JP2002305160A - 化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
化合物半導体基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶基板上に結晶欠陥の少ない良質な化合
物半導体層を形成し、化合物半導体層にダメージを与え
ることなく単結晶基板を剥離して化合物半導体基板を製
造する。 【解決手段】 単結晶基板（サファイヤ基板）１１上
に、サファイヤ基板１１との間に部分的に空間１８を設
けた状態で結晶成長させてなる第１、第２、第３の化合
物半導体層１２、１３，１７を形成する工程と、サファ
イヤ基板１１を透過して第１の化合物半導体層１２に吸
収されるレーザ光Ｌをサファイヤ基板１１側より第１の
化合物半導体層１２に照射してサファイヤ基板１１と第
１の化合物半導体層１２との界面を溶融させることによ
り第１、第２、第３の化合物半導体層１２、１３，１７
をサファイヤ基板１１より剥離する。
物半導体層を形成し、化合物半導体層にダメージを与え
ることなく単結晶基板を剥離して化合物半導体基板を製
造する。 【解決手段】 単結晶基板（サファイヤ基板）１１上
に、サファイヤ基板１１との間に部分的に空間１８を設
けた状態で結晶成長させてなる第１、第２、第３の化合
物半導体層１２、１３，１７を形成する工程と、サファ
イヤ基板１１を透過して第１の化合物半導体層１２に吸
収されるレーザ光Ｌをサファイヤ基板１１側より第１の
化合物半導体層１２に照射してサファイヤ基板１１と第
１の化合物半導体層１２との界面を溶融させることによ
り第１、第２、第３の化合物半導体層１２、１３，１７
をサファイヤ基板１１より剥離する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体基板
の製造方法に関し、詳しくは窒化ガリウム基板からなる
化合物半導体基板の製造方法に関する。
の製造方法に関し、詳しくは窒化ガリウム基板からなる
化合物半導体基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム（ＧａＮ）系青色半導体レ
ーザは次世代の高密度ディスクシステムの光源として大
きな期待がかけられている。最近になり、窒化ガリウム
系青色半導体レーザ素子でも横方向成長（ＥＬＯ：Epit
axial Lateral Overgrowth）を使った結晶欠陥密度技術
が、「特公平６−１０５７９７号公報」、「特開平１０
−３１２９７１号公報」、「T.S.Zheleva et al., MRS
Internet J. Nitride Semicond.Res.4S1,G3.38(1999)」
等に開示されており、その技術を利用することで、実用
的な寿命が得られることが「S.Nakamura et al., Proce
edings of 2nd International Conference on Nitride
Semiconductors, Tokushima (1997) p444」および「S.N
akamura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 38(1999) p22
6」に開示されている。
ーザは次世代の高密度ディスクシステムの光源として大
きな期待がかけられている。最近になり、窒化ガリウム
系青色半導体レーザ素子でも横方向成長（ＥＬＯ：Epit
axial Lateral Overgrowth）を使った結晶欠陥密度技術
が、「特公平６−１０５７９７号公報」、「特開平１０
−３１２９７１号公報」、「T.S.Zheleva et al., MRS
Internet J. Nitride Semicond.Res.4S1,G3.38(1999)」
等に開示されており、その技術を利用することで、実用
的な寿命が得られることが「S.Nakamura et al., Proce
edings of 2nd International Conference on Nitride
Semiconductors, Tokushima (1997) p444」および「S.N
akamura et al., Jpn. J. Appl. Phys. 38(1999) p22
6」に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記横
方向成長を利用した窒化ガリウム系青色半導体レーザ素
子を安価に大量生産するには、まだまだ多くの問題点が
残っている．特に、結晶成長基板として用いているサフ
