JP2002222772A - Method for manufacturing nitride semiconductor substrate - Google Patents

Method for manufacturing nitride semiconductor substrate

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JP2002222772A
JP2002222772A JP2001019550A JP2001019550A JP2002222772A JP 2002222772 A JP2002222772 A JP 2002222772A JP 2001019550 A JP2001019550 A JP 2001019550A JP 2001019550 A JP2001019550 A JP 2001019550A JP 2002222772 A JP2002222772 A JP 2002222772A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent cracking and splitting when nitride semiconductor is grown on a base material substrate and it is separated from the nitride semiconductor by using laser irradiation. SOLUTION: Atomic bond of the base material substrate is weakened by ion implantation or the like. The nitride semiconductor is grown on the base material substrate, and it is separated from the nitride semiconductor by using laser irradiation. As a result, a nitride semiconductor substrate is obtained.

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、可視発光ダイオー
ド装置や青紫色レーザ装置に用いる窒化物半導体基板の
製造方法および窒化物半導体基板の製造用母材基板に関
する。
The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate used for a visible light emitting diode device or a blue-violet laser device, and a base material substrate for manufacturing a nitride semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaN、InN、AlN等の窒化物半導
体は、青色や緑色のLEDや、青色半導体レーザ、高温
動作可能な高速トランジスタなどに用いる材料として好
適である。窒化物半導体を成長させるための基板として
は、従来よりサファイア基板(例えば、特許第3091
593に開示)などが知られているが、サファイアなど
異種基板上へ窒化物半導体の成長では、窒化物半導体と
異種材料基板との熱膨張係数の差によって、基板の反
り、クラックの発生、それらに伴う結晶性の悪化が発生
することが知られている。
2. Description of the Related Art Nitride semiconductors such as GaN, InN, and AlN are suitable as materials used for blue and green LEDs, blue semiconductor lasers, high-speed transistors that can operate at high temperatures, and the like. Conventionally, a sapphire substrate (for example, Japanese Patent No. 3091) has been used as a substrate for growing a nitride semiconductor.
593) is known, but in the growth of a nitride semiconductor on a dissimilar substrate such as sapphire, the difference in thermal expansion coefficient between the nitride semiconductor and the dissimilar material substrate causes warpage and cracking of the substrate. It is known that the deterioration of crystallinity accompanying the above occurs.

【0003】そこで近年、窒化物半導体基板上にデバイ
スを作製することで、上記諸問題を解決させる試みがな
されている。窒化物半導体基板の作製方法の一つとし
て、母材基板上に窒化物半導体層を厚く形成し、レーザ
光によって窒化物半導体層を母材基板界面で局所的に加
熱し、昇華させ、母材基板から窒化物半導体層を剥離さ
せることが検討されている。
In recent years, attempts have been made to solve the above-mentioned problems by fabricating devices on a nitride semiconductor substrate. As one method for manufacturing a nitride semiconductor substrate, a thick nitride semiconductor layer is formed over a base material substrate, and the nitride semiconductor layer is locally heated and sublimated at a base material substrate interface by laser light. It has been studied to peel off the nitride semiconductor layer from the substrate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザ光に
よって剥離を行う場合、レーザ光の照射サイズは基板の
面積より小さく、レーザ光を走査する必要がある。この
際、下記の課題が存在した。
However, when peeling is performed by laser light, the irradiation size of laser light is smaller than the area of the substrate, and it is necessary to scan with laser light. At this time, the following problems existed.

【0005】それは、レーザ光の走査の途中では、窒化
物半導体層と母材基板の一部が剥離され、他の部分で接
触したままであるという状態になり、その際、窒化物半
導体層と母材基板の接触が残っている部分に応力が集中
して、窒化物半導体層中にクラックが発生する課題が存
在した。そのため、室温付近でレーザ光照射で歩留よく
窒化物半導体基板を製造することが困難であった。それ
を回避するため基板温度を上昇させる技術が知られてい
るが、それでは、基板の昇温、降温に時間がかかり、非
常に量産性に課題があった。
[0005] During the scanning of the laser beam, the nitride semiconductor layer and a part of the base material substrate are peeled off and remain in contact with each other at that time. There is a problem that stress is concentrated on a portion where the contact of the base material substrate remains, and cracks occur in the nitride semiconductor layer. Therefore, it has been difficult to manufacture a nitride semiconductor substrate with good yield by laser light irradiation at around room temperature. A technique of increasing the substrate temperature to avoid this is known, but it takes time to raise and lower the temperature of the substrate, and there is a problem in mass productivity.

【0006】さらには、レーザ光は小さく集光されてい
るため、基板全体を剥離するためには効率よいレーザ照
射を行う方法を提供する必要があった。具体的に、レー
ザ光は窒化物半導体の昇華を起こすために光密度を1平
方センチメートルあたり約0.1J以上とする必要があ
り、それを達成するためレーザ光のビーム径が小さく集
光されている。そのため、ビーム径は基板面積より小さ
く、レーザ光を走査する必要がある。窒化物半導体層全
体を剥離するには、時間をかけて基板を細かく走査しな
がら窒化物半導体層全体にビームを照射する必要があ
り、しかも、一度に多数枚処理を行う、いわゆるバッチ
処理ができない。したがって、クラックの発生を防ぎつ
つも、照射工程では従来より効率よくレーザ照射を行う
方法を提供する必要があった。
Further, since the laser light is condensed small, it is necessary to provide a method for performing efficient laser irradiation in order to peel the entire substrate. Specifically, the laser light needs to have an optical density of about 0.1 J or more per square centimeter in order to cause sublimation of the nitride semiconductor, and in order to achieve this, the laser beam is condensed with a small beam diameter. . Therefore, the beam diameter is smaller than the substrate area, and it is necessary to scan with a laser beam. In order to peel off the entire nitride semiconductor layer, it is necessary to irradiate the entire nitride semiconductor layer with a beam while scanning the substrate finely over a long period of time, and it is not possible to perform so-called batch processing in which a large number of substrates are processed at once. . Therefore, it is necessary to provide a method for performing laser irradiation more efficiently in the irradiation step than before, while preventing the occurrence of cracks.

【0007】上記に鑑み、本発明は、レーザ光照射によ
る窒化物半導体基板の製造において、レーザ光照射に要
する時間を著しく低減させ、かつ窒化物半導体層中にク
ラックなどを発生させることなく窒化物半導体基板を得
る手段を提供することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to significantly reduce the time required for laser light irradiation in the manufacture of a nitride semiconductor substrate by laser light irradiation, and to reduce nitrides without generating cracks or the like in the nitride semiconductor layer. It is an object to provide means for obtaining a semiconductor substrate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、以下に示
す構成よりなるものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate of the present invention has the following configuration.

【0009】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
母材基板主面に原子結合が切断された領域を設ける第1
の工程と、前記母材基板上に窒化物半導体層を形成する
第2の工程と、前記母材基板と前記窒化物半導体層界面
にレーザ光を照射する第3の工程とを有することを特徴
とする。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
First to provide a region where an atomic bond has been cut on the main surface of a base material substrate
And a second step of forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate; and a third step of irradiating a laser beam to the interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer. And

【0010】このようにすることで、レーザ照射途中で
窒化物半導体層中に発生する応力は原子結合が切断され
た領域が剥離することで開放されるので、窒化物半導体
層中にクラックや割れが発生することがない。さらに
は、前述の応力による窒化物半導体層の剥離によって、
窒化物半導体層全面をレーザ走査することなく窒化物半
導体層の剥離を行うことが可能になるので窒化物半導体
基板の量産性を向上させることができる。
[0010] By doing so, the stress generated in the nitride semiconductor layer during laser irradiation is released by the peeling of the region where the atomic bonds have been cut, so that cracks and cracks are generated in the nitride semiconductor layer. Does not occur. Furthermore, by the peeling of the nitride semiconductor layer due to the aforementioned stress,
Since the nitride semiconductor layer can be separated without performing laser scanning over the entire surface of the nitride semiconductor layer, mass productivity of the nitride semiconductor substrate can be improved.

【0011】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、前記原子結合が切断された領域はイオン注入によ
り形成することができる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, the region where the atomic bonds have been cut can be formed by ion implantation.

【0012】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、前記第1の工程は、母材基板主面にイオン注入さ
れた第1の領域と、前記第1の領域よりイオン注入量が
少ないないしはイオン注入されない第2の領域とを設け
る工程とし、前記第3の工程は、少なくとも前記第2の
領域に前記レーザ光を照射する工程とすることが好まし
い。このようにすることで、窒化物半導体層全面を照射
することなくより確実に窒化物半導体層の剥離を行うこ
とが可能になるので窒化物半導体基板の量産性を向上さ
せることができる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, the first step includes the step of: ion-implanting a first region into the main surface of the base material substrate; Preferably, a step of providing a second region not ion-implanted is provided, and the third step is a step of irradiating at least the second region with the laser light. This makes it possible to more reliably peel off the nitride semiconductor layer without irradiating the entire surface of the nitride semiconductor layer, so that mass productivity of the nitride semiconductor substrate can be improved.

【0013】かかる構成につき、前述のイオン注入量が
少ない第2の領域は線状に連なっており、前記第3の工
程は前記レーザ光を前記第2の領域に沿って走査する工
程とすることが好ましい。このようにすることで効率的
な光軸の走査で窒化物半導体層の剥離を行うことが可能
になる。
In this configuration, the second region having a small ion implantation amount is linearly connected, and the third step is a step of scanning the laser beam along the second region. Is preferred. By doing so, the nitride semiconductor layer can be peeled by efficient scanning of the optical axis.

【0014】かかる構成につき、前述のイオン注入量が
少ない第2の領域は複数に分散して設置されており、前
記第3の工程は前記レーザ光の光軸を前記第2の領域に
同期して走査しつつ前記レーザ光をパルス照射する工程
とすることが好ましい。このようにすることでパルスレ
ーザを用いて効率的な光軸の走査で窒化物半導体層の剥
離を行うことが可能になる。
In this configuration, the above-mentioned second region having a small amount of ion implantation is dispersedly provided, and the third step is to synchronize the optical axis of the laser beam with the second region. And irradiating the laser light with a pulse while scanning. By doing so, the nitride semiconductor layer can be peeled by efficient scanning of the optical axis using a pulse laser.

【0015】かかる構成につき、前述のイオン注入量が
少ない第2の領域は複数に分散して設置されており、前
記第3の工程は前記レーザ光の一照射により複数の前記
の第2の領域に照射する工程とすることが好ましい。こ
のようにすることで、より短い照射時間で窒化物半導体
層の剥離を行うことが可能になる。
In this configuration, the second region having a small amount of ion implantation is dispersedly provided, and the third step is performed by irradiating the laser beam with a plurality of the second regions. It is preferable to irradiate the surface. By doing so, the nitride semiconductor layer can be separated in a shorter irradiation time.

【0016】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、母材基板はサファイアとし、注入されるイオンは
水素ないしはシリコンであることが好ましい。このよう
にすることで、窒化物半導体層の特性を劣化させるよう
な汚染を生じずに、サファイアの原子結合を切断し、原
子結合が弱い領域を形成することができる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate of the present invention, it is preferable that the base material substrate is sapphire and the ions to be implanted are hydrogen or silicon. By doing so, it is possible to cut a sapphire atomic bond and form a region where the atomic bond is weak without causing contamination that deteriorates the characteristics of the nitride semiconductor layer.

【0017】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、前記原子結合が切断された領域はプラズマ照射に
より形成することができる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, the region where the atomic bonds have been cut can be formed by plasma irradiation.

【0018】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、前記第1の工程は、母材基板主面にプラズマ照射
された第1の領域と、前記第1の領域よりプラズマ照射
量が少ないないしはプラズマ照射されない第2の領域と
を設ける工程とし、前記第3の工程は、少なくとも前記
第2の領域に前記レーザ光を照射する工程とすることが
好ましい。このようにすることで、窒化物半導体層全面
をレーザ照射することなくより確実に窒化物半導体層の
剥離を行うことが可能になるので窒化物半導体基板の量
産性を向上させることができる。
In the method of manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, the first step includes: a first region in which a main surface of the base material substrate is irradiated with plasma; and a plasma irradiation amount smaller or larger than the first region. Preferably, a step of providing a second region that is not irradiated with plasma is performed, and the third step is a step of irradiating at least the second region with the laser light. This makes it possible to more reliably peel off the nitride semiconductor layer without irradiating the entire surface of the nitride semiconductor layer with a laser, so that mass productivity of the nitride semiconductor substrate can be improved.

