきなされたも
のであって、具体的には、本発明に係る第1の半導体基
板は、III 族窒化物を主成分とする半導体層よりなり、
半導体層の一の面から半導体層に入射した入射光を散乱
させる散乱部が半導体層の他の面又は内部に設けられて
いる。
The present invention has been made based on the above findings. Specifically, the first semiconductor substrate according to the present invention comprises a semiconductor layer containing a group III nitride as a main component,
A scattering portion that scatters light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer is provided on another surface or inside the semiconductor layer.

【0013】第1の半導体基板によると、該基板を構成
し且つIII 族窒化物を主成分とする半導体層の一の面か
ら入射した入射光を散乱させる散乱部が半導体層の他の
面又は内部に設けられているため、入射光が他の面で反
射して生じる反射光の強度を低減できる。このため、第
1の半導体基板つまり窒化物半導体基板を用いた半導体
装置を製造するためのフォトリソグラフィ工程におい
て、一の面(以下、基板表面と称することもある)から
入射した露光光が他の面(以下、基板裏面と称すること
もある)で反射してレジスト膜における本来露光される
べきではない領域まで露光されてしまう事態を回避でき
る。従って、フォトリソグラフィ工程でのパターン精度
を向上させることできるので、窒化物半導体装置の製造
歩留まりを向上させることできる。例えば第1の半導体
基板がGaN基板である場合、特に、水銀ランプのg線
又はi線の基板裏面での反射を確実に防止でき、その結
果、g線又はi線を露光光として用いたフォトリソグラ
フィ工程でのパターン精度が著しく向上するので、窒化
物半導体装置の製造歩留まりが著しく向上する。
[0013] According to the first semiconductor substrate, the scatterer which forms the substrate and scatters incident light from one surface of the semiconductor layer containing a group III nitride as a main component is formed on the other surface of the semiconductor layer or on the other surface. Since it is provided inside, it is possible to reduce the intensity of the reflected light generated when the incident light is reflected on another surface. For this reason, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the first semiconductor substrate, that is, a nitride semiconductor substrate, exposure light incident from one surface (hereinafter, sometimes referred to as a substrate surface) is irradiated with another light. It is possible to avoid a situation in which light is reflected on a surface (hereinafter, also referred to as the back surface of the substrate) and is exposed to a region of the resist film that should not be exposed. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved. For example, when the first semiconductor substrate is a GaN substrate, in particular, it is possible to reliably prevent reflection of the g-line or i-line of the mercury lamp on the back surface of the substrate. Since the pattern accuracy in the lithography process is significantly improved, the production yield of the nitride semiconductor device is significantly improved.

【0014】第1の半導体基板において、散乱部は、半
導体層の他の面に入射光の波長の1/10程度以上の段
差を有する凹凸が設けられてなることが好ましい。
In the first semiconductor substrate, it is preferable that the scattering portion is provided with unevenness having a level difference of about 1/10 or more of the wavelength of incident light on the other surface of the semiconductor layer.

【0015】このようにすると、他の面において入射光
を効率よく乱反射つまり散乱させることができるので、
他の面における入射光の反射率を低減でき、それにより
反射光の強度を確実に低減できる。
With this configuration, the incident light can be efficiently diffusely reflected, that is, scattered, on the other surface.
The reflectance of the incident light on the other surface can be reduced, and the intensity of the reflected light can be reliably reduced.

【0016】このとき、半導体層の他の面における入射
光の反射率は13%以下であることが好ましく、また、
入射光の波長は365nm(i線)又は436nm(g
線)であることが好ましい。
At this time, the reflectance of the incident light on the other surface of the semiconductor layer is preferably 13% or less.
The wavelength of the incident light is 365 nm (i-line) or 436 nm (g
Line).

【0017】第1の半導体基板において、散乱部は、半
導体層の内部に設けられていると共に、入射光に対して
III 族窒化物と異なる屈折率を有する材料からなる粒又
は層を含むことが好ましい。
In the first semiconductor substrate, the scattering portion is provided inside the semiconductor layer, and is provided for incident light.
It is preferable to include a grain or a layer made of a material having a different refractive index from the group III nitride.

【0018】このようにすると、半導体層の内部におい
て入射光を効率よく散乱させることができるので、反射
光の強度を確実に低減できる。
With this configuration, the incident light can be efficiently scattered inside the semiconductor layer, so that the intensity of the reflected light can be surely reduced.

【0019】このとき、前述の材料からなる粒の直径、
前述の材料からなる層における一の面に対して平行な方
向に沿った幅、又は前述の材料からなる層の厚さは、入
射光の波長の1/10程度以上であることが好ましい。
また、前述の材料からなる粒又は層は一の面に対して平
行な方向に沿って設けられており、散乱部は、一の面に
対して平行な方向に沿って設けられており且つIII 族窒
化物を主成分とする他の半導体層と、前述の粒又は層と
が交互に積層されてなることが好ましい。また、散乱部
の厚さは入射光の波長の1/10程度以上であることが
好ましい。また、前述の材料はSi、SiO2 、SiN
又はAl23であることが好ましい。さらに、散乱部の
入射光に対する透過率は80%以下であることが好まし
く、また、入射光の波長は365nm又は436nmで
あることが好ましい。
At this time, the diameter of the particles made of the above-mentioned material,
It is preferable that the width of the layer made of the above-mentioned material along a direction parallel to one surface or the thickness of the layer made of the above-mentioned material is about 1/10 or more of the wavelength of the incident light.
In addition, the particles or layers made of the above-described materials are provided along a direction parallel to one surface, the scattering portions are provided along a direction parallel to one surface, and III. It is preferable that another semiconductor layer containing a group nitride as a main component and the above-described grains or layers are alternately stacked. Further, the thickness of the scattering portion is preferably about 1/10 or more of the wavelength of the incident light. The above-mentioned materials are Si, SiO 2 , SiN
Alternatively, it is preferably Al 2 O 3 . Further, the transmittance of the scattering portion for incident light is preferably 80% or less, and the wavelength of the incident light is preferably 365 nm or 436 nm.

【0020】本発明に係る第2の半導体基板は、III 族
窒化物を主成分とする半導体層よりなり、半導体層の一
の面から半導体層に入射した入射光を透過させる透過部
が半導体層の他の面に設けられている。
A second semiconductor substrate according to the present invention comprises a semiconductor layer containing a group III nitride as a main component, and a transmitting portion for transmitting incident light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer is provided. On the other side.

【0021】第2の半導体基板によると、該基板を構成
し且つIII 族窒化物を主成分とする半導体層の一の面か
ら入射した入射光を透過させる透過部が半導体層の他の
面に設けられているため、他の面における入射光の反射
率を低減できるので、入射光が他の面で反射して生じる
反射光の強度を低減できる。このため、第2の半導体基
板つまり窒化物半導体基板を用いた半導体装置を製造す
るためのフォトリソグラフィ工程において、一の面(基
板表面)から入射した露光光が他の面(基板裏面)で反
射してレジスト膜における本来露光されるべきではない
領域まで露光されてしまう事態を回避できる。従って、
フォトリソグラフィ工程でのパターン精度を向上させる
ことできるので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向
上させることできる。例えば第2の半導体基板がGaN
基板である場合、特に、水銀ランプのg線又はi線の基
板裏面での反射を確実に防止でき、その結果、g線又は
i線を露光光として用いたフォトリソグラフィ工程での
パターン精度が著しく向上するので、窒化物半導体装置
の製造歩留まりが著しく向上する。
According to the second semiconductor substrate, a transmission portion which constitutes the substrate and transmits incident light incident from one surface of the semiconductor layer containing a group III nitride as a main component is formed on the other surface of the semiconductor layer. Since it is provided, the reflectance of the incident light on the other surface can be reduced, so that the intensity of the reflected light generated when the incident light is reflected on the other surface can be reduced. Therefore, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using a second semiconductor substrate, that is, a nitride semiconductor substrate, exposure light incident from one surface (substrate front surface) is reflected by another surface (substrate rear surface). As a result, it is possible to avoid a situation where a region of the resist film that should not be exposed is exposed. Therefore,
Since the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved. For example, if the second semiconductor substrate is GaN
In the case of a substrate, in particular, it is possible to reliably prevent reflection of the g-line or i-line of the mercury lamp on the back surface of the substrate, and as a result, the pattern accuracy in the photolithography process using the g-line or i-line as exposure light is remarkable. As a result, the production yield of the nitride semiconductor device is significantly improved.

【0022】第2の半導体基板において、透過部は、半
導体層の他の面に、入射光に対してIII 族窒化物と異な
る屈折率を有する材料からなる層が形成されてなること
が好ましい。
In the second semiconductor substrate, it is preferable that the transmission portion is formed by forming a layer made of a material having a refractive index different from that of the group III nitride on the other surface of the semiconductor layer.

【0023】このようにすると、他の面における入射光
の反射率を確実に低減できる。
With this configuration, it is possible to reliably reduce the reflectance of the other surface with respect to the incident light.

【0024】このとき、前述の材料からなる層は複数の
層であり、該複数の層のうちの少なくとも2つの層は入
射光に対して互いに異なる屈折率を有することが好まし
い。また、前述の材料の入射光に対する屈折率は、III
族窒化物の入射光に対する屈折率の9/10程度以下で
あることが好ましい。また、前述の材料はSiO2 、S
iN若しくはAl23であるか、半導体層を構成するII
I 族元素と酸素との化合物であるか、Alx Ga1-x
(但し0<x≦1)であることが好ましい。前述の材料
が半導体層を構成するIII 族元素と酸素との化合物であ
る場合、基板裏面に新たに透過部となる膜を形成する場
合と比べて工程を簡単化できると共に、基板への不純物
混入等の問題を防止して基板の製造歩留まりを向上でき
る。
At this time, the layers made of the above-mentioned materials are a plurality of layers, and it is preferable that at least two of the plurality of layers have different refractive indices with respect to incident light. Further, the refractive index of the above-mentioned material with respect to incident light is III
It is preferable that the refractive index of the group nitride with respect to the incident light is about 9/10 or less. The above-mentioned materials are SiO 2 , S
iN or Al 2 O 3 or a semiconductor layer II
A compound of a group I element and oxygen, or Al x Ga 1 -xN
(However, it is preferable that 0 <x ≦ 1). When the above-mentioned material is a compound of a group III element and oxygen constituting the semiconductor layer, the process can be simplified as compared with the case where a film serving as a new transparent portion is formed on the back surface of the substrate, and impurities are not mixed into the substrate. And the like can be prevented, and the production yield of the substrate can be improved.

【0025】第2の半導体基板において、透過部の入射
光に対する透過率は80%以上であることが好ましい。
In the second semiconductor substrate, it is preferable that the transmittance of the transmission portion with respect to the incident light is 80% or more.

【0026】このようにすると、他の面における入射光
の反射率を確実に低減できる。また、このとき、入射光
の波長は365nm又は436nmであることが好まし
い。
In this way, it is possible to reliably reduce the reflectance of the other surface with respect to the incident light. At this time, the wavelength of the incident light is preferably 365 nm or 436 nm.

【0027】第2の半導体基板において、半導体層の他
の面と透過部との間、又は半導体層の内部に設けられて
おり且つ入射光を散乱させる散乱部をさらに備えている
ことが好ましい。
It is preferable that the second semiconductor substrate further includes a scattering portion provided between the other surface of the semiconductor layer and the transmission portion or inside the semiconductor layer and for scattering incident light.

【0028】このようにすると、入射光を散乱部によっ
て散乱させた後、散乱された入射光を透過部によって透
過させるため、反射光の強度をより一層低減できる。
With this configuration, after the incident light is scattered by the scattering portion, the scattered incident light is transmitted by the transmission portion, so that the intensity of the reflected light can be further reduced.

【0029】本発明に係る第3の半導体基板は、III 族
窒化物を主成分とする半導体層よりなり、半導体層の一
の面から半導体層に入射した入射光を吸収する吸収部が
半導体層の少なくとも一部分に設けられている。
A third semiconductor substrate according to the present invention comprises a semiconductor layer containing a Group III nitride as a main component, and has an absorbing portion for absorbing incident light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer. At least in part.

【0030】第3の半導体基板によると、該基板を構成
し且つIII 族窒化物を主成分とする半導体層の一の面か
ら入射した入射光を吸収する吸収部が半導体層の少なく
とも一部分に設けられているため、入射光が他の面で反
射して生じる反射光の強度を低減できる。このため、第
3の半導体基板つまり窒化物半導体基板を用いた半導体
装置を製造するためのフォトリソグラフィ工程におい
て、一の面(基板表面)から入射した露光光が他の面
(基板裏面)で反射してレジスト膜における本来露光さ
れるべきではない領域まで露光されてしまう事態を回避
できる。従って、フォトリソグラフィ工程でのパターン
精度を向上させることできるので、窒化物半導体装置の
製造歩留まりを向上させることできる。例えば第3の半
導体基板がGaN基板である場合、特に、水銀ランプの
g線又はi線の基板裏面での反射を確実に防止でき、そ
の結果、g線又はi線を露光光として用いたフォトリソ
グラフィ工程でのパターン精度が著しく向上するので、
窒化物半導体装置の製造歩留まりが著しく向上する。
According to the third semiconductor substrate, at least a portion of the semiconductor layer is provided with an absorbing portion that constitutes the substrate and absorbs incident light incident from one surface of the semiconductor layer containing a group III nitride as a main component. As a result, the intensity of the reflected light generated when the incident light is reflected by another surface can be reduced. For this reason, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using a third semiconductor substrate, that is, a nitride semiconductor substrate, exposure light incident from one surface (substrate front surface) is reflected by another surface (substrate rear surface). As a result, it is possible to avoid a situation where a region of the resist film that should not be exposed is exposed. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved. For example, when the third semiconductor substrate is a GaN substrate, in particular, it is possible to reliably prevent the reflection of the g-line or i-line of the mercury lamp on the back surface of the substrate. Since the pattern accuracy in the lithography process is significantly improved,
The production yield of the nitride semiconductor device is significantly improved.

【0031】第3の半導体基板において、吸収部の入射
光に対する透過率は80%以下であることが好ましい。
In the third semiconductor substrate, it is preferable that the transmittance of the absorbing portion with respect to the incident light is 80% or less.

【0032】このようにすると、基板裏面が鏡面である
場合にも、基板裏面における入射光の反射率を実質的に
13%程度以下にすることができるので、フォトリソグ
ラフィ工程でのパターン精度を確実に向上させることで
きる。また、このとき、入射光の波長は365nm又は
436nmであることが好ましい。
With this configuration, even when the back surface of the substrate is a mirror surface, the reflectance of incident light on the back surface of the substrate can be substantially reduced to about 13% or less, so that the pattern accuracy in the photolithography process can be ensured. Can be improved. At this time, the wavelength of the incident light is preferably 365 nm or 436 nm.

【0033】第3の半導体基板において、吸収部は、入
射光に対してIII 族窒化物よりも大きな吸収係数を有す
る材料からなることが好ましい。
In the third semiconductor substrate, the absorbing portion is preferably made of a material having an absorption coefficient larger than that of the group III nitride for incident light.

【0034】このようにすると、吸収部によって確実に
入射光が吸収されるので、反射光の強度を確実に低減で
きる。また、このとき、前述の材料は、入射光に対して
互いに異なる吸収係数を有する複数の材料であるか、又
は、Si及びWのうちの少なくとも1つを含むことが好
ましい。
With this configuration, since the incident light is surely absorbed by the absorbing portion, the intensity of the reflected light can be surely reduced. At this time, it is preferable that the above-mentioned material is a plurality of materials having mutually different absorption coefficients for incident light, or contains at least one of Si and W.

【0035】第3の半導体基板において、吸収部は、入
射光を吸収する準位を生じるように不純物が半導体層に
添加されてなることが好ましい。
In the third semiconductor substrate, it is preferable that the absorbing portion is formed by adding an impurity to the semiconductor layer so as to generate a level for absorbing incident light.

【0036】このようにすると、吸収部によって確実に
入射光が吸収されるので、反射光の強度を確実に低減で
きると共に、第3の半導体基板つまり窒化物半導体基板
の結晶性の低下を防止できる。また、このとき、不純物
はC、O、Si、S、Cl、P及びAsのうちの少なく
と1つを含むことが好ましい。また、吸収部の入射光に
対する吸収係数をαとし、吸収部の厚さをz0としたと
きに、z0≧0.223/αの関係が成り立つことが好
ましい。
With this arrangement, since the incident light is reliably absorbed by the absorbing portion, the intensity of the reflected light can be reliably reduced, and the lowering of the crystallinity of the third semiconductor substrate, ie, the nitride semiconductor substrate can be prevented. . At this time, the impurities preferably include at least one of C, O, Si, S, Cl, P, and As. Further, when the absorption coefficient of the absorbing portion with respect to the incident light is α and the thickness of the absorbing portion is z0, it is preferable that the relationship z0 ≧ 0.223 / α holds.

【0037】第3の半導体基板において、吸収部は半導
体層に点欠陥が形成されてなることが好ましい。
In the third semiconductor substrate, it is preferable that the absorbing portion has a point defect formed in the semiconductor layer.

【0038】このようにすると、吸収部によって確実に
入射光が吸収されるので、反射光の強度を確実に低減で
きると共に、第3の半導体基板つまり窒化物半導体基板
の結晶性の低下を防止できる。また、このとき、点欠陥
は半導体層にプロトンを導入することにより形成されて
いることが好ましい。
With this configuration, the incident light is reliably absorbed by the absorbing portion, so that the intensity of the reflected light can be reliably reduced, and a decrease in the crystallinity of the third semiconductor substrate, that is, the nitride semiconductor substrate can be prevented. . At this time, it is preferable that the point defect is formed by introducing protons into the semiconductor layer.

【0039】第3の半導体基板において、吸収部は、半
導体層の一の面に対して平行な方向に沿って不均一に分
布していることが好ましい。
[0039] In the third semiconductor substrate, it is preferable that the absorbing portions are unevenly distributed along a direction parallel to one surface of the semiconductor layer.

【0040】このようにすると、吸収部によって入射光
が吸収されるだけではなく、吸収部によって入射光が散
乱されるので、反射光の強度をより一層低減できる。ま
た、半導体基板を用いて例えばリッジ型レーザ装置を作
製する場合、半導体基板におけるリッジ構造の下側に吸
収部を設けないことによって、基板上の活性層の特性を
劣化させることなく、フォトリソグラフィ工程でのパタ
ーン精度向上効果を得ることができる。
In this case, not only the incident light is absorbed by the absorbing portion but also the incident light is scattered by the absorbing portion, so that the intensity of the reflected light can be further reduced. In the case of manufacturing a ridge-type laser device using a semiconductor substrate, for example, a photolithography process is performed without deteriorating the characteristics of the active layer on the substrate by not providing an absorption section below the ridge structure in the semiconductor substrate. And the effect of improving the pattern accuracy can be obtained.

【0041】本発明に係る第1の半導体基板の製造方法
は、III 族窒化物を主成分とする第1の半導体層の上
に、III 族窒化物と異なる光屈折率を有する材料よりな
る光散乱部を部分的に形成する工程と、光散乱部を含む
第1の半導体層の上に、III 族窒化物を主成分とする第
2の半導体層を結晶成長させ、それによって第1の半導
体層、光散乱部及び第2の半導体層から構成される半導
体基板を形成する工程とを備えている。
According to the first method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device having a light refractive index different from that of a group III nitride on a first semiconductor layer containing a group III nitride as a main component. Partially forming a scattering portion, and crystal-growing a second semiconductor layer containing a group III nitride as a main component on the first semiconductor layer including the light scattering portion, thereby forming the first semiconductor layer. Forming a semiconductor substrate composed of a layer, a light scattering portion, and a second semiconductor layer.

【0042】第1の半導体基板の製造方法によると、半
導体基板を構成する第1の半導体層と第2の半導体層と
の間に光散乱部を形成するため、基板表面から入射した
後に基板裏面で反射する光、つまり反射光の強度を低減
できる。従って、この半導体基板を用いた窒化物半導体
装置を製造するためのフォトリソグラフィ工程におい
て、レジスト膜における本来露光されるべきではない領
域まで露光されてしまう事態を回避できるため、パター
ン精度を向上させることができるので、窒化物半導体装
置の製造歩留まりを向上させることできる。
According to the first method for manufacturing a semiconductor substrate, a light scattering portion is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer constituting the semiconductor substrate. , The intensity of the reflected light can be reduced. Therefore, in a photolithography process for manufacturing a nitride semiconductor device using this semiconductor substrate, it is possible to avoid a situation in which a region of the resist film that should not be exposed is exposed, thereby improving pattern accuracy. Therefore, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0043】また、第1の半導体基板の製造方法による
と、第1の半導体層と異なる屈折率を有する材料、つま
り第1の半導体層と異なる材料よりなる光散乱部を部分
的に形成した後、該光散乱部を含む第1の半導体層の上
に第2の半導体層を結晶成長させるため、第1の半導体
層に生じていた欠陥等が第2の半導体層に引き継がれる
ことを光散乱部によって抑制できる。従って、第2の半
導体層の結晶性を良好にできるので、光散乱部を有する
半導体基板の結晶性を良好にできる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor substrate, a material having a refractive index different from that of the first semiconductor layer, that is, a light scattering portion made of a material different from that of the first semiconductor layer is partially formed. Since the second semiconductor layer is crystal-grown on the first semiconductor layer including the light scattering portion, light scattering is performed such that defects or the like generated in the first semiconductor layer are inherited by the second semiconductor layer. Part. Therefore, the crystallinity of the second semiconductor layer can be improved, so that the crystallinity of the semiconductor substrate having the light scattering portion can be improved.

【0044】第1の半導体基板の製造方法において、光
散乱部を部分的に形成する工程は、半導体層の上に全面
に亘って光散乱部となる膜を形成する工程と、膜の上に
マスクパターンを部分的に形成して、該マスクパターン
を用いて膜に対してエッチングを行なうことにより、膜
におけるマスクパターンによって覆われていない部分を
除去して光散乱部を形成する工程と、マスクパターンを
除去する工程とを含むことが好ましい。
In the first method for manufacturing a semiconductor substrate, the step of partially forming the light scattering portion includes the steps of forming a film to be a light scattering portion over the entire surface of the semiconductor layer; Forming a light scattering portion by partially forming a mask pattern and etching the film using the mask pattern to remove a portion of the film not covered by the mask pattern; and And removing the pattern.

【0045】このようにすると、第1の半導体層の上に
部分的に形成された光散乱部を確実に実現できる。
In this manner, the light scattering portion formed partially on the first semiconductor layer can be realized reliably.

【0046】本発明に係る第2の半導体基板の製造方法
は、III 族窒化物を主成分とする半導体層の裏面に、所
定値よりも大きい段差を有する凹凸を形成する工程と、
凹凸が形成された半導体層の裏面に、III 族窒化物と異
なる光屈折率を有する材料よりなる埋め込み膜を形成す
ることにより、半導体層及び埋め込み膜から構成される
半導体基板を形成する工程とを備えている。
In the second method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention, a step of forming irregularities having a step larger than a predetermined value on a back surface of a semiconductor layer containing a Group III nitride as a main component;
Forming a buried film made of a material having a different optical refractive index from the group III nitride on the back surface of the semiconductor layer having the unevenness, thereby forming a semiconductor substrate composed of the semiconductor layer and the buried film. Have.

【0047】第2の半導体基板の製造方法によると、半
導体基板を構成する半導体層の裏面、つまり該半導体層
と埋め込み膜との界面に光散乱部となる凹凸を形成する
ため、基板表面から入射した後に基板裏面で反射する
光、つまり反射光の強度を低減できる。従って、この半
導体基板を用いた窒化物半導体装置を製造するためのフ
ォトリソグラフィ工程において、レジスト膜における本
来露光されるべきではない領域まで露光されてしまう事
態を回避できるため、パターン精度を向上させることが
できるので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向上さ
せることできる。
According to the second method for manufacturing a semiconductor substrate, irregularities serving as light scattering portions are formed on the back surface of the semiconductor layer constituting the semiconductor substrate, that is, on the interface between the semiconductor layer and the buried film. After that, the intensity of light reflected on the back surface of the substrate, that is, the intensity of the reflected light can be reduced. Therefore, in a photolithography process for manufacturing a nitride semiconductor device using this semiconductor substrate, it is possible to avoid a situation in which a region of the resist film that should not be exposed is exposed, thereby improving pattern accuracy. Therefore, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0048】また、第2の半導体基板の製造方法による
と、凹凸が設けられて粗面化された半導体層の裏面を埋
め込み膜によって平坦化することができるので、基板裏
面が平坦化され、それにより半導体装置の製造工程を簡
単化できる。
In addition, according to the second method for manufacturing a semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor layer which has been roughened by providing irregularities can be flattened by the buried film, so that the back surface of the substrate is flattened. Thereby, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.

【0049】また、第2の半導体基板の製造方法による
と、埋め込み膜として、例えばIII族窒化物を主成分と
する他の半導体層を結晶成長させる場合には、凹凸のう
ち凸部上に形成される他の半導体層の結晶性を良好にで
きるので、光散乱部を有する半導体基板の結晶性を良好
にできる。
Further, according to the second method for manufacturing a semiconductor substrate, when another semiconductor layer mainly containing a group III nitride is to be crystal-grown as a buried film, it is formed on a convex portion of the unevenness. Since the crystallinity of the other semiconductor layer to be formed can be improved, the crystallinity of the semiconductor substrate having the light scattering portion can be improved.

【0050】本発明に係る第3の半導体基板の製造方法
は、III 族窒化物を主成分とする第1の半導体層の上
に、III 族窒化物よりも大きな光吸収係数を有する材料
よりなる光吸収部を部分的に形成する工程と、光吸収部
を含む第1の半導体層の上に、III 族窒化物を主成分と
する第2の半導体層を結晶成長させ、それによって第1
の半導体層、光吸収部及び第2の半導体層から構成され
る半導体基板を形成する工程とを備えている。
According to a third method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a material having a larger light absorption coefficient than a group III nitride is formed on a first semiconductor layer containing a group III nitride as a main component. Forming a light absorbing portion partially, and crystal-growing a second semiconductor layer containing Group III nitride as a main component on the first semiconductor layer including the light absorbing portion.
Forming a semiconductor substrate composed of the semiconductor layer, the light absorbing portion, and the second semiconductor layer.

【0051】第3の半導体基板の製造方法によると、半
導体基板を構成する第1の半導体層と第2の半導体層と
の間に光吸収部を形成するため、基板表面から入射した
後に基板裏面で反射する光、つまり反射光の強度を低減
できる。従って、この半導体基板を用いた窒化物半導体
装置を製造するためのフォトリソグラフィ工程におい
て、レジスト膜における本来露光されるべきではない領
域まで露光されてしまう事態を回避できるため、パター
ン精度を向上させることができるので、窒化物半導体装
置の製造歩留まりを向上させることできる。
According to the third method for manufacturing a semiconductor substrate, a light absorbing portion is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer constituting the semiconductor substrate. , The intensity of the reflected light can be reduced. Therefore, in a photolithography process for manufacturing a nitride semiconductor device using this semiconductor substrate, it is possible to avoid a situation in which a region of the resist film that should not be exposed is exposed, thereby improving pattern accuracy. Therefore, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0052】また、第3の半導体基板の製造方法による
と、第1の半導体層と異なる吸収係数を有する材料、つ
まり第1の半導体層と異なる材料よりなる光吸収部を部
分的に形成した後、該光吸収部を含む第1の半導体層の
上に第2の半導体層を結晶成長させるため、第1の半導
体層に生じていた欠陥等が第2の半導体層に引き継がれ
ることを光吸収部によって抑制できる。従って、第2の
半導体層の結晶性を良好にできるので、光吸収部を有す
る半導体基板の結晶性を良好にできる。
According to the third method of manufacturing a semiconductor substrate, a material having an absorption coefficient different from that of the first semiconductor layer, that is, a light absorbing portion made of a material different from that of the first semiconductor layer is partially formed. Since the second semiconductor layer is crystal-grown on the first semiconductor layer including the light-absorbing portion, light absorption that defects and the like generated in the first semiconductor layer are inherited by the second semiconductor layer is considered. Part. Accordingly, since the crystallinity of the second semiconductor layer can be improved, the crystallinity of the semiconductor substrate having the light absorbing portion can be improved.