ァイヤ基板は、熱伝導性が低いこと、へき開面の形成不
良が発生しやすいこと等により、レーザ性能の低下を招
くことがわかっている。
方向成長を利用した窒化ガリウム系青色半導体レーザ素
子を安価に大量生産するには、まだまだ多くの問題点が
残っている．特に、結晶成長基板として用いているサフ
ァイヤ基板は、熱伝導性が低いこと、へき開面の形成不
良が発生しやすいこと等により、レーザ性能の低下を招
くことがわかっている。
【０００４】その有力な解決方法の一つとしては、低欠
陥密度の導電性窒化ガリウム基板を量産し、その上にレ
ーザ構造を作成することが提案されている。「A.Usui e
t al., Jpn.J.Appl.Phys.36(1997)L899.」および「特開
平１０−３１２９７１号公報」には、ＨＶＰＥ（Hydrid
e Vapor Phase Epitaxial growth の略）法を用いて窒
化ガリウム基板を作製することが開示されており、また
その窒化ガリウム基板上にレーザ構造を作製する試みが
「M.Kuramoto et al., Jpn.J.Appl.Phys.38(1999)L18
4.」に開示されている。このときの窒化ガリウム基板の
欠陥密度は１０7ｃｍ-2程度であって、ＥＬＯ（Epitaxi
al Lateral Overgrowth）法を用いてサファイヤ基板上
に形成される窒化ガリウム層で実現される欠陥密度の１
０6 ｃｍ-2よりも高い値となる。
陥密度の導電性窒化ガリウム基板を量産し、その上にレ
ーザ構造を作成することが提案されている。「A.Usui e
t al., Jpn.J.Appl.Phys.36(1997)L899.」および「特開
平１０−３１２９７１号公報」には、ＨＶＰＥ（Hydrid
e Vapor Phase Epitaxial growth の略）法を用いて窒
化ガリウム基板を作製することが開示されており、また
その窒化ガリウム基板上にレーザ構造を作製する試みが
「M.Kuramoto et al., Jpn.J.Appl.Phys.38(1999)L18
4.」に開示されている。このときの窒化ガリウム基板の
欠陥密度は１０7ｃｍ-2程度であって、ＥＬＯ（Epitaxi
al Lateral Overgrowth）法を用いてサファイヤ基板上
に形成される窒化ガリウム層で実現される欠陥密度の１
０6 ｃｍ-2よりも高い値となる。
【０００５】また、ＨＶＰＥ法でサファイヤ基板上に厚
膜の窒化ガリウム層を成長させた後に、その窒化ガリウ
ム層からサファイヤ基板を容易に剥離する技術が確立し
ていないため、窒化ガリウム基板の大量生産には問題が
残っている。
膜の窒化ガリウム層を成長させた後に、その窒化ガリウ
ム層からサファイヤ基板を容易に剥離する技術が確立し
ていないため、窒化ガリウム基板の大量生産には問題が
残っている。
【０００６】窒化ガリウム層からサファイヤ基板を剥離
する一つの方法として、サファイヤ基板裏面よりエキシ
マレーザ光を照射し、基板・窒化物界面を溶融させる方
法が提案されている。しかしながら、２インチ径のサフ
ァイヤ基板を再現性よく剥離することは困難である。ま
た、サファイヤ基板を研磨により除去する方法も、考え
られるが、サファイヤ基板上の窒化ガリウム層は、サフ
ァイヤ基板との熱膨張係数差のために大きな反りを有し
ている。そのため、通常の研磨工程を行うことは困難で
ある。
する一つの方法として、サファイヤ基板裏面よりエキシ
マレーザ光を照射し、基板・窒化物界面を溶融させる方
法が提案されている。しかしながら、２インチ径のサフ
ァイヤ基板を再現性よく剥離することは困難である。ま
た、サファイヤ基板を研磨により除去する方法も、考え
られるが、サファイヤ基板上の窒化ガリウム層は、サフ
ァイヤ基板との熱膨張係数差のために大きな反りを有し
ている。そのため、通常の研磨工程を行うことは困難で
ある。
【０００７】その他の窒化ガリウム基板の製造方法とし
ては、高温高圧下でのバルク成長による製造方法が「S.
Porowski, Mat. Sci. and Eng. B44(1997)407」に開示
されている。この製造方法では、１０3 ｃｍ-2〜１０5
ｃｍ-2程度の低欠陥密度が実現されることが、「S.Poro
wski et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 499(1997)3
5」に開示されている。しかしながら、半導体レーザ素
子を形成するために必要な実用的な結晶の大きさを実現
するには至っていない。
ては、高温高圧下でのバルク成長による製造方法が「S.