【0019】かかる構成につき、前述のプラズマ照射量
が少ない第2の領域は線状に連なっており、前記第3の
工程は前記レーザ光を前記第2の領域に沿って走査する
工程とすることが好ましい。このようにすることで効率
的な光軸の走査で窒化物半導体層の剥離を行うことが可
能になる。
In this configuration, the second region having a small amount of plasma irradiation is linearly connected, and the third step is a step of scanning the laser beam along the second region. Is preferred. By doing so, the nitride semiconductor layer can be peeled by efficient scanning of the optical axis.

【0020】かかる構成につき、前述のプラズマ照射量
が少ない第2の領域は複数に分散して設置されており、
前記第3の工程は前記レーザ光の光軸を前記第2の領域
に同期して走査しつつ前記レーザ光をパルス照射する工
程とすることが好ましい。このようにすることでパルス
レーザを用いて効率的な光軸の走査で窒化物半導体層の
剥離を行うことが可能になる。
In such a configuration, the above-mentioned second region having a small amount of plasma irradiation is distributed and installed in a plurality.
Preferably, the third step is a step of irradiating the laser beam with a pulse while scanning the optical axis of the laser beam in synchronization with the second region. By doing so, the nitride semiconductor layer can be peeled by efficient scanning of the optical axis using a pulse laser.

【0021】かかる構成につき、前述のプラズマ照射量
が少ない第2の領域は複数に分散して設置されており、
前記第3の工程は前記レーザ光の一照射により複数の前
記の第2の領域に照射する工程とすることが好ましい。
このようにすることで、より短い照射時間で窒化物半導
体層の剥離を行うことが可能になる。
In such a configuration, the above-mentioned second region having a small amount of plasma irradiation is distributed and provided in plural.
Preferably, the third step is a step of irradiating the plurality of second regions by one irradiation of the laser light.
By doing so, the nitride semiconductor layer can be separated in a shorter irradiation time.

【0022】本発明の窒化物半導体基板の製造方法にお
いて、前記母材基板をサファイアとし、照射されるプラ
ズマを水素ないしは酸素ないしは希ガスとすることが好
ましい。このようにすることで、窒化物半導体層の特性
を劣化させるような汚染を生じずに、サファイアの原子
結合を切断し、原子結合が弱い領域を形成することがで
きる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, it is preferable that the base material substrate is sapphire and the plasma to be irradiated is hydrogen, oxygen, or a rare gas. By doing so, it is possible to cut a sapphire atomic bond and form a region where the atomic bond is weak without causing contamination that deteriorates the characteristics of the nitride semiconductor layer.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】(実施の形態1)図1を参照しながら、本
発明の第1の実施の形態におけるGaN基板の製造方法
を説明する。
(Embodiment 1) A method for manufacturing a GaN substrate according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0025】図1(a)の基板1は直径2インチ、厚さ
700ミクロンのサファイア(酸化アルミニウムの単結
晶)であり、表面、裏面ともに鏡面仕上げとなってい
る。表面の面方位は(0001)面である。
The substrate 1 shown in FIG. 1A is sapphire (single crystal of aluminum oxide) having a diameter of 2 inches and a thickness of 700 microns, and the front and rear surfaces are mirror-finished. The plane orientation of the surface is the (0001) plane.

【0026】基板1はサファイアより構成されており、
サファイアのバンドギャップは8.7eVであるため、
バンドギャップに相当するエネルギーの142.5nm
より大きな波長の光は透過する。そのため、波長248
nmのKrFエキシマレーザ光や波長355nmのN
d:YAGレーザの3次高調波光を透過することができ
る。
The substrate 1 is made of sapphire,
Since the band gap of sapphire is 8.7 eV,
142.5 nm of energy corresponding to band gap
Larger wavelength light is transmitted. Therefore, the wavelength 248
nm KrF excimer laser light or 355 nm wavelength N
d: Third harmonic light of a YAG laser can be transmitted.

【0027】まず、第1の工程であるイオン注入工程を
行う。
First, an ion implantation step as a first step is performed.

【0028】このサファイア基板1に水素イオンを注入
する(図1(b))。イオン注入によって、原子結合が
切断された領域1a(以下実施の形態5までは、イオン
注入した領域1aないしは単に領域1aと呼ぶ)が形成
された。注入量は1x1016ion/cm2とし、注入
は基板を5°傾けて実施した。加速電圧は200keV
とした。サファイア基板に水素をイオン注入することに
よって、サファイアの構成元素であるAlとOの結合が
切断される。切断された原子間に水素が導入されたりす
ることもある。それらの結果、イオンが注入されていな
い領域に比べ、イオン注入した領域の平均的な原子結合
力を相対的に弱くすることができる。
Hydrogen ions are implanted into the sapphire substrate 1 (FIG. 1B). By the ion implantation, a region 1a in which atomic bonds have been cut (hereinafter, referred to as an ion-implanted region 1a or simply a region 1a up to the fifth embodiment) is formed. The injection amount was 1 × 10 16 ions / cm 2 , and the injection was performed while tilting the substrate by 5 °. Accelerating voltage is 200 keV
And By implanting hydrogen ions into the sapphire substrate, bonds between Al and O, which are constituent elements of sapphire, are broken. Hydrogen may be introduced between the cut atoms. As a result, the average atomic bonding force in the ion-implanted region can be made relatively weaker than in the region into which the ions have not been implanted.

【0029】なお、注入量が少ない場合は、基板表面付
近で原子間の結合が切れて原子結合が弱くなる量が少な
くなり、後述のレーザ照射時に窒化物半導体層2と母材
基板1との剥離を効率的に行うことが困難となる。一
方、注入量が多い場合は、基板表面が窒化物半導体層を
成長させる前から母材基板の一部が剥がれ、剥がれた微
細な粒子が表面に再付着して窒化物半導体層の成長に悪
影響を及ぼすことがある。このような事情から、好まし
い注入量の範囲を検討すると1x1014ion/cm2
から1x1018ion/cm2である。
When the injection amount is small, the bond between atoms breaks near the surface of the substrate and the amount of weakening of the atomic bond decreases, and the amount of the nitride semiconductor layer 2 and the base material substrate 1 during laser irradiation described later decreases. It becomes difficult to efficiently perform peeling. On the other hand, when the implantation amount is large, a part of the base material substrate is peeled off before the substrate surface grows the nitride semiconductor layer, and fine particles that are peeled off adhere to the surface and adversely affect the growth of the nitride semiconductor layer. May be exerted. Under these circumstances, considering the preferable range of the injection amount, 1 × 10 14 ions / cm 2
From 1 × 10 18 ions / cm 2 .

【0030】なお、イオン注入時の注入角度は、チャネ
リング効果により注入した水素が奥深く注入されること
を防ぐため、サファイアの(0001)面から2°以上
傾けた面からイオンを入射することが好ましい。
The ion implantation angle is preferably such that ions are incident from a plane inclined at least 2 ° from the (0001) plane of sapphire in order to prevent implanted hydrogen from being implanted deeply due to the channeling effect. .

【0031】なお、イオン注入時の加速電圧は特に限定
するものではないが、加速電圧が低いとサファイア表面
付近のダメージが大きくなるため、20keV以上とす
ることが好ましい。
The accelerating voltage at the time of ion implantation is not particularly limited. However, if the accelerating voltage is low, damage near the sapphire surface is increased.

【0032】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。アンモニアと、Ga金属とHClを約
900℃程度の高温で反応させて生じるGaClとを原
料とするハイドライド気相成長法(以下、HVPE法と
称する)によりGaNの成長を行った。圧力は大気圧下
で成長を行った。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. GaN was grown by a hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as HVPE method) using ammonia, Ga metal, and GaCl produced by reacting HCl at a high temperature of about 900 ° C. The pressure was grown at atmospheric pressure.

【0033】サファイア上へGaNの核形成密度を増加
させるため、GaNの成長に先立って基板温度を100
0℃に保ち、GaClのみを15分間供給する(以下、
このプロセスをGaCl処理と呼ぶ)。なお、核形成密
度を増加させる目的では、GaCl処理に替えて低温バ
ッファ層やアンモニアでサファイアを窒化する処理を行
っても良いし、これらを組み合わせても良い。
In order to increase the nucleation density of GaN on sapphire, the substrate temperature must be increased by 100% prior to GaN growth.
Keep at 0 ° C. and supply only GaCl for 15 minutes (hereinafter, referred to as “GaCl”).
This process is called GaCl treatment). For the purpose of increasing the nucleation density, a process of nitriding sapphire with a low-temperature buffer layer or ammonia may be performed instead of the GaCl process, or a combination thereof.

【0034】GaCl処理後、アンモニアを導入してG
aN層2の成長を開始する。GaN層2の厚さが200
μmとなるまで成長を行い、室温まで基板温度を降下さ
せ、基板を取り出した(図1(c))。
After the GaCl treatment, ammonia is introduced to add G
The growth of the aN layer 2 is started. The thickness of the GaN layer 2 is 200
The substrate was grown to a thickness of μm, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 1C).

【0035】サファイア基板1の上にGaN層2を高温
で成長し、室温まで降温した結果、サファイアとGaN
の熱膨張係数差による反りが生じる。GaNよりサファ
イアの方が熱膨張係数が大きいので、GaN層2側を凸
として反りを生じる。本実施の形態では、曲率半径は6
0cm程度であった。本実施の形態では母材基板1がG
aN層2に比べて厚いため、曲率半径が大きく、割れが
生じるほどの反りではない。
A GaN layer 2 was grown at a high temperature on a sapphire substrate 1 and cooled to room temperature.
Warpage due to the difference in thermal expansion coefficient between the two. Since sapphire has a larger coefficient of thermal expansion than GaN, warpage is caused by making the GaN layer 2 side convex. In the present embodiment, the radius of curvature is 6
It was about 0 cm. In the present embodiment, the base material substrate 1 is G
Since it is thicker than the aN layer 2, it has a large radius of curvature and is not warped enough to cause cracking.

【0036】なお、サファイア基板1はイオン注入され
ているため、AlやOの結合が切断され、成長時の10
00℃という高温で、これらの元素がGaN層2へ拡散
しやすい。GaN中のAlは等電子トラップを形成し、
またOはドナーとして働く。そのため、GaN基板上に
デバイスを形成したとき、デバイスの能動領域にはこれ
らの元素が拡散しないようにすることが好ましい。好ま
しくは、GaN層2の厚さを30μm以上とすること
で、デバイス能動領域に拡散されるAlやOを充分少な
くすることができる。
Since the sapphire substrate 1 has been ion-implanted, the bond between Al and O is broken, and the
At a high temperature of 00 ° C., these elements easily diffuse into the GaN layer 2. Al in GaN forms an isoelectronic trap,
O acts as a donor. Therefore, when a device is formed on a GaN substrate, it is preferable that these elements do not diffuse into the active region of the device. Preferably, by setting the thickness of the GaN layer 2 to 30 μm or more, Al and O diffused into the device active region can be sufficiently reduced.

【0037】つぎに、第3の工程であるレーザ光照射に
よる基板分離の工程を行う。レーザの照射は、図2に示
す光学系とステージを用いて行った。レーザ装置3より
出射されたレーザ光10を、GaN層2に照射するにあ
たって、回転機構4により回転させるとともに、スキャ
ンレンズ5で光軸を走査することにより、基板全体に渡
ってレーザ光を照射することを可能とする構成となって
いる。また、集光手段6によって、GaN層2でのレー
ザ光のスポット径を制御することができる。
Next, a third step of substrate separation by laser beam irradiation is performed. The laser irradiation was performed using the optical system and the stage shown in FIG. When irradiating the GaN layer 2 with the laser light 10 emitted from the laser device 3, the laser light is irradiated over the entire substrate by rotating the rotating mechanism 4 and scanning the optical axis with the scan lens 5. It is configured so that Further, the spot diameter of the laser beam on the GaN layer 2 can be controlled by the condensing means 6.

【0038】なお、ステージには、母材基板1の反りを
調整するための抵抗加熱ヒータなどの加熱手段を設けて
も良い。また、熱膨張係数差による剥離を促進させるた
めのペルチェ素子などの冷却手段を設けてもよい。
The stage may be provided with a heating means such as a resistance heater for adjusting the warpage of the base material substrate 1. Further, a cooling means such as a Peltier element for promoting separation due to a difference in thermal expansion coefficient may be provided.

【0039】レーザ装置3は、Nd:YAGレーザ光の
3次高調波レーザ光を発生する装置である。パルス周波
数は10Hz、1パルスのパルス幅は5nsとした。集
光手段6を用いて、レーザ光のビームは、GaN層2上
で円形で直径は1mmに集光されている。1パルスあた
りのエネルギーをサファイア基板1において0.1Jと
した。
The laser device 3 is a device for generating the third harmonic laser light of the Nd: YAG laser light. The pulse frequency was 10 Hz, and the pulse width of one pulse was 5 ns. Using the focusing means 6, the laser beam is focused on the GaN layer 2 to have a circular shape and a diameter of 1 mm. The energy per pulse was 0.1 J on the sapphire substrate 1.