【0053】本発明に係る第4の半導体基板の製造方法
は、III 族窒化物を主成分とする半導体層に不純物を注
入して光を吸収する準位を発生させることによって光吸
収部を形成し、それにより半導体層及び光吸収部から構
成される半導体基板を形成する工程を備えている。
According to the fourth method of manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a light absorbing portion is formed by injecting impurities into a semiconductor layer containing a group III nitride as a main component to generate a level for absorbing light. Forming a semiconductor substrate composed of a semiconductor layer and a light absorbing portion.

【0054】第4の半導体基板の製造方法によると、半
導体基板を構成する半導体層に光吸収部を形成するた
め、基板表面から入射した後に基板裏面で反射する光、
つまり反射光の強度を低減できる。従って、この半導体
基板を用いた窒化物半導体装置を製造するためのフォト
リソグラフィ工程において、レジスト膜における本来露
光されるべきではない領域まで露光されてしまう事態を
回避できるため、パターン精度を向上させることができ
るので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向上させる
ことできる。
According to the fourth method for manufacturing a semiconductor substrate, since a light absorbing portion is formed in a semiconductor layer constituting the semiconductor substrate, light incident on the surface of the substrate and then reflected on the back surface of the substrate,
That is, the intensity of the reflected light can be reduced. Therefore, in a photolithography process for manufacturing a nitride semiconductor device using this semiconductor substrate, it is possible to avoid a situation in which a region of the resist film that should not be exposed is exposed, thereby improving pattern accuracy. Therefore, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0055】また、第4の半導体基板の製造方法による
と、基板となる半導体層に不純物を注入して光吸収部を
形成するため、光吸収部を有する半導体基板の結晶性の
低下を防止できる。
According to the fourth method of manufacturing a semiconductor substrate, since a light absorbing portion is formed by injecting impurities into a semiconductor layer serving as a substrate, a decrease in crystallinity of a semiconductor substrate having a light absorbing portion can be prevented. .

【0056】第4の半導体基板の製造方法において、光
吸収部を形成する工程は、半導体層の上にマスクパター
ンを部分的に形成して、該マスクパターンを用いて半導
体層に対して不純物を注入することにより、半導体層に
光吸収部を部分的に形成する工程と、マスクパターンを
除去する工程とを含むことが好ましい。
In the fourth method of manufacturing a semiconductor substrate, the step of forming a light absorbing portion includes forming a mask pattern partially on the semiconductor layer, and using the mask pattern to add impurities to the semiconductor layer. It is preferable to include a step of partially forming a light absorbing portion in the semiconductor layer by implantation and a step of removing the mask pattern.

【0057】このようにすると、半導体層の上に部分的
に形成された光吸収部を確実に実現できる。また、半導
体基板を用いて例えばリッジ型レーザ装置を作製する場
合、半導体基板におけるリッジ構造の下側に吸収部を設
けないことによって、半導体基板上の活性層の特性を劣
化させることなく、フォトリソグラフィ工程でのパター
ン精度向上効果を得ることができる。
In this way, a light absorbing portion formed partially on the semiconductor layer can be reliably realized. In the case of manufacturing a ridge-type laser device using a semiconductor substrate, for example, the photolithography can be performed without deteriorating the characteristics of the active layer on the semiconductor substrate by not providing an absorption section below the ridge structure in the semiconductor substrate. The effect of improving the pattern accuracy in the process can be obtained.

【0058】本発明に係る第1の半導体装置は、一の面
から入射した光を散乱させる散乱部が他の面又は内部に
設けられており且つIII 族窒化物を主成分とする半導体
基板と、III 族窒化物よりなる半導体層に対してフォト
リソグラフィ及びエッチングを用いることによって半導
体基板における一の面の上に形成された構造とを備えて
いる。
In the first semiconductor device according to the present invention, a scattering portion for scattering light incident from one surface is provided on another surface or inside, and a semiconductor substrate mainly containing a group III nitride is provided. And a structure formed on one surface of a semiconductor substrate by using photolithography and etching for a semiconductor layer made of a group III nitride.

【0059】第1の半導体装置によると、本発明に係る
第1の半導体基板を用いた半導体装置であるため、フォ
トリソグラフィ工程でレジスト膜に不要な感光が生じる
ことがない。このため、基板上に形成される構造の寸法
精度を向上させることができるので、半導体装置の製造
歩留まりを向上させることできる。
According to the first semiconductor device, since the semiconductor device uses the first semiconductor substrate according to the present invention, unnecessary exposure of the resist film does not occur in the photolithography process. Therefore, the dimensional accuracy of the structure formed on the substrate can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0060】本発明に係る第2の半導体装置は、一の面
から入射した光を透過させる透過部が他の面に設けられ
ており且つIII 族窒化物を主成分とする半導体基板と、
III族窒化物よりなる半導体層に対してフォトリソグラ
フィ及びエッチングを用いることによって半導体基板に
おける一の面の上に形成された構造とを備えている。
A second semiconductor device according to the present invention is characterized in that a transmission portion for transmitting light incident from one surface is provided on another surface, and a semiconductor substrate mainly containing a group III nitride;
A structure formed on one surface of a semiconductor substrate by using photolithography and etching on a semiconductor layer made of a group III nitride.

【0061】第2の半導体装置によると、本発明に係る
第2の半導体基板を用いた半導体装置であるため、フォ
トリソグラフィ工程でレジスト膜に不要な感光が生じる
ことがない。このため、基板上に形成される構造の寸法
精度を向上させることができるので、半導体装置の製造
歩留まりを向上させることできる。
According to the second semiconductor device, since the semiconductor device uses the second semiconductor substrate according to the present invention, unnecessary exposure of the resist film does not occur in the photolithography process. Therefore, the dimensional accuracy of the structure formed on the substrate can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0062】本発明に係る第3の半導体装置は、一の面
から入射した光を吸収する吸収部が少なくとも一部分に
設けられており且つIII 族窒化物を主成分とする半導体
基板と、III 族窒化物よりなる半導体層に対してフォト
リソグラフィ及びエッチングを用いることによって半導
体基板における一の面の上に形成された構造とを備えて
いる。
A third semiconductor device according to the present invention is provided with a semiconductor substrate having a group III nitride as a main component, wherein at least a portion for absorbing light incident from one surface is provided; A structure formed on one surface of the semiconductor substrate by using photolithography and etching for the semiconductor layer made of nitride.

【0063】第3の半導体装置によると、本発明に係る
第3の半導体基板を用いた半導体装置であるため、フォ
トリソグラフィ工程でレジスト膜に不要な感光が生じる
ことがない。このため、基板上に形成される構造の寸法
精度を向上させることができるので、半導体装置の製造
歩留まりを向上させることできる。
According to the third semiconductor device, since the semiconductor device uses the third semiconductor substrate according to the present invention, unnecessary photosensitization does not occur in the resist film in the photolithography process. Therefore, the dimensional accuracy of the structure formed on the substrate can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0064】第1〜第3の半導体装置のいずれかにおい
て、前述の構造はリッジ構造又は溝構造を有していても
よい。
In any one of the first to third semiconductor devices, the above structure may have a ridge structure or a groove structure.

【0065】また、第3の半導体装置において、前述の
構造はリッジ構造を有しており、半導体基板におけるリ
ッジ構造の下側には吸収部が設けられていないことが好
ましい。このようにすると、基板上の活性層の特性を劣
化させることなく、フォトリソグラフィ工程でのパター
ン精度向上効果を得ることができる。
In the third semiconductor device, it is preferable that the above-described structure has a ridge structure, and that no absorption portion is provided below the ridge structure in the semiconductor substrate. In this case, the effect of improving the pattern accuracy in the photolithography process can be obtained without deteriorating the characteristics of the active layer on the substrate.

【0066】本発明に係る第1のパターン形成方法は、
一の面から入射した光を散乱させる散乱部が他の面又は
内部に設けられており且つIII 族窒化物を主成分とする
半導体基板における一の面の上に、III 族窒化物よりな
る半導体層を形成する工程と、半導体層の上にポジ型又
はネガ型のレジスト膜を形成する工程と、開口部を有す
るフォトマスクを介してレジスト膜に露光光を照射する
工程と、レジスト膜を現像することによって、レジスト
膜がポジ型の場合にはレジスト膜における露光光が照射
された部分を除去すると共にレジスト膜がネガ型の場合
にはレジスト膜における露光光が照射されなかった部分
を除去し、それによりレジストパターンを形成する工程
と、レジストパターンをマスクとして半導体層に対して
エッチングを行なう工程とを備えている。
The first pattern forming method according to the present invention comprises:
A scattering portion for scattering light incident from one surface is provided on another surface or inside, and a semiconductor made of a group III nitride is provided on one surface of a semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component. Forming a layer, forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, irradiating the resist film with exposure light through a photomask having openings, and developing the resist film. When the resist film is a positive type, the portion of the resist film irradiated with the exposure light is removed, and when the resist film is a negative type, the portion of the resist film which is not irradiated with the exposure light is removed. And a step of forming a resist pattern thereby, and a step of etching the semiconductor layer using the resist pattern as a mask.

【0067】第1のパターン形成方法によると、本発明
に係る第1の半導体基板を用いた半導体装置を製造する
ためのパターン形成方法であるため、レジスト膜におけ
る本来露光されるべきではない領域まで露光されてしま
う事態を回避できる。このため、レジストパターンの精
度を向上させることができるので、半導体装置の製造歩
留まりを向上させることできる。
According to the first pattern forming method, since it is a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the first semiconductor substrate according to the present invention, even a region of the resist film which should not be exposed to light is required. Exposure can be avoided. For this reason, the precision of the resist pattern can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0068】本発明に係る第2のパターン形成方法は、
一の面から入射した光を透過させる透過部が他の面に設
けられており且つIII 族窒化物を主成分とする半導体基
板における一の面の上に、III 族窒化物よりなる半導体
層を形成する工程と、半導体層の上にポジ型又はネガ型
のレジスト膜を形成する工程と、開口部を有するフォト
マスクを介してレジスト膜に露光光を照射する工程と、
レジスト膜を現像することによって、レジスト膜がポジ
型の場合にはレジスト膜における露光光が照射された部
分を除去すると共にレジスト膜がネガ型の場合にはレジ
スト膜における露光光が照射されなかった部分を除去
し、それによりレジストパターンを形成する工程と、レ
ジストパターンをマスクとして半導体層に対してエッチ
ングを行なう工程とを備えている。
The second pattern forming method according to the present invention comprises:
A transmission part for transmitting light incident from one surface is provided on the other surface, and a semiconductor layer made of a group III nitride is formed on one surface of the semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component. Forming, and forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, and irradiating the resist film with exposure light through a photomask having an opening,
By developing the resist film, the exposed portion of the resist film was exposed to light when the resist film was positive, and the resist film was not exposed to light when the resist film was negative. The method includes a step of removing a portion to form a resist pattern thereby, and a step of etching the semiconductor layer using the resist pattern as a mask.

【0069】第2のパターン形成方法によると、本発明
に係る第2の半導体基板を用いた半導体装置を製造する
ためのパターン形成方法であるため、レジスト膜におけ
る本来露光されるべきではない領域まで露光されてしま
う事態を回避できる。このため、レジストパターンの精
度を向上させることができるので、半導体装置の製造歩
留まりを向上させることできる。
According to the second pattern forming method, since it is a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the second semiconductor substrate according to the present invention, even a region which should not be exposed to light in the resist film Exposure can be avoided. For this reason, the precision of the resist pattern can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0070】本発明に係る第3のパターン形成方法は、
一の面から入射した光を吸収する吸収部が少なくとも一
部分に設けられており且つIII 族窒化物を主成分とする
半導体基板における一の面の上に、III 族窒化物よりな
る半導体層を形成する工程と、半導体層の上にポジ型又
はネガ型のレジスト膜を形成する工程と、開口部を有す
るフォトマスクを介してレジスト膜に露光光を照射する
工程と、レジスト膜を現像することによって、レジスト
膜がポジ型の場合にはレジスト膜における露光光が照射
された部分を除去すると共にレジスト膜がネガ型の場合
にはレジスト膜における露光光が照射されなかった部分
を除去し、それによりレジストパターンを形成する工程
と、レジストパターンをマスクとして半導体層に対して
エッチングを行なう工程とを備えている。
The third pattern forming method according to the present invention comprises:
A semiconductor layer made of a group III nitride is formed on one surface of a semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component, wherein an absorption part for absorbing light incident from one surface is provided at least in part. And forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, irradiating the resist film with exposure light through a photomask having an opening, and developing the resist film. If the resist film is of a positive type, the portion of the resist film irradiated with the exposure light is removed, and if the resist film is of the negative type, the portion of the resist film which is not irradiated with the exposure light is removed. The method includes a step of forming a resist pattern and a step of etching the semiconductor layer using the resist pattern as a mask.

【0071】第3のパターン形成方法によると、本発明
に係る第3の半導体基板を用いた半導体装置を製造する
ためのパターン形成方法であるため、レジスト膜におけ
る本来露光されるべきではない領域まで露光されてしま
う事態を回避できる。このため、レジストパターンの精
度を向上させることができるので、半導体装置の製造歩
留まりを向上させることできる。
According to the third pattern forming method, since it is a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the third semiconductor substrate according to the present invention, even a region of the resist film which should not be exposed to light is used. Exposure can be avoided. For this reason, the precision of the resist pattern can be improved, so that the production yield of the semiconductor device can be improved.

【0072】[0072]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、第1の
実施形態に係る半導体基板及びその製造方法、並びにそ
の半導体基板を用いた半導体装置を製造するためのパタ
ーン形成方法について図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A semiconductor substrate according to a first embodiment, a method for manufacturing the same, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described with reference to the drawings. It will be described with reference to FIG.

【0073】図1は第1の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the first embodiment.

【0074】図1に示すように、第1の実施形態に係る
半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはGa
N層100よりなる。また、GaN層100(以下、G
aN基板100と称することもある)の表面は(000
1)Ga面であり、GaN基板100の裏面は(000
1)N面であり、GaN基板100の厚さは例えば20
0μmである。
As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate according to the first embodiment includes a group III nitride semiconductor layer, specifically, Ga
It is composed of an N layer 100. In addition, the GaN layer 100 (hereinafter, G
The surface of the (aN substrate 100) is (000
1) The Ga surface, and the back surface of the GaN substrate 100 is (000)
1) The N-plane and the thickness of the GaN substrate 100 is, for example, 20
0 μm.

【0075】第1の実施形態の特徴は、GaN基板10
0の裏面が凹凸100aを有する粗面となっていること
である。ここで、GaN基板100を用いた半導体装置
を製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる
露光光の波長をλとすると、凹凸100aはλ/10程
度以上の段差を有することが好ましい。
The feature of the first embodiment is that the GaN substrate 10
0 is a rough surface having irregularities 100a. Here, assuming that the wavelength of exposure light used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the GaN substrate 100 is λ, the unevenness 100a preferably has a step of about λ / 10 or more.

【0076】図2(a)〜(e)は、図1に示す第1の
実施形態に係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断
面図である。
FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing the semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIG.

【0077】まず、図2(a)に示すように、厚さ30
0μmのサファイア基板101と厚さ80μmのシリコ
ン基板102とからなるシリコン・オン・サファイア基
板(以下、SOS基板と称する)を用意する。
First, as shown in FIG.
A silicon-on-sapphire substrate (hereinafter, referred to as an SOS substrate) including a 0 μm sapphire substrate 101 and a 80 μm thick silicon substrate 102 is prepared.

【0078】次に、トリメチルアルミニウム及びアンモ
ニアを原料ガスとして用いたMOVPE(metal organi
c vapor phase epitaxy )法によって、図2(b)に示
すように、SOS基板のうちのシリコン基板102の上
に、1000℃の温度下でAlN層103を200nm
の厚さ成長させる。
Next, MOVPE (metal organi) using trimethylaluminum and ammonia as source gases
c vapor phase epitaxy), as shown in FIG. 2B, an AlN layer 103 is formed on a silicon substrate 102 of the SOS substrate at a temperature of 1000 ° C. to a thickness of 200 nm.
Grow thickness.

【0079】図3は第1の実施形態に係る半導体基板の
製造方法において用いられるMOVPE装置の一例を示
している。図3に示すように、MOVPE装置は、石英
又はステンレス等よりなる反応管150と、反応管15
0内において被処理基板151が載置されるサセプタ1
52と、反応管150内においてサセプタ152を介し
て被処理基板151を加熱する加熱手段153とを備え
ている。反応管150は、原料ガス及びキャリアガスが
導入されるガス導入口150aと、使用済みのガスが排
気されるガス排出口150bとを有している。サセプタ
152は例えばグラファイト等よりなる。加熱手段15
3としては、抵抗線ヒーター(抵抗加熱ヒーター)又は
ランプヒーター等が用いられる。
FIG. 3 shows an example of a MOVPE apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the MOVPE apparatus includes a reaction tube 150 made of quartz or stainless steel, and a reaction tube 15.
Susceptor 1 on which substrate 151 to be processed is placed
52 and a heating means 153 for heating the substrate 151 via the susceptor 152 in the reaction tube 150. The reaction tube 150 has a gas inlet 150a through which the raw material gas and the carrier gas are introduced, and a gas outlet 150b through which the used gas is exhausted. The susceptor 152 is made of, for example, graphite. Heating means 15
As 3, a resistance wire heater (resistance heater) or a lamp heater is used.

【0080】ところで、MOVPE法によるIII 族窒化
物半導体層の成長においては、III族元素面の成長速度
が速いため、III 族元素面の成長が支配的となる。従っ
て、図2(b)に示すAlN層103の成膜工程におい
ては、Al面の成長が支配的となる結果、AlN層10
3の表面はAl面となる一方、AlN層103の裏面、
つまりAlN層103のシリコン基板102側の面はN
面となる。
In the growth of the group III nitride semiconductor layer by the MOVPE method, the growth of the group III element surface is dominant because the growth rate of the group III element surface is high. Therefore, in the step of forming the AlN layer 103 shown in FIG.
3 is the Al surface, while the back surface of the AlN layer 103 is
That is, the surface of the AlN layer 103 on the silicon substrate 102 side is N
Surface.

【0081】次に、HClガスとGaとを800℃の温
度下で反応させることにより得られる塩化ガリウム、及
びアンモニアを原料ガスとして用いたHVPE(hydrid
e vapor phase epitaxy )法を用いて、図2(c)に示
すように、AlN層103の上に、1000℃の温度下
でGaN層100を250μmの厚さ成長させる。この
とき、AlN層103の表面がAl面であるので、Ga
N層100のAlN層103側の面つまりGaN層10
0の裏面はN面となる一方、GaN層100の表面はG
a面となる。また、サファイア基板101とシリコン基
板102とからなるSOS基板上にGaN層100を形
成するため、サファイア基板101がGaN層100に
与える圧縮応力と、シリコン基板102がGaN層10
0に与える引っ張り応力とがつり合うので、クラックを
発生させずに厚膜のGaN層100を成長させることが
できる。
Next, gallium chloride obtained by reacting HCl gas and Ga at a temperature of 800 ° C., and HVPE (hydrid) using ammonia as a source gas.
As shown in FIG. 2C, a GaN layer 100 is grown to a thickness of 250 μm on the AlN layer 103 at a temperature of 1000 ° C. by using an evapor phase epitaxy method. At this time, since the surface of the AlN layer 103 is an Al surface, Ga
The surface of the N layer 100 on the AlN layer 103 side, that is, the GaN layer 10
0 is the N-plane, while the surface of the GaN layer 100 is the G-plane.
The surface is a. In addition, since the GaN layer 100 is formed on the SOS substrate including the sapphire substrate 101 and the silicon substrate 102, the sapphire substrate 101 applies a compressive stress to the GaN layer 100 and the silicon substrate 102
Since the tensile stress given to zero is balanced, the thick GaN layer 100 can be grown without generating cracks.

【0082】図4は第1の実施形態に係る半導体基板の
製造方法において用いられるHVPE装置の一例を示し
ている。図4に示すように、HVPE装置は、石英等よ
りなる反応管160と、反応管160内において被処理
基板161が載置されるサセプタ162と、反応管16
0内においてHClガスと反応させる溶融状態のGa1
63が入れられる皿164と、反応管160の外側から
反応管160内を加熱する加熱手段165とを備えてい
る。反応管160は、アンモニアガス及びキャリアガス
が導入される第1のガス導入口160aと、HClガス
及びキャリアガスが導入される第2のガス導入口160
bと、使用済みのガスが排気されるガス排出口160c
とを有している。サセプタ162は例えばグラファイト
又は石英等よりなると共に、皿164は例えば石英等よ
りなる。加熱手段165としては、管状抵抗線ヒーター
等が用いられる。
FIG. 4 shows an example of an HVPE apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the HVPE apparatus includes a reaction tube 160 made of quartz or the like, a susceptor 162 in which a substrate 161 to be processed is placed in the reaction tube 160, and a reaction tube 16.
Ga1 in molten state reacted with HCl gas in
A dish 164 in which 63 is placed and a heating means 165 for heating the inside of the reaction tube 160 from outside the reaction tube 160 are provided. The reaction tube 160 has a first gas inlet 160a into which ammonia gas and carrier gas are introduced, and a second gas inlet 160 into which HCl gas and carrier gas are introduced.
b and a gas outlet 160c from which used gas is exhausted
And The susceptor 162 is made of, for example, graphite or quartz, and the dish 164 is made of, for example, quartz. As the heating means 165, a tubular resistance wire heater or the like is used.

【0083】次に、フッ酸と硝酸との混合液を用いた処
理により、図2(d)に示すように、シリコン基板10
2のみを除去することによって、サファイア基板101
と、窒化物半導体基板となるGaN層100つまりGa
N基板100とを分離する。ここで、GaN基板100
の両面は凹凸のない鏡面であると共に、GaN基板10
0の裏面にはAlN層103が形成されている。
Next, as shown in FIG. 2D, the silicon substrate 10 was treated by using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid.
By removing only 2 sapphire substrate 101
And a GaN layer 100, ie, Ga
The N substrate 100 is separated. Here, the GaN substrate 100
Of the GaN substrate 10
The AlN layer 103 is formed on the back surface of the “0”.

【0084】次に、図2(e)に示すように、GaN基
板100の裏面側を削ることによって、AlN層103
を除去すると共に、GaN基板100の裏面に凹凸10
0aを形成して該裏面を粗面化する。ここで、GaN基
板100の裏面を粗面化する方法は特に限定されるもの
ではないが、例えば粒径10〜50μmの研磨剤を用い
てGaN基板100の裏面を研磨することによってGa
N基板100の裏面を粗面化することができる。具体的
には、第1の実施形態においては、GaN基板100の
厚さが最終的に200μm程度になるまでGaN基板1
00の裏面を研磨することによって、図1に示す第1の
実施形態に係る半導体基板を得た。
Next, as shown in FIG. 2E, the back surface of the GaN substrate 100 is ground to form the AlN layer 103.
Is removed, and unevenness 10 is formed on the back surface of the GaN substrate 100.
0a is formed to roughen the back surface. Here, the method of roughening the back surface of the GaN substrate 100 is not particularly limited. For example, the back surface of the GaN substrate 100 is polished using an abrasive having a particle size of 10 to 50 μm.
The back surface of N substrate 100 can be roughened. Specifically, in the first embodiment, the thickness of the GaN substrate 100 is reduced until the thickness of the GaN substrate 100 finally becomes about 200 μm.
By polishing the back surface of No. 00, the semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIG. 1 was obtained.

【0085】図5は、図1に示す第1の実施形態に係る
半導体基板つまりGaN基板100の上に形成されたレ
ジスト膜に対して露光を行なっている様子を示してい
る。
FIG. 5 shows how the resist film formed on the semiconductor substrate, that is, the GaN substrate 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is exposed.

【0086】図5に示すように、GaN基板100上の
レジスト膜171に対して、開口部172aを有するフ
ォトマスク172を介して例えばg線が露光光173と
して照射されている。このとき、レジスト膜171を透
過してGaN基板100の表面(以下、基板表面と称す
ることもある)に入射した露光光173つまり入射光1
73は、GaN基板100の裏面(以下、基板裏面と称
することもある)から出射される出射光174と、基板
裏面の凹凸100aによって乱反射されて生じる反射光
175とに分かれる。尚、レジスト膜171における領
域171aは入射光173によって本来露光されるべき
領域である。また、露光装置としては、例えば水銀ラン
プのg線を光源とするコンタクトアライナーを用いる。
As shown in FIG. 5, the resist film 171 on the GaN substrate 100 is irradiated with, for example, g-line as exposure light 173 through a photomask 172 having an opening 172a. At this time, the exposure light 173 transmitted through the resist film 171 and incident on the surface of the GaN substrate 100 (hereinafter, also referred to as the substrate surface), that is, the incident light 1
Reference numeral 73 is divided into outgoing light 174 emitted from the back surface of the GaN substrate 100 (hereinafter, also referred to as the back surface of the substrate) and reflected light 175 generated by irregular reflection by the unevenness 100a on the back surface of the substrate. The region 171a in the resist film 171 is a region that should be originally exposed by the incident light 173. As the exposure device, for example, a contact aligner using a g-line of a mercury lamp as a light source is used.

【0087】本件発明者らは、第1の実施形態に係る半
導体基板を含む、様々な裏面形状を有するGaN基板の
上にレジスト膜を形成した後、レジスト膜に対して露光
を行ない、その後、レジスト膜を現像することによりレ
ジストパターンを形成し、その外観を調べた。以下、そ
の結果について図6を参照しながら説明する。
The present inventors formed a resist film on a GaN substrate having various back surfaces including the semiconductor substrate according to the first embodiment, and then exposed the resist film. A resist pattern was formed by developing the resist film, and its appearance was examined. Hereinafter, the results will be described with reference to FIG.

【0088】図6は、ライン部及びスペース部の幅が2
μmのラインアンドスペース状のレジストパターンをG
aN基板上に形成した場合における、基板裏面での露光
光(g線)の反射率と、ライン部となるレジストパター
ンの外観良品率との関係を示している。
FIG. 6 shows that the width of the line portion and the space portion is 2
μm line and space resist pattern
The graph shows the relationship between the reflectance of the exposure light (g-line) on the back surface of the substrate and the non-defective appearance ratio of the resist pattern forming the line portion when formed on an aN substrate.