Porowski, Mat. Sci. and Eng. B44(1997)407」に開示
されている。この製造方法では、１０3 ｃｍ-2〜１０5
ｃｍ-2程度の低欠陥密度が実現されることが、「S.Poro
wski et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 499(1997)3
5」に開示されている。しかしながら、半導体レーザ素
子を形成するために必要な実用的な結晶の大きさを実現
するには至っていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた化合物半導体基板の製造方法であ
る。
決するためになされた化合物半導体基板の製造方法であ
る。
【０００９】本発明の化合物半導体基板の製造方法は、
単結晶基板上に、該単結晶基板との間に部分的に空間を
設けた状態で結晶成長させてなる化合物半導体層を形成
する工程と、前記単結晶基板を透過して前記化合物半導
体層に吸収されるレーザ光を前記単結晶基板側より前記
化合物半導体層に照射して前記単結晶基板と前記化合物
半導体層との界面を溶融させることにより前記化合物半
導体層を前記単結晶基板より剥離する工程とを備えてい
る。
単結晶基板上に、該単結晶基板との間に部分的に空間を
設けた状態で結晶成長させてなる化合物半導体層を形成
する工程と、前記単結晶基板を透過して前記化合物半導
体層に吸収されるレーザ光を前記単結晶基板側より前記
化合物半導体層に照射して前記単結晶基板と前記化合物
半導体層との界面を溶融させることにより前記化合物半
導体層を前記単結晶基板より剥離する工程とを備えてい
る。
【００１０】上記化合物半導体層の第１の形成方法とし
ては、単結晶基板上に第１の化合物半導体層を結晶成長
させる工程と、前記第１の化合物半導体層をストライプ
状に形成するとともに前記ストライプ状に形成した第１
の化合物半導体層間における前記単結晶基板の上層を除
去してストライプ状に凹部を形成する工程と、前記単結
晶基板との間に空間を維持しながら前記ストライプ状に
形成した第１の化合物半導体層より主に横方向に結晶成
長させることで第２の化合物半導体層を形成する工程
と、前記第１の化合物半導体層上方に結晶成長させた前
記第２の化合物半導体層上および前記第２の化合物半導
体層の会合部上に絶縁膜もしくは高融点金属膜を形成す
る工程と、前記第２の化合物半導体層上に第３の化合物
半導体層を結晶成長させて形成する工程とよりなる。
ては、単結晶基板上に第１の化合物半導体層を結晶成長
させる工程と、前記第１の化合物半導体層をストライプ
状に形成するとともに前記ストライプ状に形成した第１
の化合物半導体層間における前記単結晶基板の上層を除
去してストライプ状に凹部を形成する工程と、前記単結
晶基板との間に空間を維持しながら前記ストライプ状に
形成した第１の化合物半導体層より主に横方向に結晶成
長させることで第２の化合物半導体層を形成する工程
と、前記第１の化合物半導体層上方に結晶成長させた前
記第２の化合物半導体層上および前記第２の化合物半導
体層の会合部上に絶縁膜もしくは高融点金属膜を形成す
る工程と、前記第２の化合物半導体層上に第３の化合物
半導体層を結晶成長させて形成する工程とよりなる。
【００１１】もしくは、化合物半導体層の第２の形成方
法としては、単結晶基板表面を加工してストライプ状の
凸部を形成する工程と、前記ストライプ状の凸部上より
主に横方向に結晶成長させることで第１の化合物半導体
層を形成する工程と、前記ストライプ状の凸部上方に結
晶成長させた前記第１の化合物半導体層上および前記第
１の化合物半導体層の会合部上に絶縁膜もしくは高融点
金属膜を形成する工程と、前記第１の化合物半導体層上
に第２の化合物半導体層を結晶成長させて形成する工程
とよりなる。
法としては、単結晶基板表面を加工してストライプ状の
凸部を形成する工程と、前記ストライプ状の凸部上より
主に横方向に結晶成長させることで第１の化合物半導体
層を形成する工程と、前記ストライプ状の凸部上方に結
晶成長させた前記第１の化合物半導体層上および前記第
１の化合物半導体層の会合部上に絶縁膜もしくは高融点
金属膜を形成する工程と、前記第１の化合物半導体層上
に第２の化合物半導体層を結晶成長させて形成する工程
とよりなる。
【００１２】上記化合物半導体基板の製造方法では、結
晶欠陥が多く存在している化合物半導体層上に絶縁膜も
しくは高融点金属膜を形成した後、第１の形成方法では
第３の化合物半導体層を形成し、第２の形成方法では第
２の化合物半導体層を形成していることから、低欠陥密
度を有する厚膜の化合物半導体層を成長させることがで
きる。その後、単結晶基板を透過して第１の化合物半導