【0040】なお、GaN層2に到達するレーザのエネ
ルギーは、基板1の表面や、基板1とGaN層2の界面
における反射や、基板1中の欠陥による吸収を受けて、
減衰する。そのため、基板厚さや、基板裏面の仕上げ、
基板特性などによって、1パルスあたりのエネルギーな
いしはビーム径を、GaNが分解するように調整する必
要がある。GaN昇華に必要なビームエネルギー密度
は、基板温度が高ければ少なくなる。また、パルス幅が
小さくなればピークエネルギーが高くなるため、GaN
昇華に必要な1パルスあたりのエネルギー密度により変
化する。室温付近で数nsから数十ns程度のパルスで
は、おおよそ0.1J/cm2以上である。本実施の形
態では散乱や減衰を考慮しても充分なパルスエネルギー
を有していた。
The energy of the laser beam reaching the GaN layer 2 is reflected by the surface of the substrate 1, the interface between the substrate 1 and the GaN layer 2, and absorbed by defects in the substrate 1.
Decay. Therefore, the thickness of the board, the finish of the back of the board,
It is necessary to adjust the energy per pulse or the beam diameter depending on the substrate characteristics and the like so that GaN is decomposed. The beam energy density required for GaN sublimation decreases as the substrate temperature increases. Also, since the peak energy increases as the pulse width decreases, the GaN
It changes depending on the energy density per pulse required for sublimation. For a pulse of several ns to several tens of ns near room temperature, it is about 0.1 J / cm 2 or more. In the present embodiment, the pulse energy is sufficient even in consideration of scattering and attenuation.

【0041】なお、GaN層2は反っている為、集光手
段6を制御するなどして、照射位置によって焦点位置を
制御し、レーザ光10のGaN層2の位置におけるサイ
ズを一定とすることが好ましい。
Since the GaN layer 2 is warped, the focal position is controlled depending on the irradiation position by controlling the light condensing means 6, and the size of the laser beam 10 at the position of the GaN layer 2 is kept constant. Is preferred.

【0042】なお、照射位置によって焦点位置を制御し
ない場合は、集光手段6の焦点距離をGaN層の曲率半
径に近づけることが好ましい。このようにすることで、
特殊なレンズを用いずに、レーザ光10のGaN層2の
位置におけるサイズを一定とすることができる。
When the focal position is not controlled by the irradiation position, it is preferable that the focal length of the light condensing means 6 be close to the radius of curvature of the GaN layer. By doing this,
The size of the laser beam 10 at the position of the GaN layer 2 can be made constant without using a special lens.

【0043】レーザ光10は、サファイア基板1側から
GaN層2を照射するようにした。レーザ照射は、特に
基板加熱や冷却を行わず室温の雰囲気(約20℃)で行
った。周辺部から中央部に向かってレーザ照射を行っ
た。このとき、GaN層2全体を隙間なく照射するので
はなく、図1(d)の上面の概略図に示すように、照射
位置8の回転方向の中心間隔および半径方向の中心間隔
を2mm離して照射されるように、回転機構4の回転速
度やスキャンレンズ5の走査速度を調整した。調整の方
法であるが、基板の回転速度ないしはレーザ装置3のパ
ルスの周波数を変化させることでスポットの回転方向の
間隔を変更できる。また、回転速度に応じて、光軸の走
査速度を変化させることで半径方向の間隔を変更でき
る。
The GaN layer 2 was irradiated with the laser beam 10 from the sapphire substrate 1 side. The laser irradiation was performed in a room temperature atmosphere (about 20 ° C.) without particularly heating or cooling the substrate. Laser irradiation was performed from the periphery to the center. At this time, instead of irradiating the entire GaN layer 2 without gaps, as shown in the schematic diagram of the upper surface of FIG. 1D, the center interval in the rotation direction and the center interval in the radial direction of the irradiation position 8 are separated by 2 mm. The rotation speed of the rotation mechanism 4 and the scanning speed of the scan lens 5 were adjusted so that irradiation was performed. As an adjustment method, the interval in the rotation direction of the spot can be changed by changing the rotation speed of the substrate or the frequency of the pulse of the laser device 3. Further, by changing the scanning speed of the optical axis according to the rotation speed, the interval in the radial direction can be changed.

【0044】レーザ光10を照射されたGaN層2はサ
ファイア基板1との界面付近でレーザ光10を吸収し加
熱される。パルス幅が5nsと短いため、加熱される部
分はサファイア基板1とのごく界面付近に集中され、サ
ファイア基板1との界面のGaNのみが昇華してGaと
窒素に分解される。
The GaN layer 2 irradiated with the laser beam 10 absorbs the laser beam 10 near the interface with the sapphire substrate 1 and is heated. Since the pulse width is as short as 5 ns, the portion to be heated is concentrated near the very interface with the sapphire substrate 1, and only GaN at the interface with the sapphire substrate 1 is sublimated and decomposed into Ga and nitrogen.

【0045】図1(e)は照射工程途中における断面図
である。図を明瞭に示すため、図1(e)には、ハッチ
ングを施していない。
FIG. 1E is a sectional view in the middle of the irradiation step. In order to clearly show the drawing, hatching is not applied to FIG.

【0046】GaN層2のうちレーザ光10を照射され
た部分には金属のGa11を生じている。金属Gaは、
25℃以上では液体であり、25℃以下でも非常にやわ
らかいためサファイア基板1とGa11とGaN層2と
の結合は表面張力程度であって、極めて弱い。そのた
め、熱膨張係数差による応力は、レーザ照射されていな
い部分に集中する。
In the portion of the GaN layer 2 irradiated with the laser beam 10, metal Ga11 is generated. Metal Ga is
Since it is liquid at 25 ° C. or higher and very soft at 25 ° C. or lower, the bond between the sapphire substrate 1, the Ga 11 and the GaN layer 2 is about the surface tension, and is extremely weak. Therefore, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient concentrates on a portion that is not irradiated with the laser.

【0047】さらに、GaN層2の分解によって、金属
Ga11とともに窒素ガスが発生する。発生した窒素に
よる圧力は、サファイア基板1とGaN層2を剥がす方
向に加わる。レーザ照射されていない領域は、イオン注
入によってサファイア中の原子同士の結合が弱まってい
るので、熱膨張係数差による応力の集中と窒素の圧力に
耐えられず、イオン注入領域1a内でクラック12を生
じる。この際、GaN層2の分解で発生した窒素はクラ
ック12を通して発散する。
Further, the decomposition of the GaN layer 2 generates nitrogen gas together with the metal Ga11. The pressure due to the generated nitrogen is applied in a direction in which the sapphire substrate 1 and the GaN layer 2 are peeled off. Since the bond between atoms in sapphire is weakened by ion implantation in the region not irradiated with the laser, the region cannot withstand the concentration of stress due to the difference in thermal expansion coefficient and the pressure of nitrogen. Occurs. At this time, nitrogen generated by decomposition of the GaN layer 2 diverges through the cracks 12.

【0048】なお、前述の事情より、イオン注入量を1
x1014ion/cm2から1x1018ion/cm2
しているため、クラックは原子結合の弱いイオン注入領
域1a中のみに発生し、サファイア基板1やGaN層2
にはクラックや割れは発生していない。
It should be noted that, based on the above-described circumstances, the ion implantation amount is set to 1
Since it is from x10 14 ion / cm 2 to 1 × 10 18 ion / cm 2 , cracks occur only in the ion-implanted region 1a where the atomic bond is weak, and the sapphire substrate 1 and the GaN layer 2
Has no cracks or cracks.

【0049】さらにレーザ光の照射工程を続けていく
と、中央までレーザ照射しなくても、周囲から1cmぐ
らい内側までレーザ照射した段階で、基板中央付近に応
力が集中して、クラック12がイオン注入領域1a全体
に伸展した。その結果、サファイア基板1からGaN層
2が剥離された(図1(f))。剥離によって、サファ
イア基板1、GaN層2ともに、反りが解消された。
When the laser irradiation process is further continued, the stress is concentrated near the center of the substrate when the laser is irradiated from the periphery to about 1 cm inward without laser irradiation to the center. It extended to the whole injection region 1a. As a result, the GaN layer 2 was separated from the sapphire substrate 1 (FIG. 1F). Due to the peeling, the warpage of both the sapphire substrate 1 and the GaN layer 2 was eliminated.

【0050】このように、レーザ光照射などを行わなく
とも、内部応力によっていわば自動的に剥離すること
を、自動剥離と呼ぶこととする。GaN層2の裏側の主
面には、Ga11やサファイア片13が付着している。
As described above, automatic peeling due to internal stress without laser beam irradiation is called automatic peeling. Ga11 and sapphire pieces 13 are adhered to the main surface on the back side of the GaN layer 2.

【0051】なお、どの時点でGaN層2が剥離するか
はイオン注入量や、照射スポット中心間隔やピッチなど
により変化する。イオン注入量が大きいほど、また、レ
ーザを密に照射するほど、レーザ照射の早い段階で自動
剥離が起こった。また、ペルチェ素子や液体窒素などで
基板を室温より冷却すると自動剥離が早い段階で起こ
る。
The point at which the GaN layer 2 is peeled off varies depending on the ion implantation amount, the center distance and the pitch of the irradiation spots, and the like. As the amount of ion implantation was increased and the laser was densely irradiated, automatic peeling occurred at an earlier stage of laser irradiation. When the substrate is cooled from room temperature with a Peltier element or liquid nitrogen, automatic peeling occurs at an early stage.

【0052】従来のレーザ照射によるGaN剥離のよう
に、基板全体をくまなく照射する場合は、1mm径の円
形ビームでは、ピッチやスポット間隔を0.8mm程度
以下にする必要があり、1枚のウェハの照射で約5分必
要である。しかも、この時間に基板温度を上昇、下降さ
せる時間を加える必要があった。
In the case of irradiating the entire substrate as in the case of GaN peeling by conventional laser irradiation, a circular beam having a diameter of 1 mm requires a pitch or spot interval of about 0.8 mm or less. It takes about 5 minutes to irradiate the wafer. Moreover, it is necessary to add a time for raising and lowering the substrate temperature to this time.

【0053】これに対して、本実施の形態のように、ス
ポット間隔やピッチを離した照射では、基板中央までレ
ーザ照射しても、レーザ照射スポット数をおおよそ1/
6とすることができ、1枚のウェハを照射する時間は約
50秒と著しく低減することができる。しかも、本実施
の形態では、周囲から1cmぐらい内側まで照射した段
階でGaN層2が自動剥離を開始し、スキャン時間はわ
ずか20秒程度であった。
On the other hand, in the irradiation in which the spot interval and the pitch are separated as in this embodiment, even if the laser is irradiated to the center of the substrate, the number of laser irradiation spots is reduced to about 1 /.
6, and the time for irradiating one wafer can be remarkably reduced to about 50 seconds. In addition, in the present embodiment, the GaN layer 2 automatically starts peeling at a stage where the irradiation is performed about 1 cm from the periphery, and the scan time is only about 20 seconds.

【0054】最後に、GaN層2を35%HCl溶液に
30分浸すことにより、Ga11を溶解した。また、研
磨によってサファイア片13と、Ga11が存在してで
きた凹凸を除去して、完全に単体からなるGaN基板2
が得られた(図1(g))。
Finally, Ga11 was dissolved by immersing the GaN layer 2 in a 35% HCl solution for 30 minutes. Further, the sapphire piece 13 and the unevenness formed by the presence of Ga11 are removed by polishing, and the GaN substrate 2 made of a single substance is completely removed.
Was obtained (FIG. 1 (g)).

【0055】なお、本実施の形態1において、Nd:Y
AGレーザ光に替えて、GaNに光を吸収され、サファ
イアを透過し、かつGaNを昇華するのに十分なパワー
を有する光を用いても良いことはいうまでもない。この
ような光源の例として、KrFエキシマレーザ(248
nm)やArFエキシマレーザ(193nm)、XeC
lエキシマレーザ(308nm)、XeFエキシマレー
ザ(351nm)、窒素レーザ(337nm)などがあ
る。
In the first embodiment, Nd: Y
It goes without saying that, instead of the AG laser light, light having a power sufficient to absorb light, transmit through sapphire, and sublimate GaN may be used. As an example of such a light source, a KrF excimer laser (248
nm), ArF excimer laser (193 nm), XeC
1 Excimer laser (308 nm), XeF excimer laser (351 nm), nitrogen laser (337 nm) and the like.