【0089】ここで、外観良品とは、レジストパターン
の幅が2±0.2μmの範囲内にあるものを意味する。
また、基板裏面での露光光の反射率(以下、裏面反射率
と称する)は、該裏面を粗面化させるための研磨におい
て研磨剤の粒径又は研磨時間を変化させることによって
変化させている。尚、裏面反射率は、基板表面に入射角
90°(略90°を含む)で入射された入射光の強度に
対する、基板裏面で反射された後に基板表面から出射角
90°(略90°を含む)で出射された反射光の強度の
比(測定値)を用いて示している。例えば、GaN基板
の裏面が、原子間力顕微鏡によって原子層オーダーのス
テップが見られるような非常に平坦な面である場合、裏
面反射率は21%程度である。このような非常に平坦な
面は、粒径1μm未満の非常に細かな研磨剤を用いてG
aN基板の裏面を研磨をした後に該裏面をアンモニア雰
囲気中で約1000℃に加熱することによって得られ
る。
Here, “good appearance” means that the width of the resist pattern is in the range of 2 ± 0.2 μm.
Further, the reflectance of exposure light on the back surface of the substrate (hereinafter, referred to as back surface reflectance) is changed by changing the particle size or polishing time of the abrasive in polishing for roughening the back surface. . Note that the back surface reflectivity is defined as the output angle of 90 ° (approximately 90 °) from the substrate surface after being reflected on the back surface of the substrate with respect to the intensity of incident light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° (including approximately 90 °). (Including measured values) of the intensities of the reflected light emitted in the above-described manner. For example, in the case where the back surface of the GaN substrate is a very flat surface in which steps on the order of an atomic layer can be seen with an atomic force microscope, the back surface reflectance is about 21%. Such a very flat surface can be formed using a very fine abrasive having a particle size of less than 1 μm.
It is obtained by polishing the back surface of the aN substrate and then heating the back surface to about 1000 ° C. in an ammonia atmosphere.

【0090】図6に示すように、裏面反射率が16%以
上のときは、強度の大きい反射光によってレジスト膜が
裏側から露光されるため、レジスト膜が剥離したり又は
レジストパターン寸法が縮小したりする結果、外観良品
率が低下する。それに対して、裏面反射率を低下させる
に従って外観良品率が向上し、裏面反射率が13%以下
になると外観良品率がほぼ100%になる。すなわち、
裏面反射率が13%以下になると、ほぼ100%の歩留
まりで所望のレジストパターンを形成することができ
る。
As shown in FIG. 6, when the back surface reflectance is 16% or more, since the resist film is exposed from the back side by the reflected light having a high intensity, the resist film is peeled off or the size of the resist pattern is reduced. As a result, the appearance non-defective rate decreases. On the other hand, as the backside reflectance decreases, the appearance goodness rate increases, and when the backside reflectance becomes 13% or less, the appearance goodness rate becomes almost 100%. That is,
When the back surface reflectance becomes 13% or less, a desired resist pattern can be formed with a yield of almost 100%.

【0091】以下、図6に示す結果が得られる理由につ
いて説明する。GaN基板の裏面が鏡面のときは、前述
(「課題を解決するための手段」又は図23参照)のよ
うに裏面反射率が20%程度以上と高くなるため、露光
時に生じる基板裏面からの反射光がレジスト膜をその裏
側から感光させるので、レジスト膜の剥離又はレジスト
パターン寸法の縮小等の不良が生じる。特に、フォトマ
スクの開口部の幅が露光光の波長の数倍程度以下である
場合、フォトマスクにおける露光光の回折によって反射
光が開口部の外側に若干拡がるので、レジスト膜におけ
る本来露光されるべきではない領域が露光されやすくな
る。それに対して、本実施形態のように基板となるGa
N層の裏面が粗面化されていると、露光の際に基板裏面
で乱反射が生じるため、言い換えると、基板裏面で正反
射が生じにくいため、裏面反射率が低減し、その結果、
レジスト膜の裏側からの有害な露光がほとんど生じない
ので、外観不良のないレジストパターンの形成を行なう
ことができる。
Hereinafter, the reason why the result shown in FIG. 6 is obtained will be described. When the back surface of the GaN substrate is a mirror surface, the back surface reflectance is as high as about 20% or more as described above (see “Means for Solving the Problems” or FIG. 23), so that the reflection from the back surface of the substrate generated during exposure is large. Since the light exposes the resist film from the back side, defects such as peeling of the resist film or reduction in the size of the resist pattern occur. In particular, when the width of the opening of the photomask is about several times or less the wavelength of the exposure light, the reflected light slightly spreads outside the opening due to the diffraction of the exposure light in the photomask, so that the resist film is originally exposed. Areas that should not be exposed are more likely to be exposed. On the other hand, as in this embodiment, Ga
If the back surface of the N layer is roughened, irregular reflection occurs on the back surface of the substrate during exposure, in other words, regular reflection hardly occurs on the back surface of the substrate, and the back surface reflectance is reduced.
Since harmful exposure from the back side of the resist film hardly occurs, it is possible to form a resist pattern with no defective appearance.

【0092】すなわち、第1の実施形態によると、Ga
N基板100の裏面に凹凸100aが形成されており、
それによって該裏面が粗面化されているため、GaN基
板100の裏面で入射光173の正反射が生じにくいの
で、裏面反射率を確実に低減できる。このため、反射光
175の強度が低下して、反射光175によってレジス
ト膜171における本来露光されるべきではない領域
(領域171a以外の他の領域)まで露光されてしまう
事態を回避できるので、レジスト膜171からなるレジ
ストパターンの精度を向上させることできる。従って、
GaN基板100を用いた半導体装置を製造するための
フォトリソグラフィ工程でのパターン精度を向上させる
ことできるので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向
上させることできる。
That is, according to the first embodiment, Ga
Irregularities 100a are formed on the back surface of the N substrate 100,
As a result, since the rear surface is roughened, regular reflection of the incident light 173 does not easily occur on the rear surface of the GaN substrate 100, so that the rear surface reflectance can be reliably reduced. For this reason, it is possible to avoid a situation where the intensity of the reflected light 175 is reduced and the reflected light 175 exposes an area of the resist film 171 that should not be exposed (an area other than the area 171a). The accuracy of the resist pattern composed of the film 171 can be improved. Therefore,
Since the pattern accuracy in the photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the GaN substrate 100 can be improved, the manufacturing yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0093】尚、第1の実施形態において、GaN基板
100の裏面に凹凸100aを形成して該裏面を粗面化
することにより裏面反射率を低下させたが、裏面反射率
を低下させる方法は特に限定されるものではなく、例え
ば基板裏面に不均一に誘電体を吹き付けたり、基板裏面
に球状若しくは不定形状の物質を設けたり、又は基板裏
面に低反射率膜を形成したりしてもよい。但し、これら
の方法により裏面反射率を低下させた場合、以降の半導
体プロセスにおいて素子等への不純物混入の発生原因と
なりやすいため、できればGaN基板100の裏面の粗
面化によって裏面反射率を低下させることが好ましい。
In the first embodiment, the back surface reflectance is reduced by forming the unevenness 100a on the back surface of the GaN substrate 100 and roughening the back surface. However, the method of reducing the back surface reflectance is as follows. There is no particular limitation, for example, a dielectric may be sprayed unevenly on the back surface of the substrate, a spherical or indefinite-shaped substance may be provided on the back surface of the substrate, or a low-reflectance film may be formed on the back surface of the substrate. . However, when the back surface reflectance is reduced by these methods, it is likely to cause impurities to be mixed into elements and the like in the subsequent semiconductor process. Therefore, if possible, the back surface reflectance is reduced by roughening the back surface of the GaN substrate 100. Is preferred.

【0094】また、第1の実施形態において、GaN基
板100の裏面を粗面化するために研磨を用いたが、こ
れに代えて、サンドブラスト又はエッチング等の任意の
方法を用いてGaN基板100の裏面を粗面化してもよ
い。
In the first embodiment, polishing is used to roughen the back surface of the GaN substrate 100. Alternatively, the GaN substrate 100 may be polished by an arbitrary method such as sandblasting or etching. The back surface may be roughened.

【0095】また、第1の実施形態においては、基板表
面に入射角90°(略90°を含む)で入射した露光光
が基板裏面で反射した後に基板表面から出射角90°
(略90°を含む)で出射され、それによりレジスト膜
が感光されてしまうことを問題としているので、基板表
面に入射角90°で入射した露光光の基板裏面での反射
率が低減されてさえいれば、基板裏面の粗面形状は特に
限定されるものではない。但し、基板裏面の粗面形状
が、基板表面に入射角90°で入射した露光光を、基板
表面つまり基板主面に対してある特定の角度方向に反射
させるような場合、レジスト膜における所定の露光領域
以外の他の領域が感光される可能性があるので、できれ
ば基板裏面が、乱反射を生じさせる粗面形状を有してい
ることが好ましい。具体的には、基板裏面に、露光光の
波長の1/10程度以上の段差を有する凹凸を設けるこ
とにより、基板表面に入射角90°で入射した露光光を
あらゆる方向に散乱又は乱反射させることができる。ま
た、このとき、裏面反射率が13%程度以下になるよう
に基板裏面に凹凸を設けることが好ましい。
In the first embodiment, the exposure light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° (including approximately 90 °) is reflected by the back surface of the substrate and then emitted from the substrate surface at an angle of 90 °.
(Including approximately 90 °), which causes the resist film to be exposed, thereby reducing the reflectance of the exposure light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° on the back surface of the substrate. The rough surface shape of the back surface of the substrate is not particularly limited as long as it is provided. However, in the case where the rough surface shape of the back surface of the substrate reflects the exposure light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° in a specific angle direction with respect to the substrate surface, that is, the main surface of the substrate, a predetermined shape in the resist film is used. Since there is a possibility that a region other than the exposure region may be exposed, it is preferable that the back surface of the substrate has a rough surface shape that causes irregular reflection. Specifically, by providing unevenness having a step of about 1/10 or more of the wavelength of the exposure light on the back surface of the substrate, the exposure light incident on the substrate surface at an incident angle of 90 ° can be scattered or irregularly reflected in all directions. Can be. At this time, it is preferable to provide irregularities on the back surface of the substrate so that the back surface reflectance is about 13% or less.

【0096】また、第1の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板100中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the first embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light of a wavelength that propagates without being absorbed in the GaN substrate 100, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0097】また、第1の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
In the first embodiment, the type of the resist film used in the photolithography process may be a positive type or a negative type.

【0098】また、第1の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らず、GaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりな
るIII 族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これ
らのIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれ
ば、基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the first embodiment, GaN is used as a material for the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this. For example, a group III nitride semiconductor made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof may be used. May be used. At this time, as long as these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate, the substrate may contain other materials.

【0099】(第2の実施形態)以下、第2の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置を製造するためのパターン形成
方法について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A semiconductor substrate according to a second embodiment, a method for manufacturing the same, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described below with reference to the drawings. I do.

【0100】図7は第2の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the second embodiment.

【0101】図7に示すように、第2の実施形態に係る
半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはGa
N層100(以下、GaN基板100と称することもあ
る)よりなる。また、GaN基板100の表面は(00
01)Ga面であり、GaN基板100の裏面は(00
01)N面であり、GaN基板100の厚さは例えば3
00μmである。
As shown in FIG. 7, the semiconductor substrate according to the second embodiment includes a group III nitride semiconductor layer, specifically, Ga
An N layer 100 (hereinafter, also referred to as a GaN substrate 100). The surface of the GaN substrate 100 is (00
01) Ga surface and the back surface of the GaN substrate 100 is (00)
01) N-plane, and the thickness of the GaN substrate 100 is, for example, 3
00 μm.

【0102】第2の実施形態に係る半導体基板の特徴
は、GaN基板100の裏面に、g線又はi線等の露光
光に対して反射防止膜として機能する厚さ200nmの
酸化アルミニウム(Al23)層104が設けられてい
ることである。ここで、酸化アルミニウム層104は、
サファイア等と違って多結晶構造又はアモルファス構造
を有している一方、酸化アルミニウム層104の屈折率
は1.68であってサファイアと同程度である。また、
反射防止膜として機能するとは、GaN基板100の表
面から入射した光のGaN基板100の裏面での反射を
防止しつつ、該光を反射防止膜中を透過させて反射防止
膜の裏面から出射させることを意味する。従って、反射
防止膜の光透過率は80%以上であることが好ましい。
The semiconductor substrate according to the second embodiment is characterized in that a 200 nm thick aluminum oxide (Al 2 O 3) functioning as an anti-reflection film against exposure light such as g-line or i-line is formed on the back surface of the GaN substrate 100. O 3 ) layer 104 is provided. Here, the aluminum oxide layer 104
Unlike sapphire and the like, it has a polycrystalline structure or an amorphous structure, while the refractive index of the aluminum oxide layer 104 is 1.68, which is about the same as sapphire. Also,
To function as an anti-reflection film means that, while preventing reflection of light incident from the front surface of the GaN substrate 100 on the back surface of the GaN substrate 100, the light is transmitted through the anti-reflection film and emitted from the back surface of the anti-reflection film. Means that. Therefore, the light transmittance of the antireflection film is preferably 80% or more.

【0103】図7に示す第2の実施形態に係る半導体基
板の製造方法は以下の通りである。尚、第2の実施形態
に係る半導体基板の製造方法は、図2(a)〜(e)に
示す第1の実施形態に係る半導体基板の製造方法のうち
図2(d)に示す工程まではほぼ同様である。
The method for manufacturing the semiconductor substrate according to the second embodiment shown in FIG. 7 is as follows. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the second embodiment is the same as the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 2E until the step shown in FIG. Is almost the same.

【0104】すなわち、まず、図2(a)に示すよう
に、サファイア基板101とシリコン基板102とから
なるSOS基板を用意した後、トリメチルアルミニウム
及びアンモニアを原料ガスとして用いたMOVPE法に
よって、図2(b)に示すように、SOS基板のうちの
シリコン基板102の上にAlN層103を200nm
の厚さ成長させる。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、図2
(c)に示すように、AlN層103の上にGaN層1
00を300μmの厚さ成長させる。その後、図2
(d)に示すように、シリコン基板102のみを除去す
ることによって、サファイア基板101と、窒化物半導
体基板となるGaN層100つまりGaN基板100と
を分離する。ここで、GaN基板100の両面は凹凸の
ない鏡面であると共に、GaN基板100の裏面にはA
lN層103が形成されている。
That is, first, as shown in FIG. 2A, an SOS substrate composed of a sapphire substrate 101 and a silicon substrate 102 is prepared, and then the MOVPE method using trimethylaluminum and ammonia as a source gas is performed as shown in FIG. As shown in (b), an AlN layer 103 is formed on a silicon substrate 102 of the SOS substrate to a thickness of 200 nm.
Grow thickness. Then, using the HVPE method using gallium chloride and ammonia as source gases, FIG.
As shown in (c), the GaN layer 1 is formed on the AlN layer 103.
00 is grown to a thickness of 300 μm. Then, FIG.
As shown in (d), by removing only the silicon substrate 102, the sapphire substrate 101 is separated from the GaN layer 100, which is to be a nitride semiconductor substrate, that is, the GaN substrate 100. Here, both surfaces of the GaN substrate 100 are mirror surfaces without irregularities, and
An 1N layer 103 is formed.

【0105】次に、常圧下で水蒸気及び窒素の分圧をそ
れぞれ10%及び90%にした雰囲気中において、Al
N層103を含むGaN基板100に対して600℃、
10分間の加熱処理を行なう。これにより、AlN層1
03が選択的に酸化されて厚さ200nmの酸化アルミ
ニウム層104が形成され、それによって図7に示す第
2の実施形態に係る半導体基板が完成する。
Next, in an atmosphere in which the partial pressures of water vapor and nitrogen were 10% and 90%, respectively, under normal pressure,
600 ° C. for the GaN substrate 100 including the N layer 103,
Perform a heat treatment for 10 minutes. Thereby, the AlN layer 1
03 is selectively oxidized to form an aluminum oxide layer 104 having a thickness of 200 nm, whereby the semiconductor substrate according to the second embodiment shown in FIG. 7 is completed.

【0106】本件発明者らが、g線を用いた露光により
第1の実施形態と同様のラインアンドスペース状のレジ
ストパターンを第2の実施形態に係る半導体基板上に被
加工膜を介して形成し、該レジストパターンをマスクと
して被加工膜に対してエッチングを行なったところ、パ
ターン化された被加工膜の寸法はほぼ100%所定の範
囲内に収まった。このとき、第2の実施形態に係る半導
体基板における裏面反射率を調べたところ、0.5%程
度以下と非常に低い値になっており、それがパターン形
成を良好に行なえた理由であることが推測された。
The present inventors formed a line-and-space resist pattern similar to that of the first embodiment on a semiconductor substrate according to the second embodiment via a film to be processed by exposure using g-line. When the film to be processed was etched using the resist pattern as a mask, the dimension of the patterned film to be processed was almost 100% within a predetermined range. At this time, when the back surface reflectance of the semiconductor substrate according to the second embodiment was examined, it was a very low value of about 0.5% or less, which is the reason why the pattern formation was successfully performed. Was speculated.

【0107】すなわち、第2の実施形態によると、Ga
N基板100の裏面に反射防止膜として機能する酸化ア
ルミニウム層104が形成されているため、裏面反射率
を低減でき、それによって、基板表面から入射した後に
基板裏面で反射する光の強度を低減できる。このため、
GaN基板100を用いた半導体装置を製造するための
フォトリソグラフィ工程において、基板表面から入射し
た露光光が基板裏面で反射してレジスト膜における所定
の露光領域以外の他の領域まで露光されてしまう事態を
回避できる。従って、フォトリソグラフィ工程でのパタ
ーン精度を向上させることできるので、窒化物半導体装
置の製造歩留まりを向上させることできる。
That is, according to the second embodiment, Ga
Since the aluminum oxide layer 104 functioning as an anti-reflection film is formed on the back surface of the N substrate 100, the back surface reflectance can be reduced, thereby reducing the intensity of light reflected on the back surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate. . For this reason,
In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the GaN substrate 100, a situation in which exposure light incident from the surface of the substrate is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to areas other than the predetermined exposure area in the resist film. Can be avoided. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0108】また、第2の実施形態によると、GaN基
板100を形成した時点でGaN基板100の裏面に形
成されていたAlN層103を酸化して酸化アルミニウ
ム層104を形成するため、GaN基板100の裏面に
新たに反射防止膜を形成する場合と比べて工程を簡単化
できると共に、GaN基板100への不純物混入等の問
題を防止してGaN基板100の製造歩留まりを向上で
きる。
According to the second embodiment, the AlN layer 103 formed on the back surface of the GaN substrate 100 at the time of forming the GaN substrate 100 is oxidized to form the aluminum oxide layer 104. The process can be simplified as compared with the case where a new anti-reflection film is formed on the back surface of the GaN substrate 100, and the production yield of the GaN substrate 100 can be improved by preventing a problem such as impurity mixing into the GaN substrate 100.

【0109】尚、第2の実施形態において、反射防止膜
の材料として酸化アルミニウムを用いたが、これに代え
て、SiO2 又はSiNを用いてもよい。ここで、これ
らの材料によって、低反射率の反射防止膜を実現するた
めの条件について説明する。まず、反射防止膜の厚さ
は、反射防止膜中における露光光の波長の1/4波長の
奇数倍であることが好ましい。また、反射防止膜の屈折
率は、窒化物半導体基板(本実施形態ではGaN基板)
の屈折率と異なっていることが好ましく、さらに、その
屈折率の差はできる限り大きい方が好ましく、特に反射
防止膜の屈折率が窒化物半導体基板の屈折率の9/10
程度以下であることが好ましい。例えば、本実施形態に
おいては、反射防止膜となる酸化アルミニウム層104
の屈折率は1.68であり、酸化アルミニウム層104
の厚さ200nmは、反射防止膜中におけるg線の波長
(436nm/1.68)の3/4波長に相当する。ま
た、酸化アルミニウム層104の屈折率(1.68)と
GaN基板100の屈折率(2.5程度)との差は比較
的大きいので、裏面反射率を13%以下にできる厚さの
許容範囲、つまりフォトリソグラフィ工程でのパターン
精度を確実に向上できる厚さの許容範囲が比較的広くな
る。具体的には、酸化アルミニウム層104の厚さを、
酸化アルミニウム層104中における露光光の波長の1
/4波長を目標として設定する場合、裏面反射率を13
%以下にできる厚さの許容範囲は1/4波長±1/8波
長程度になる。これは、g線を用いた露光の場合で言う
と、65nm±40nm程度になる。
In the second embodiment, aluminum oxide is used as the material of the antireflection film, but SiO 2 or SiN may be used instead. Here, conditions for realizing a low-reflectance antireflection film using these materials will be described. First, it is preferable that the thickness of the antireflection film be an odd multiple of 1/4 wavelength of the wavelength of the exposure light in the antireflection film. Further, the refractive index of the antireflection film is a nitride semiconductor substrate (a GaN substrate in this embodiment).
It is preferable that the difference in the refractive index is as large as possible. In particular, the refractive index of the antireflection film is 9/10 of the refractive index of the nitride semiconductor substrate.
It is preferable that it is not more than about. For example, in this embodiment, the aluminum oxide layer 104 serving as an anti-reflection film is used.
Has a refractive index of 1.68 and the aluminum oxide layer 104
Has a thickness of 200 nm, which corresponds to / wavelength of the g-line wavelength (436 nm / 1.68) in the antireflection film. Further, since the difference between the refractive index (1.68) of the aluminum oxide layer 104 and the refractive index (about 2.5) of the GaN substrate 100 is relatively large, the allowable range of the thickness that can reduce the back surface reflectance to 13% or less. In other words, the allowable range of the thickness that can surely improve the pattern accuracy in the photolithography process becomes relatively wide. Specifically, the thickness of the aluminum oxide layer 104 is
1 of the wavelength of the exposure light in the aluminum oxide layer 104
When the target is set to 波長 wavelength, the backside reflectance is set to 13
% Is about 1/4 wavelength ± 1/8 wavelength. This is about 65 nm ± 40 nm in the case of g-line exposure.

【0110】[表1]及び[表2]に、本件発明者らが
調べた様々な反射防止膜の特性を、露光光としてそれぞ
れi線及びg線を用いた場合について示す。但し、いず
れの特性も、反射防止膜の厚さを反射防止膜中における
露光光の波長の1/4波長を目標として設定すると共に
窒化物半導体基板としてGaN基板を用いた場合に得ら
れたものである。
Tables 1 and 2 show the characteristics of various antireflection films examined by the present inventors when the i-line and the g-line were used as exposure light, respectively. However, both characteristics were obtained when the thickness of the anti-reflection film was set to a target of 波長 wavelength of the exposure light in the anti-reflection film and a GaN substrate was used as the nitride semiconductor substrate. It is.

【0111】[0111]

【表1】 [Table 1]

【0112】[0112]

【表2】 [Table 2]

【0113】[表1]及び[表2]に示すように、反射
防止膜の屈折率をGaNの屈折率(2.5)よりも小さ
い2.32以下にしなければ、反射防止膜としての十分
な効果が得られない。また、反射防止膜の屈折率がGa
Nの屈折率よりも小さくなるに従って、反射率(裏面反
射率)の低減効果、つまり反射防止効果が大きくなると
共に裏面反射率を13%以下にできる厚さの許容範囲が
大きくなる。尚、[表1]及び[表2]において、Ti
2 及びZrO2 よりなる反射防止膜の屈折率が、g線
を用いた場合とi線を用いた場合とで異なっているの
は、g線及びi線の波長付近でTiO2 及びZrO2
波長分散が大きいことに起因している。
As shown in [Table 1] and [Table 2], unless the refractive index of the anti-reflection film is set to 2.32 or less, which is smaller than the refractive index (2.5) of GaN, the anti-reflection film cannot be sufficiently used. Effects cannot be obtained. The refractive index of the antireflection film is Ga
As the refractive index becomes smaller than the refractive index of N, the effect of reducing the reflectance (backside reflectance), that is, the antireflection effect increases, and the allowable range of the thickness that can reduce the backside reflectance to 13% or less increases. In Tables 1 and 2, Ti
The difference between the refractive index of the antireflection film made of O 2 and ZrO 2 between the case of using g-line and the case of using i-line is that TiO 2 and ZrO 2 near the wavelengths of g-line and i-line. Is caused by a large chromatic dispersion.

【0114】また、第2の実施形態において、反射防止
膜として、基板となるIII 族窒化物の屈折率と異なる屈
折率を有する材料からなる複数の層の積層体を用いても
よい。このとき、該積層体のうち少なくとも2つの層は
互いに異なる屈折率を有することが好ましい。
In the second embodiment, as the antireflection film, a laminate of a plurality of layers made of a material having a refractive index different from that of the group III nitride serving as the substrate may be used. At this time, it is preferable that at least two layers of the laminate have different refractive indexes.

【0115】また、第2の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板100中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the second embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light having a wavelength that propagates in the GaN substrate 100 without being absorbed, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0116】また、第2の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
Further, in the second embodiment, the type of the resist film used in the photolithography process may be a positive type or a negative type.

【0117】また、第2の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the second embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this, and is made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0118】(第2の実施形態の変形例)以下、第2の
実施形態の変形例に係る半導体基板及びその製造方法に
ついて図面を参照しながら説明する。
(Modification of Second Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same according to a modification of the second embodiment will be described with reference to the drawings.

【0119】第2の実施形態の変形例が第2の実施形態
と異なっている点は、g線又はi線等の露光光に対する
反射防止膜として酸化アルミニウム層に代えて酸化ガリ
ウム(Ga23)層を用いることである。
The modification of the second embodiment is different from the second embodiment in that gallium oxide (Ga 2 O) is used instead of the aluminum oxide layer as an anti-reflection film for g-line or i-line exposure light. 3 ) The use of layers.

【0120】図8(a)〜(c)は第2の実施形態の変
形例に係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図
である。尚、第2の実施形態の変形例に係る半導体基板
の製造方法は、図2(a)〜(e)に示す第1の実施形
態に係る半導体基板の製造方法のうち図2(d)に示す
工程まではほぼ同様である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a modification of the second embodiment. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the modification of the second embodiment is different from the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 2E in FIG. The steps up to the shown steps are almost the same.

【0121】すなわち、まず、図2(a)に示すよう
に、サファイア基板101とシリコン基板102とから
なるSOS基板を用意した後、トリメチルアルミニウム
及びアンモニアを原料ガスとして用いたMOVPE法に
よって、図2(b)に示すように、SOS基板のうちの
シリコン基板102の上にAlN層103を200nm
の厚さ成長させる。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、図2
(c)に示すように、AlN層103の上にGaN層1
00を300μmの厚さ成長させる。その後、図2
(d)に示すように、シリコン基板102のみを除去す
ることによって、サファイア基板101と、窒化物半導
体基板となるGaN層100つまりGaN基板100と
を分離する。
That is, first, as shown in FIG. 2A, an SOS substrate composed of a sapphire substrate 101 and a silicon substrate 102 is prepared, and then, the MOVPE method using trimethylaluminum and ammonia as source gases is performed as shown in FIG. As shown in (b), an AlN layer 103 is formed on a silicon substrate 102 of the SOS substrate to a thickness of 200 nm.
Grow thickness. Then, using the HVPE method using gallium chloride and ammonia as source gases, FIG.
As shown in (c), the GaN layer 1 is formed on the AlN layer 103.
00 is grown to a thickness of 300 μm. Then, FIG.
As shown in (d), by removing only the silicon substrate 102, the sapphire substrate 101 is separated from the GaN layer 100, which is to be a nitride semiconductor substrate, that is, the GaN substrate 100.