体層に吸収されるレーザ光を単結晶基板側より第１の化
合物半導体層に照射して単結晶基板と第１の化合物半導
体層との界面を溶融させることにより第１の化合物半導
体層を単結晶基板より剥離することから、厚膜の化合物
半導体層（第１の形成方法では第３の化合物半導体層を
形成し、第２の形成方法では第２の化合物半導体層）に
ダメージを与えることなく、単結晶基板を剥離すること
が可能となる。
晶欠陥が多く存在している化合物半導体層上に絶縁膜も
しくは高融点金属膜を形成した後、第１の形成方法では
第３の化合物半導体層を形成し、第２の形成方法では第
２の化合物半導体層を形成していることから、低欠陥密
度を有する厚膜の化合物半導体層を成長させることがで
きる。その後、単結晶基板を透過して第１の化合物半導
体層に吸収されるレーザ光を単結晶基板側より第１の化
合物半導体層に照射して単結晶基板と第１の化合物半導
体層との界面を溶融させることにより第１の化合物半導
体層を単結晶基板より剥離することから、厚膜の化合物
半導体層（第１の形成方法では第３の化合物半導体層を
形成し、第２の形成方法では第２の化合物半導体層）に
ダメージを与えることなく、単結晶基板を剥離すること
が可能となる。
【００１３】したがって、窒化ガリウム層とサファイヤ
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったものでも
サファイヤ基板の剥離が容易に行えるようになる。特
に、単結晶基板との接合が第１の化合物半導体層の全面
ではなく一部分であるため、単結晶基板を接合していな
い部分には空間が存在している。そのため、単結晶基板
と化合物半導体層とが接合している部分のみにレーザ光
が吸収されるので、単結晶基板の剥離が容易になる。
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったものでも
サファイヤ基板の剥離が容易に行えるようになる。特
に、単結晶基板との接合が第１の化合物半導体層の全面
ではなく一部分であるため、単結晶基板を接合していな
い部分には空間が存在している。そのため、単結晶基板
と化合物半導体層とが接合している部分のみにレーザ光
が吸収されるので、単結晶基板の剥離が容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の化合物半導体基板の製造
方法に係る第１の実施の形態を、図１の概略構成断面図
によって説明する。
方法に係る第１の実施の形態を、図１の概略構成断面図
によって説明する。
【００１５】図１の（１）に示すように、ＭＯＣＶＤ
（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法によ
って、単結晶基板（以下サファイヤ基板として説明す
る）１１のｃ面上に種結晶層となる第１の化合物半導体
層１２を形成する。ここでは、厚さが３００μｍのサフ
ァイヤ基板を用い、一例として窒化物系III-Ｖ族化合物
半導体の窒化ガリウム（ＧａＮ）を例えば２μｍ程度の
厚さに結晶成長させて、上記第１の化合物半導体層１２
を形成した。なお、窒化物系III-Ｖ族化合物半導体は、
ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素
（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）等のIII 族元素群のうちの
少なくとも１種と、Ｖ族元素のうちの少なくとも窒素
（Ｎ）を含むものをいう。上記ＭＯＣＶＤは、常圧雰囲
気中、減圧雰囲気中もしくは加圧雰囲気中のいずれの雰
囲気中でも行うことが可能ではあるが、加圧雰囲気中で
行うことにより良質な結晶を得ることができる。
（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法によ
って、単結晶基板（以下サファイヤ基板として説明す
る）１１のｃ面上に種結晶層となる第１の化合物半導体
層１２を形成する。ここでは、厚さが３００μｍのサフ
ァイヤ基板を用い、一例として窒化物系III-Ｖ族化合物
半導体の窒化ガリウム（ＧａＮ）を例えば２μｍ程度の
厚さに結晶成長させて、上記第１の化合物半導体層１２
を形成した。なお、窒化物系III-Ｖ族化合物半導体は、
ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素
（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）等のIII 族元素群のうちの
少なくとも１種と、Ｖ族元素のうちの少なくとも窒素
（Ｎ）を含むものをいう。上記ＭＯＣＶＤは、常圧雰囲