【0056】なお、本実施の形態ではレーザ光を重ねず
に照射したが、レーザ光を重ねて照射しても、同様に、
クラックやわれの発生なくGaN基板2が得られること
はいうまでもない。
In the present embodiment, the laser beam is irradiated without overlapping, but the laser beam is irradiated without overlapping,
It goes without saying that the GaN substrate 2 can be obtained without cracks or cracks.

【0057】(実施の形態2)以下、図3を用いて実施
の形態2について説明する。実施の形態2は、注入イオ
ンを水素に替えてシリコンとする以外は、実施の形態1
と全く同様である。
(Embodiment 2) Hereinafter, Embodiment 2 will be described with reference to FIG. The second embodiment is the same as the first embodiment except that silicon is used instead of implanted ions.
Is exactly the same as

【0058】図3(a)の基板1は直径2インチ、厚さ
700ミクロンの(0001)面サファイアであり、表
面、裏面ともに鏡面仕上げとなっている。
The substrate 1 shown in FIG. 3A is a (0001) plane sapphire having a diameter of 2 inches and a thickness of 700 microns, and both the front and rear surfaces are mirror-finished.

【0059】このサファイア基板1にシリコンイオンを
注入する(図3(b))。領域1aがシリコンの注入領
域である。注入量は1x1016ion/cm2とし、注
入は基板を5°傾けて実施した。加速電圧は200ke
Vとした。サファイア基板にシリコンをイオン注入する
ことによって、水素と同様、サファイアの構成元素であ
るAlとOの結合が切断されたり、原子間にシリコンが
導入されたりする。その結果、イオンが注入されていな
い領域に比べ、イオン注入した領域の平均的な原子結合
力を相対的に弱くした領域を形成することができる。
Silicon ions are implanted into the sapphire substrate 1 (FIG. 3B). The region 1a is a silicon implantation region. The injection amount was 1 × 10 16 ions / cm 2 , and the injection was performed while tilting the substrate by 5 °. Acceleration voltage is 200 ke
V. By ion-implanting silicon into a sapphire substrate, the bond between Al and O, which are constituent elements of sapphire, is cut or silicon is introduced between atoms, similarly to hydrogen. As a result, it is possible to form a region in which the average atomic bonding force in the region into which ions are implanted is relatively weaker than that in the region into which ions are not implanted.

【0060】水素イオンと同様、好ましいシリコンイオ
ンの注入量の範囲を検討すると、1x1014ion/c
2から1x1018ion/cm2である。
[0060] As with the hydrogen ions, when considering the range of the injection amount of the preferred silicon ions, 1x10 14 ion / c
m 2 to 1 × 10 18 ions / cm 2 .

【0061】イオン注入時の注入角度は、チャネリング
効果により注入したシリコンが奥深く注入されることを
防ぐため、好ましくは、サファイアの(0001)面か
ら2°以上傾ける。
The implantation angle at the time of ion implantation is preferably inclined by 2 ° or more from the (0001) plane of sapphire in order to prevent the implanted silicon from being implanted deeply due to the channeling effect.

【0062】イオン注入時の加速電圧は特に限定するも
のではないが、加速電圧が低いとサファイア表面付近の
ダメージが大きくなる。ただし、シリコンは水素より原
子量が大きいため、表面付近にダメージが集中しやすく
好ましくは50keV以上とする。
The acceleration voltage at the time of ion implantation is not particularly limited, but if the acceleration voltage is low, damage near the sapphire surface increases. However, since silicon has an atomic weight larger than that of hydrogen, damage is likely to concentrate near the surface, and is preferably 50 keV or more.

【0063】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。アンモニアと、Ga金属とHClとを
原料とするHVPE法によりGaNの成長を行った。1
5分間のGaCl処理の後、アンモニアを導入してGa
N層2の成長を実施する。GaN層2の厚さが200μ
mとなるまで成長を行い、室温まで基板温度を降下さ
せ、基板を取り出した(図3(c))。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. GaN was grown by HVPE using ammonia, Ga metal and HCl as raw materials. 1
After the GaCl treatment for 5 minutes, ammonia is introduced and Ga
The N layer 2 is grown. 200 μm thick GaN layer 2
m, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 3C).

【0064】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射は、実施の形態
1と同じ装置、照射方法を用いた。その結果、サファイ
ア基板1から、GaN層2が剥離された(図3
(d))。GaN層2の裏面には、Ga11およびサフ
ァイア片13が付着していた。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. Laser irradiation was performed using the same apparatus and irradiation method as in Embodiment 1. As a result, the GaN layer 2 was separated from the sapphire substrate 1 (FIG. 3).
(D)). On the back surface of the GaN layer 2, Ga11 and sapphire pieces 13 were adhered.

【0065】最後に、HClによりGa11を溶解し、
サファイア片13およびGaN層2の凹凸を研磨で除去
して、単体のGaN基板2を得た(図3(e))。
Finally, Ga11 is dissolved by HCl,
The irregularities of the sapphire piece 13 and the GaN layer 2 were removed by polishing to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 3E).

【0066】以上により、シリコンイオン注入でも水素
イオン注入と同様の効果が得られることが確認された。
なお、金や銀などの重金属等を注入すると、窒化物半導
体デバイスを形成したとき、金や銀がデバイス中に侵入
し深い準位を形成して特性の劣化を招くことが知られて
いるが、シリコンや水素ではこのような問題は発生しな
いことはいうまでもない。
As described above, it was confirmed that the same effect as that of hydrogen ion implantation can be obtained by silicon ion implantation.
It is known that, when a heavy metal such as gold or silver is injected, when a nitride semiconductor device is formed, gold or silver penetrates into the device and forms a deep level to cause deterioration of characteristics. Needless to say, such a problem does not occur in silicon or hydrogen.

【0067】(実施の形態3)以下、図4を参照しなが
ら実施の形態3について説明する。実施の形態3は、イ
オン注入時に線状に連なったパタニングを行う例につい
て示している。
Embodiment 3 Hereinafter, Embodiment 3 will be described with reference to FIG. The third embodiment shows an example in which linear patterning is performed at the time of ion implantation.

【0068】図4(a)の基板1は直径2インチ、厚さ
700ミクロンの(0001)面サファイアであり、表
面、裏面ともに鏡面仕上げとなっている。
The substrate 1 in FIG. 4A is a (0001) plane sapphire having a diameter of 2 inches and a thickness of 700 microns, and both the front and rear surfaces are mirror-finished.

【0069】このサファイア基板1に水素イオンを注入
する工程を実施する(図4(b、c、d))。
A step of implanting hydrogen ions into the sapphire substrate 1 is performed (FIGS. 4B, 4C and 4D).

【0070】まず、図4(b−1)に示すようにレジス
トによるマスク7を設ける。マスク7の形状は、図4
(b−2)の概略図に示すように渦巻き螺旋状である。
渦巻き螺旋のピッチは2mm、幅は0.5mmとした。
First, a resist mask 7 is provided as shown in FIG. The shape of the mask 7 is shown in FIG.
As shown in the schematic diagram of (b-2), the shape is a spiral spiral.
The spiral spiral had a pitch of 2 mm and a width of 0.5 mm.

【0071】なお、イオン注入後、マスク7を除去後の
イオン注入領域の判別を容易にするため、渦巻き螺旋の
出発点はオリフラ位置などで確認できるようにマスクあ
わせを行うことが好ましい。
After the ion implantation, in order to easily determine the ion implantation region after removing the mask 7, it is preferable to perform mask alignment so that the starting point of the spiral can be confirmed at the orientation flat position or the like.

【0072】次に、図4(c)に示すように水素イオン
を注入した。水素イオンの注入量は1x1016ion/
cm2とし、注入は基板を5°傾けて実施した。加速電
圧は200keVとした。サファイア基板1の主面でマ
スク7が存在しない部分はイオンが注入された領域1a
が形成される。マスク7が存在する部分には、水素イオ
ンが阻止されることで水素イオンの注入量が低減され、
より好ましくは、ほとんど注入が行われず、原子結合が
ほぼ保存されている領域1b(以下実施の形態5まで
は、イオン注入されていない領域1bないしは単に領域
1bと呼ぶ)が形成される。
Next, hydrogen ions were implanted as shown in FIG. The injection amount of hydrogen ions is 1 × 10 16 ion /
cm 2 and implantation was performed with the substrate tilted at 5 °. The acceleration voltage was 200 keV. A portion of the main surface of the sapphire substrate 1 where the mask 7 does not exist is a region 1a into which ions have been implanted.
Is formed. In the portion where the mask 7 exists, the amount of implanted hydrogen ions is reduced by blocking the hydrogen ions,
More preferably, a region 1b where almost no implantation is performed and where atomic bonds are substantially preserved (hereinafter referred to as a region 1b not ion-implanted or simply a region 1b up to the fifth embodiment) is formed.

【0073】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図4(d))。
The base material substrate is completed by removing the mask 7 (FIG. 4D).

【0074】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。実施の形態1と同じ方法で、HVPE
法によりGaN層2を200μm成長し、室温まで基板
温度を降下させ、基板を取り出した(図4(e))。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. In the same manner as in Embodiment 1, HVPE
The GaN layer 2 was grown to 200 μm by the method, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 4E).

【0075】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射は、実施の形態
1と同じ装置を用い、室温で行った。レーザ照射位置
は、イオン注入なされていない領域1bが隙間なく照射
されるよう、照射開始位置と回転速度、光軸の走査速度
を調整しながら、周囲から中央に向かってレーザ照射を
行った。具体的に、レーザスポットサイズが1mmであ
るため、螺旋渦巻き状の領域1bを隙間なく照射するに
は、スポット間隔がおおよそ0.8mmとなるよう回転
速度を調整する。より好ましくは、線速度一定となるよ
う回転させる。また、基板一周で2mmピッチとなるよ
う、光軸の走査速度も調整する。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. Laser irradiation was performed at room temperature using the same apparatus as that in Embodiment 1. The laser irradiation was performed from the periphery to the center while adjusting the irradiation start position, the rotation speed, and the scanning speed of the optical axis so that the region 1b not ion-implanted was irradiated without a gap. Specifically, since the laser spot size is 1 mm, in order to irradiate the spiral spiral region 1b without a gap, the rotation speed is adjusted so that the spot interval is approximately 0.8 mm. More preferably, the rotation is performed so that the linear velocity becomes constant. Further, the scanning speed of the optical axis is also adjusted so that the pitch becomes 2 mm in one round of the substrate.

【0076】なお、イオン注入を行った領域1aには外
観上大きな変化はないが、イオン注入位置は若干屈折率
や吸収係数が異なるため、可視光でも光の当て方などを
調整することで確認することは可能である。イオン注入
位置の吸収係数は、200nm程度の紫外域で顕著とな
るため、紫外線を検知するカメラなどで確認すればより
判断が容易となる。
Although the ion-implanted region 1a has no significant change in appearance, the ion-implanted position has a slightly different refractive index and absorption coefficient. It is possible to do. Since the absorption coefficient at the ion implantation position becomes significant in the ultraviolet region of about 200 nm, the determination can be made easier by confirming with a camera or the like that detects ultraviolet rays.

【0077】図4(f)は、照射工程途中の断面図であ
る。図を明瞭に示すため、ハッチングを施していない。
レーザ光照射を行った領域には、GaN層2の分解によ
り生じた、Ga11が形成される。また、GaN層2の
分解により生じた窒素ガスの圧力と、熱膨張係数差によ
る応力集中とによって、イオン注入された領域1aには
クラック12を生じる。
FIG. 4F is a sectional view in the middle of the irradiation step. The figures are not hatched for clarity.
Ga11 generated by the decomposition of the GaN layer 2 is formed in the region where the laser beam irradiation has been performed. In addition, cracks 12 occur in the ion-implanted region 1a due to the pressure of the nitrogen gas generated by the decomposition of the GaN layer 2 and the stress concentration due to the difference in thermal expansion coefficient.

【0078】一方、イオン注入されていない領域1b
は、サファイアが強固なためクラック12が伸展しな
い。そのため、基板のレーザ光を照射して、クラック1
2を生じても、クラック12は領域1bで停止して、G
aN層2全体に渡る自動剥離には至らない。
On the other hand, the region 1b not ion-implanted
The crack 12 does not extend because sapphire is strong. Therefore, the substrate is irradiated with laser light, and cracks 1
2, crack 12 stops at region 1b and G
Automatic peeling over the entire aN layer 2 does not occur.

【0079】本実施の形態では、中央までレーザ照射を
完了した段階ではじめて完全に剥離が起こり、サファイ
ア基板1からGaN層2が分離された(図4(g))。
In the present embodiment, complete peeling occurred only after the laser irradiation was completed to the center, and the GaN layer 2 was separated from the sapphire substrate 1 (FIG. 4G).