【0122】次に、図8(a)に示すように、AlN層
103を研磨により除去すると共に、GaN基板100
の裏面を研磨により鏡面化する。その後、常圧下で酸素
及び窒素の分圧をそれぞれ10%及び90%にした雰囲
気中において、GaN基板100に対して700℃、1
0分間の加熱処理を行なう。これにより、図8(b)に
示すように、GaN基板100の両面が酸化されて該両
面に厚さ70nmの酸化ガリウム層105が形成され
る。
Next, as shown in FIG. 8A, the AlN layer 103 is removed by polishing, and the GaN substrate 100 is removed.
Is mirror-finished by polishing. Thereafter, in an atmosphere in which the partial pressures of oxygen and nitrogen are 10% and 90%, respectively, under normal pressure, the GaN substrate 100 is heated at 700 ° C.
A heat treatment for 0 minutes is performed. As a result, as shown in FIG. 8B, both surfaces of the GaN substrate 100 are oxidized, and a gallium oxide layer 105 having a thickness of 70 nm is formed on both surfaces.

【0123】ところで、GaN基板100の両面に酸化
ガリウム層105が付着していると、その後のデバイス
形成に支障が生じるので、以下の方法によってGaN基
板100の表面側の酸化ガリウム層105を除去する。
すなわち、両面に酸化ガリウム層105を有するGaN
基板100を、例えば図3に示すようなMOVPE装置
等の結晶成長装置に導入する。このとき、GaN基板1
00の裏面をサセプタに密着させてGaN基板100の
裏面とサセプタとの間にすき間がないようにし、その状
態で水素雰囲気中においてGaN基板100を1000
℃に加熱する。これにより、GaN基板100の表面側
の酸化ガリウム層105が還元されると共にGaが昇華
される結果、GaN基板100の表面にGaN清浄面が
露出する。一方、GaN基板100の裏面側の酸化ガリ
ウム層105はサセプタと密着していて水素と接しにく
いため、ほとんど還元されないと共に昇華されない。そ
の結果、図8(c)に示すように、裏面に酸化ガリウム
層105を有するGaN基板100、つまり第2の実施
形態の変形例に係る半導体基板が得られる。
By the way, if the gallium oxide layer 105 adheres to both surfaces of the GaN substrate 100, the subsequent device formation will be hindered. Therefore, the gallium oxide layer 105 on the front side of the GaN substrate 100 is removed by the following method. .
That is, GaN having gallium oxide layers 105 on both surfaces
The substrate 100 is introduced into a crystal growth apparatus such as a MOVPE apparatus as shown in FIG. At this time, the GaN substrate 1
00 is brought into close contact with the susceptor so that there is no gap between the back surface of the GaN substrate 100 and the susceptor.
Heat to ° C. As a result, the gallium oxide layer 105 on the surface side of the GaN substrate 100 is reduced and Ga is sublimated, so that a clean GaN surface is exposed on the surface of the GaN substrate 100. On the other hand, the gallium oxide layer 105 on the back surface side of the GaN substrate 100 is in close contact with the susceptor and hardly in contact with hydrogen, so that it is hardly reduced and is not sublimated. As a result, as shown in FIG. 8C, a GaN substrate 100 having a gallium oxide layer 105 on the back surface, that is, a semiconductor substrate according to a modification of the second embodiment is obtained.

【0124】第2の実施形態の変形例によると、GaN
基板100の裏面に反射防止膜として機能する酸化ガリ
ウム層105が形成されているため、裏面反射率を低減
でき、それによって、基板表面から入射した後に基板裏
面で反射する光の強度を低減できる。このため、GaN
基板100を用いた半導体装置を製造するためのフォト
リソグラフィ工程において、基板表面から入射した露光
光が基板裏面で反射してレジスト膜における所定の露光
領域以外の他の領域まで露光されてしまう事態を回避で
きる。従って、フォトリソグラフィ工程でのパターン精
度を向上させることできるので、窒化物半導体装置の製
造歩留まりを向上させることできる。
According to a modification of the second embodiment, GaN
Since the gallium oxide layer 105 functioning as an anti-reflection film is formed on the back surface of the substrate 100, the reflectance of the back surface can be reduced, whereby the intensity of light reflected from the back surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate can be reduced. Therefore, GaN
In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the substrate 100, a situation in which exposure light incident from the front surface of the substrate is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to an area other than a predetermined exposure area in the resist film. Can be avoided. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0125】また、第2の実施形態の変形例によると、
GaN基板100を酸化して酸化ガリウム層105を形
成するため、GaN基板100の裏面に新たに反射防止
膜を形成する場合と比べて工程を簡単化できると共に、
GaN基板100への不純物混入等の問題を防止してG
aN基板100の製造歩留まりを向上できる。
According to a modification of the second embodiment,
Since the gallium oxide layer 105 is formed by oxidizing the GaN substrate 100, the process can be simplified as compared with the case where a new anti-reflection film is formed on the back surface of the GaN substrate 100, and
Prevent problems such as impurity mixing into the GaN substrate 100 and
The production yield of the aN substrate 100 can be improved.

【0126】また、第2の実施形態の変形例によると、
GaN基板100を用いたデバイス形成の前においては
GaN基板100の表面側にも酸化ガリウム層105を
形成しておくことができるため、該酸化ガリウム層10
5によってGaN基板100の表面を保護することがで
きる。一方、GaN基板100を用いてデバイス形成を
行なうときには、結晶成長装置内で基板表面側の酸化ガ
リウム層105を還元除去してGaN清浄面を露出させ
ることができ、それにより該GaN清浄面上に例えばク
ラッド層又は活性層等のデバイス構造を順次形成してい
くことが可能となる。
According to a modification of the second embodiment,
Before the device formation using the GaN substrate 100, the gallium oxide layer 105 can also be formed on the front surface side of the GaN substrate 100.
5, the surface of the GaN substrate 100 can be protected. On the other hand, when device formation is performed using the GaN substrate 100, the gallium oxide layer 105 on the substrate surface side can be reduced and removed in the crystal growth apparatus to expose the clean GaN surface, thereby allowing the clean GaN surface to be exposed. For example, it becomes possible to sequentially form a device structure such as a clad layer or an active layer.

【0127】(第3の実施形態)以下、第3の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置を製造するためのパターン形成
方法について図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate according to a third embodiment, a method for manufacturing the same, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described with reference to the drawings. I do.

【0128】図9は第3の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the third embodiment.

【0129】図9に示すように、第3の実施形態に係る
半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはGa
N層100よりなる。また、GaN層100(以下、G
aN基板100と称することもある)の表面は(000
1)Ga面であり、GaN基板100の裏面は(000
1)N面であり、GaN基板100の厚さは例えば30
0μmである。
As shown in FIG. 9, the semiconductor substrate according to the third embodiment includes a group III nitride semiconductor layer, specifically, Ga
It is composed of an N layer 100. In addition, the GaN layer 100 (hereinafter, G
The surface of the (aN substrate 100) is (000
1) The Ga surface, and the back surface of the GaN substrate 100 is (000)
1) N-plane, and the thickness of the GaN substrate 100 is, for example, 30
0 μm.

【0130】第3の実施形態の特徴は、GaN基板10
0の内部におけるその表面からの深さが50〜80μm
の領域に、g線又はi線等の露光光に対してGaNと異
なる屈折率を有する材料、例えばSiO2 からなる複数
のSiO2 粒106aが不連続的に埋め込まれており、
複数のSiO2 粒106aによって光散乱部(基板表面
から入射した光を散乱する部分)106が形成されてい
ることである。ここで、各SiO2 粒106aの形状は
特に限定されるものではないが、第3の実施形態におい
ては、各SiO2 粒106aの直径(GaN基板100
の表面に対して平行な断面における直径)は数10μm
程度であり、各SiO2 粒106aの高さ(GaN基板
100の表面に対して垂直な方向に沿った長さ)は10
0nm程度である。
The feature of the third embodiment is that the GaN substrate 10
0 to 50 μm deep from its surface inside
A region, a material having a refractive index different from GaN, for example, a plurality of SiO 2 grains 106a made of SiO 2 is embedded discontinuously with respect to g-line or i-line, etc. of the exposure light,
The light scattering portion (the portion that scatters light incident from the substrate surface) 106 is formed by the plurality of SiO 2 particles 106a. Here, the shape of each SiO 2 particle 106a is not particularly limited, but in the third embodiment, the diameter of each SiO 2 particle 106a (GaN substrate 100
Is a few tens of μm in a cross section parallel to the surface.
And the height (length along the direction perpendicular to the surface of the GaN substrate 100) of each SiO 2 particle 106a is 10
It is about 0 nm.

【0131】図10(a)〜(e)は第3の実施形態に
係る半導体基板の製造方法、具体的には図9に示す半導
体基板の製造方法の各工程を示す断面図である。尚、第
3の実施形態に係る半導体基板の製造方法は、図2
(a)〜(e)に示す第1の実施形態に係る半導体基板
の製造方法のうち図2(d)に示す工程まではほぼ同様
である。
FIGS. 10A to 10E are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the third embodiment, specifically, the method for manufacturing a semiconductor substrate shown in FIG. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the third embodiment is described in FIG.
The manufacturing method of the semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIGS. 2A to 2E is substantially the same up to the step shown in FIG.

【0132】すなわち、まず、図2(a)に示すよう
に、サファイア基板101とシリコン基板102とから
なるSOS基板を用意した後、トリメチルアルミニウム
及びアンモニアを原料ガスとして用いたMOVPE法に
よって、図2(b)に示すように、SOS基板のうちの
シリコン基板102の上にAlN層103を200nm
の厚さ成長させる。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、図2
(c)に示すように、AlN層103の上にGaN層1
00を220μmの厚さ成長させる。このとき、GaN
層100の表面は(0001)Ga面である。その後、
図2(d)に示すように、シリコン基板102のみを除
去することによって、サファイア基板101と、窒化物
半導体基板となるGaN層100つまりGaN基板10
0とを分離する。
That is, first, as shown in FIG. 2A, an SOS substrate including a sapphire substrate 101 and a silicon substrate 102 is prepared, and then, the MOVPE method using trimethylaluminum and ammonia as source gases is performed as shown in FIG. As shown in (b), an AlN layer 103 is formed on a silicon substrate 102 of the SOS substrate to a thickness of 200 nm.
Grow thickness. Then, using the HVPE method using gallium chloride and ammonia as source gases, FIG.
As shown in (c), the GaN layer 1 is formed on the AlN layer 103.
00 is grown to a thickness of 220 μm. At this time, GaN
The surface of the layer 100 is a (0001) Ga plane. afterwards,
As shown in FIG. 2D, by removing only the silicon substrate 102, the sapphire substrate 101 and the GaN layer 100 to be the nitride semiconductor substrate, that is, the GaN substrate 10
Separate from 0.

【0133】次に、図10(a)に示すように、AlN
層103を研磨により除去すると共に、粒径の非常に小
さい研磨剤を用いた研磨によりGaN基板100の裏面
を鏡面化する。
Next, as shown in FIG.
The layer 103 is removed by polishing, and the back surface of the GaN substrate 100 is mirror-finished by polishing using an abrasive having a very small particle size.

【0134】次に、図10(b)に示すように、GaN
基板100上に、アルゴンガスを用いたRF(高周波)
スパッタ法により複数のSiO2 粒106aを堆積す
る。第3の実施形態においては、SiO2 粒106aの
堆積条件として、ガス圧力を0.2Pa、RF出力を2
00Wに設定した。ここで、SiO2 粒106aの堆積
条件は使用するスパッタ装置によって異なってくるが、
SiO2 層が均一に堆積されるような条件ではSiO2
粒を不連続的に堆積しにくいため、可能な限り粒径の大
きなSiO2 粒が堆積されるような条件を用いることが
好ましい。RFスパッタ法においては、一般的に、RF
出力を高くすることによってスパッタされる粒子の径を
大きくすることが好ましい。但し、RF出力を高くする
と放電が不安定になる傾向があるので、この場合、ガス
圧力を下げることが好ましい。
Next, as shown in FIG.
RF (high frequency) using argon gas on the substrate 100
A plurality of SiO 2 particles 106a are deposited by a sputtering method. In the third embodiment, as the deposition conditions of the SiO 2 particles 106a, the gas pressure is 0.2 Pa and the RF output is 2
It was set to 00W. Here, the deposition conditions of the SiO 2 particles 106a vary depending on the sputtering apparatus used,
SiO In conditions such as SiO 2 layer is uniformly deposited 2
Since it is difficult to deposit the particles discontinuously, it is preferable to use conditions under which SiO 2 particles having the largest possible particle size are deposited. In the RF sputtering method, generally, RF
It is preferable to increase the output to increase the diameter of the sputtered particles. However, when the RF output is increased, the discharge tends to be unstable. In this case, it is preferable to lower the gas pressure.

【0135】第3の実施形態において重要な点は、図1
0(b)に示す工程でSiO2 粒106aの堆積を、S
iO2 粒106aによってGaN基板100が完全に被
覆される前に中止することである。ここで、SiO2
106aの堆積を中止するタイミングによってSiO2
粒106aの配置状態は異なってくる。例えばSiO 2
粒106aによってGaN基板100が完全に被覆され
る直前にSiO2 粒106aの堆積を中止すれば、Ga
N基板100を覆うSiO2 層が所々開口したような状
態が生じる。また、SiO2 粒106aによるGaN基
板100の被覆が進行する前にSiO2 粒106aの堆
積を中止すれば、複数のSiO2 粒106aが島状にG
aN基板100上に散在する状態が生じる。第3の実施
形態において、SiO2 粒106aの配置状態は特に限
定されるものではないが、GaN基板100の両面に電
極を設けて該基板の厚さ方向に電流を流すようなデバイ
ス等を形成する場合、SiO2 粒106aによるGaN
基板100の被覆面積はできるかぎり小さい方が好まし
いことは言うまでもない。
An important point in the third embodiment is that the configuration shown in FIG.
In the step shown in FIG.TwoThe accumulation of the grains 106a is represented by S
iOTwoThe GaN substrate 100 is completely covered by the grains 106a.
Stop before it is overturned. Where SiOTwograin
106a depending on the timing at which the deposition of 106a is stopped.Two
The arrangement state of the grains 106a differs. For example, SiO Two
The GaN substrate 100 is completely covered by the grains 106a.
Just beforeTwoIf the deposition of the grains 106a is stopped, Ga
SiO covering N substrate 100TwoLayer-like opening
Condition arises. In addition, SiOTwoGaN based on grain 106a
Before the coating of the plate 100 proceedsTwoBank 106a
If the product is stopped, multiple SiOTwoGrains 106a are in the shape of an island
A state of being scattered on the aN substrate 100 occurs. Third implementation
In the form, SiOTwoThe arrangement state of the grains 106a is particularly limited.
Although not specified, both sides of the GaN substrate 100
A device in which a pole is provided and current flows in the thickness direction of the substrate.
When forming silicon or the like, SiOTwoGaN with grains 106a
It is preferable that the coverage area of the substrate 100 is as small as possible.
Needless to say,

【0136】次に、SiO2 粒106aが設けられたG
aN基板100を例えばMOVPE装置等のGaN結晶
成長装置に導入して、図10(c)に示すように、Ga
N基板100上にGaN層107をSiO2 粒106a
同士の間が埋まるように成長させる。具体的には、MO
VPE装置において、トリメチルガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いると共に水素をキャリアガスと
して用いることによって、1000℃の温度下でGaN
層107を成長させる。GaN層107の成長条件は、
使用する結晶成長法によって異なるが、本実施形態のよ
うにMOVPE法を用いる場合には、結晶成長温度を9
00℃以上にすると共にV族/III 族原料供給比(アン
モニアの1分当たりの供給流量の、トリメチルガリウム
の1分当たりの供給流量に対する比)を1000以上に
することによって、III 族原料(Ga)のマイグレーシ
ョンが活発化するので、SiO2 粒106a同士の間が
埋まるようにGaN層107を成長させることができ
る。このとき、GaN層107を約10μm程度の厚さ
まで成長させると、GaN層107の表面が平坦になる
が、第3の実施形態においては、GaN層107の表面
が完全に平坦になる前にGaN層107の結晶成長を終
了させる。
Next, the G having the SiO 2 particles 106a is provided.
The aN substrate 100 is introduced into a GaN crystal growth apparatus such as a MOVPE apparatus, and as shown in FIG.
A GaN layer 107 is formed on an N substrate 100 by forming SiO 2 particles 106a.
Grow so that the space between them is filled. Specifically, MO
In a VPE apparatus, by using trimethylgallium and ammonia as a source gas and using hydrogen as a carrier gas, GaN can be formed at a temperature of 1000 ° C.
The layer 107 is grown. The growth conditions of the GaN layer 107 are as follows:
Although it depends on the crystal growth method to be used, when the MOVPE method is used as in this embodiment, the crystal growth temperature is set to 9
By increasing the group V / III group feed ratio (the ratio of the supply flow rate of ammonia per minute to the flow rate of trimethylgallium per minute) to 1000 ° C. or higher, the group III source (Ga Since the migration is activated, the GaN layer 107 can be grown so that the space between the SiO 2 grains 106a is filled. At this time, if the GaN layer 107 is grown to a thickness of about 10 μm, the surface of the GaN layer 107 becomes flat. However, in the third embodiment, the GaN layer 107 becomes flat before the surface of the GaN layer 107 becomes completely flat. The crystal growth of the layer 107 is completed.

【0137】次に、図10(d)に示すように、GaN
層107の上(既に堆積されているSiO2 粒106a
の上を含む)に、RFスパッタ法を用いて新たにSiO
2 粒106aを堆積する。その後、GaN基板100を
GaN結晶成長装置に再度導入して、GaN層107を
さらに結晶成長させる。ここで、第3の実施形態におい
ては、GaN層107の厚さが30μm程度に達するま
でSiO2 粒106aの堆積とGaN層107の結晶成
長とを繰り返すことにより、具体的には、SiO2 粒1
06aを堆積するためのRFスパッタを合計6回行なう
ことにより、図10(e)に示すように、GaN層10
7中にSiO2 粒106aが埋め込まれてなる光散乱部
106を形成する。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、GaN
層107をさらに50μm程度の厚さ結晶成長させ、こ
れにより図9に示す第3の実施形態に係る半導体基板を
完成させる。このとき、GaN層107は最終的に同じ
材料からなるGaN基板100と一体化するので、図1
0(e)においてGaN層107の図示をしていない。
Next, as shown in FIG.
On the layer 107 (the already deposited SiO 2 grains 106a
), A new SiO 2 layer is formed using RF sputtering.
Two grains 106a are deposited. After that, the GaN substrate 100 is introduced again into the GaN crystal growth apparatus, and the GaN layer 107 is further grown. Here, in the third embodiment, by the thickness of the GaN layer 107 is repeated and the crystal growth of the deposition and GaN layer 107 of SiO 2 grains 106a to reach about 30 [mu] m, specifically, SiO 2 grains 1
By performing RF sputtering for depositing 06a a total of six times, as shown in FIG.
The light scattering portion 106 in which the SiO 2 particles 106a are embedded in 7 is formed. Thereafter, GaN was grown using HVPE using gallium chloride and ammonia as source gases.
The layer 107 is further subjected to crystal growth with a thickness of about 50 μm, thereby completing the semiconductor substrate according to the third embodiment shown in FIG. At this time, since the GaN layer 107 is finally integrated with the GaN substrate 100 made of the same material,
At 0 (e), the GaN layer 107 is not shown.

【0138】尚、第3の実施形態においては、SiO2
粒106a同士の間をGaN層107によって埋め込む
ときにGaN層107の表面が完全に平坦になる前にG
aN層107の結晶成長を中断させたが、GaN層10
7の表面が完全に平坦になるようにGaN層107を結
晶成長させてSiO2 粒106a同士の間を埋め込んだ
場合には、SiO2 粒106aが層状に分布することに
なる。
In the third embodiment, SiO 2
When the space between the grains 106a is filled with the GaN layer 107, the G
Although the crystal growth of the aN layer 107 was interrupted, the GaN layer 10
When the GaN layer 107 is crystal-grown so as to completely fill the space between the SiO 2 grains 106a so that the surface of the layer 7 is completely flat, the SiO 2 grains 106a are distributed in a layered manner.

【0139】本件発明者らが、g線を用いた露光により
第1の実施形態と同様のラインアンドスペース状のレジ
ストパターンを第3の実施形態に係る半導体基板上に被
加工膜を介して形成し、該レジストパターンをマスクと
して被加工膜に対してエッチングを行なったところ、光
散乱部106の透過率を80%以下に設定することによ
って、パターン化された被加工膜の寸法はほぼ100%
所定の範囲内に収まった。これは、基板表面から入射し
た後に基板裏面で反射して基板表面に戻ってくる光が光
散乱部106を2回通過するため、光散乱部106の透
過率が80%であると共に基板裏面が鏡面で裏面反射率
が20%程度である場合でも、実質的な裏面反射率が2
0%×80%×80%≒13%となる結果、パターン形
成を良好に行なうことができるからである。
The present inventors formed a line-and-space resist pattern similar to that of the first embodiment on a semiconductor substrate according to the third embodiment via a film to be processed by exposure using g-line. When the film to be processed is etched using the resist pattern as a mask, the transmittance of the light scattering portion 106 is set to 80% or less, so that the dimension of the patterned film to be processed is almost 100%.
It was within the specified range. This is because the light that is reflected from the back surface of the substrate and returns to the front surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate passes through the light scattering portion 106 twice, so that the transmittance of the light scattering portion 106 is 80% and the back surface of the substrate is Even when the mirror has a backside reflectance of about 20%, the substantial backside reflectance is 2%.
This is because 0% × 80% × 80% ≒ 13%, so that pattern formation can be performed well.

【0140】すなわち、第3の実施形態によると、Ga
N基板100の内部に光散乱部106が形成されている
ため、基板表面から入射した後に基板裏面で反射する光
の強度を低減できる。このため、GaN基板100を用
いた半導体装置を製造するためのフォトリソグラフィ工
程において、基板表面から入射した露光光が基板裏面で
反射してレジスト膜における所定の露光領域以外の他の
領域まで露光されてしまう事態を回避できる。従って、
フォトリソグラフィ工程でのパターン精度を向上させる
ことできるので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向
上させることできる。
That is, according to the third embodiment, Ga
Since the light scattering portion 106 is formed inside the N substrate 100, the intensity of light reflected from the back surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate can be reduced. For this reason, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the GaN substrate 100, the exposure light incident from the substrate surface is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to areas other than the predetermined exposure area in the resist film. Situation can be avoided. Therefore,
Since the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0141】また、第3の実施形態によると、GaN基
板100と材料が異なるSiO2 粒106aをGaN基
板100上に部分的に形成した後、SiO2 粒106a
を含むGaN基板100の上に新たに基板の一部となる
GaN層(GaN層107)を結晶成長させるため、元
のGaN基板100に生じていた欠陥等がこのGaN層
に引き継がれることをSiO2 粒106aによって抑制
できる。従って、GaN層107の結晶性を良好にでき
るので、光散乱部を有する窒化物半導体基板の結晶性を
良好にできる。
[0141] According to the third embodiment, after partially forming the GaN substrate 100 and the material is different SiO 2 grains 106a in GaN substrate 100, SiO 2 grains 106a
In order to grow a new GaN layer (GaN layer 107) that will be a part of the substrate on the GaN substrate 100 containing Si, it is required that the GaN layer carry over the defects and the like generated in the original GaN substrate 100 by SiO. It can be suppressed by the two grains 106a. Therefore, since the crystallinity of the GaN layer 107 can be improved, the crystallinity of the nitride semiconductor substrate having the light scattering portion can be improved.

【0142】尚、第3の実施形態において、SiO2
106aの堆積とGaN層107の結晶成長とをそれぞ
れ複数回繰り返し行なったが、g線又はi線等の露光光
に対する光散乱部106の透過率が80%以下になりさ
えすれば、SiO2 粒106aの堆積とGaN層107
の結晶成長とをそれぞれ少なくとも1回行なえばよい。
また、光散乱部106の透過率はSiO2 粒106aの
形状又は密度等により複雑に変化するため、該形状又は
密度等を光散乱部106が所望の透過率を有するように
理論的に決定することは難しい。従って、光散乱部10
6の所望の透過率を実現できる、SiO2 粒106aの
堆積回数又はGaN基板100におけるSiO2 粒10
6aを埋め込む領域の厚さ等を実験的に求めることが好
ましい。
In the third embodiment, the deposition of the SiO 2 particles 106a and the crystal growth of the GaN layer 107 are repeated a plurality of times, respectively. As long as the transmittance becomes 80% or less, the deposition of the SiO 2 particles 106a and the GaN layer 107
May be performed at least once.
In addition, since the transmittance of the light scattering portion 106 varies in a complicated manner depending on the shape or density of the SiO 2 particles 106a, the shape or density is theoretically determined so that the light scattering portion 106 has a desired transmittance. It is difficult. Therefore, the light scattering unit 10
6, the number of depositions of the SiO 2 particles 106 a or the SiO 2 particles 10
It is preferable to experimentally determine the thickness and the like of the region where 6a is embedded.

【0143】また、第3の実施形態において、RFスパ
ッタ法により自然に形成されるSiO2 粒106aを光
散乱部106として用いたが、光散乱部の形成方法は特
に限定されるものではなく、例えば、GaN基板の上に
全面に亘ってSiO2 層を形成した後、SiO2 層の上
にマスクパターンを部分的に形成して該マスクパターン
を用いてSiO2 層に対してエッチングを行なうことに
より、SiO2 層におけるマスクパターンによって覆わ
れていない部分を除去して、パターン化されたSiO2
層よりなる光散乱部を形成し、その後、マスクパターン
を除去してもよい。光散乱部としてSiO2 粒を用いる
場合には、SiO2 粒の直径は露光光の波長の1/10
程度以上であることが好ましい。また、光散乱部とし
て、パターン化されたSiO2 層を用いる場合には、該
SiO2 層における基板表面に対して平行な方向に沿っ
た幅、又は該SiO2 層の厚さは露光光の波長の1/1
0程度以上であることが好ましい。また、光散乱部とし
てSiO2 粒を用いる場合でも、パターン化されたSi
2 層を用いる場合でも、光散乱部の厚さは露光光の波
長の1/10程度以上であることが好ましい。
Further, in the third embodiment, the SiO 2 particles 106a naturally formed by the RF sputtering method are used as the light scattering portions 106, but the method of forming the light scattering portions is not particularly limited. for example, after forming a SiO 2 layer over the entire surface of the GaN substrate, the mask pattern is formed on the SiO 2 layer is partially formed for etching a SiO 2 layer using the mask pattern Accordingly, by removing the portions not covered by the mask pattern in the SiO 2 layer, SiO 2 that is patterned
A light scattering portion composed of a layer may be formed, and then, the mask pattern may be removed. When SiO 2 particles are used as the light scattering portion, the diameter of the SiO 2 particles is 1/10 of the wavelength of the exposure light.
It is preferable that it is at least about the same. Further, as the light scattering portion, in the case of using the SiO 2 layer is patterned, the width along the direction parallel to the substrate surface in the SiO 2 layer, or the thickness of the SiO 2 layer is the exposure light 1/1 of wavelength
It is preferably about 0 or more. Further, even when SiO 2 particles are used as the light scattering portion, the patterned Si
Even when the O 2 layer is used, the thickness of the light scattering portion is preferably about 1/10 or more of the wavelength of the exposure light.