気中、減圧雰囲気中もしくは加圧雰囲気中のいずれの雰
囲気中でも行うことが可能ではあるが、加圧雰囲気中で
行うことにより良質な結晶を得ることができる。
【００１６】次いで、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion）法によって、窒化シリコン膜もしくは酸化シリコ
ン膜からなる絶縁膜(図示せず)を形成する。この絶縁膜
は窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層構造として
もよい。または、チタン、タングステン等の高融点金属
膜を用いることも可能である。続いてレジスト塗布技術
によりレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフ
ィー技術により所定間隔にストライプ状のレジストパタ
ーン(図示せず)を形成する。一例として、２．５μｍ幅
のレジストパターンを１３．５μｍ間隔で形成した。そ
の後、このレジストパターンをマスクにして上記絶縁膜
をストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。
ion）法によって、窒化シリコン膜もしくは酸化シリコ
ン膜からなる絶縁膜(図示せず)を形成する。この絶縁膜
は窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層構造として
もよい。または、チタン、タングステン等の高融点金属
膜を用いることも可能である。続いてレジスト塗布技術
によりレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフ
ィー技術により所定間隔にストライプ状のレジストパタ
ーン(図示せず)を形成する。一例として、２．５μｍ幅
のレジストパターンを１３．５μｍ間隔で形成した。そ
の後、このレジストパターンをマスクにして上記絶縁膜
をストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。
【００１７】さらに上記レジストパターンを除去した
後、上記絶縁膜をマスクに用いて上記第１の化合物半導
体層１２をストライプ状にエッチング加工する。さらに
上記絶縁膜をマスクに用いてサファイヤ基板１１の上層
をエッチング加工する。このサファイヤ基板１１の掘れ
深さは１０ｎｍ以上であればよく、好ましくは１００ｎ
ｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以
下とする。このように、１０ｎｍ以上とすることにより
後述する第１の化合物半導体層１２からの横方向成長の
際に、結晶成長層がサファイヤ基板１１に接触するのが
防止される。また上記結晶成長層がサファイヤ基板１１
に接触しなければよいので必要以上に深くエッチングす
る必要はない。そのため、１０００ｎｍ以下としてい
る。このエッチングは、例えば塩素ガスを用いた反応性
イオンエッチングにより行い、基板温度を０℃、エッチ
ング雰囲気の圧力を０．５Ｐａに設定した。その後、例
えばウエットエッチングにより上記絶縁膜を除去する。
後、上記絶縁膜をマスクに用いて上記第１の化合物半導
体層１２をストライプ状にエッチング加工する。さらに
上記絶縁膜をマスクに用いてサファイヤ基板１１の上層
をエッチング加工する。このサファイヤ基板１１の掘れ
深さは１０ｎｍ以上であればよく、好ましくは１００ｎ
ｍ以上、より好ましくは２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以
下とする。このように、１０ｎｍ以上とすることにより
後述する第１の化合物半導体層１２からの横方向成長の
際に、結晶成長層がサファイヤ基板１１に接触するのが
防止される。また上記結晶成長層がサファイヤ基板１１
に接触しなければよいので必要以上に深くエッチングす
る必要はない。そのため、１０００ｎｍ以下としてい
る。このエッチングは、例えば塩素ガスを用いた反応性
イオンエッチングにより行い、基板温度を０℃、エッチ
ング雰囲気の圧力を０．５Ｐａに設定した。その後、例
えばウエットエッチングにより上記絶縁膜を除去する。
【００１８】次に、上記ストライプ状に形成された第１
の化合物半導体層１２より窒化ガリウム結晶を主に横方
向成長させて、第２の化合物半導体層１３を形成する。
その際、第２の化合物半導体層１３は、第１の化合物半
導体層１２の側壁からの成長のほうが第１の化合物半導
体層１２上からの成長よりも速くできるため、一定時間
が経過すると隣接している第１の化合物半導体層１２か
ら結晶成長した第２の化合物半導体層１３が会合し、そ
の成長面は平坦になる。この成長方法には、例えば、T.