【0080】最後にHClによりGa11を溶解し、サ
ファイア片13とGaN層2の裏面の凹凸を研磨によっ
て除去して、GaN基板2を得た(図4(h))。
Finally, Ga11 was dissolved with HCl, and the sapphire pieces 13 and the irregularities on the back surface of the GaN layer 2 were removed by polishing to obtain a GaN substrate 2 (FIG. 4 (h)).

【0081】なお、実施の形態1のように、レーザ照射
の途中でGaN層2が自動的に剥離される場合、剥離が
起こる段階が一定でないため、GaN層2の裏面に付着
するサファイア片13の形状が毎回異なってしまう。G
aN層2の裏面のサファイア片13を除去するための裏
面の研磨工程において、自動剥離したGaN層2では、
個々のGaN層2とサファイア片13に合わせた条件
で、一枚ずつ裏面の研磨仕上げを行う必要がある。一
方、本実施の形態では、裏面の形状がほぼ一定のものが
得られるため、同一バッチ処理で複数枚のGaN基板2
の裏面の研磨仕上げを行うことが可能であった。したが
って、量産においては本実施の形態の工法が適する。
When the GaN layer 2 is automatically peeled off during laser irradiation as in the first embodiment, the sapphire pieces 13 attached to the back surface of the GaN layer 2 are not fixed because the stage at which the peeling occurs is not constant. Is different every time. G
In the back surface polishing step for removing the sapphire pieces 13 on the back surface of the aN layer 2,
It is necessary to polish the back surface of each GaN layer 2 and the sapphire pieces 13 one by one under the conditions suitable for the GaN layers 2 and the sapphire pieces 13. On the other hand, in the present embodiment, since the shape of the back surface is almost constant, a plurality of GaN substrates 2
Was able to be polished on the back surface of the substrate. Therefore, the method of the present embodiment is suitable for mass production.

【0082】なお、イオン注入が行われていない領域1
bは、連なった形状とすることで、レーザ光の走査が容
易となり、好ましい。例えば、放射状、ストライプ状、
等のパターンとするのが好ましい。さらには、本実施の
形態の渦巻き螺旋のような一筆書きが可能なパターンと
するのが最も好ましい。
In the region 1 where the ion implantation has not been performed,
It is preferable that b has a continuous shape, because the laser beam can be easily scanned. For example, radial, striped,
And the like. Further, it is most preferable that the pattern be one-stroke drawing such as a spiral spiral of the present embodiment.

【0083】なお、イオン注入が行われている領域1a
とイオン注入が行われていない領域1bには、好ましい
面積の関係がある。具体的には領域1aに比して領域1
bが狭すぎる場合には、剥離が起こりにくくなり、窒化
物半導体ウェハを得ることが困難となる。逆に、領域1
aに比して領域1bが広すぎる場合には、自動剥離可能
な部分、すなわち領域1aの面積が小さいため、応力が
自動剥離によって開放されず、照射の途中でGaN層2
にクラックや割れを生じてしまうことがある。このよう
な事情から、室温照射において、好ましい面積の関係
は、領域1aの面積が領域1bの面積の1/5倍から5
0倍の間である。
The region 1a where the ion implantation is performed
There is a preferable area relationship between the region 1b where the ion implantation is not performed. Specifically, as compared with the region 1a, the region 1
If b is too narrow, peeling is unlikely to occur, making it difficult to obtain a nitride semiconductor wafer. Conversely, area 1
If the area 1b is too wide compared to the area a, the stress is not released by the automatic peeling because the area of the area where the automatic peeling is possible, that is, the area of the area 1a is small.
Cracks and cracks may occur. Under such circumstances, in room temperature irradiation, the preferable area relationship is that the area of the region 1a is 1/5 to 5 times the area of the region 1b.
It is between 0 times.

【0084】(実施の形態4)以下、図5を参照しなが
ら実施の形態4について説明する。実施の形態4は、イ
オン注入時に複数に分散した形状のパタニングを行う例
について示している。
(Embodiment 4) Hereinafter, Embodiment 4 will be described with reference to FIG. Embodiment 4 shows an example in which patterning of a plurality of shapes is performed at the time of ion implantation.

【0085】図5(a)の基板1は実施の形態1と同様
のサファイアである。
The substrate 1 in FIG. 5A is the same sapphire as in the first embodiment.

【0086】このサファイア基板1に水素イオンを注入
する工程を実施する(図5(b、c、d))。
A step of implanting hydrogen ions into the sapphire substrate 1 is performed (FIGS. 5B, 5C and 5D).

【0087】まず、図5(b−1)に示すようにマスク
7によるパターンを設ける。マスク7の形状は、図5
(b−2)の概略図に示すように円形のドット状であ
る。平面を敷き詰める一辺2mmの正三角形の各頂点に
マスク7によるドットが位置するようになっている。隣
り合うマスク7の中心間隔は2mm、一つのマスク7の
径は0.5mmである。
First, a pattern by the mask 7 is provided as shown in FIG. The shape of the mask 7 is shown in FIG.
As shown in the schematic diagram of (b-2), it has a circular dot shape. The dots by the mask 7 are positioned at each vertex of an equilateral triangle having a side of 2 mm and laying a plane. The center spacing between adjacent masks 7 is 2 mm, and the diameter of one mask 7 is 0.5 mm.

【0088】なお、イオン注入後、マスク7を除去する
とイオン注入領域の判別を容易にするため、マスク7の
位置や方向がオリフラ位置などで確認できるようにマス
クあわせを行うことが好ましい。
After the ion implantation, if the mask 7 is removed, it is preferable to perform the mask alignment so that the position and the direction of the mask 7 can be confirmed at the orientation flat position, etc., in order to easily determine the ion implantation region.

【0089】なお、個々のマスク7の形状は、後のレー
ザのスポットサイズに収まる形状であれば、多角形や不
定形などでも良い。
The shape of each mask 7 may be a polygon or an irregular shape as long as it fits in the spot size of the laser beam to be described later.

【0090】なお、マスク7を基板端に設けると、基板
端においては後述のレーザ光照射工程でレーザ光が均一
に照射されないので、マスク7は基板端に設けないこと
が好ましい。好ましくは50μm以上基板端より内側に
マスク7を設けるのが良い。
When the mask 7 is provided at the edge of the substrate, the mask 7 is preferably not provided at the edge of the substrate, because the laser beam is not uniformly applied to the edge of the substrate in a laser beam irradiation step described later. Preferably, the mask 7 is provided at least 50 μm inside the substrate edge.

【0091】次に、図5(c)に示すように水素イオン
を注入した。水素イオンの注入量や注入条件は実施の形
態1と同じである。
Next, hydrogen ions were implanted as shown in FIG. The implantation amount and implantation conditions of hydrogen ions are the same as in the first embodiment.

【0092】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図5(d))。
By removing the mask 7, a base material substrate is completed (FIG. 5D).

【0093】次に実施の形態1と同様、GaN層2を2
00μm成長し、室温まで基板温度を降下させ、基板を
取り出した(図5(e))。
Next, as in the first embodiment, the GaN layer 2 is
The substrate was grown to a thickness of 00 μm, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 5E).

【0094】つぎに、第3の工程であるレーザ光照射に
よる基板分離の工程を行う。レーザ光の照射は、2次元
の光軸走査が可能な装置を用いて、室温で行った。レー
ザ照射位置は、イオン注入なされていない領域が照射さ
れるよう光軸走査を行った。
Next, a third step of substrate separation by laser beam irradiation is performed. Irradiation with laser light was performed at room temperature using an apparatus capable of two-dimensional optical axis scanning. The optical axis scan was performed at the laser irradiation position so that a region not ion-implanted was irradiated.

【0095】例えば、以下のような方法で照射を行うこ
とが可能である。
For example, the irradiation can be performed by the following method.

【0096】イオンが注入されていない領域1bは、図
5(b−2)のマスク7と同じ並び方をしている。そこ
で、10Hzのレーザを用いた場合、初回照射位置を基
板端のイオンが注入されていない領域1bにあわせ、基
板回転は行わずに、最近接の領域1bが並んでいる方向
に線速度毎秒2cmで光軸を走査すれば、レーザ照射が
領域1bに同期して行われる。以下、同様の照射を繰り
返せば基板全面を照射することができる。
The region 1b into which the ions have not been implanted has the same arrangement as the mask 7 in FIG. 5B-2. Therefore, when a 10 Hz laser is used, the initial irradiation position is set to the region 1b of the substrate edge where ions are not implanted, and the substrate is not rotated. If the optical axis is scanned by, laser irradiation is performed in synchronization with the region 1b. Thereafter, by repeating the same irradiation, the entire surface of the substrate can be irradiated.

【0097】本実施の形態では、照射は、基板の外から
内にかけて行った。領域1bは6回対称に並んでいるた
め、最も外の領域1bを含む正六角形を考え、この正六
角形に沿って光軸走査とレーザ光照射を行い、次第に内
側の六角形へと照射を行えばよい。
In this embodiment mode, the irradiation is performed from outside to inside the substrate. Since the region 1b is arranged six times symmetrically, a regular hexagon including the outermost region 1b is considered, and the optical axis scanning and laser beam irradiation are performed along the regular hexagon, and the inner hexagon is gradually irradiated. Just do it.

【0098】なお、マスク7の大きさや間隔によって
は、外周の領域1bが必ずしも六角形に並んでいないこ
とがあるが、マスク7のパターンを仮に外挿し、六角形
を想定して走査すればよい。
Depending on the size and the interval of the mask 7, the peripheral region 1b may not always be arranged in a hexagon, but the pattern of the mask 7 may be temporarily extrapolated and scanning may be performed assuming a hexagon. .

【0099】なお、領域1bは3回対称とも見なせるの
で、正三角形に光軸を走査してもよい。
Since the region 1b can be regarded as three-fold symmetric, the optical axis may be scanned in an equilateral triangle.

【0100】なお、領域1bは2回対称とも見なせるの
で、前述の六角形の一対の対辺を、互い違いに外側から
内側に向けて走査しても良い。
Since the region 1b can be regarded as two-fold symmetrical, the pair of opposite sides of the hexagon may be alternately scanned from the outside to the inside.

【0101】図5(f)は、レーザ照射工程途中の断面
図である。図を明瞭に示すため、ハッチングは施してい
ない。実施の形態3と同様、GaN層2の分解により生
じたGa11が形成されるとともに、窒素ガスの発生
と、熱膨張係数差による応力集中とによって、イオン注
入された領域1aにはクラック12を生じる。
FIG. 5F is a cross-sectional view during the laser irradiation step. For clarity, the hatching is not used. As in the third embodiment, Ga11 generated by the decomposition of the GaN layer 2 is formed, and a crack 12 is generated in the ion-implanted region 1a due to generation of nitrogen gas and stress concentration due to a difference in thermal expansion coefficient. .

【0102】一方、イオン注入されていない領域1bで
はクラック12が伸展せず、領域1bで停止して、Ga
N層2全体に渡る自動剥離には至らない。
On the other hand, the crack 12 does not extend in the region 1b into which the ions have not been implanted, and stops at the region 1b to stop the Ga.
Automatic peeling over the entire N layer 2 does not occur.

【0103】本実施の形態では、中央までレーザ照射を
完了した段階ではじめて完全に剥離が起こり、サファイ
ア基板1からGaN層2が分離された(図5(g))。
In the present embodiment, peeling completely occurred only after the laser irradiation was completed up to the center, and the GaN layer 2 was separated from the sapphire substrate 1 (FIG. 5 (g)).

【0104】最後にHClによりGa11を溶解し、研
磨を行ってサファイア片13を除去することで、単体の
GaN基板2を得た(図5(h))。
Finally, Ga11 was dissolved with HCl and polished to remove the sapphire pieces 13, thereby obtaining a single GaN substrate 2 (FIG. 5 (h)).

【0105】なお、本実施の形態のイオン注入領域の形
状とレーザ照射方法に限らず、イオン注入領域を複数に
分散配置して、レーザ照射を複数配置したイオン注入領
域に同期して照射することで、効率よくレーザ照射を行
えることはいうまでもない。より好ましくは本実施の形
態のように、イオン注入されていない領域1bを周期的
に配置することによって、より効率的に光軸を走査し
て、領域1bへのレーザ光の照射を行うことができる。
The present invention is not limited to the shape of the ion implantation region and the laser irradiation method according to the present embodiment. It goes without saying that laser irradiation can be performed efficiently. More preferably, as in the present embodiment, by periodically arranging the regions 1b in which the ions are not implanted, it is possible to scan the optical axis more efficiently and irradiate the regions 1b with laser light. it can.

【0106】本実施の形態においても、裏面の形状がほ
ぼ一定のものが得られるため、同一バッチ処理で複数枚
のGaN基板2の裏面の研磨仕上げを行うことが可能で
ある。
Also in the present embodiment, since the shape of the back surface is substantially constant, the back surface of a plurality of GaN substrates 2 can be polished by the same batch processing.