【0144】また、第3の実施形態において、光散乱部
の材料としてSiO2 を用いたが、光散乱部の材料は、
その上にGaN層を結晶成長させることができ且つ屈折
率がGaNと異なる材料であれば特に限定されるもので
はなく、SiO2 以外に例えばSi、SiN又はAl2
3等を用いてもよい。また、光散乱部は単独の材料よ
りなる粒や層である必然性はなく、その上にGaN層を
結晶成長させることができ且つ屈折率がGaNと異なる
複数の材料のそれぞれよりなる粒や層が組み合わされた
り、積層されたりしたものであってもよい。或いは、前
述のような少なくとも1つ以上の材料よりなる粒や層と
空孔等とを組み合わせたものであってもよい。
In the third embodiment, SiO 2 is used as the material of the light scattering portion.
The material is not particularly limited as long as it is a material on which a GaN layer can be crystal-grown and has a refractive index different from that of GaN. In addition to SiO 2 , for example, Si, SiN or Al 2
O 3 or the like may be used. Further, the light scattering portion does not necessarily have to be a particle or layer made of a single material, and a GaN layer can be crystal-grown thereon, and a particle or layer made of a plurality of materials having a different refractive index from GaN is used. They may be combined or stacked. Alternatively, it may be a combination of a particle or layer made of at least one or more materials as described above and a hole or the like.

【0145】また、第3の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板100中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the third embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light having a wavelength that propagates in the GaN substrate 100 without being absorbed, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0146】また、第3の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
In the third embodiment, the type of the resist film used in the photolithography process may be a positive type or a negative type.

【0147】また、第3の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the third embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the material is not limited to GaN, and may be made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0148】(第4の実施形態)以下、第4の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置を製造するためのパターン形成
方法について図面を参照しながら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate according to a fourth embodiment, a method for manufacturing the same, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described with reference to the drawings. I do.

【0149】図11は第4の実施形態に係る半導体基板
の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the fourth embodiment.

【0150】図11に示すように、第4の実施形態に係
る半導体基板は、基板表面側の厚さ200μmのGaN
層100と基板裏面側の厚さ15μmのAl0.1Ga0.9
N層108とから構成される。また、GaN層100の
裏面、つまりGaN層100とAl0.1Ga0.9N層10
8との界面が、凹凸100aを有する粗面となってい
る。すなわち、第4の実施形態に係る半導体基板は、図
1に示す第1の実施形態に係る半導体基板(GaN基板
100)における凹凸100aが形成された裏面にAl
0.1Ga0.9N層108が形成された構造を有している。
また、本実施形態の半導体基板を用いた半導体装置を製
造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光
光の波長をλとすると、凹凸100aはλ/10程度以
上の段差を有することが好ましい。
As shown in FIG. 11, the semiconductor substrate according to the fourth embodiment has a 200 μm-thick GaN
Layer 100 and 15 μm thick Al 0.1 Ga 0.9 on the back side of the substrate
And an N layer 108. The back surface of the GaN layer 100, that is, the GaN layer 100 and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 10
8 is a rough surface having irregularities 100a. In other words, the semiconductor substrate according to the fourth embodiment is different from the semiconductor substrate (GaN substrate 100) according to the first embodiment shown in FIG.
It has a structure in which a 0.1 Ga 0.9 N layer 108 is formed.
In addition, assuming that the wavelength of the exposure light used in the photolithography process for manufacturing the semiconductor device using the semiconductor substrate of the present embodiment is λ, the unevenness 100a preferably has a step of about λ / 10 or more.

【0151】図11に示す第4の実施形態に係る半導体
基板の製造方法は以下の通りである。尚、第4の実施形
態に係る半導体基板の製造方法は、図2(a)〜(e)
に示す第1の実施形態に係る半導体基板の製造方法のう
ち図2(e)に示す工程まではほぼ同様である。
The method for manufacturing the semiconductor substrate according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 is as follows. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the fourth embodiment is described with reference to FIGS.
In the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIG. 2, the steps up to the step shown in FIG.

【0152】すなわち、まず、図2(a)に示すよう
に、厚さ300μmのサファイア基板101と厚さ80
μmのシリコン基板102とからなるSOS基板を用意
した後、トリメチルアルミニウム及びアンモニアを原料
ガスとして用いたMOVPE法によって、図2(b)に
示すように、SOS基板のうちのシリコン基板102の
上にAlN層103を1000℃の温度下で200nm
の厚さ成長させる。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、図2
(c)に示すように、AlN層103の上にGaN層1
00を250μmの厚さ成長させる。その後、フッ酸と
硝酸との混合液を用いた処理により、図2(d)に示す
ように、シリコン基板102のみを除去することによっ
て、サファイア基板101と、窒化物半導体基板となる
GaN層100つまりGaN基板100とを分離する。
次に、図2(e)に示すように、例えば粒径10〜50
μmの研磨剤を用いてGaN基板100の厚さが最終的
に200μm程度になるまでGaN基板100の裏面を
研磨することによって、AlN層103を除去すると共
に、GaN基板100の裏面に凹凸100aを形成して
該裏面を粗面化する。これにより、図1に示すGaN基
板100が得られる。
That is, first, as shown in FIG. 2A, a sapphire substrate 101 having a thickness of 300 μm and a
After preparing an SOS substrate including a silicon substrate 102 having a thickness of μm, the MOVPE method using trimethylaluminum and ammonia as source gases is used to form a silicon substrate 102 on the silicon substrate 102 of the SOS substrate as shown in FIG. 200 nm at a temperature of 1000 ° C.
Grow thickness. Then, using the HVPE method using gallium chloride and ammonia as source gases, FIG.
As shown in (c), the GaN layer 1 is formed on the AlN layer 103.
00 is grown to a thickness of 250 μm. After that, as shown in FIG. 2D, only a silicon substrate 102 is removed by a process using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid, thereby forming a sapphire substrate 101 and a GaN layer 100 serving as a nitride semiconductor substrate. That is, the GaN substrate 100 is separated.
Next, as shown in FIG.
The AlN layer 103 is removed by polishing the back surface of the GaN substrate 100 using a polishing agent of μm until the thickness of the GaN substrate 100 finally becomes about 200 μm, and unevenness 100a is formed on the back surface of the GaN substrate 100. Forming and roughening the back surface. Thus, the GaN substrate 100 shown in FIG. 1 is obtained.

【0153】次に、トリメチルアルミニウム、トリメチ
ルガリウム及びアンモニアを原料ガスとして用いたMO
VPE法により、凹凸100aが形成されたGaN基板
100の裏面に、1000℃の温度下でAl0.1Ga0.9
N層108を15μmの厚さ成長させる。これにより、
図11に示す第4の実施形態に係る半導体基板が得られ
る。また、GaN基板100の裏面の凹凸100aはA
0.1 Ga0.9 N層108によって埋め込まれ、それに
よりAl0.1 Ga0.9 N層108を含むGaN基板10
0の裏面(以下、単に基板裏面と称することもある)が
平坦化される。
Next, an MO using trimethylaluminum, trimethylgallium and ammonia as source gases was used.
At a temperature of 1000 ° C., Al 0.1 Ga 0.9
The N layer 108 is grown to a thickness of 15 μm. This allows
The semiconductor substrate according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 is obtained. The unevenness 100a on the back surface of the GaN substrate 100 is A
The GaN substrate 10 buried by the l 0.1 Ga 0.9 N layer 108 and thereby including the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 108
0 (hereinafter, may be simply referred to as the substrate back surface) is flattened.

【0154】ここで、基板裏面については必ずしも平坦
化する必要はない。但し、第4の実施形態では、基板裏
面が光散乱を起こさない状態において凹凸100aによ
る光散乱効果(第1の実施形態参照)を見極めるため、
基板裏面が平坦化される条件下でAl0.1 Ga0.9 N層
108を結晶成長させる。基板裏面の平坦化を実現でき
るAl0.1 Ga0.9 N層108の結晶成長条件は、使用
する結晶成長法によって異なるが、本実施形態のように
MOVPE法を用いる場合には、結晶成長温度を900
℃以上にすると共にV族/III 族原料供給比(アンモニ
アの1分当たりの供給流量の、トリメチルアルミニウム
又はトリメチルガリウムの1分当たりの供給流量に対す
る比)を1000以上にすることによって、III 族原料
(Ga又はAl)のマイグレーションが活発化するの
で、凹凸100aをAl0.1 Ga0. 9 N層108によっ
て埋め込んで基板裏面を平坦化することができる。
Here, the back surface of the substrate is not necessarily flat.
There is no need to convert. However, in the fourth embodiment, the back of the substrate
In a state where the surface does not cause light scattering,
To determine the light scattering effect (see the first embodiment)
Al under the condition that the back surface of the substrate is flattened0.1Ga0.9N layer
108 is grown. Flattening of the back surface of the substrate can be realized
Al0.1Ga0.9The crystal growth conditions for the N layer 108
Depends on the crystal growth method used, but as in the present embodiment,
When the MOVPE method is used, the crystal growth temperature is set to 900
℃ or higher and the feed ratio of group V / group III raw materials (ammonium
(A) The supply flow rate per minute of trimethyl aluminum
Or the supply flow rate of trimethylgallium per minute
Of the group III raw material
(Ga or Al) migration becomes active
Then, the unevenness 100a0.1Ga0. 9By the N layer 108
Buried in the substrate to flatten the back surface of the substrate.

【0155】本件発明者らが、g線を用いた露光により
第1の実施形態と同様のラインアンドスペース状のレジ
ストパターンを第4の実施形態に係る半導体基板上に被
加工膜を介して形成し、該レジストパターンをマスクと
して被加工膜に対してエッチングを行なったところ、凹
凸100aつまり光散乱部の露光光に対する透過率を8
0%以下に設定することによって、パターン化された被
加工膜の寸法はほぼ100%所定の範囲内に収まった。
これは、基板表面から入射した後に基板裏面で反射して
基板表面に戻ってくる光が光散乱部を2回通過するた
め、該光散乱部の透過率が80%であると共に基板裏面
が鏡面で裏面反射率が20%程度である場合でも、実質
的な裏面反射率が20%×80%×80%≒13%とな
る結果、パターン形成を良好に行なうことができるから
である。
The present inventors formed a line-and-space resist pattern similar to that of the first embodiment on a semiconductor substrate according to the fourth embodiment via a film to be processed by exposure using g-line. Then, when the film to be processed was etched using the resist pattern as a mask, the transmittance of the unevenness 100a, that is, the light scattering portion to the exposure light was 8%.
By setting it to 0% or less, the dimensions of the patterned film to be processed were almost 100% within a predetermined range.
This is because the light that is reflected from the back surface of the substrate and returns to the front surface of the substrate after being incident from the front surface of the substrate passes through the light scattering portion twice, so that the transmittance of the light scattering portion is 80% and the back surface of the substrate has a mirror surface. This is because, even when the back surface reflectance is about 20%, the substantial back surface reflectance is 20% × 80% × 80% ≒ 13%, so that pattern formation can be favorably performed.

【0156】すなわち、第4の実施形態によると、Ga
N層100とAl0.1Ga0.9N層108との界面に設け
られた凹凸100aが光散乱部として機能するため、基
板表面からの入射光が基板裏面で反射して生じる反射光
の強度を低減できる。このため、本実施形態の半導体基
板を用いた半導体装置を製造するためのフォトリソグラ
フィ工程において、基板表面から入射した露光光が基板
裏面で反射してレジスト膜における所定の露光領域以外
の他の領域まで露光されてしまう事態を回避できる。従
って、フォトリソグラフィ工程でのパターン精度を向上
させることできるので、窒化物半導体装置の製造歩留ま
りを向上させることできる。
That is, according to the fourth embodiment, Ga
Since the unevenness 100a provided at the interface between the N layer 100 and the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 108 functions as a light scattering portion, the intensity of reflected light generated when incident light from the front surface of the substrate is reflected on the back surface of the substrate can be reduced. . For this reason, in the photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate of the present embodiment, the exposure light incident from the substrate surface is reflected on the back surface of the substrate, and other regions other than the predetermined exposure region in the resist film are exposed. Can be avoided. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0157】また、第4の実施形態によると、凹凸10
0aが設けられて粗面化されたGaN基板100の裏面
をAl0.1Ga0.9N層108によって平坦化することが
できるので、半導体装置の製造工程を簡単化できる。
According to the fourth embodiment, the unevenness 10
Since the back surface of the roughened GaN substrate 100 provided with Oa can be flattened by the Al 0.1 Ga 0.9 N layer 108, the manufacturing process of the semiconductor device can be simplified.

【0158】また、第4の実施形態によると、凹凸10
0aが設けられたGaN基板100の裏面に、III 族窒
化物半導体層であるAl0.1Ga0.9N層108を結晶成
長させるため、凹凸100aのうちの凸部上に形成され
るAl0.1Ga0.9N層108の結晶性を良好にできるの
で、光散乱部を有する窒化物半導体基板の結晶性を良好
にできる。
According to the fourth embodiment, the unevenness 10
On the back surface of the GaN substrate 100 0a is provided, for crystal growth of the Al 0.1 Ga 0.9 N layer, 108 is a group III nitride semiconductor layer, Al 0.1 Ga 0.9 N is formed on the convex portion of the concavo-convex 100a Since the crystallinity of the layer 108 can be improved, the crystallinity of the nitride semiconductor substrate having a light scattering portion can be improved.

【0159】尚、第4の実施形態において、凹凸100
aが設けられたGaN基板100の裏面にAl0.1Ga
0.9N層108を形成したが、Al0.1Ga0.9N層10
8に代えて、GaN基板100と異なる屈折率を有する
他の材料層(窒化物半導体層でなくてもよい)を形成し
ても、凹凸100aによる光散乱効果を実現することが
できる。このとき、凹凸100aが設けられたGaN基
板100の裏面に、反射防止膜(第2の実施形態又はそ
の変形例参照)として機能する材料層を設けた場合に
は、反射光の強度をより一層低減できる。ところで、第
4の実施形態では凹凸100aを埋め込むためにAl
0.1 Ga0.9 N層108の厚さ(15μm)を、g線又
はi線等の露光光の波長と比べて非常に厚くしているの
で、Al0.1 Ga0.9 N層108は反射防止膜としては
ほとんど機能しない。従って、第4の実施形態における
反射光は、Al0.1Ga0.9N層108と空気との界面
(反射率21%程度)で反射した光と、GaN基板10
0とAl0.1Ga0.9N層108との界面(反射率は凹凸
100aの形状又は密度によって変化する)で反射した
光との重ね合わせになる。すなわち、第4の実施形態で
は、GaN基板100とAl 0.1Ga0.9N層108との
界面つまり凹凸100aによって散乱された光が、Al
0.1Ga0.9N層108と空気との界面で反射されて最終
的にGaN基板100の表面に戻ってくる可能性があ
る。前述のように、g線を用いた露光により第1の実施
形態と同様のラインアンドスペース状(ライン部及びス
ペース部の幅が2μm)のレジストパターンを形成した
ときには、パターン形成を良好に行なえたが、これは、
フォトマスクにおける開口部の占有面積が50%程度で
あったからと考えられる。つまり、第4の実施形態で
は、フォトマスクにおける開口部の占有面積が大きくな
るに従って、凹凸100aによって散乱された後にAl
0.1 Ga0.9 N層108と空気との界面で反射されてレ
ジスト膜を裏側から露光する光の影響を無視できなくな
ると考えられる。
In the fourth embodiment, the unevenness 100
a on the back surface of the GaN substrate 100 provided with0.1Ga
0.9Although the N layer 108 was formed,0.1Ga0.9N layer 10
8 has a different refractive index from that of the GaN substrate 100
Forming another material layer (which may not be a nitride semiconductor layer)
However, it is possible to realize the light scattering effect by the unevenness 100a.
it can. At this time, the GaN base provided with the irregularities 100a
An anti-reflection film (the second embodiment or the
When a material layer that functions as
Can further reduce the intensity of reflected light. By the way,
In the fourth embodiment, Al is used to bury the irregularities 100a.
0.1Ga0.9The thickness of the N layer 108 (15 μm)
Is very thick compared to the wavelength of the exposure light such as i-line
And Al0.1Ga0.9The N layer 108 is used as an anti-reflection film.
Hardly works. Therefore, in the fourth embodiment,
The reflected light is Al0.1Ga0.9Interface between N layer 108 and air
(Reflectance of about 21%) and the GaN substrate 10
0 and Al0.1Ga0.9Interface with N layer 108 (reflectance is uneven
100a depending on the shape or density)
It becomes superposition with light. That is, in the fourth embodiment,
Is a GaN substrate 100 and Al 0.1Ga0.9With the N layer 108
The light scattered by the interface, that is, the unevenness 100a is Al
0.1Ga0.9Reflected at the interface between the N layer 108 and air
May return to the surface of the GaN substrate 100
You. As described above, the first embodiment is performed by exposure using g-line.
Line-and-space shape (line and space)
A resist pattern having a pace part width of 2 μm) was formed.
Sometimes the pattern formation was good, but
When the occupied area of the opening in the photomask is about 50%
It is thought that there was. That is, in the fourth embodiment,
Increases the area occupied by the openings in the photomask.
After being scattered by the irregularities 100a,
0.1Ga0.9The light reflected at the interface between the N layer 108 and air
The effect of light that exposes the dist film from behind cannot be ignored.
It is thought that.

【0160】また、第4の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板100中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the fourth embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light of a wavelength that propagates without being absorbed in the GaN substrate 100, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0161】また、第4の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
In the fourth embodiment, the type of the resist film used in the photolithography process may be a positive type or a negative type.

【0162】また、第4の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the fourth embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this, and is made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0163】(第5の実施形態)以下、第5の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置を製造するためのパターン形成
方法について図面を参照しながら説明する。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate according to a fifth embodiment, a method for manufacturing the same, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described with reference to the drawings. I do.

【0164】図12は第5の実施形態に係る半導体基板
の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the fifth embodiment.

【0165】図12に示すように、第5の実施形態に係
る半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはG
aN層100よりなる。また、GaN層100(以下、
GaN基板100と称することもある)の表面は(00
01)Ga面であり、GaN基板100の裏面は(00
01)N面であり、GaN基板100の厚さは例えば3
00μmである。
As shown in FIG. 12, the semiconductor substrate according to the fifth embodiment has a group III nitride semiconductor layer, specifically,
An aN layer 100 is formed. Further, the GaN layer 100 (hereinafter, referred to as GaN layer 100)
The surface of the GaN substrate 100 may be referred to as (00
01) Ga surface and the back surface of the GaN substrate 100 is (00)
01) N-plane, and the thickness of the GaN substrate 100 is, for example, 3
00 μm.

【0166】第5の実施形態の特徴は、GaN基板10
0の内部におけるその表面からの深さが80μm程度の
領域及び75μm程度の領域にそれぞれ、g線又はi線
等の露光光に対してGaNよりも大きな吸収係数を有す
る材料、例えばSiからなる複数のSi層109aが不
連続的に埋め込まれており、複数のSi層109aによ
って光吸収部(基板表面から入射した光を吸収する部
分)109が形成されていることである。ここで、各S
i層109aの幅(基板表面に対して平行な方向に沿っ
た幅)、及び各Si層109a同士の間隔はそれぞれ1
μm程度である。すなわち、各Si層109aは周期ス
トライプ状に配置されている。また、各Si層109a
の高さ(基板表面に対して垂直な方向に沿った高さ)は
100nm程度である。また、GaN基板100の内部
におけるその表面からの深さが80μm程度の領域(つ
まり第1層目)のSi層109aと、GaN基板100
の内部におけるその表面からの深さが75μm程度の領
域(つまり第2層目)のSi層109aとは、基板表面
に対して平行な方向に沿って1μm程度ずらして配置さ
れている。
The feature of the fifth embodiment is that the GaN substrate 10
In a region having a depth of about 80 μm and a region of approximately 75 μm from the surface inside 0, a plurality of materials having a larger absorption coefficient than GaN for exposure light such as g-line or i-line, for example, Si Is discontinuously buried, and a plurality of Si layers 109a form light absorbing portions (portions for absorbing light incident from the substrate surface) 109. Where each S
The width of the i-layer 109a (the width along the direction parallel to the substrate surface) and the interval between the Si layers 109a are each 1
It is about μm. That is, the respective Si layers 109a are arranged in a periodic stripe shape. In addition, each Si layer 109a
(Height along a direction perpendicular to the substrate surface) is about 100 nm. Further, the Si layer 109a in a region (that is, the first layer) having a depth of about 80 μm from the surface inside the GaN substrate 100 and the GaN substrate 100
And the Si layer 109a in a region having a depth of about 75 μm from the surface inside (i.e., the second layer) is displaced by about 1 μm along a direction parallel to the substrate surface.

【0167】図13(a)〜(e)及び図14(a)〜
(c)は第5の実施形態に係る半導体基板の製造方法の
各工程を示す断面図である。尚、第5の実施形態に係る
半導体基板の製造方法は、図2(a)〜(e)に示す第
1の実施形態に係る半導体基板の製造方法のうち図2
(d)に示す工程まではほぼ同様である。
FIGS. 13A to 13E and FIGS.
(C) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the semiconductor substrate which concerns on 5th Embodiment. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the fifth embodiment is different from the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment shown in FIGS.
The steps up to the step (d) are substantially the same.

【0168】すなわち、まず、図2(a)に示すよう
に、サファイア基板101とシリコン基板102とから
なるSOS基板を用意した後、トリメチルアルミニウム
及びアンモニアを原料ガスとして用いたMOVPE法に
よって、図2(b)に示すように、SOS基板のうちの
シリコン基板102の上にAlN層103を200nm
の厚さ成長させる。その後、塩化ガリウム及びアンモニ
アを原料ガスとして用いたHVPE法を用いて、図2
(c)に示すように、AlN層103の上にGaN層1
00を220μmの厚さ成長させる。このとき、GaN
層100の表面は(0001)Ga面である。その後、
図2(d)に示すように、シリコン基板102のみを除
去することによって、サファイア基板101と、窒化物
半導体基板となるGaN層100つまりGaN基板10
0とを分離する。
That is, first, as shown in FIG. 2A, an SOS substrate composed of a sapphire substrate 101 and a silicon substrate 102 is prepared, and then, the MOVPE method using trimethylaluminum and ammonia as a source gas is performed as shown in FIG. As shown in (b), an AlN layer 103 is formed on a silicon substrate 102 of the SOS substrate to a thickness of 200 nm.
Grow thickness. Then, using the HVPE method using gallium chloride and ammonia as source gases, FIG.
As shown in (c), the GaN layer 1 is formed on the AlN layer 103.
00 is grown to a thickness of 220 μm. At this time, GaN
The surface of the layer 100 is a (0001) Ga plane. afterwards,
As shown in FIG. 2D, by removing only the silicon substrate 102, the sapphire substrate 101 and the GaN layer 100 to be the nitride semiconductor substrate, that is, the GaN substrate 10
Separate from 0.

【0169】次に、図13(a)に示すように、AlN
層103を研磨により除去すると共に、粒径の非常に小
さい研磨剤を用いた研磨によりGaN基板100の裏面
を鏡面化する。
Next, as shown in FIG.
The layer 103 is removed by polishing, and the back surface of the GaN substrate 100 is mirror-finished by polishing using an abrasive having a very small particle size.

【0170】次に、図13(b)に示すように、GaN
基板100上に厚さ100nmの第1のSi層110を
RFスパッタ法により堆積した後、図13(c)に示す
ように、第1のSi層110の上に、周期的に配列され
た開口部を有する第1のレジストパターン111をフォ
トリソグラフィにより形成する。
Next, as shown in FIG.
After a first Si layer 110 having a thickness of 100 nm is deposited on the substrate 100 by an RF sputtering method, as shown in FIG. 13C, the openings periodically arranged on the first Si layer 110 are formed. A first resist pattern 111 having a portion is formed by photolithography.

【0171】次に、図13(d)に示すように、第1の
レジストパターン111をマスクとして第1のSi層1
10に対して、フッ硝酸を用いたウエットエッチングを
行なって、第1のSi層110を周期ストライプ状にパ
ターン化した後、図13(e)に示すように、有機溶剤
を用いて第1のレジストパターン111を除去する。
Next, as shown in FIG. 13D, the first Si layer 1 is formed using the first resist pattern 111 as a mask.
10 is subjected to wet etching using hydrofluoric nitric acid to pattern the first Si layer 110 in a periodic stripe shape, and then, as shown in FIG. The resist pattern 111 is removed.

【0172】次に、GaN基板100を例えばMOVP
E装置等のGaN結晶成長装置に導入して、図14
(a)に示すように、GaN基板100上に第1のGa
N層112を第1のSi層110が埋まるように成長さ
せる。具体的には、MOVPE装置において、トリメチ
ルガリウム及びアンモニアを原料ガスとして用いると共
に水素をキャリアガスとして用いることによって、10
00℃の温度下で第1のGaN層112を成長させる。
第1のGaN層112の成長条件は、使用する結晶成長
法によって異なるが、本実施形態のようにMOVPE法
を用いる場合には、結晶成長温度を900℃以上にする
と共にV族/III 族原料供給比(アンモニアの1分当た
りの供給流量の、トリメチルガリウムの1分当たりの供
給流量に対する比)を1000以上にすることによっ
て、III 族原料(Ga)のマイグレーションが活発化す
るので、第1のSi層110が埋まるように第1のGa
N層112を成長させることができる。
Next, the GaN substrate 100 is, for example, MOVP
Introduced to GaN crystal growth equipment such as E equipment,
As shown in (a), the first Ga
The N layer 112 is grown so that the first Si layer 110 is buried. Specifically, in a MOVPE apparatus, trimethylgallium and ammonia are used as a source gas and hydrogen is used as a carrier gas, whereby
The first GaN layer 112 is grown at a temperature of 00 ° C.
The growth conditions of the first GaN layer 112 are different depending on the crystal growth method to be used. However, when the MOVPE method is used as in the present embodiment, the crystal growth temperature is set to 900 ° C. or higher and the group V / III material is used. By setting the supply ratio (the ratio of the supply flow rate of ammonia per minute to the supply flow rate of trimethylgallium per minute) to 1000 or more, the migration of the group III raw material (Ga) becomes active, so that the first First Ga so that Si layer 110 is buried.
An N layer 112 can be grown.

【0173】次に、図14(b)に示すように、第1の
GaN層112上に厚さ100nmの第2のSi層11
3をRFスパッタ法により堆積した後、図13(c)に
示す工程と同様に、第2のSi層113の上に第2のレ
ジストパターン(図示省略)を形成する。その後、図1
3(d)に示す工程と同様に、第2のレジストパターン
をマスクとして第2のSi層113に対してエッチング
を行なって、図14(b)に示すように、第2のSi層
113を周期ストライプ状にパターン化した後、第2の
レジストパターンを除去する。尚、第1のSi層110
と第2のSi層113とはそれぞれ互いに所定の間隔だ
けずらしてパターン化される。
Next, as shown in FIG. 14B, a second Si layer 11 having a thickness of 100 nm is formed on the first GaN layer 112.
After depositing No. 3 by RF sputtering, a second resist pattern (not shown) is formed on the second Si layer 113 in the same manner as in the step shown in FIG. Then, FIG.
Similarly to the step shown in FIG. 3D, the second Si layer 113 is etched using the second resist pattern as a mask, and as shown in FIG. After patterning into a periodic stripe, the second resist pattern is removed. The first Si layer 110
And the second Si layer 113 are patterned by being shifted from each other by a predetermined distance.