【0107】(実施の形態5)以下、図6を参照しなが
ら実施の形態5について説明する。実施の形態5は、レ
ーザ照射方法を変更した実施の形態4の変形について示
している。
Embodiment 5 Hereinafter, Embodiment 5 will be described with reference to FIG. Embodiment 5 shows a modification of Embodiment 4 in which the laser irradiation method is changed.

【0108】図6(a)の基板1は実施の形態4と同様
のサファイアである。
The substrate 1 in FIG. 6A is sapphire similar to that of the fourth embodiment.

【0109】このサファイア基板1に水素イオンを注入
する工程を実施する(図6(b、c、d))。
The step of implanting hydrogen ions into the sapphire substrate 1 is performed (FIGS. 6B, 6C, and 6D).

【0110】まず、図6(b)に示すようにマスク7に
よるパターンを設ける。マスク7の形状は、実施の形態
4と同様で、隣り合うマスク7の中心間隔は2mm、各
マスク7の径は0.5mmとした。
First, as shown in FIG. 6B, a pattern using a mask 7 is provided. The shape of the mask 7 is the same as that of the fourth embodiment. The center interval between adjacent masks 7 is 2 mm, and the diameter of each mask 7 is 0.5 mm.

【0111】次に、図6(c)に示すように水素イオン
を注入した。水素イオンの注入量や注入条件は実施の形
態4と同じである。イオン注入された領域1aと、イオ
ン注入されない領域1bが形成された。
Next, hydrogen ions were implanted as shown in FIG. The implantation amount and implantation conditions of hydrogen ions are the same as in the fourth embodiment. An ion-implanted region 1a and a non-ion-implanted region 1b were formed.

【0112】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図6(d))。
The base material substrate is completed by removing the mask 7 (FIG. 6D).

【0113】次に実施の形態4と同様、GaN層2を2
00μm成長し、室温まで基板温度を降下させ、基板を
取り出した(図6(e))。
Next, as in the fourth embodiment, the GaN layer 2 is
The substrate was grown to a thickness of 00 μm, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 6E).

【0114】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。光学系、回転機構は、図2の
装置を用いた。ただし、レーザパワーの大きなKrFエ
キシマレーザ装置を用い、ビーム径は5mm、ビームパ
ワーは3Jとした。パルス幅は30nsである。KrF
エキシマレーザ装置においても、GaNを昇華させるの
に必要なパワーはNd:YAGレーザとほぼ同じ傾向で
ある。本実施の形態では、ビーム径が5倍となっている
が、ビームパワーも30倍となっており、5の2乗であ
る25倍以上大きくなっている。そのため光密度として
は実施の形態1より低下しておらず、GaNを昇華させ
るのに充分である。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. The optical system and the rotation mechanism used the apparatus of FIG. However, a KrF excimer laser device having a large laser power was used, the beam diameter was 5 mm, and the beam power was 3J. The pulse width is 30 ns. KrF
Also in the excimer laser device, the power required for sublimating GaN has almost the same tendency as that of the Nd: YAG laser. In the present embodiment, the beam diameter is 5 times, but the beam power is also 30 times, which is 25 times or more, which is the square of 5 times. Therefore, the light density is not lower than that of the first embodiment, and is sufficient for sublimating GaN.

【0115】本実施の形態では、照射スポットが互いに
重なるように、回転方向の照射スポット間隔、半径方向
の照射スポットのピッチを4mmとした。この方法によ
れば、一度の照射で複数の注入されていない領域1bを
照射することとなる。照射は外側から内側に向けて行っ
た。
In this embodiment, the intervals between the irradiation spots in the rotation direction and the pitch between the irradiation spots in the radial direction are set to 4 mm so that the irradiation spots overlap each other. According to this method, a plurality of non-implanted regions 1b are irradiated by one irradiation. Irradiation was performed from outside to inside.

【0116】図6(f)は、レーザ照射工程途中の断面
図である。レーザ光の照射によりGaN層2は、サファ
イア基板1との界面付近でGa11と窒素ガスに分解さ
れる。そのため、レーザスポット周辺のイオン注入され
た領域には、応力が集中しクラック12を生じる。Ga
11とサファイア基板1およびGaN11とGaN層2
とは結合が弱く、特にサファイア基板1との結合が弱い
ため、GaN層2は、サファイア基板1から分離され
る。その際、窒素は外へと開放される。しかし、イオン
注入されていないサファイアは強固なため、基板全体に
渡る自動剥離には至らない。
FIG. 6F is a sectional view in the middle of the laser irradiation step. The GaN layer 2 is decomposed into Ga11 and nitrogen gas near the interface with the sapphire substrate 1 by the irradiation of the laser beam. Therefore, stress is concentrated in the ion-implanted region around the laser spot, and a crack 12 is generated. Ga
11 and sapphire substrate 1 and GaN 11 and GaN layer 2
The GaN layer 2 is separated from the sapphire substrate 1 because the bond with the sapphire substrate 1 is weak. The nitrogen is then released to the outside. However, sapphire not ion-implanted is so strong that it cannot be automatically peeled over the entire substrate.

【0117】そのため、本実施の形態では、イオン注入
されていない領域1bの全てを照射した段階ではじめて
サファイア基板1から完全にGaN層2が剥離された
(図6(g))。
For this reason, in the present embodiment, the GaN layer 2 was completely peeled off from the sapphire substrate 1 only when the entire region 1b not ion-implanted was irradiated (FIG. 6G).

【0118】最後にGa11をHClによって除去して
単体のGaN基板2を得た(図6(h))。
Finally, Ga11 was removed with HCl to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 6 (h)).

【0119】本実施の形態では、基板全体が照射されて
いるが、レーザのビーム径が4倍と大きく、ビーム面積
は16倍も大きい。したがって、一度に複数の領域1b
を照射している。一照射で複数の領域1bを照射するこ
とによって、実施の形態5では、実施の形態4に比べて
照射数を約1/4とすることができた。本実施の形態で
は基板全体を照射しているため、特別な位置合わせなど
の必要がなく、レーザ以外は比較的安価な設備で実施す
ることが可能である。なお、一照射で複数のドットを照
射させる場合でも、ドットに同期させてレーザを照射す
ることで、より少ない照射数で剥離が可能であることは
いうまでもない。
In this embodiment, the entire substrate is irradiated, but the beam diameter of the laser is as large as 4 times and the beam area is as large as 16 times. Therefore, a plurality of areas 1b at a time
Has been irradiated. By irradiating a plurality of regions 1b with one irradiation, the number of irradiations can be reduced to about 1/4 in the fifth embodiment as compared with the fourth embodiment. In this embodiment mode, since the entire substrate is irradiated, there is no need for special alignment or the like, and the apparatus can be implemented with relatively inexpensive equipment other than the laser. Note that, even when a plurality of dots are irradiated by one irradiation, it is needless to say that peeling can be performed with a smaller number of irradiations by irradiating a laser in synchronization with the dots.

【0120】(実施の形態6)図7を参照しながら、本
発明の第6の実施の形態におけるGaN基板の製造方法
を説明する。本実施の形態は、イオン注入に変えてプラ
ズマ照射を用いる以外は実施の形態1と全く同じであ
る。
(Embodiment 6) A method of manufacturing a GaN substrate according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is exactly the same as the first embodiment except that plasma irradiation is used instead of ion implantation.

【0121】図7(a)の基板1は実施の形態1と同じ
サファイア基板1である。
The substrate 1 in FIG. 7A is the same sapphire substrate 1 as in the first embodiment.

【0122】まず、第1の工程であるプラズマ照射工程
を行う。
First, a plasma irradiation step as a first step is performed.

【0123】このサファイア基板1に酸素プラズマを1
0分間照射し、プラズマ照射によって原子結合が切断さ
れた領域1a(以下、プラズマ照射領域1aないしは単
に領域1aと呼ぶ)を得る(図7(b))。プラズマの
密度や圧力等の条件により、プラズマ照射に必要な照射
時間が異なる。プラズマ照射の場合は、プラズマの状態
がプラズマの発生方法や装置に大きく依存し、イオン注
入と違って一義的な定義はできない。
The sapphire substrate 1 is exposed to oxygen plasma
Irradiation is performed for 0 minutes to obtain a region 1a in which atomic bonds have been cut by plasma irradiation (hereinafter, referred to as a plasma irradiation region 1a or simply a region 1a) (FIG. 7B). The irradiation time required for plasma irradiation varies depending on conditions such as plasma density and pressure. In the case of plasma irradiation, the state of the plasma greatly depends on the plasma generation method and apparatus, and cannot be unambiguously defined unlike ion implantation.

【0124】例えば、本実施の形態では、電極面積10
00cm2の円形電極による平行平板RFプラズマで、
RFパワーを200W、酸素流量を10sccm、圧力
を5Paとして検討を行っている。このとき、プラズマ
照射に必要な時間は30秒から2時間であった。30秒
未満では、プラズマ照射した領域の原子結合力を弱くす
る量が不十分であり、2時間より長い時間では表面にダ
メージが発生して、上に単結晶のGaN層を成長させる
ことが困難となる。
For example, in this embodiment, the electrode area 10
A parallel plate RF plasma with a 00 cm 2 circular electrode,
The study is being conducted with an RF power of 200 W, an oxygen flow rate of 10 sccm, and a pressure of 5 Pa. At this time, the time required for plasma irradiation was 30 seconds to 2 hours. If the time is less than 30 seconds, the amount of weakening the atomic bonding force in the region irradiated with the plasma is insufficient, and if the time is longer than 2 hours, the surface is damaged, and it is difficult to grow a single-crystal GaN layer thereon. Becomes

【0125】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。実施の形態1と同じHVPE法により
200μmの厚さGaN層2の成長を行い、室温まで基
板温度を降下させ、基板を取り出した(図7(c))。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. A 200 μm-thick GaN layer 2 was grown by the same HVPE method as in the first embodiment, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 7C).

【0126】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射に関して、その
方法、装置、条件は実施の形態1と全く同じであり、図
7(d)の概略図に示すように照射スポットの回転方向
の中心間隔および半径方向の中心間隔を2mm放して照
射されるように回転速度や光軸の走査速度を調整した。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. Regarding the laser irradiation, the method, apparatus and conditions are exactly the same as those in the first embodiment, and as shown in the schematic diagram of FIG. The rotation speed and the scanning speed of the optical axis were adjusted so that the light was released.

【0127】実施の形態1と同様、レーザ光の照射を続
けていくと、中央までレーザ照射しなくても、周囲から
1cmぐらい内側までレーザ照射した段階で、基板中央
付近に応力が集中して、サファイア基板1からGaN層
2が剥離され、Ga11とサファイア片13が付着した
GaN基板2が得られた(図7(e))。
As in the first embodiment, when laser irradiation is continued, stress is concentrated near the center of the substrate when laser irradiation is performed about 1 cm from the periphery without laser irradiation to the center. Then, the GaN layer 2 was peeled off from the sapphire substrate 1, and the GaN substrate 2 on which the Ga11 and the sapphire pieces 13 were adhered was obtained (FIG. 7E).

【0128】最後にHClによってGa11を溶解し、
サファイア片13とGaN層2の凹凸を研磨によって除
去して、単体のGaN基板2を得た(図7(f))。
Finally, Ga11 was dissolved by HCl,
Irregularities of the sapphire pieces 13 and the GaN layer 2 were removed by polishing to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 7 (f)).

【0129】以上により、プラズマ照射によりサファイ
アの結合を弱めても、イオン注入と全く同じ効果が得ら
れることが示された。
As described above, it was shown that the same effect as ion implantation can be obtained even when the bonding of sapphire is weakened by plasma irradiation.

【0130】(実施の形態7)図8を用いて本実施の形
態7について説明する。実施の形態7は、照射プラズマ
を水素ないしはヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプ
トンとする以外は、実施の形態6と全く同様である。
(Embodiment 7) Embodiment 7 will be described with reference to FIG. Embodiment 7 is exactly the same as Embodiment 6 except that the irradiation plasma is hydrogen or helium, argon, xenon, or krypton.

【0131】図8(a)の基板1は実施の形態6と全く
同様の、直径2インチ、厚さ700ミクロンの(000
1)面サファイア基板である。
The substrate 1 shown in FIG. 8A has the same size as that of the sixth embodiment.
1) A planar sapphire substrate.

【0132】このサファイア基板1を5枚準備し、それ
ぞれ、水素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、クリプト
ンのプラズマを10分間照射し、プラズマ照射領域1a
を得た(図8(b))。
Five sapphire substrates 1 were prepared, and each of them was irradiated with plasma of hydrogen, helium, argon, xenon, and krypton for 10 minutes to form a plasma irradiation region 1a.
(FIG. 8 (b)).

【0133】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。それぞれのサファイア基板1に、実施
の形態6と同じくGaN層2の厚さが200μmとなる
まで成長を行い、室温まで基板温度を降下させ、基板を
取り出した(図8(c))。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. Each sapphire substrate 1 was grown until the thickness of the GaN layer 2 became 200 μm as in the sixth embodiment, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrates were taken out (FIG. 8C).

【0134】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射は、実施の形態
6と同じ装置、照射方法を用いた。その結果、いずれの
プラズマを照射した場合も、サファイア基板1から、G
aN層2が剥離され、Ga11とサファイア片13が付
着したGaN基板2が得られた(図8(d))。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. The same device and irradiation method as those in Embodiment 6 were used for laser irradiation. As a result, no matter which plasma is irradiated, the sapphire substrate 1
The aN layer 2 was peeled off, and the GaN substrate 2 on which the Ga11 and the sapphire pieces 13 were adhered was obtained (FIG. 8D).

【0135】最後にHClによりGa11を溶解し、研
磨によりサファイア片13とGaN層2の凹凸を除去し
て、GaN基板2が得られた(図8(e))。
Finally, Ga11 was dissolved with HCl, and the sapphire pieces 13 and the GaN layer 2 were removed by polishing to obtain the GaN substrate 2 (FIG. 8 (e)).

【0136】以上により、水素、ヘリウム、アルゴン、
キセノン、クリプトンのプラズマでも酸素プラズマと同
様の効果が得られることが確認された。また、得られた
GaN基板2にデバイスを形成しても、窒化物半導体デ
バイスに重金属等が導入されたときのような、特性の劣
化などの問題は発生しない。また、水素、ヘリウム、ア
ルゴン、キセノン、クリプトンのプラズマでも好ましい
照射時間は実施の形態6と同じ事情で30秒から2時間
である。
As described above, hydrogen, helium, argon,
It was confirmed that the same effect as oxygen plasma was obtained with xenon and krypton plasmas. Further, even if a device is formed on the obtained GaN substrate 2, there is no problem such as deterioration of characteristics such as when a heavy metal or the like is introduced into the nitride semiconductor device. The preferable irradiation time for plasma of hydrogen, helium, argon, xenon, and krypton is 30 seconds to 2 hours under the same circumstances as in the sixth embodiment.

【0137】(実施の形態8)以下、図9を参照しなが
ら実施の形態8について説明する。実施の形態8は、実
施の形態3でイオン注入に変えてプラズマ照射を行うこ
とと、マスクとしてSiO2を用いる以外は、実施の形
態3と同じである。
Embodiment 8 Embodiment 8 will be described below with reference to FIG. Embodiment 8 is the same as Embodiment 3 except that plasma irradiation is performed instead of ion implantation in Embodiment 3, and SiO 2 is used as a mask.

【0138】図9(a)の基板1は直径2インチ、厚さ
700ミクロンの(0001)面サファイアであり、表
面、裏面ともに鏡面仕上げとなっている。
The substrate 1 shown in FIG. 9A is a (0001) plane sapphire having a diameter of 2 inches and a thickness of 700 microns, and the front and rear surfaces are mirror-finished.

【0139】このサファイア基板1に酸素プラズマを照
射する工程を実施する(図9(b、c、d))。
A step of irradiating the sapphire substrate 1 with oxygen plasma is performed (FIGS. 9B, 9C and 9D).

【0140】まず、図9(b)に示すように100nm
のSiO2マスク7を設ける。SiO2マスク7の形状
は、実施の形態3におけるレジストマスク7と同じ渦巻
き螺旋である。また、SiO2層のパタニングは、フォ
トリソグラフィーとフッ酸などによるエッチングにより
行った。SiO2層の形成はRFスパッタで行ってい
る。なお、SiO2層の形成は、熱CVD法や蒸着など
他の方法でも良いし、後述のプラズマ照射に耐えうる材
料や製法であれば、例えばSiN等でも良い。
First, as shown in FIG.
Providing a SiO 2 mask 7. The shape of the SiO 2 mask 7 is the same spiral spiral as the resist mask 7 in the third embodiment. The patterning of the SiO 2 layer was performed by photolithography and etching using hydrofluoric acid or the like. The formation of the SiO 2 layer is performed by RF sputtering. The SiO 2 layer may be formed by another method such as thermal CVD or vapor deposition, or may be made of, for example, SiN or the like if it is a material or a manufacturing method that can withstand the plasma irradiation described below.

【0141】次に、図9(c)に示すように酸素プラズ
マを10分間照射した。プラズマの条件は実施の形態6
と同じである。サファイア基板1の主面でマスク7が存
在しない部分はプラズマ照射領域1aが形成される。マ
スク7が存在する部分には、酸素プラズマが阻止される
ことでほとんど酸素プラズマが照射されず、原子結合が
ほぼ保存された領域1b(以下プラズマ非照射領域1b
ないしは単に領域1bと呼ぶ)が形成される。なお、酸
素プラズマはレジストをエッチングするのでSiO2
マスクとしたが、水素や希ガスのプラズマであれば、レ
ジストをマスクとしても良いことは言うまでもない。
Next, as shown in FIG. 9C, oxygen plasma was applied for 10 minutes. Embodiment 6
Is the same as A plasma irradiation region 1a is formed in a portion of the main surface of the sapphire substrate 1 where the mask 7 does not exist. The portion where the mask 7 is present is hardly irradiated with oxygen plasma because the oxygen plasma is blocked, and a region 1b where atomic bonds are almost preserved (hereinafter referred to as a plasma non-irradiated region 1b).
Or simply referred to as a region 1b). In addition, since oxygen plasma etches the resist, SiO 2 is used as a mask. However, it goes without saying that the resist may be used as a mask if the plasma is hydrogen or a rare gas.

【0142】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図9(d))。
By removing the mask 7, the base material substrate is completed (FIG. 9D).

【0143】次に第2の工程である、窒化物半導体層の
成長工程を行う。実施の形態3と同じ方法で、HVPE
法によりGaN層2を200μm成長し、室温まで基板
温度を降下させ、基板を取り出した(図9(e))。
Next, a second step of growing a nitride semiconductor layer is performed. In the same manner as in Embodiment 3, HVPE
The GaN layer 2 was grown to 200 μm by the method, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 9E).

【0144】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射は、実施の形態
3と同じ装置、方法を用い、プラズマ非照射領域1bへ
の照射を行った。中央までレーザ照射を完了した段階で
はじめて完全に自動剥離が起こり、サファイア基板1か
ら完全にGa11およびサファイア片13が付着したG
aN層2が剥離された(図9(f))。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. Laser irradiation was performed on the non-plasma-irradiated region 1b using the same apparatus and method as in the third embodiment. Only when the laser irradiation has been completed to the center, complete automatic exfoliation occurs, and G11 in which Ga11 and sapphire pieces 13 are completely adhered from the sapphire substrate 1.
The aN layer 2 was peeled off (FIG. 9F).

【0145】最後に、Ga11をHClで溶解し、サフ
ァイア片13と凹凸を研磨で除去して単体のGaN基板
2を得た(図9(g))。
Finally, Ga11 was dissolved with HCl, and the sapphire pieces 13 and the irregularities were removed by polishing to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 9 (g)).

【0146】以上のように、イオン注入に替えてプラズ
マ照射でも、同様の効果が得られることが確認できた。
なお、プラズマ非照射領域1bの最も好ましい形状は、
本実施の形態の渦巻き螺旋のような一筆書きが可能なパ
ターンであるが、放射状、ストライプ状、他のパターン
でもよいことは言うまでもない。
As described above, it was confirmed that the same effect can be obtained by plasma irradiation instead of ion implantation.
In addition, the most preferable shape of the plasma non-irradiation area 1b is as follows.
Although a single-stroke pattern such as a spiral spiral of the present embodiment is possible, it goes without saying that a radial pattern, a stripe pattern, or another pattern may be used.

【0147】なお、プラズマ照射領域1aとプラズマ非
照射領域1bには、イオン注入と同様の好ましい面積の
関係がある。室温でレーザ光照射をする場合は、好まし
い面積の関係として、領域1aの面積を領域1bの面積
の1/5倍から50倍の間とするのがよい。
It should be noted that the plasma irradiation region 1a and the plasma non-irradiation region 1b have the same preferable area relationship as in ion implantation. When laser light irradiation is performed at room temperature, as a preferable area relationship, the area of the region 1a is preferably set to be 1/5 to 50 times the area of the region 1b.

【0148】(実施の形態9)以下、図10を参照しな
がら実施の形態9について説明する。実施の形態9は、
実施の形態4のイオン注入に替えてプラズマ照射を行っ
た場合について示している。
Embodiment 9 Hereinafter, Embodiment 9 will be described with reference to FIG. Embodiment 9
This shows a case where plasma irradiation is performed instead of the ion implantation of the fourth embodiment.

【0149】図10(a)の基板1は実施の形態4と同
様のサファイアである。
The substrate 1 shown in FIG. 10A is sapphire similar to that of the fourth embodiment.

【0150】このサファイア基板1に酸素プラズマを照
射する。
This sapphire substrate 1 is irradiated with oxygen plasma.

【0151】まず、図10(b)に示すように、SiO
2層マスク7によるパターンを設ける。マスク7の形状
は、実施の形態4と同じである。
First, as shown in FIG.
A pattern using the two- layer mask 7 is provided. The shape of the mask 7 is the same as in the fourth embodiment.

【0152】次に、図10(c)に示すように酸素プラ
ズマを照射した。酸素プラズマの照射量や注入条件は実
施の形態6と同じである。
Next, oxygen plasma was applied as shown in FIG. The irradiation amount of oxygen plasma and injection conditions are the same as those in the sixth embodiment.

【0153】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図10(d))。
By removing the mask 7, a base material substrate is completed (FIG. 10D).

【0154】次に実施の形態4と同様、GaN層2を2
00μm成長し、室温まで基板温度を降下させ、基板を
取り出した(図10(e))。
Next, as in the fourth embodiment, the GaN layer 2 is
The substrate was grown to a thickness of 00 μm, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 10E).

【0155】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。レーザの照射方法などは、実
施の形態4と全く同様である。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. The laser irradiation method and the like are exactly the same as those in the fourth embodiment.

【0156】本実施の形態では、全てのドットの照射を
完了した段階ではじめてサファイア基板1から、Ga1
1とサファイア片13が付着したGaN層2が剥離され
た(図10(f))。
In this embodiment, the Ga1 is removed from the sapphire substrate 1 only after the irradiation of all the dots is completed.
1 and the GaN layer 2 to which the sapphire pieces 13 were adhered were peeled off (FIG. 10F).

【0157】最後に、HClを用いてGa11を溶解
し、研磨でサファイア片13と凹凸を除去して、単体の
GaN基板2を得た(図10(g))。
Finally, the Ga11 was dissolved using HCl, and the sapphire pieces 13 and the irregularities were removed by polishing to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 10 (g)).

【0158】以上のように、周期的なプラズマ非照射領
域を用いても、イオン注入と同様の効果が得られた。
As described above, the same effect as the ion implantation was obtained even when the periodic plasma non-irradiation region was used.

【0159】(実施の形態10)以下、図11を参照し
ながら実施の形態10について説明する。実施の形態1
0は、実施の形態5のイオン注入に替えてプラズマ照射
を行った場合について示している。
(Embodiment 10) Hereinafter, Embodiment 10 will be described with reference to FIG. Embodiment 1
0 indicates the case where plasma irradiation is performed instead of the ion implantation of the fifth embodiment.

【0160】図11(a)の基板1は実施の形態5と同
様のサファイアである。
The substrate 1 shown in FIG. 11A is sapphire similar to that of the fifth embodiment.

【0161】このサファイア基板1に酸素プラズマを照
射する工程を実施する(図11(b、c、d))。
A step of irradiating the sapphire substrate 1 with oxygen plasma is performed (FIGS. 11B, 11C and 11D).

【0162】まず、図11(b)に示すようにSiO2
マスク7によるパターンを設ける。マスク7の形状は、
実施の形態5と同様で、隣り合うドットの中心間隔は2
mm、ドットの径は0.5mmとした。
[0162] First, SiO 2 as shown in FIG. 11 (b)
A pattern by the mask 7 is provided. The shape of the mask 7 is
As in the fifth embodiment, the center interval between adjacent dots is 2
mm and the diameter of the dot were 0.5 mm.

【0163】次に、図11(c)に示すように酸素プラ
ズマを10分照射した。酸素プラズマの照射条件は実施
の形態6と同じである。プラズマ照射領域1aと、プラ
ズマ非照射領域1bとが形成された。
Next, as shown in FIG. 11C, oxygen plasma was applied for 10 minutes. The irradiation conditions of the oxygen plasma are the same as in the sixth embodiment. The plasma irradiation area 1a and the plasma non-irradiation area 1b were formed.