【0174】次に、GaN基板100を例えばMOVP
E装置等のGaN結晶成長装置に再び導入して、図14
(c)に示すように、第1のGaN層112上に第2の
GaN層114を第2のSi層113が埋まるように成
長させる。このとき、第2のGaN層114の成長条件
は第1のGaN層112の成長条件と同様である。ま
た、第1のGaN層112及び第2のGaN層114は
最終的に同じ材料からなるGaN基板100と一体化す
る。これにより、第1のGaN層112及び第2のGa
N層114を含むGaN基板100の内部に、パターン
化された第1のSi層110及び第2のSi層113
(つまり図12に示す複数のSi層109a)から構成
される光吸収部109が形成される。
Next, the GaN substrate 100 is, for example, MOVP
Introduced again to the GaN crystal growth apparatus such as the E apparatus, and FIG.
As shown in (c), a second GaN layer 114 is grown on the first GaN layer 112 so that the second Si layer 113 is buried. At this time, the growth conditions of the second GaN layer 114 are the same as the growth conditions of the first GaN layer 112. Further, the first GaN layer 112 and the second GaN layer 114 are finally integrated with the GaN substrate 100 made of the same material. Thereby, the first GaN layer 112 and the second Ga
In a GaN substrate 100 including an N layer 114, a patterned first Si layer 110 and a second Si layer 113 are formed.
(That is, the light absorbing portion 109 composed of the plurality of Si layers 109a shown in FIG. 12) is formed.

【0175】本件発明者らが、g線を用いた露光により
第1の実施形態と同様のラインアンドスペース状のレジ
ストパターンを第5の実施形態に係る半導体基板上に被
加工膜を介して形成し、該レジストパターンをマスクと
して被加工膜に対してエッチングを行なったところ、光
吸収部109の透過率を80%以下に設定することによ
って、パターン化された被加工膜の寸法はほぼ100%
所定の範囲内に収まった。これは、基板表面から入射し
た後に基板裏面で反射して基板表面に戻ってくる光が光
吸収部109を2回通過するため、光吸収部109の透
過率が80%であると共に基板裏面が鏡面で裏面反射率
が20%程度である場合でも、実質的な裏面反射率が2
0%×80%×80%≒13%となる結果、パターン形
成を良好に行なうことができるからである。
The present inventors formed a line-and-space resist pattern similar to that of the first embodiment on a semiconductor substrate according to the fifth embodiment via a film to be processed by exposure using g-line. Then, when the film to be processed is etched using the resist pattern as a mask, the dimension of the patterned film to be processed is almost 100% by setting the transmittance of the light absorbing portion 109 to 80% or less.
It was within the specified range. This is because the light that is reflected from the back surface of the substrate and then returns to the front surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate passes through the light absorbing portion 109 twice, so that the transmittance of the light absorbing portion 109 is 80% and the back surface of the substrate is Even when the mirror has a backside reflectance of about 20%, the substantial backside reflectance is 2%.
This is because 0% × 80% × 80% ≒ 13%, so that pattern formation can be performed well.

【0176】すなわち、第5の実施形態によると、Ga
N基板100の内部に光吸収部109が形成されている
ため、基板表面から入射した後に基板裏面で反射する光
の強度を低減できる。このため、GaN基板100を用
いた半導体装置を製造するためのフォトリソグラフィ工
程において、基板表面から入射した露光光が基板裏面で
反射してレジスト膜における所定の露光領域以外の他の
領域まで露光されてしまう事態を回避できる。従って、
フォトリソグラフィ工程でのパターン精度を向上させる
ことできるので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向
上させることできる。
That is, according to the fifth embodiment, Ga
Since the light absorbing portion 109 is formed inside the N substrate 100, the intensity of light reflected from the back surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate can be reduced. For this reason, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the GaN substrate 100, the exposure light incident from the substrate surface is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to areas other than the predetermined exposure area in the resist film. Situation can be avoided. Therefore,
Since the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0177】また、第5の実施形態によると、GaN基
板100と材料が異なるSi層109aをGaN基板1
00上に部分的に形成した後、Si層109aを含むG
aN基板100の上に新たに基板の一部となるGaN層
(第1のGaN層112及び第2のGaN層114)を
結晶成長させるため、元のGaN基板100に生じてい
た欠陥等がこのGaN層に引き継がれることをSi層1
09aによって抑制できる。従って、新たに成長させる
GaN層の結晶性を良好にできるので、光吸収部を有す
る窒化物半導体基板の結晶性を良好にできる。
According to the fifth embodiment, the Si layer 109a made of a material different from that of the GaN substrate 100 is
After partially forming the G layer on the G layer including the Si layer 109a,
Since a GaN layer (the first GaN layer 112 and the second GaN layer 114) that newly becomes a part of the substrate is crystal-grown on the aN substrate 100, defects or the like generated in the original GaN substrate 100 The fact that the GaN layer is taken over by the Si layer 1
09a. Therefore, the crystallinity of the newly grown GaN layer can be improved, and the crystallinity of the nitride semiconductor substrate having the light absorbing portion can be improved.

【0178】また、第5の実施形態によると、光吸収部
109を構成するSi層109が基板表面に対して平行
な方向に沿って不均一に分布しているため、光吸収部1
09によって光が吸収されるだけではなく、光吸収部1
09によって光が散乱されるので、反射光の強度をより
一層低減できる。
According to the fifth embodiment, since the Si layer 109 constituting the light absorbing portion 109 is unevenly distributed along the direction parallel to the substrate surface, the light absorbing portion 1
09 not only absorbs light, but also absorbs light.
09 scatters light, so that the intensity of reflected light can be further reduced.

【0179】また、第5の実施形態によると、光吸収部
109を構成するSi層109aが導電性であるため、
光吸収部を設けることによって窒化物半導体基板の抵抗
率が低下することがない。
Further, according to the fifth embodiment, since the Si layer 109a constituting the light absorbing portion 109 is conductive,
By providing the light absorbing portion, the resistivity of the nitride semiconductor substrate does not decrease.

【0180】尚、第5の実施形態において、光吸収部の
材料としてSiを用いたが、光吸収部の材料は、その上
にGaN層を結晶成長させることができ且つ光吸収係数
がGaNよりも大きな材料であれば特に限定されるもの
ではい。但し、光吸収部の材料としては、前述のように
導電性を有している材料がより好ましい。このような材
料としては、Si以外にW(タングステン)を挙げるこ
とができる。タングステンは金属であるが、CVD法等
により堆積されたタングステンは光沢が少なく且つ光吸
収性を有しており、光吸収部の材料として有力である。
また、光吸収部は単独の材料よりなる粒や層である必然
性はなく、その上にGaN層を結晶成長させることがで
き且つ光吸収係数がGaNよりも大きい複数の材料のそ
れぞれよりなる粒や層が組み合わされたり、積層された
りしたものであってもよい。或いは、前述のような少な
くとも1つ以上の材料よりなる粒や層と空孔等とを組み
合わせたものであってもよい。
In the fifth embodiment, Si is used as the material of the light absorbing portion. However, the material of the light absorbing portion allows the crystal growth of a GaN layer thereon and has a light absorption coefficient higher than that of GaN. Is not particularly limited as long as it is a large material. However, as a material of the light absorbing portion, a material having conductivity as described above is more preferable. Examples of such a material include W (tungsten) in addition to Si. Tungsten is a metal, but tungsten deposited by a CVD method or the like has low luster and has a light absorbing property, and is effective as a material of a light absorbing portion.
In addition, the light absorbing portion does not necessarily have to be a grain or layer made of a single material, and a grain or layer made of a plurality of materials having a light absorption coefficient larger than that of GaN on which a GaN layer can be grown. Layers may be combined or laminated. Alternatively, it may be a combination of a particle or layer made of at least one or more materials as described above and a hole or the like.

【0181】ところで、本実施形態の光吸収部の材料と
して用いたSiによる吸収係数は、Si層の堆積方法、
膜質又は含有不純物等によって大きく変化する。但し、
Si層の厚さが300〜500nmあればその吸収係数
は約105 /cm以上のオーダーに達する。また、Si
層の厚さが100nmあれば、該Si層を透過する光の
強度は少なくとも1/e(e:自然対数の底)にまで低
減されるので、堆積方法等によらずSi層の透過率を8
0%以下にでき、該Si層が光吸収部として十分に機能
する。それに対して、Si層の厚さが100nm未満、
特に50nm未満になると、Si層の膜質によっては透
過率が80%以上になって光吸収部としての機能が不十
分になる可能性がある。
Incidentally, the absorption coefficient of Si used as the material of the light absorbing portion of this embodiment is determined by the method of depositing the Si layer,
It changes greatly depending on the film quality or contained impurities. However,
When the thickness of the Si layer is 300 to 500 nm, its absorption coefficient reaches about 10 5 / cm or more. In addition, Si
If the thickness of the layer is 100 nm, the intensity of light transmitted through the Si layer is reduced to at least 1 / e (e: the base of natural logarithm). 8
0% or less, and the Si layer sufficiently functions as a light absorbing portion. On the other hand, the thickness of the Si layer is less than 100 nm,
In particular, when the thickness is less than 50 nm, the transmittance may be 80% or more depending on the film quality of the Si layer, and the function as the light absorbing portion may be insufficient.

【0182】また、第5の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板100中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the fifth embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light having a wavelength that propagates in the GaN substrate 100 without being absorbed, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0183】また、第5の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
In the fifth embodiment, the type of the resist film used in the photolithography process may be a positive type or a negative type.

【0184】また、第5の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the fifth embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this, and is made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0185】(第6の実施形態)以下、第6の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置を製造するためのパターン形成
方法について図面を参照しながら説明する。
(Sixth Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same according to a sixth embodiment, and a pattern forming method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor substrate will be described with reference to the drawings. I do.

【0186】図15は第6の実施形態に係る半導体基板
の断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the sixth embodiment.

【0187】図15に示すように、第6の実施形態に係
る半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはG
aN層200よりなる。また、GaN層200(以下、
GaN基板200と称することもある)の表面は(00
01)Ga面であり、GaN基板200の裏面は(00
01)N面であり、GaN基板200の厚さは例えば3
00μmである。
As shown in FIG. 15, the semiconductor substrate according to the sixth embodiment has a group III nitride semiconductor layer,
An aN layer 200 is formed. In addition, the GaN layer 200 (hereinafter, referred to as GaN layer 200)
The surface of the (GaN substrate 200) is (00
01) Ga surface and the back surface of the GaN substrate 200 is (00)
01) N-plane, and the thickness of the GaN substrate 200 is, for example, 3
00 μm.

【0188】第6の実施形態の特徴は、g線又はi線等
の露光光を吸収する準位を生じるように不純物、例えば
As(ヒ素)がGaN基板200における裏面から厚さ
150μmに亘る領域に導入されてなる光吸収部201
が形成されていることである。
A feature of the sixth embodiment is that an impurity such as As (arsenic) is formed in a region extending from the back surface of the GaN substrate 200 to a thickness of 150 μm so as to generate a level absorbing exposure light such as g-line or i-line. Light absorbing portion 201 introduced into
Is formed.

【0189】図16(a)〜(f)は、図15に示す第
6の実施形態に係る半導体基板の製造方法の各工程を示
す断面図である。
FIGS. 16A to 16F are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing the semiconductor substrate according to the sixth embodiment shown in FIG.

【0190】まず、図16(a)に示すように、厚さ3
00μmのサファイア基板202と厚さ80μmのシリ
コン基板203とからなるSOS基板を用意する。
First, as shown in FIG.
An SOS substrate including a 00 μm sapphire substrate 202 and a 80 μm thick silicon substrate 203 is prepared.

【0191】次に、トリメチルアルミニウム及びアンモ
ニアを原料ガスとして用いたMOVPE法によって、図
16(b)に示すように、SOS基板のうちのシリコン
基板203の上に、1000℃の温度下でAlN層20
4を200nmの厚さ成長させる。
Next, as shown in FIG. 16B, an AlN layer was formed on the silicon substrate 203 of the SOS substrate at a temperature of 1000 ° C. by MOVPE using trimethylaluminum and ammonia as source gases. 20
4 is grown to a thickness of 200 nm.

【0192】次に、HClガスとGaとを800℃の温
度下で反応させることにより得られる塩化ガリウム、及
びアンモニアを原料ガスとして用いたHVPE法を用い
て、図16(c)に示すように、AlN層204の上
に、1000℃の温度下でGaN層201を150μm
の厚さ成長させる。このとき、例えばアンモニアの供給
流量の0.1%の供給流量で、アルシン等のAsを構成
元素とするガスを結晶成長装置内に導入することによっ
て、Asが導入されたGaN層201、つまり光吸収部
201を形成できる。尚、アルシン等のガスを導入する
代わりに、結晶成長装置内におけるHClガスとGaと
を反応させる領域付近にGaAs結晶を設置することに
よっても、GaN層にAsを導入でき、それにより光吸
収部201を形成できる。
Next, as shown in FIG. 16 (c), the gallium chloride obtained by reacting HCl gas and Ga at a temperature of 800 ° C. and the HVPE method using ammonia as a raw material gas were used. A GaN layer 201 having a thickness of 150 μm on the AlN layer 204 at a temperature of 1000 ° C.
Grow thickness. At this time, by introducing a gas containing As as a constituent element such as arsine into the crystal growth apparatus at a supply flow rate of 0.1% of the supply flow rate of ammonia, for example, the GaN layer 201 into which As is introduced, The absorbing part 201 can be formed. Note that As can be introduced into the GaN layer by installing a GaAs crystal near the region where the HCl gas reacts with Ga in the crystal growth apparatus, instead of introducing a gas such as arsine. 201 can be formed.

【0193】次に、アルシンの供給のみを停止して前述
のHVPE法による結晶成長を継続して行なうことによ
り、図16(d)に示すように、光吸収部201の上に
1000℃の温度下でGaN層200を150μmの厚
さ成長させる。
Next, by stopping only the supply of arsine and continuing the crystal growth by the above-described HVPE method, as shown in FIG. The GaN layer 200 is grown under the thickness of 150 μm below.

【0194】次に、フッ酸と硝酸との混合液を用いた処
理により、図16(e)に示すように、シリコン基板2
03のみを除去することによって、サファイア基板20
2と、窒化物半導体基板となる、光吸収部201を含む
GaN基板200とを分離する。ここで、GaN基板2
00の裏面にはAlN層204が形成されている。
Next, as shown in FIG. 16E, the silicon substrate 2 was treated by using a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid.
03 is removed, the sapphire substrate 20 is removed.
2 and a GaN substrate 200 including a light absorbing portion 201, which is to be a nitride semiconductor substrate. Here, the GaN substrate 2
The AlN layer 204 is formed on the back surface of No. 00.

【0195】次に、図16(f)に示すように、粒径の
非常に小さい研磨剤を用いた研磨により、AlN層20
4を除去すると共にGaN基板200の裏面を鏡面化す
る。
Next, as shown in FIG. 16F, the AlN layer 20 was polished by using an abrasive having a very small particle size.
4 is removed and the back surface of the GaN substrate 200 is mirror-finished.

【0196】本件発明者らが、g線を用いた露光により
第1の実施形態と同様のラインアンドスペース状のレジ
ストパターンを第6の実施形態に係る半導体基板上に被
加工膜を介して形成し、該レジストパターンをマスクと
して被加工膜に対してエッチングを行なったところ、光
吸収部201の透過率を80%以下に設定することによ
って、パターン化された被加工膜の寸法はほぼ100%
所定の範囲内に収まった。これは、基板表面から入射し
た後に基板裏面で反射して基板表面に戻ってくる光が光
吸収部201を2回通過するため、光吸収部201の透
過率が80%であると共に基板裏面が鏡面で裏面反射率
が20%程度である場合でも、実質的な裏面反射率が2
0%×80%×80%≒13%となる結果、パターン形
成を良好に行なうことができるからである。
The present inventors formed a line-and-space resist pattern similar to that of the first embodiment on a semiconductor substrate according to the sixth embodiment via a film to be processed by exposure using g-line. Then, when the film to be processed is etched using the resist pattern as a mask, the dimension of the patterned film to be processed is almost 100% by setting the transmittance of the light absorbing portion 201 to 80% or less.
It was within the specified range. This is because light that is reflected from the back surface of the substrate and then returns to the front surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate passes through the light absorbing portion 201 twice, so that the transmittance of the light absorbing portion 201 is 80% and Even when the mirror has a backside reflectance of about 20%, the substantial backside reflectance is 2%.
This is because 0% × 80% × 80% ≒ 13%, so that pattern formation can be performed well.

【0197】すなわち、第6の実施形態によると、Ga
N基板200における裏面側の領域に光吸収部201が
形成されているため、基板表面から入射した後に基板裏
面で反射する光の強度を低減できる。このため、GaN
基板200を用いた半導体装置を製造するためのフォト
リソグラフィ工程において、基板表面から入射した露光
光が基板裏面で反射してレジスト膜における所定の露光
領域以外の他の領域まで露光されてしまう事態を回避で
きる。従って、フォトリソグラフィ工程でのパターン精
度を向上させることできるので、窒化物半導体装置の製
造歩留まりを向上させることできる。
That is, according to the sixth embodiment, Ga
Since the light absorbing portion 201 is formed in the region on the back surface side of the N substrate 200, the intensity of light reflected on the back surface of the substrate after entering from the front surface of the substrate can be reduced. Therefore, GaN
In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the substrate 200, a situation in which exposure light incident from the front surface of the substrate is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to an area other than a predetermined exposure area in the resist film. Can be avoided. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0198】また、第6の実施形態によると、GaN基
板200となるGaN層に不純物を注入して光吸収部2
01を形成するため、光吸収部を有する窒化物半導体基
板の結晶性の低下を防止できる。
According to the sixth embodiment, the GaN layer serving as the GaN substrate 200 is doped with impurities to form the light absorbing portion 2.
Since 01 is formed, a decrease in crystallinity of the nitride semiconductor substrate having the light absorbing portion can be prevented.

【0199】以下、光吸収部201の透過率を80%以
下にするために必要な要件について説明する。
[0199] Hereinafter, the requirements necessary to reduce the transmittance of the light absorbing portion 201 to 80% or less will be described.

【0200】一般的に、半導体に特定の種類の不純物を
導入すると光吸収性が生じる。ここで、半導体基板の主
面に垂直な方向をz方向とし、且つ半導体基板内の位置
zにおける光吸収係数をα(z)とし、且つ、該位置z
における光強度をI(z)すると、光強度I(z)の光
の減衰量と光吸収係数との関係から、下記(式1)が成
立する。
Generally, when a specific type of impurity is introduced into a semiconductor, light absorption occurs. Here, the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate is defined as the z direction, the light absorption coefficient at a position z in the semiconductor substrate is defined as α (z), and the position z
Where I (z) is the light intensity at, the following (Equation 1) is established from the relationship between the amount of light attenuation and the light absorption coefficient of the light intensity I (z).

【0201】[0201]

【数1】 (Equation 1)

【0202】また、半導体基板における不純物が導入さ
れている領域、つまり光吸収部が位置z1から位置z2
まで分布しており、光吸収部の厚さ(z2−z1)がz
0であり、光吸収部に入射した時点での光の強度がI0
であり、且つ、光吸収部を透過した時点での光の強度が
Iであるとすると、下記(式2)が成立する。
Further, the region of the semiconductor substrate into which impurities are introduced, that is, the light absorbing portion is moved from position z1 to position z2.
And the thickness of the light absorbing portion (z2-z1) is z
0, and the light intensity at the time of entering the light absorbing portion is I 0
And the intensity of the light at the time of passing through the light absorbing portion is I, the following (Equation 2) is established.

【0203】[0203]

【数2】 (Equation 2)

【0204】ここで、下記(式3)Here, the following (Equation 3)

【数3】 は、位置z1から位置z2までの光吸収係数α(z)の
平均であるので、これをαとおくと、結局、下記(式
4)が成立する。
(Equation 3) Is the average of the light absorption coefficients α (z) from the position z1 to the position z2, and if this is set to α, the following (Equation 4) is eventually established.

【0205】[0205]

【数4】 (Equation 4)

【0206】ここで、透過率I/I0 が80%以下とい
う条件から(式4)を用いて光吸収部の厚さz0の範囲
を求めると、下記(式5)が得られる。
Here, when the range of the thickness z0 of the light absorbing portion is obtained using (Equation 4) under the condition that the transmittance I / I 0 is 80% or less, the following (Equation 5) is obtained.

【0207】[0207]

【数5】 (Equation 5)

【0208】すなわち、0.223/αが、光吸収部2
01の透過率を80%以下にするために最低限必要な光
吸収部201の厚さである。
That is, 0.223 / α is the value of the light absorbing portion 2
01 is the minimum required thickness of the light absorbing portion 201 to make the transmittance of 80% or less.

【0209】一方、光吸収部201における不純物密度
に関しては、該不純物密度が高ければαが大きくなって
光吸収部201つまり不純物層の厚さを薄くできるので
好ましいが、不純物密度を高くしすぎると基板中の結晶
の格子定数にずれを生じて、基板の結晶性が悪化する要
因となってしまう。従って、光吸収部201を形成する
ための不純物がAsである場合、その不純物密度は1×
1013cm-3程度から1×1020cm-3程度までの範囲
であることが好ましい。
On the other hand, with respect to the impurity density in the light absorbing portion 201, it is preferable that the impurity density is high because α becomes large and the thickness of the light absorbing portion 201, that is, the impurity layer can be reduced. A shift occurs in the lattice constant of the crystal in the substrate, which causes deterioration of the crystallinity of the substrate. Therefore, when the impurity for forming the light absorbing portion 201 is As, the impurity density is 1 ×
It is preferably in the range of about 10 13 cm -3 to about 1 × 10 20 cm -3 .

【0210】尚、第6の実施形態においては、光吸収部
201を形成するための不純物としてAsを用いたが、
該不純物は、GaN層に導入されたときに露光光を吸収
する準位を生じる材料であれば特に限定されるものでは
なく、例えばC(炭素)、O(酸素)、Si、S(硫
黄)、Cl(塩素)又はP(リン)等をAsに代えて用
いることができる。光吸収部201を形成するための不
純物としてC、O、Si、S、Cl又はPを用いる場合
も、その不純物密度はAsと同様に1×1013cm-3
度から1×1020cm-3程度までの範囲であることが好
ましい。また、GaN層にCを導入する場合、GaN層
の結晶成長時に例えばCH4 等のC含有ガスを用いれば
よい。また、GaN層にOを導入する場合、GaN層の
結晶成長時に例えばNO2 等のO含有ガスを用いればよ
い。また、GaN層にSiを導入する場合、GaN層の
結晶成長時に例えばSiH4 等のSi含有ガスを用いれ
ばよい。また、GaN層にSを導入する場合、GaN層
の結晶成長時に例えばSF6等のS含有ガスを用いれば
よい。また、GaN層にClを導入する場合、GaN層
の結晶成長時に例えばV族/III 族原料供給比(アンモ
ニアの1分当たりの供給流量の、塩化ガリウムの1分当
たりの供給流量に対する比)を100以下にし、それに
よってGaNの窒素サイトにClを入れやすくすればよ
い。また、GaN層にPを導入する場合、GaN層の結
晶成長時に例えばフォスフィンをアンモニアと混ぜて用
いればよい。さらに、以上に述べた、C、O、Si、
S、Cl、P又はAs等を、使用するガスを適切に選択
してGaN層に不純物として導入することによって、結
晶成長装置内に汚染等が発生することを防止できる。
[0210] In the sixth embodiment, As is used as an impurity for forming the light absorbing portion 201.
The impurity is not particularly limited as long as it is a material that generates a level for absorbing exposure light when introduced into the GaN layer. For example, C (carbon), O (oxygen), Si, S (sulfur) , Cl (chlorine) or P (phosphorus) can be used instead of As. Also when C, O, Si, S, Cl or P is used as an impurity for forming the light absorbing portion 201, the impurity density is about 1 × 10 13 cm −3 to 1 × 10 20 cm , similarly to As. It is preferred that the range be up to about 3 . When C is introduced into the GaN layer, a C-containing gas such as CH 4 may be used during the crystal growth of the GaN layer. When O is introduced into the GaN layer, an O-containing gas such as NO 2 may be used during crystal growth of the GaN layer. When introducing Si into the GaN layer, a Si-containing gas such as SiH 4 may be used during the crystal growth of the GaN layer. When S is introduced into the GaN layer, an S-containing gas such as SF 6 may be used during the crystal growth of the GaN layer. Further, when introducing Cl into the GaN layer, for example, the group V / group III raw material supply ratio (the ratio of the supply flow rate of ammonia per minute to the supply flow rate of gallium chloride per minute) at the time of crystal growth of the GaN layer. The content may be set to 100 or less so that Cl can be easily introduced into the nitrogen site of GaN. When P is introduced into the GaN layer, for example, phosphine may be mixed with ammonia for crystal growth of the GaN layer. Further, as described above, C, O, Si,
By appropriately selecting a gas to be used, such as S, Cl, P, or As, and introducing it into the GaN layer as an impurity, it is possible to prevent the occurrence of contamination or the like in the crystal growth apparatus.

【0211】また、第6の実施形態において、GaN基
板200における裏面側の領域に光吸収部201を設け
たが、光吸収部の厚さz0が前述の(式5)を満たして
いれば、基板全体に不純物が導入されて基板全体が光吸
収部となっていてもよい。
Further, in the sixth embodiment, the light absorbing portion 201 is provided in the region on the back surface side of the GaN substrate 200. If the thickness z0 of the light absorbing portion satisfies the above (Equation 5), Impurities may be introduced into the entire substrate so that the entire substrate serves as a light absorbing portion.

【0212】また、第6の実施形態において、GaN基
板200における裏面側の領域に光吸収部201を均一
に設けたが、これに代えて、光吸収部を基板表面に対し
て平行な方向に沿って不均一に分布させてもよい。この
ようにすると、光吸収部によって光が吸収されるだけで
はなく、光吸収部によって光が散乱されるので、反射光
の強度をより一層低減できる。また、このとき、GaN
基板200におけるレジスト膜の所定の露光領域の下側
の部分のみに不純物を導入することによって、次のよう
な効果が得られる。すなわち、例えばリッジ型レーザ装
置を作製するときのように、基板上の活性層付近をレジ
ストパターンで覆いながらデバイスを形成する場合、基
板における活性層付近の下側の部分には不純物を導入せ
ず、それにより基板から活性層付近に拡散する不純物を
少なくすることによって、該不純物による光吸収に起因
する動作電流の増大等を防止できる。一方、基板上の活
性層以外の他の半導体層に対しては、フォトリソグラフ
ィ工程でのパターン精度向上効果によってパターンニン
グを歩留まりよく行なうことができる。ここで、光吸収
部が不均一に分布するように不純物をGaN基板にドー
ピングする方法としては、例えばイオンビームを用いて
不純物をイオン注入する方法、又は基板形成のための窒
化物半導体層の成長において選択成長と埋め込み成長と
を組み合わせて用いる方法等がある。後者の方法におい
ては、不純物をドーピングしたくない領域をマスクで覆
って不純物をドーピングしながら窒化物半導体層の選択
成長を行なった後に、不純物をドーピングをせずに窒化
物半導体層の埋め込み成長を行なう。
In the sixth embodiment, the light absorbing portions 201 are uniformly provided in the region on the back surface side of the GaN substrate 200. Instead, the light absorbing portions 201 are arranged in a direction parallel to the substrate surface. May be distributed non-uniformly. With this configuration, not only the light is absorbed by the light absorbing portion but also the light is scattered by the light absorbing portion, so that the intensity of the reflected light can be further reduced. At this time, GaN
The following effects can be obtained by introducing impurities only into the lower part of the predetermined exposure region of the resist film on the substrate 200. That is, when forming a device while covering the vicinity of the active layer on the substrate with a resist pattern, for example, when manufacturing a ridge-type laser device, no impurity is introduced into the lower part of the substrate near the active layer. Thus, by reducing impurities diffused from the substrate to the vicinity of the active layer, it is possible to prevent an increase in operating current or the like due to light absorption by the impurities. On the other hand, patterning can be performed on a semiconductor layer other than the active layer on the substrate with a high yield by the effect of improving the pattern accuracy in the photolithography process. Here, as a method of doping impurities into the GaN substrate so that the light absorbing portions are unevenly distributed, for example, a method of ion-implanting impurities using an ion beam, or a method of growing a nitride semiconductor layer for forming a substrate. And a method using a combination of selective growth and buried growth. In the latter method, after selectively growing a nitride semiconductor layer while doping impurities by covering a region in which impurities are not to be doped with a mask, burying growth of the nitride semiconductor layer is performed without doping impurities. Do.

【0213】また、第6の実施形態において、GaN層
に不純物を導入することによってGaN層に光吸収性を
与えたが、これに代えて、GaN層に点欠陥を形成する
ことによってGaN層に光吸収性を与えてもよい。この
とき、例えばGaN層にプロトン等を注入することによ
ってGaN層に点欠陥を形成することができる。
In the sixth embodiment, the GaN layer is made to absorb light by introducing impurities into the GaN layer. Alternatively, a point defect may be formed in the GaN layer to make the GaN layer light absorbing. Light absorption may be provided. At this time, for example, a point defect can be formed in the GaN layer by injecting protons or the like into the GaN layer.

【0214】また、第6の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板200中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the sixth embodiment, the type of exposure light used in the photolithography step is not particularly limited, but light of a wavelength that propagates without being absorbed in the GaN substrate 200, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0215】また、第6の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いるレジスト膜の種類はポジ型であ
ってもよいし又はネガ型であってもよい。
Further, in the sixth embodiment, the type of the resist film used in the photolithography step may be a positive type or a negative type.

【0216】また、第6の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the sixth embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this, and is made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0217】(第7の実施形態)以下、第7の実施形態
に係る半導体基板及びその製造方法、並びにその半導体
基板を用いた半導体装置及びその半導体装置の製造方法
について図面を参照しながら説明する。
(Seventh Embodiment) Hereinafter, a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same according to a seventh embodiment, a semiconductor device using the semiconductor substrate, and a method for manufacturing the semiconductor device will be described with reference to the drawings. .

【0218】図17は第7の実施形態に係る半導体基板
の断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor substrate according to the seventh embodiment.

【0219】図17に示すように、第7の実施形態に係
る半導体基板は、III 族窒化物半導体層、具体的にはG
aN層300よりなる。また、GaN層300(以下、
GaN基板300と称することもある)の厚さは例えば
250μmであり、その両面は鏡面化されている。
As shown in FIG. 17, the semiconductor substrate according to the seventh embodiment includes a group III nitride semiconductor layer, specifically,
An aN layer 300 is formed. In addition, the GaN layer 300 (hereinafter, referred to as GaN layer 300)
The thickness of the GaN substrate 300 may be, for example, 250 μm, and both surfaces are mirror-finished.

【0220】第7の実施形態の特徴は、g線又はi線等
の露光光を吸収する準位を生じるように不純物、例えば
AsがGaN基板300の表面部に導入されてなる複数
の光吸収部(基板表面から入射した光を吸収する部分)
301がストライプ状に形成されていることである。各
光吸収部301の幅(基板表面に対して平行な方向に沿
った幅)は310μm程度であり、各光吸収部301同
士の間隔は10μm程度である。
The feature of the seventh embodiment is that a plurality of light absorbing elements, such as As, introduced into the surface portion of the GaN substrate 300 so as to generate a level absorbing exposure light such as g-line or i-line. Part (part that absorbs light incident from the substrate surface)
301 is formed in a stripe shape. The width of each light absorbing part 301 (width along the direction parallel to the substrate surface) is about 310 μm, and the interval between each light absorbing part 301 is about 10 μm.

【0221】図18(a)〜(e)は、図17に示す第
7の実施形態に係る半導体基板の製造方法の各工程を示
す断面図である。
FIGS. 18A to 18E are cross-sectional views showing each step of the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the seventh embodiment shown in FIG.

【0222】まず、図18(a)に示すように、露光光
の波長λの1/10程度以上の段差を有する凹凸300
aが裏面に設けられた、厚さ300μmのGaN基板3
00を用意する。GaN基板300は、第1の実施形態
に係る半導体基板の製造方法を用いて作製することがで
きる。
First, as shown in FIG. 18A, the unevenness 300 having a step of about 1/10 or more of the wavelength λ of the exposure light.
a provided on the back surface and having a thickness of 300 μm
Prepare 00. The GaN substrate 300 can be manufactured by using the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment.

【0223】次に、図18(b)に示すように、GaN
基板300の表面の上に、SiO2よりなる複数のハー
ドマスク302をフォトリソグラフィにより形成する。
ここで、各ハードマスク302の幅は300μmであ
り、各ハードマスク302同士の間隔は20μmであ
る。ハードマスク302を形成するためのフォトリソグ
ラフィ工程においては、GaN基板300の裏面の凹凸
300aが光散乱部として機能するため(第1の実施形
態参照)、ハードマスク302のパターン精度が向上す
る。
Next, as shown in FIG.
On the surface of the substrate 300, a plurality of hard masks 302 made of SiO 2 are formed by photolithography.
Here, the width of each hard mask 302 is 300 μm, and the interval between each hard mask 302 is 20 μm. In the photolithography process for forming the hard mask 302, the unevenness 300a on the back surface of the GaN substrate 300 functions as a light scattering portion (see the first embodiment), so that the pattern accuracy of the hard mask 302 is improved.

【0224】次に、図18(c)に示すように、ハード
マスク302を用いてGaN基板300の表面部にAs
を導入することにより、複数の光吸収部301をストラ
イプ状に形成する。
Next, as shown in FIG. 18C, the hard mask 302 is used to form As on the surface of the GaN substrate 300.
Is introduced to form the plurality of light absorbing portions 301 in a stripe shape.

【0225】ここで、GaN基板300へのAs注入の
方法は特に限定されないが、以下、図19を参照しなが
ら、第7の実施形態に係る半導体基板の製造方法におけ
るGaN基板へのAs注入方法の一例を説明する。図1
9に示すように、ハードマスク302が設けられたGa
N基板300の表面上にGaAs層303を形成した
後、GaN基板300を、石英等よりなる反応管350
内のサセプタ351上に設置する。その後、反応管35
0のガス導入口350aからアンモニアを供給すると共
に、反応管350の外側に設けられた加熱手段352に
よって、サセプタ351付近のアンモニアを1000℃
程度に加熱する。これにより、GaAs層303中のA
sがGaN基板300の表面部に拡散して光吸収部30
1が形成される。使用済みのアンモニアは反応管350
のガス排出口350bから排出される。尚、サセプタ3
51は例えばグラファイト等よりなる。また、加熱手段
352としては管状抵抗線ヒーター等が用いられる。
Here, the method of injecting As into the GaN substrate 300 is not particularly limited. Hereinafter, the method of injecting As into the GaN substrate in the method of manufacturing a semiconductor substrate according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. An example will be described. FIG.
As shown in FIG. 9, Ga provided with a hard mask 302
After forming the GaAs layer 303 on the surface of the N substrate 300, the GaN substrate 300 is placed in a reaction tube 350 made of quartz or the like.
On the susceptor 351 in the inside. Then, the reaction tube 35
Ammonia is supplied from the gas inlet 350a of the reaction tube 350, and the ammonia in the vicinity of the susceptor 351 is heated to 1000 ° C.
Heat to about. As a result, A in the GaAs layer 303
s diffuses into the surface of the GaN substrate 300 and
1 is formed. The used ammonia is supplied to the reaction tube 350
From the gas discharge port 350b. The susceptor 3
51 is made of, for example, graphite. Further, as the heating means 352, a tubular resistance wire heater or the like is used.

【0226】図19に示すAs注入工程をアンモニア雰
囲気中で行なっているのは、アンモニアが分解して生じ
る窒素によって、GaN基板300の裏面(粗面)側か
ら窒素が抜け出してしまうことを防止できるからであ
る。従って、アンモニアに代えて、窒素原子を有する他
のガスの雰囲気中でAs注入を行なってもよい。
Performing the As implantation step shown in FIG. 19 in an ammonia atmosphere can prevent nitrogen from being released from the back surface (rough surface) of GaN substrate 300 due to nitrogen generated by decomposition of ammonia. Because. Therefore, As implantation may be performed in an atmosphere of another gas having a nitrogen atom instead of ammonia.

【0227】また、GaN基板300上に形成されるG
aAs層303は単結晶である必要はないので、GaA
s層303をスパッタ法によって形成してもよい。ま
た、GaAs層303に代えて、As層又はAsを含む
化合物層を形成してもよい。
Further, the G formed on the GaN substrate 300
Since the aAs layer 303 does not need to be single crystal,
The s layer 303 may be formed by a sputtering method. Further, instead of the GaAs layer 303, an As layer or a compound layer containing As may be formed.

【0228】また、GaN基板300中にAsを拡散さ
せる温度を1000℃よりも低くしてもよいが、この場
合、Asの拡散速度が低下するので、所望の光吸収部3
01の分布形状つまりAsの拡散プロファイルを得るた
めには、Asの拡散時間を長くする必要がある。但し、
数時間から数十時間程度の実用的な拡散時間で、光吸収
部301の光透過率が十分に低下するようにAsを拡散
させようとすると、Asの拡散温度を700℃以上に設
定することが好ましい。
The temperature at which As is diffused into the GaN substrate 300 may be lower than 1000 ° C. In this case, since the diffusion speed of As decreases, the desired light absorbing portion 3
In order to obtain a distribution shape of 01, that is, a diffusion profile of As, it is necessary to lengthen the diffusion time of As. However,
In order to diffuse As so that the light transmittance of the light absorbing portion 301 is sufficiently reduced in a practical diffusion time of several hours to several tens of hours, the diffusion temperature of As should be set to 700 ° C. or more. Is preferred.

【0229】図19に示すAs注入工程によって得られ
た各光吸収部301の幅は、Asの拡散のために各ハー
ドマスク302の幅よりも拡がって310μmになる。
従って、各光吸収部301同士の間隔は10μmにな
る。尚、各光吸収部301の厚さは5μm程度である。
The width of each light absorbing portion 301 obtained by the As implantation process shown in FIG. 19 is 310 μm wider than the width of each hard mask 302 due to the diffusion of As.
Therefore, the interval between the light absorbing portions 301 is 10 μm. Note that the thickness of each light absorbing portion 301 is about 5 μm.

【0230】次に、図18(d)に示すように、フッ酸
等を用いたウエットエッチングによりハードマスク30
2を除去した後、凹凸300aを有するGaN基板30
0の裏面を研磨して、図18(e)に示すように、該裏
面を鏡面化する。
Next, as shown in FIG. 18D, the hard mask 30 is formed by wet etching using hydrofluoric acid or the like.
2 is removed, the GaN substrate 30 having the irregularities 300a is removed.
0 is polished, and the back surface is mirror-finished as shown in FIG.

【0231】このようにして得られた、光吸収部301
を有するGaN基板300は、それを用いた窒化物半導
体装置を製造するときに、例えば動作電流の低い高性能
なリッジ型レーザ装置等を歩留まり良く作製できるとい
う特徴を有する。
The light absorbing section 301 thus obtained is
When manufacturing a nitride semiconductor device using the GaN substrate 300, for example, a high-performance ridge-type laser device having a low operating current can be manufactured with high yield.

【0232】以下、第7の実施形態に係る半導体基板を
用いた半導体装置、具体的にはリッジ型レーザ装置の製
造方法について、図20(a)〜(d)及び図21
(a)〜(d)を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate according to the seventh embodiment, specifically, a method of manufacturing a ridge-type laser device will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (a) to (d).

【0233】まず、図20(a)に示すように、光吸収
部301を有するGaN基板300(図17参照)を用
意する。尚、以下、GaN基板300における一対の光
吸収部301によって挟まれた領域(つまりリッジ構造
形成領域)、及びその近傍部分のみを図示しながら説明
する。
First, as shown in FIG. 20A, a GaN substrate 300 having a light absorbing portion 301 (see FIG. 17) is prepared. Hereinafter, only the region (that is, the ridge structure forming region) sandwiched between the pair of light absorbing portions 301 in the GaN substrate 300 and the vicinity thereof will be described with reference to the drawings.

【0234】次に、図20(b)に示すように、GaN
基板300上に、厚さ1μmのn型Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層310、厚さ30nmのIn0.2Ga0.8N井戸
層と厚さ50nmのIn0.02Ga0.98N障壁層とからな
る量子井戸活性層311、厚さ2μmのp型Al0.1
0.9Nクラッド層312を順次形成する。これらの各
窒化物半導体層の形成には例えばMOVPE法を用いる
ことができる。尚、例えばMOVPE法によって100
0℃程度の温度下で各窒化物半導体層を成長させた場
合、光吸収部301中のAsがさらに拡散する結果、図
20(b)に示すように、光吸収部301の分布領域が
拡大する。これにより、例えばGaN基板300とn型
Al0.1Ga0.9Nクラッド層310との界面付近におい
ては、光吸収部301同士の間隔は2〜3μm程度にな
り、量子井戸活性層311付近においては、光吸収部3
01同士の間隔は5μm程度になる。
Next, as shown in FIG.
A quantum well active layer comprising an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 310 having a thickness of 1 μm, an In 0.2 Ga 0.8 N well layer having a thickness of 30 nm and an In 0.02 Ga 0.98 N barrier layer having a thickness of 50 nm on a substrate 300. 311, 2 μm thick p-type Al 0.1 G
An a 0.9 N cladding layer 312 is sequentially formed. For forming each of these nitride semiconductor layers, for example, the MOVPE method can be used. In addition, for example, 100
When each nitride semiconductor layer is grown at a temperature of about 0 ° C., As in the light absorbing portion 301 is further diffused, so that the distribution region of the light absorbing portion 301 is enlarged as shown in FIG. I do. Thus, for example, in the vicinity of the interface between the GaN substrate 300 and the n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 310, the distance between the light absorbing portions 301 becomes about 2 to 3 μm, and in the vicinity of the quantum well active layer 311 Absorber 3
The distance between 01 is about 5 μm.

【0235】次に、図20(c)に示すように、p型A
0.1Ga0.9Nクラッド層312の上に、ポジ型のレジ
スト膜313を形成した後、図20(d)に示すよう
に、幅3μm程度のリッジ構造形成領域(光吸収部30
1同士に挟まれた領域)を覆うフォトマスク360を介
してレジスト膜313にg線を露光光として照射する。
このとき、GaN基板300(各窒化物半導体層を含
む)におけるフォトマスク360によって覆われていな
い領域には光吸収部301が存在するために、露光時に
GaN基板300の裏面からの反射光の強度が低減され
る。その結果、露光光がフォトマスク360の周辺でフ
ォトマスク360の内側に回折した後にGaN基板30
0の裏面で反射し、それによりレジスト膜313におけ
るフォトマスク360の下側の部分が露光されてしまう
事態を防止できる。
Next, as shown in FIG.
After forming a positive resist film 313 on the l 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 312, as shown in FIG. 20D, a ridge structure forming region (light absorbing portion 30) having a width of about 3 μm is formed.
The resist film 313 is irradiated with g-rays as exposure light through a photomask 360 covering the region sandwiched between them.
At this time, since the light absorbing portion 301 exists in a region of the GaN substrate 300 (including each nitride semiconductor layer) that is not covered by the photomask 360, the intensity of light reflected from the back surface of the GaN substrate 300 during exposure is increased. Is reduced. As a result, after the exposure light is diffracted around the photomask 360 toward the inside of the photomask 360, the GaN substrate 30
Thus, it is possible to prevent a situation where the light is reflected by the back surface of the photomask 360 and the portion of the resist film 313 below the photomask 360 is exposed.

【0236】次に、図21(a)に示すように、レジス
ト膜313を現像してレジスト膜313における露光光
が照射された部分を除去することにより、レジストパタ
ーン313Aを形成する。このとき、前述のようにレジ
スト膜313における不要な感光が防止されているの
で、レジストパターン313Aを精度良く形成できる。
Next, as shown in FIG. 21A, a resist pattern 313A is formed by developing the resist film 313 and removing a portion of the resist film 313 irradiated with exposure light. At this time, since unnecessary exposure of the resist film 313 is prevented as described above, the resist pattern 313A can be formed with high accuracy.

【0237】次に、図21(b)に示すように、レジス
トパターン313Aをマスクとしてp型Al0.1Ga0.9
Nクラッド層312に対して、例えばClガスプラズマ
によるリアクティブイオンエッチング等を行なって、リ
ッジ構造312aを形成する。このとき、p型Al0.1
Ga0.9Nクラッド層312がサイドエッチングされる
結果、リッジ構造312aは台形状になる。
Next, as shown in FIG. 21B, using the resist pattern 313A as a mask, p-type Al 0.1 Ga 0.9.
The N-clad layer 312 is subjected to, for example, reactive ion etching using Cl gas plasma to form a ridge structure 312a. At this time, the p-type Al 0.1
As a result of the side etching of the Ga 0.9 N cladding layer 312, the ridge structure 312a becomes trapezoidal.

【0238】次に、図21(c)に示すように、有機溶
剤等を用いてレジストパターン313Aを除去した後、
図21(d)に示すように、リッジ構造312aの上
に、Ni(ニッケル)とAu(金)との多層構造よりな
る厚さ1μm程度のp電極314を形成すると共に、G
aN基板300の裏面に、Ti(チタン)とAlとの多
層構造よりなる厚さ1μm程度のn電極315を形成す
る。このとき、GaN基板300の裏面が鏡面化されて
いるため(図18(e)参照)、段切れ等を防止しつつ
n電極315を密着性良く形成することができる。その
後、図示は省略しているが、図21(d)に示す窒化物
半導体の層構造が形成されたGaN基板、つまり半導体
ウェハを劈開によって分割することにより、窒化物半導
体レーザ装置が完成する。
Next, as shown in FIG. 21C, after removing the resist pattern 313A using an organic solvent or the like,
As shown in FIG. 21D, a p-electrode 314 having a multilayer structure of Ni (nickel) and Au (gold) having a thickness of about 1 μm is formed on the ridge structure 312a.
An n-electrode 315 having a multilayer structure of Ti (titanium) and Al and having a thickness of about 1 μm is formed on the back surface of the aN substrate 300. At this time, since the back surface of the GaN substrate 300 is mirror-finished (see FIG. 18E), the n-electrode 315 can be formed with good adhesion while preventing disconnection. Thereafter, although not shown, the nitride semiconductor laser device is completed by dividing the GaN substrate on which the nitride semiconductor layer structure shown in FIG. 21D is formed, ie, the semiconductor wafer, by cleavage.

【0239】図22は、以上に説明した方法によって作
製された窒化物半導体レーザ装置、つまり第7の実施形
態に係る半導体装置の断面構成を、該装置が発光してい
るときの発光領域の分布と共に示している。
FIG. 22 shows the cross-sectional structure of a nitride semiconductor laser device manufactured by the above-described method, that is, the semiconductor device according to the seventh embodiment, which shows the distribution of light emitting regions when the device emits light. It is shown together with.

【0240】ところで、As不純物は波長400nm前
後の光を吸収するため、発光領域中にAs不純物が存在
すると、窒化物半導体レーザ装置が発光した光が吸収さ
れて発光効率が低下してしまうという問題が生じる。し
かし、第7の実施形態においては、図22に示すよう
に、発光領域316が、As不純物を有する光吸収部3
01中にないため、レーザ光が吸収されることがないの
で、発光効率の低下を防止できる。
Incidentally, since the As impurity absorbs light having a wavelength of about 400 nm, if the As impurity is present in the light emitting region, the light emitted from the nitride semiconductor laser device is absorbed and the luminous efficiency is reduced. Occurs. However, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 22, the light emitting region 316 has the light absorbing portion 3 having the As impurity.
01, the laser light is not absorbed, so that a decrease in luminous efficiency can be prevented.

【0241】以上に説明したように、第7の実施形態に
よると、GaN基板300の表面部に光吸収部301が
形成されているため、基板表面から入射した後に基板裏
面で反射する光の強度を低減できる。このため、GaN
基板300を用いた半導体装置を製造するためのフォト
リソグラフィ工程において、基板表面から入射した露光
光が基板裏面で反射してレジスト膜における所定の露光
領域以外の他の領域まで露光されてしまう事態を回避で
きる。従って、フォトリソグラフィ工程でのパターン精
度を向上させることできるので、窒化物半導体装置の製
造歩留まりを向上させることできる。
As described above, according to the seventh embodiment, since the light absorbing portions 301 are formed on the front surface of the GaN substrate 300, the intensity of light reflected from the back surface of the substrate after being incident from the front surface of the substrate. Can be reduced. Therefore, GaN
In a photolithography process for manufacturing a semiconductor device using the substrate 300, a situation in which exposure light incident from the surface of the substrate is reflected on the back surface of the substrate and is exposed to areas other than the predetermined exposure area in the resist film. Can be avoided. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【0242】また、第7の実施形態によると、GaN基
板300となるGaN層に不純物を注入して光吸収部3
01を形成するため、光吸収部を有する窒化物半導体基
板の結晶性の低下を防止できる。
According to the seventh embodiment, the light absorption section 3 is formed by injecting impurities into the GaN layer serving as the GaN substrate 300.
Since 01 is formed, a decrease in crystallinity of the nitride semiconductor substrate having the light absorbing portion can be prevented.

【0243】また、第7の実施形態によると、GaN基
板300におけるレジスト膜の所定の露光領域の下側の
部分のみに不純物を導入して光吸収部301を形成す
る。このため、GaN基板300上の活性層付近におけ
るGaN基板300から拡散した不純物を少なくして該
不純物による光吸収に起因する動作電流の増大等を防止
できると共に、フォトリソグラフィ工程でのパターン精
度向上効果によって活性層以外の他の窒化物半導体層を
歩留まりよくパターンニングできる。
Further, according to the seventh embodiment, the light absorbing portion 301 is formed by introducing impurities only into the portion of the resist film on the GaN substrate 300 below the predetermined exposure region. Therefore, impurities diffused from the GaN substrate 300 in the vicinity of the active layer on the GaN substrate 300 can be reduced to prevent an increase in operating current due to light absorption by the impurities and to improve the pattern accuracy in the photolithography process. Thereby, other nitride semiconductor layers other than the active layer can be patterned with good yield.

【0244】また、第7の実施形態によると、GaN基
板300の裏面が鏡面化されているため、GaN基板3
00を用いた半導体装置の製造工程を簡単化できる。
According to the seventh embodiment, since the back surface of the GaN substrate 300 is mirror-finished, the GaN substrate 3
00 can be used to simplify the semiconductor device manufacturing process.

【0245】尚、第7の実施形態において、GaN基板
300に光吸収部301を設けたが、これに代えて、光
散乱部(第1の実施形態等参照)、又は反射防止膜つま
り光透過部(第2の実施形態等参照)を設けてもよい。
In the seventh embodiment, the light absorbing portion 301 is provided on the GaN substrate 300. However, instead of this, a light scattering portion (see the first embodiment, etc.) or an antireflection film, that is, a light transmitting portion is provided. A unit (see the second embodiment and the like) may be provided.

【0246】また、第7の実施形態において、GaN基
板300を用いて、リッジ構造を有する半導体装置を作
製したが、これに代えて、溝構造を有する半導体装置を
作製してもよい。
In the seventh embodiment, a semiconductor device having a ridge structure is manufactured by using the GaN substrate 300. Alternatively, a semiconductor device having a groove structure may be manufactured.

【0247】また、第7の実施形態において、フォトリ
ソグラフィ工程で用いる露光光の種類は特に限定される
ものではないが、GaN基板300中を吸収されること
なく伝播する波長の光、例えばg線又はi線等を露光光
として用いた場合、従来と比べてパターン精度を飛躍的
に向上させることができる。
In the seventh embodiment, the type of exposure light used in the photolithography process is not particularly limited, but light having a wavelength that propagates in the GaN substrate 300 without being absorbed, for example, g-line Alternatively, when i-rays or the like are used as the exposure light, the pattern accuracy can be dramatically improved as compared with the related art.

【0248】また、第7の実施形態において、図20
(c)、(d)及び図21(a)に示すフォトリソグラ
フィ工程でポジ型のレジスト膜を用いたが、これに代え
て、ネガ型のレジスト膜を用いてもよい。この場合、リ
ッジ構造形成領域(光吸収部301同士に挟まれた領
域)以外の領域を覆うフォトマスクを用いると共に、レ
ジスト膜を現像してレジスト膜における露光光が照射さ
れなかった部分を除去することによって、レジストパタ
ーンを形成する。
Also, in the seventh embodiment, FIG.
Although a positive resist film is used in the photolithography steps shown in FIGS. 21C and 21D and FIG. 21A, a negative resist film may be used instead. In this case, a photomask that covers an area other than the ridge structure forming area (area sandwiched between the light absorbing portions 301) is used, and the resist film is developed to remove a portion of the resist film to which the exposure light has not been irradiated. Thus, a resist pattern is formed.

【0249】また、第7の実施形態において、窒化物半
導体基板の材料としてGaNを用いたが、これに限られ
らずGaN、InN、AlN又はそれらの混晶よりなる
III族窒化物半導体を用いてもよい。このとき、これら
のIII 族窒化物半導体が基板の主成分となっていれば、
基板が他の材料を含んでいてもよい。
In the seventh embodiment, GaN is used as the material of the nitride semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this, and is made of GaN, InN, AlN, or a mixed crystal thereof.
A group III nitride semiconductor may be used. At this time, if these group III nitride semiconductors are the main components of the substrate,
The substrate may include other materials.

【0250】[0250]

【発明の効果】本発明によると、III 族窒化物を主成分
とする半導体基板に光散乱部、光透過部又は光吸収部を
設けることにより、基板表面から入射した後に基板裏面
で反射する光の強度を低減できるので、窒化物半導体装
置を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、
レジスト膜における所定の露光領域以外の他の領域まで
露光されてしまう事態を回避できる。従って、フォトリ
ソグラフィ工程でのパターン精度を向上させることでき
るので、窒化物半導体装置の製造歩留まりを向上させる
ことできる。
According to the present invention, by providing a light scattering portion, a light transmitting portion or a light absorbing portion on a semiconductor substrate containing a Group III nitride as a main component, light reflected from the rear surface of the substrate after being incident from the substrate surface. In the photolithography process for manufacturing a nitride semiconductor device,
It is possible to avoid a situation in which a region other than the predetermined exposure region in the resist film is exposed. Therefore, the pattern accuracy in the photolithography process can be improved, so that the production yield of the nitride semiconductor device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体基板の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(e)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態に係る半導体基板の製
造方法において用いられるMOVPE装置の一例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a MOVPE apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態に係る半導体基板の製
造方法において用いられるHVPE装置の一例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an HVPE apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態に係る半導体基板の上
に形成されたレジスト膜に対して露光を行なっている様
子を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a state in which a resist film formed on the semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention is being exposed.

【図6】ライン部及びスペース部の幅が2μmのライン
アンドスペース状のレジストパターンをGaN基板上に
形成した場合における、基板裏面での露光光の反射率
と、ライン部となるレジストパターンの外観良品率との
関係を示す図である。
FIG. 6 shows the reflectivity of exposure light on the back surface of the substrate and the appearance of the resist pattern forming a line portion when a line and space resist pattern having a line portion and a space portion having a width of 2 μm is formed on a GaN substrate. It is a figure showing the relation with non-defective rate.