【0164】マスク7を除去することで、母材基板が完
成する(図11(d))。
The base material substrate is completed by removing the mask 7 (FIG. 11D).

【0165】次に実施の形態5と同様、GaN層2を2
00μm成長し、室温まで基板温度を降下させ、基板を
取り出した(図11(e))。
Next, as in the fifth embodiment, the GaN layer 2 is
The substrate was grown to a thickness of 00 μm, the substrate temperature was lowered to room temperature, and the substrate was taken out (FIG. 11E).

【0166】つぎに、第3の工程であるレーザ照射によ
る基板分離の工程を行う。実施の形態5と全く同様、K
rFエキシマレーザを用い、サファイア基板1からGa
11が付着したGaN層2が剥離できた(図11
(f))。
Next, a third step of separating the substrate by laser irradiation is performed. Just as in the fifth embodiment, K
Using an rF excimer laser, the sapphire substrate 1
The GaN layer 2 to which the GaN layer 11 adhered could be peeled off (FIG. 11).
(F)).

【0167】最後に裏面のGa11をHClによって溶
解して単体のGaN基板2を得た(図11(g))。
Finally, the Ga11 on the back surface was dissolved with HCl to obtain a single GaN substrate 2 (FIG. 11 (g)).

【0168】以上実施の形態6から実施の形態10で示
したように、プラズマ照射でも、イオン注入とほとんど
同様の効果が得られる。プラズマ照射の場合、プラズマ
発生源の装置依存性などがあり、装置により好ましい照
射時間などの条件が若干変化するという課題があるもの
の、イオン注入より比較的簡易な装置で、サファイアの
原子結合を弱めることができるというメリットがある。
As described in the sixth to tenth embodiments, almost the same effects as those of the ion implantation can be obtained by the plasma irradiation. In the case of plasma irradiation, although there is a problem that conditions such as a preferable irradiation time slightly change depending on the apparatus due to the dependence of the plasma generation apparatus on the apparatus, etc., the atomic bond of sapphire is weakened by an apparatus relatively simpler than ion implantation. There is a merit that can be.

【0169】なお、以上の実施の形態において、GaN
層2に替えて、AlGaN層やInGaN層やAlIn
GaN層を成長させることによって、AlGaNやIn
GaNやAlInGaN基板を得ることができることは
言うまでもない。
In the above embodiment, GaN
AlGaN layer, InGaN layer, AlIn
By growing a GaN layer, AlGaN and In
It goes without saying that a GaN or AlInGaN substrate can be obtained.

【0170】なお、以上の実施の形態においてはサファ
イアなどの母材基板にイオンを注入しているが、予めサ
ファイアなどの上にGaN層などを設けた基板を母材基
板として、イオン注入を行っても良いことは言うまでも
ない。すなわち、サファイア上にGaN層を成長し、G
aN/サファイア基板にイオン注入を行い、その上にG
aN層を厚く成長させた後、レーザ照射を行っても同様
の効果が得られることは、言うまでもない。
In the above embodiment, ions are implanted into a base material substrate such as sapphire. However, ion implantation is performed using a substrate provided with a GaN layer or the like on sapphire or the like in advance as a base material substrate. Needless to say, this is acceptable. That is, a GaN layer is grown on sapphire and G
aN / sapphire substrate is ion-implanted and G
It goes without saying that the same effect can be obtained even if the laser irradiation is performed after the aN layer is grown thick.

【0171】[0171]

【発明の効果】以上のように、本発明の窒化物半導体基
板の製造方法によれば、レーザ照射による母材基板から
窒化物半導体層の剥離を用いて、クラックや割れのない
窒化物半導体基板を量産性よく製造できる。
As described above, according to the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate of the present invention, a nitride semiconductor substrate free from cracks and cracks is formed by peeling a nitride semiconductor layer from a base material substrate by laser irradiation. Can be manufactured with good mass productivity.

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

【図1】(a)〜(c)、(e)〜(g)本発明の実施
の形態1における窒化物半導体基板の製造方法を示す断
面図 (d)本発明の実施の形態1における窒化物半導体基板
の製造方法を示す上面図
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention; FIG. View showing a method of manufacturing a semiconductor substrate

【図2】本発明の実施の形態1におけるレーザ照射機構
を示す断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a laser irradiation mechanism according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態2における窒化物半導体基
板の製造方法を示す断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図4】(a)、(b−1)、(c)〜(h)本発明の
実施の形態3における窒化物半導体基板の製造方法を示
す断面図 (b−2)本発明の実施の形態3における窒化物半導体
基板の製造方法を示す上面図
FIGS. 4 (a), (b-1), (c) to (h) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a third embodiment of the present invention. Top view showing the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate in form 3.

【図5】(a)、(b−1)、(c)〜(h)本発明の
実施の形態4における窒化物半導体基板の製造方法を示
す断面図 (b−2)本発明の実施の形態4における窒化物半導体
基板の製造方法を示す上面図
FIGS. 5 (a), (b-1), (c) to (h) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a fourth embodiment of the present invention. Top view showing a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate in form 4.

【図6】本発明の実施の形態5における窒化物半導体基
板の製造方法を示す断面図
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】(a)〜(c)、(e)、(f)本発明の実施
の形態6における窒化物半導体基板の製造方法を示す断
面図 (d)本発明の実施の形態6における窒化物半導体基板
の製造方法を示す上面図
7 (a) to 7 (c), (e), (f) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a sixth embodiment of the present invention. (D) nitridation according to the sixth embodiment of the present invention. View showing a method of manufacturing a semiconductor substrate

【図8】本発明の実施の形態7における窒化物半導体基
板の製造方法を示す断面図
FIG. 8 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態8における窒化物半導体基
板の製造方法を示す断面図
FIG. 9 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態9における窒化物半導体
基板の製造方法を示す断面図
FIG. 10 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a ninth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態10における窒化物半導
体基板の製造方法を示す断面図
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a tenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 母材基板 1a 原子結合が切断された領域 1b 原子結合が保存された領域 2 窒化物半導体層 3 レーザ装置 4 回転機構 5 スキャンレンズ 6 集光手段 7 マスク 8 レーザ照射位置 10 レーザ光 11 Ga 12 クラック 13 サファイア片 REFERENCE SIGNS LIST 1 base material substrate 1 a region where atomic bonds are cut 1 b region where atomic bonds are preserved 2 nitride semiconductor layer 3 laser device 4 rotation mechanism 5 scan lens 6 focusing means 7 mask 8 laser irradiation position 10 laser beam 11 Ga 12 Crack 13 Sapphire pieces

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 26/00 B23K 26/00 H Fターム(参考) 4E068 CA03 CE03 DA09 4K029 AA04 CA10 5F041 AA41 AA43 CA64 CA71 CA74 CA77 5F045 AB14 AC12 AC13 AD13 AD14 AF09 BB13 CA09 CA11 HA05 HA18 5F072 AA06 AB02 HH07 MM17 QQ02 YY06 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) // B23K 26/00 B23K 26/00 HF term (reference) 4E068 CA03 CE03 DA09 4K029 AA04 CA10 5F041 AA41 AA43 CA64 CA71 CA74 CA77 5F045 AB14 AC12 AC13 AD13 AD14 AF09 BB13 CA09 CA11 HA05 HA18 5F072 AA06 AB02 HH07 MM17 QQ02 YY06

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】母材基板主面に前記母材基板を構成する材
料の原子結合が切断された領域を設ける第1の工程と、
前記母材基板上に窒化物半導体層を形成する第2の工程
と、前記母材基板と前記窒化物半導体層との界面にレー
ザ光を照射する第3の工程とを有する、窒化物半導体基
板の製造方法。
A first step of providing a region on a main surface of a base material substrate in which an atomic bond of a material constituting the base material substrate has been cut;
A nitride semiconductor substrate, comprising: a second step of forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate; and a third step of irradiating a laser beam to an interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer. Manufacturing method.
【請求項2】前記原子結合が切断された領域はイオン注
入された領域であることを特徴とする請求項1に記載の
窒化物半導体基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the region in which the atomic bonds have been cut is an ion-implanted region.
【請求項3】前記第1の工程は、母材基板主面にイオン
注入された第1の領域と、前記第1の領域よりイオン注
入量が少ないないしはイオン注入されない第2の領域と
を設ける工程であり、前記第3の工程は、少なくとも前
記第2の領域に前記レーザ光を照射する工程であること
を特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体基板の製造
方法。
3. The first step includes providing a first region implanted on the main surface of the base material substrate and a second region having a smaller amount of ion implantation than the first region or not ion-implanted. 2. The method according to claim 1, wherein the third step is a step of irradiating at least the second region with the laser light. 3.
【請求項4】前記第2の領域は線状に連なっており、前
記第3の工程は前記レーザ光を前記第2の領域に沿って
走査する工程であることを特徴とする請求項3に記載の
窒化物半導体基板の製造方法。
4. The apparatus according to claim 3, wherein said second area is linearly continuous, and said third step is a step of scanning said laser beam along said second area. The method for producing a nitride semiconductor substrate according to the above.
【請求項5】前記第2の領域は複数に分散して設置され
ており、前記第3の工程は前記レーザ光の光軸を前記第
2の領域に同期して走査しつつ前記レーザ光をパルス照
射する工程であることを特徴とする請求項3に記載の窒
化物半導体基板の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the second area is disposed in a plurality of places, and the third step is to scan the optical axis of the laser light in synchronization with the second area while scanning the laser light. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 3, wherein the method is a step of performing pulse irradiation.
【請求項6】前記第2の領域は複数に分散して設置され
ており、前記第3の工程は前記レーザ光の一照射により
複数の前記第2の領域に照射する工程であることを特徴
とする請求項3に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the second area is provided in a plurality of areas, and the third step is a step of irradiating the plurality of second areas by one irradiation of the laser light. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 3.
【請求項7】前記母材基板はサファイアであって、注入
されるイオンは水素ないしはシリコンであることを特徴
とする請求項2ないしは請求項3に記載の窒化物半導体
基板の製造方法。
7. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 2, wherein said base material substrate is sapphire, and ions to be implanted are hydrogen or silicon.
【請求項8】前記原子結合が切断された領域はプラズマ
照射領域であることを特徴とする請求項1に記載の窒化
物半導体基板の製造方法。
8. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the region where the atomic bonds are broken is a plasma irradiation region.
【請求項9】前記第1の工程は、母材基板主面にプラズ
マ照射された第1の領域と、前記第1の領域よりプラズ
マ照射量が少ないないしはプラズマ照射されない第2の
領域とを設ける工程であり、前記第3の工程は、少なく
とも前記第2の領域に前記レーザ光を照射する工程であ
ることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体基板
の製造方法。
9. The first step includes providing a first region on the main surface of the base material substrate irradiated with plasma, and a second region having a smaller or smaller amount of plasma irradiation than the first region. 2. The method according to claim 1, wherein the third step is a step of irradiating at least the second region with the laser light. 3.
【請求項10】前記第2の領域は線状に連なっており、
前記第3の工程は前記レーザ光を前記第2の領域に沿っ
て走査する工程であることを特徴とする請求項9に記載
の窒化物半導体基板の製造方法。
10. The second region is linearly continuous,
The method according to claim 9, wherein the third step is a step of scanning the laser beam along the second region.
【請求項11】前記第2の領域は複数に分散して設置さ
れており、前記第3の工程は前記レーザ光の光軸を前記
第2の領域に同期して走査しつつ前記レーザ光をパルス
照射する工程であることを特徴とする請求項9に記載の
窒化物半導体基板の製造方法。
11. The method according to claim 11, wherein the second region is disposed in a plurality of positions, and the third step includes scanning the optical axis of the laser beam in synchronization with the second region while scanning the laser beam. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 9, wherein the method is a step of performing pulse irradiation.
【請求項12】前記第2の領域は複数に分散して設置さ
れており、前記第3の工程は前記レーザ光の一照射によ
り複数の前記第2の領域に照射する工程であることを特
徴とする請求項9に記載の窒化物半導体基板の製造方
法。
12. The method according to claim 11, wherein the second area is provided in a plurality of areas, and the third step is a step of irradiating the plurality of second areas by one irradiation of the laser light. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 9.
【請求項13】前記母材基板はサファイアであって、照
射されるプラズマは水素ないしは酸素ないしは希ガスで
あることを特徴とする請求項8ないしは請求項9に記載
の窒化物半導体基板の製造方法。
13. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 8, wherein said base material substrate is sapphire, and plasma to be irradiated is hydrogen, oxygen, or a rare gas. .
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