【図7】本発明の第2の実施形態に係る半導体基板の断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図8】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態の変
形例に係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図
である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態に係る半導体基板の断
面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図10】(a)〜(e)は本発明の第3の実施形態に
係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 10A to 10E are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】(a)〜(e)は本発明の第5の実施形態に
係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 13A to 13E are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に
係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 14A to 14C are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a sixth embodiment of the present invention.

【図16】(a)〜(f)は本発明の第6の実施形態に
係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 16A to 16F are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a sixth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第7の実施形態に係る半導体基板の
断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】(a)〜(e)は本発明の第7の実施形態に
係る半導体基板の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 18A to 18E are cross-sectional views illustrating respective steps of a method for manufacturing a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第7の実施形態に係る半導体基板の
製造方法におけるGaN基板へのAs注入方法の一例を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a method of implanting As into a GaN substrate in a method of manufacturing a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図20】(a)〜(d)は本発明の第7の実施形態に
係る半導体基板を用いた半導体装置の製造方法の各工程
を示す断面図である。
FIGS. 20A to 20D are cross-sectional views illustrating steps of a method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図21】(a)〜(d)は本発明の第7の実施形態に
係る半導体基板を用いた半導体装置の製造方法の各工程
を示す断面図である。
FIGS. 21A to 21D are cross-sectional views illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor device using a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第7の実施形態に係る半導体基板を
用いた半導体装置の断面図である。
FIG. 22 is a sectional view of a semiconductor device using a semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図23】従来の窒化物半導体基板の上に形成されたレ
ジスト膜に対して露光を行なっている様子を示す図であ
る。
FIG. 23 is a view showing a state in which a resist film formed on a conventional nitride semiconductor substrate is exposed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 GaN層(GaN基板) 100a 凹凸 101 サファイア基板 102 シリコン基板 103 AlN層 104 酸化アルミニウム層 105 酸化ガリウム層 106 光散乱部 106a SiO2 粒 107 GaN層 108 Al0.1Ga0.9N層 109 光吸収部 109a Si層 110 第1のSi層 111 第1のレジストパターン 112 第1のGaN層 113 第2のSi層 114 第2のGaN層 150 反応管 150a ガス導入口 150b ガス排出口 151 被処理基板 152 サセプタ 153 加熱手段 160 反応管 160a 第1のガス導入口 160b 第2のガス導入口 160c ガス排出口 161 被処理基板 162 サセプタ 163 溶融状態のGa 164 皿 165 加熱手段 171 レジスト膜 171a 本来露光されるべき領域 172 フォトマスク 172a 開口部 173 入射光(露光光) 174 出射光 175 反射光 200 GaN層(GaN基板) 201 光吸収部 202 サファイア基板 203 シリコン基板 204 AlN層 300 GaN層(GaN基板) 300a 凹凸 301 光吸収部 302 ハードマスク 303 GaAs層 310 n型Al0.1Ga0.9Nクラッド層 311 量子井戸活性層 312 p型Al0.1Ga0.9Nクラッド層 312a リッジ構造 313 レジスト膜 313A レジストパターン 314 p電極 315 n電極 316 発光領域 350 反応管 350a ガス導入口 350b ガス排出口 351 サセプタ 352 加熱手段 360 フォトマスクReference Signs List 100 GaN layer (GaN substrate) 100a Unevenness 101 Sapphire substrate 102 Silicon substrate 103 AlN layer 104 Aluminum oxide layer 105 Gallium oxide layer 106 Light scattering part 106a SiO 2 grain 107 GaN layer 108 Al 0.1 Ga 0.9 N layer 109 Light absorbing part 109a Si Layer 110 First Si layer 111 First resist pattern 112 First GaN layer 113 Second Si layer 114 Second GaN layer 150 Reaction tube 150a Gas inlet 150b Gas outlet 151 Substrate to be processed 152 Susceptor 153 Heating Means 160 Reaction tube 160a First gas inlet 160b Second gas inlet 160c Gas outlet 161 Substrate to be processed 162 Susceptor 163 Ga 164 in molten state Dish 165 Heating means 171 Resist film 171a Should be exposed originally Region 172 Photomask 172a Opening 173 Incident light (exposure light) 174 Outgoing light 175 Reflected light 200 GaN layer (GaN substrate) 201 Light absorbing unit 202 Sapphire substrate 203 Silicon substrate 204 AlN layer 300 GaN layer (GaN substrate) 300a Unevenness 301 Light absorbing part 302 Hard mask 303 GaAs layer 310 n-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 311 quantum well active layer 312 p-type Al 0.1 Ga 0.9 N clad layer 312 a ridge structure 313 resist film 313 A resist pattern 314 p electrode 315 n electrode 316 Light-emitting area 350 Reaction tube 350a Gas inlet 350b Gas outlet 351 Susceptor 352 Heating means 360 Photomask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萬濃 正也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 油利 正昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA31 CA40 CA77 5F052 CA10 KA10 5F073 AA13 CA02 CB02 DA21 DA35 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Masaya Manno 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. In-house F term (reference) 5F041 AA31 CA40 CA77 5F052 CA10 KA10 5F073 AA13 CA02 CB02 DA21 DA35

Claims (49)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 III 族窒化物を主成分とする半導体層よ
りなり、 前記半導体層の一の面から前記半導体層に入射した入射
光を散乱させる散乱部が前記半導体層の他の面又は内部
に設けられていることを特徴とする半導体基板。
1. A semiconductor layer comprising a group III nitride as a main component, and a scattering portion for scattering incident light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer is provided on another surface or inside the semiconductor layer. A semiconductor substrate provided in a semiconductor device.
【請求項2】 前記散乱部は、前記半導体層の前記他の
面に前記入射光の波長の1/10程度以上の段差を有す
る凹凸が設けられてなることを特徴とする請求項1に記
載の半導体基板。
2. The scattering section according to claim 1, wherein the other surface of the semiconductor layer is provided with unevenness having a step of about 1/10 or more of the wavelength of the incident light. Semiconductor substrate.
【請求項3】 前記半導体層の前記他の面における前記
入射光の反射率は13%程度以下であることを特徴とす
る請求項2に記載の半導体基板。
3. The semiconductor substrate according to claim 2, wherein the reflectance of the incident light on the other surface of the semiconductor layer is about 13% or less.
【請求項4】 前記入射光の波長は365nm又は43
6nmであることを特徴とする請求項3に記載の半導体
基板。
4. The wavelength of the incident light is 365 nm or 43 nm.
The semiconductor substrate according to claim 3, wherein the thickness is 6 nm.
【請求項5】 前記散乱部は、前記半導体層の前記内部
に設けられていると共に、前記入射光に対して前記III
族窒化物と異なる屈折率を有する材料からなる粒又は層
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
5. The scatterer is provided inside the semiconductor layer, and the scatterer is configured to receive the incident light.
The semiconductor substrate according to claim 1, further comprising a particle or a layer made of a material having a different refractive index from the group nitride.
【請求項6】 前記材料からなる前記粒の直径は、前記
入射光の波長の1/10程度以上であることを特徴とす
る請求項5に記載の半導体基板。
6. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein the diameter of the particles made of the material is about 1/10 or more of the wavelength of the incident light.
【請求項7】 前記材料からなる前記層における前記一
の面に対して平行な方向に沿った幅は、前記入射光の波
長の1/10程度以上であることを特徴とする請求項5
に記載の半導体基板。
7. The width of the layer made of the material along a direction parallel to the one surface is about 1/10 or more of the wavelength of the incident light.
A semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項8】 前記材料からなる前記層の厚さは、前記
入射光の波長の1/10程度以上であることを特徴とす
る請求項5に記載の半導体基板。
8. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein the thickness of the layer made of the material is at least about 1/10 of the wavelength of the incident light.
【請求項9】 前記材料からなる前記粒又は層は前記一
の面に対して平行な方向に沿って設けられており、 前記散乱部は、前記一の面に対して平行な方向に沿って
設けられており且つ前記III 族窒化物を主成分とする他
の半導体層と、前記粒又は層とが交互に積層されてなる
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体基板。
9. The particle or layer made of the material is provided along a direction parallel to the one surface, and the scattering portion is provided along a direction parallel to the one surface. 6. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein another semiconductor layer provided and comprising the group III nitride as a main component and the grains or layers are alternately stacked.
【請求項10】 前記散乱部の厚さは前記入射光の波長
の1/10程度以上であることを特徴とする請求項5に
記載の半導体基板。
10. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein the thickness of the scattering portion is at least about 1/10 of the wavelength of the incident light.
【請求項11】 前記材料はSi、SiO2 、SiN又
はAl23であることを特徴とする請求項5に記載の半
導体基板。
11. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein said material is Si, SiO 2 , SiN or Al 2 O 3 .
【請求項12】 前記散乱部の前記入射光に対する透過
率は80%以下であることを特徴とする請求項5に記載
の半導体基板。
12. The semiconductor substrate according to claim 5, wherein said scattering portion has a transmittance for said incident light of 80% or less.
【請求項13】 前記入射光の波長は365nm又は4
36nmであることを特徴とする請求項12に記載の半
導体基板。
13. The wavelength of the incident light is 365 nm or 4 nm.
13. The semiconductor substrate according to claim 12, wherein the thickness is 36 nm.
【請求項14】 III 族窒化物を主成分とする半導体層
よりなり、 前記半導体層の一の面から前記半導体層に入射した入射
光を透過させる透過部が前記半導体層の他の面に設けら
れていることを特徴とする半導体基板。
14. A semiconductor layer comprising a group III nitride as a main component, and a transmission portion for transmitting incident light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer is provided on another surface of the semiconductor layer. A semiconductor substrate characterized in that:
【請求項15】 前記透過部は、前記半導体層の前記他
の面に、前記入射光に対して前記III 族窒化物と異なる
屈折率を有する材料からなる層が形成されてなることを
特徴とする請求項14に記載の半導体基板。
15. The transmission part, wherein a layer made of a material having a different refractive index from the group III nitride with respect to the incident light is formed on the other surface of the semiconductor layer. The semiconductor substrate according to claim 14, wherein:
【請求項16】 前記材料からなる前記層は複数の層で
あり、 前記複数の層のうちの少なくとも2つの層は前記入射光
に対して互いに異なる屈折率を有することを特徴とする
請求項15に記載の半導体基板。
16. The device according to claim 15, wherein the layer made of the material is a plurality of layers, and at least two of the plurality of layers have different refractive indexes with respect to the incident light. A semiconductor substrate according to claim 1.
【請求項17】 前記材料の前記入射光に対する屈折率
は、前記III 族窒化物の前記入射光に対する屈折率の9
/10程度以下であることを特徴とする請求項15に記
載の半導体基板。
17. The refractive index of the material for the incident light is 9 times the refractive index of the group III nitride for the incident light.
16. The semiconductor substrate according to claim 15, wherein the ratio is about / 10 or less.
【請求項18】 前記材料はSiO2 、SiN又はAl
23であることを特徴とする請求項15に記載の半導体
基板。
18. The material may be SiO 2 , SiN or Al.
The semiconductor substrate according to claim 15 which is a 2 O 3.
【請求項19】 前記材料は、前記半導体層を構成する
III 族元素と酸素との化合物であることを特徴とする請
求項15に記載の半導体基板。
19. The material constitutes the semiconductor layer.
The semiconductor substrate according to claim 15, wherein the semiconductor substrate is a compound of a group III element and oxygen.
【請求項20】 前記材料はAlxGa1-xN(但し0<
x≦1)であることを特徴とする請求項15に記載の半
導体基板。
20. The material is Al x Ga 1 -xN (where 0 <
16. The semiconductor substrate according to claim 15, wherein x ≦ 1).
【請求項21】 前記透過部の前記入射光に対する透過
率は80%以上であることを特徴とする請求項14に記
載の半導体基板。
21. The semiconductor substrate according to claim 14, wherein the transmittance of the transmission portion with respect to the incident light is 80% or more.
【請求項22】 前記入射光の波長は365nm又は4
36nmであることを特徴とする請求項21に記載の半
導体基板。
22. The wavelength of the incident light is 365 nm or 4 nm.
22. The semiconductor substrate according to claim 21, wherein the thickness is 36 nm.
【請求項23】 前記半導体層の前記他の面と前記透過
部との間、又は前記半導体層の内部に設けられており且
つ前記入射光を散乱させる散乱部をさらに備えているこ
とを特徴とする請求項14に記載の半導体基板。
23. A light-emitting device, further comprising: a scattering portion provided between the other surface of the semiconductor layer and the transmission portion or inside the semiconductor layer and scatters the incident light. The semiconductor substrate according to claim 14, wherein:
【請求項24】 III 族窒化物を主成分とする半導体層
よりなり、 前記半導体層の一の面から前記半導体層に入射した入射
光を吸収する吸収部が前記半導体層の少なくとも一部分
に設けられていることを特徴とする半導体基板。
24. An at least one part of the semiconductor layer, comprising a semiconductor layer containing a group III nitride as a main component, wherein an absorbing part for absorbing incident light incident on the semiconductor layer from one surface of the semiconductor layer is provided. A semiconductor substrate, comprising:
【請求項25】 前記吸収部の前記入射光に対する透過
率は80%以下であることを特徴とする請求項24に記
載の半導体基板。
25. The semiconductor substrate according to claim 24, wherein a transmittance of the absorbing portion to the incident light is 80% or less.
【請求項26】 前記入射光の波長は365nm又は4
36nmであることを特徴とする請求項25に記載の半
導体基板。
26. The wavelength of the incident light is 365 nm or 4 nm.
26. The semiconductor substrate according to claim 25, wherein the thickness is 36 nm.
【請求項27】 前記吸収部は、前記入射光に対して前
記III 族窒化物よりも大きな吸収係数を有する材料から
なることを特徴とする請求項24に記載の半導体基板。
27. The semiconductor substrate according to claim 24, wherein said absorbing section is made of a material having a larger absorption coefficient with respect to said incident light than said group III nitride.
【請求項28】 前記材料は、前記入射光に対して互い
に異なる吸収係数を有する複数の材料であることを特徴
とする請求項27に記載の半導体基板。
28. The semiconductor substrate according to claim 27, wherein the material is a plurality of materials having different absorption coefficients for the incident light.
【請求項29】 前記材料はSi及びWのうちの少なく
とも1つを含むことを特徴とする請求項27に記載の半
導体基板。
29. The semiconductor substrate according to claim 27, wherein the material includes at least one of Si and W.
【請求項30】 前記吸収部は、前記入射光を吸収する
準位を生じるように不純物が前記半導体層に添加されて
なることを特徴とする請求項24に記載の半導体基板。
30. The semiconductor substrate according to claim 24, wherein the absorbing section is formed by adding an impurity to the semiconductor layer so as to generate a level for absorbing the incident light.
【請求項31】 前記不純物はC、O、Si、S、C
l、P及びAsのうちの少なくとも1つを含むことを特
徴とする請求項30に記載の半導体基板。
31. The method according to claim 31, wherein the impurities are C, O, Si, S, C
31. The semiconductor substrate according to claim 30, comprising at least one of l, P, and As.
【請求項32】 前記吸収部の前記入射光に対する吸収
係数をαとし、前記吸収部の厚さをz0としたときに、 z0≧0.223/αの関係が成り立つことを特徴とす
る請求項30に記載の半導体基板。
32. The relationship of z0 ≧ 0.223 / α holds, where α is an absorption coefficient of the absorbing portion with respect to the incident light and z0 is a thickness of the absorbing portion. 30. The semiconductor substrate according to 30.
【請求項33】 前記吸収部は前記半導体層に点欠陥が
形成されてなることを特徴とする請求項24に記載の半
導体基板。
33. The semiconductor substrate according to claim 24, wherein the absorbing section is formed by forming a point defect in the semiconductor layer.
【請求項34】 前記点欠陥は前記半導体層にプロトン
を導入することにより形成されていることを特徴とする
請求項33に記載の半導体基板。
34. The semiconductor substrate according to claim 33, wherein said point defects are formed by introducing protons into said semiconductor layer.
【請求項35】 前記吸収部は、前記半導体層の一の面
に対して平行な方向に沿って不均一に分布していること
を特徴とする請求項24に記載の半導体基板。
35. The semiconductor substrate according to claim 24, wherein the absorbing portions are unevenly distributed along a direction parallel to one surface of the semiconductor layer.
【請求項36】 III 族窒化物を主成分とする第1の半
導体層の上に、前記III 族窒化物と異なる光屈折率を有
する材料よりなる光散乱部を部分的に形成する工程と、 前記光散乱部を含む前記第1の半導体層の上に、前記II
I 族窒化物を主成分とする第2の半導体層を結晶成長さ
せ、それによって前記第1の半導体層、光散乱部及び第
2の半導体層から構成される半導体基板を形成する工程
とを備えていることを特徴とする半導体基板の製造方
法。
36. A step of partially forming a light scattering portion made of a material having a different light refractive index from the group III nitride on the first semiconductor layer mainly containing a group III nitride; On the first semiconductor layer including the light scattering portion, the II
Crystal-growing a second semiconductor layer containing Group I nitride as a main component, thereby forming a semiconductor substrate composed of the first semiconductor layer, the light scattering portion and the second semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor substrate.
【請求項37】 前記光散乱部を部分的に形成する工程
は、 前記半導体層の上に全面に亘って前記光散乱部となる膜
を形成する工程と、 前記膜の上にマスクパターンを部分的に形成して、該マ
スクパターンを用いて前記膜に対してエッチングを行な
うことにより、前記膜における前記マスクパターンによ
って覆われていない部分を除去して前記光散乱部を形成
する工程と、 前記マスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴
とする請求項36に記載の半導体基板の製造方法。
37. The step of partially forming the light scattering portion includes the steps of: forming a film to be the light scattering portion over the entire surface of the semiconductor layer; and partially forming a mask pattern on the film. Forming the light scattering portion by removing the part of the film that is not covered by the mask pattern by etching the film using the mask pattern, 37. The method according to claim 36, further comprising: removing a mask pattern.
【請求項38】 III 族窒化物を主成分とする半導体層
の裏面に、所定値よりも大きい段差を有する凹凸を形成
する工程と、 前記凹凸が形成された前記半導体層の前記裏面に、前記
III 族窒化物と異なる光屈折率を有する材料よりなる埋
め込み膜を形成することにより、前記半導体層及び埋め
込み膜から構成される半導体基板を形成する工程とを備
えていることを特徴とする半導体基板の製造方法。
38. A step of forming irregularities having a step larger than a predetermined value on the back surface of the semiconductor layer containing a group III nitride as a main component, and forming the irregularities on the back surface of the semiconductor layer on which the irregularities are formed.
Forming a buried film made of a material having a different photorefractive index from the group III nitride to form a semiconductor substrate composed of the semiconductor layer and the buried film. Manufacturing method.
【請求項39】 III 族窒化物を主成分とする第1の半
導体層の上に、前記III 族窒化物よりも大きな光吸収係
数を有する材料よりなる光吸収部を部分的に形成する工
程と、 前記光吸収部を含む前記第1の半導体層の上に、前記II
I 族窒化物を主成分とする第2の半導体層を結晶成長さ
せ、それによって前記第1の半導体層、光吸収部及び第
2の半導体層から構成される半導体基板を形成する工程
とを備えていることを特徴とする半導体基板の製造方
法。
39. a step of partially forming a light absorbing portion made of a material having a larger light absorption coefficient than the group III nitride on the first semiconductor layer mainly containing a group III nitride; The II above the first semiconductor layer including the light absorbing portion.
Crystal-growing a second semiconductor layer containing Group I nitride as a main component, thereby forming a semiconductor substrate composed of the first semiconductor layer, the light absorbing portion, and the second semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor substrate.
【請求項40】 III 族窒化物を主成分とする半導体層
に不純物を注入して光を吸収する準位を発生させること
によって光吸収部を形成し、それにより前記半導体層及
び光吸収部から構成される半導体基板を形成する工程を
備えていることを特徴とする半導体基板の製造方法。
40. A light absorbing portion is formed by injecting an impurity into a semiconductor layer containing Group III nitride as a main component to generate a level for absorbing light, thereby forming a light absorbing portion from the semiconductor layer and the light absorbing portion. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising a step of forming a semiconductor substrate to be configured.
【請求項41】 前記光吸収部を形成する工程は、 前記半導体層の上にマスクパターンを部分的に形成し
て、該マスクパターンを用いて前記半導体層に対して前
記不純物を注入することにより、前記半導体層に前記光
吸収部を部分的に形成する工程と、 前記マスクパターンを除去する工程とを含むことを特徴
とする請求項40に記載の半導体基板の製造方法。
41. The step of forming the light absorbing portion includes forming a mask pattern partially on the semiconductor layer, and implanting the impurity into the semiconductor layer using the mask pattern. 41. The method according to claim 40, further comprising: partially forming the light absorbing portion in the semiconductor layer; and removing the mask pattern.
【請求項42】 一の面から入射した光を散乱させる散
乱部が他の面又は内部に設けられており且つIII 族窒化
物を主成分とする半導体基板と、 前記III 族窒化物よりなる半導体層に対してフォトリソ
グラフィ及びエッチングを用いることによって前記半導
体基板における前記一の面の上に形成された構造とを備
えていることを特徴とする半導体装置。
42. A semiconductor substrate having a scattering portion for scattering light incident from one surface provided on another surface or inside thereof and comprising a Group III nitride as a main component, and a semiconductor comprising the Group III nitride. A structure formed on the one surface of the semiconductor substrate by using photolithography and etching for the layer.
【請求項43】 一の面から入射した光を透過させる透
過部が他の面に設けられており且つIII 族窒化物を主成
分とする半導体基板と、 前記III 族窒化物よりなる半導体層に対してフォトリソ
グラフィ及びエッチングを用いることによって前記半導
体基板における前記一の面の上に形成された構造とを備
えていることを特徴とする半導体装置。
43. A semiconductor substrate having a transmission portion for transmitting light incident from one surface on another surface and containing a group III nitride as a main component, and a semiconductor layer made of the group III nitride. A structure formed on the one surface of the semiconductor substrate by using photolithography and etching.
【請求項44】 一の面から入射した光を吸収する吸収
部が少なくとも一部分に設けられており且つIII 族窒化
物を主成分とする半導体基板と、 前記III 族窒化物よりなる半導体層に対してフォトリソ
グラフィ及びエッチングを用いることによって前記半導
体基板における前記一の面の上に形成された構造とを備
えていることを特徴とする半導体装置。
44. A semiconductor substrate comprising a group III nitride-based semiconductor substrate, wherein at least a portion for absorbing light incident from one surface is provided on the semiconductor substrate and the group III nitride semiconductor layer. A structure formed on the one surface of the semiconductor substrate by using photolithography and etching.
【請求項45】 前記構造はリッジ構造又は溝構造を有
することを特徴とする請求項42、43又は44に記載
の半導体装置。
45. The semiconductor device according to claim 42, wherein said structure has a ridge structure or a groove structure.
【請求項46】 前記構造はリッジ構造を有しており、 前記半導体基板における前記リッジ構造の下側には前記
吸収部が設けられていないことを特徴とする請求項44
に記載の半導体装置。
46. The semiconductor device according to claim 44, wherein the structure has a ridge structure, and the absorber is not provided below the ridge structure in the semiconductor substrate.
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項47】 一の面から入射した光を散乱させる散
乱部が他の面又は内部に設けられており且つIII 族窒化
物を主成分とする半導体基板における前記一の面の上
に、前記III 族窒化物よりなる半導体層を形成する工程
と、 前記半導体層の上にポジ型又はネガ型のレジスト膜を形
成する工程と、 開口部を有するフォトマスクを介して前記レジスト膜に
露光光を照射する工程と、 前記レジスト膜を現像することによって、前記レジスト
膜がポジ型の場合には前記レジスト膜における前記露光
光が照射された部分を除去すると共に前記レジスト膜が
ネガ型の場合には前記レジスト膜における前記露光光が
照射されなかった部分を除去し、それによりレジストパ
ターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に対
してエッチングを行なう工程とを備えていることを特徴
とするパターン形成方法。
47. A scatterer for scattering light incident from one surface is provided on another surface or inside, and the scatterer is provided on the one surface of the semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component. Forming a semiconductor layer made of a group III nitride, forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, and exposing the resist film to light through a photomask having an opening. Irradiating the resist film, and developing the resist film to remove a portion of the resist film irradiated with the exposure light when the resist film is a positive type, and to remove the portion when the resist film is a negative type. Removing a portion of the resist film that has not been exposed to the exposure light, thereby forming a resist pattern; and using the resist pattern as a mask with respect to the semiconductor layer. Performing a step of performing etching.
【請求項48】 一の面から入射した光を透過させる透
過部が他の面に設けられており且つIII 族窒化物を主成
分とする半導体基板における前記一の面の上に、前記II
I 族窒化物よりなる半導体層を形成する工程と、 前記半導体層の上にポジ型又はネガ型のレジスト膜を形
成する工程と、 開口部を有するフォトマスクを介して前記レジスト膜に
露光光を照射する工程と、 前記レジスト膜を現像することによって、前記レジスト
膜がポジ型の場合には前記レジスト膜における前記露光
光が照射された部分を除去すると共に前記レジスト膜が
ネガ型の場合には前記レジスト膜における前記露光光が
照射されなかった部分を除去し、それによりレジストパ
ターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に対
してエッチングを行なう工程とを備えていることを特徴
とするパターン形成方法。
48. A transmitting portion for transmitting light incident from one surface is provided on another surface, and the II portion is formed on the one surface of the semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component.
Forming a semiconductor layer made of a group I nitride, forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, and exposing the resist film to light through a photomask having an opening. Irradiating the resist film, and developing the resist film to remove a portion of the resist film irradiated with the exposure light when the resist film is a positive type and when the resist film is a negative type, Removing a portion of the resist film that was not irradiated with the exposure light, thereby forming a resist pattern; and etching the semiconductor layer using the resist pattern as a mask. Characteristic pattern formation method.
【請求項49】 一の面から入射した光を吸収する吸収
部が少なくとも一部分に設けられており且つIII 族窒化
物を主成分とする半導体基板における前記一の面の上
に、前記III 族窒化物よりなる半導体層を形成する工程
と、 前記半導体層の上にポジ型又はネガ型のレジスト膜を形
成する工程と、 開口部を有するフォトマスクを介して前記レジスト膜に
露光光を照射する工程と、 前記レジスト膜を現像することによって、前記レジスト
膜がポジ型の場合には前記レジスト膜における前記露光
光が照射された部分を除去すると共に前記レジスト膜が
ネガ型の場合には前記レジスト膜における前記露光光が
照射されなかった部分を除去し、それによりレジストパ
ターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして前記半導体層に対
してエッチングを行なう工程とを備えていることを特徴
とするパターン形成方法。
49. A semiconductor substrate containing a group III nitride as a main component, wherein the group III nitride is provided on at least a portion of the semiconductor substrate. Forming a semiconductor layer made of a material, forming a positive or negative resist film on the semiconductor layer, and irradiating the resist film with exposure light through a photomask having an opening. And developing the resist film to remove a portion of the resist film irradiated with the exposure light when the resist film is positive and to remove the resist film when the resist film is negative. Removing the portion of the semiconductor layer not irradiated with the exposure light, thereby forming a resist pattern, and using the resist pattern as a mask to the semiconductor layer Performing a step of performing etching.
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