S.Zheleva らにより提案されている結晶成長方法〔MRS
Internet J.Nitride Semicond.Res.4S1,G3.38(1999)〕
を用いることができる。
の化合物半導体層１２より窒化ガリウム結晶を主に横方
向成長させて、第２の化合物半導体層１３を形成する。
その際、第２の化合物半導体層１３は、第１の化合物半
導体層１２の側壁からの成長のほうが第１の化合物半導
体層１２上からの成長よりも速くできるため、一定時間
が経過すると隣接している第１の化合物半導体層１２か
ら結晶成長した第２の化合物半導体層１３が会合し、そ
の成長面は平坦になる。この成長方法には、例えば、T.
S.Zheleva らにより提案されている結晶成長方法〔MRS
Internet J.Nitride Semicond.Res.4S1,G3.38(1999)〕
を用いることができる。
【００１９】ここで、横方向成長させた第２の化合物半
導体層１３は、結晶欠陥である貫通転位Ｔが１０6 ｃｍ
-2以下に低減されている。一方、第１の化合物半導体層
１２、その第１の化合物半導体層１２上に成長した第２
の化合物半導体層１３および第２の化合物半導体層１３
の会合部１３ｍには結晶欠陥が大量（例えば結晶欠陥密
度が１０6 ｃｍ-2より多い状態）に生じる。
導体層１３は、結晶欠陥である貫通転位Ｔが１０6 ｃｍ
-2以下に低減されている。一方、第１の化合物半導体層
１２、その第１の化合物半導体層１２上に成長した第２
の化合物半導体層１３および第２の化合物半導体層１３
の会合部１３ｍには結晶欠陥が大量（例えば結晶欠陥密
度が１０6 ｃｍ-2より多い状態）に生じる。
【００２０】そこで、図１の（２）に示すように、上記
第２の化合物半導体層１３上に酸化シリコン膜１４と窒
化シリコン膜１５とを積層する。なお、この膜は、酸化
シリコン膜もしくは窒化シリコン膜の単層膜で形成して
も良いが、ｃ軸の傾きが抑えられるという点では上述し
たように酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で
形成することが望ましい。次いでレジスト塗布技術によ
り窒化シリコン膜１５上にレジスト膜(図示せず)を形成
した後、リソグラフィー技術により上記第１の化合物半
導体層１２上および第２の化合物半導体層１３の会合部
１３ｍ上にストライプ状のレジストパターン(図示せず)
を形成する。その後、このレジストパターンをマスクに
して上記酸化シリコン膜１４と窒化シリコン膜１５とを
ストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。このよ
うにして、結晶欠陥が大量に残っている領域上を酸化シ
リコン膜１４と窒化シリコン膜１５とからなるマスク１
６で覆う。なお、マスク１６の最表面は窒化シリコン層
１５で覆うように形成されることにより、窒化シリコン
層１５上に成長する窒化ガリウム層中のｃ軸揺らぎが防
止される。このことは特開２０００−１６４９８８号公
報に開示されている。
第２の化合物半導体層１３上に酸化シリコン膜１４と窒
化シリコン膜１５とを積層する。なお、この膜は、酸化
シリコン膜もしくは窒化シリコン膜の単層膜で形成して
も良いが、ｃ軸の傾きが抑えられるという点では上述し
たように酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で
形成することが望ましい。次いでレジスト塗布技術によ
り窒化シリコン膜１５上にレジスト膜(図示せず)を形成
した後、リソグラフィー技術により上記第１の化合物半
導体層１２上および第２の化合物半導体層１３の会合部
１３ｍ上にストライプ状のレジストパターン(図示せず)
を形成する。その後、このレジストパターンをマスクに
して上記酸化シリコン膜１４と窒化シリコン膜１５とを
ストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。このよ
うにして、結晶欠陥が大量に残っている領域上を酸化シ
リコン膜１４と窒化シリコン膜１５とからなるマスク１
６で覆う。なお、マスク１６の最表面は窒化シリコン層
１５で覆うように形成されることにより、窒化シリコン
層１５上に成長する窒化ガリウム層中のｃ軸揺らぎが防
止される。このことは特開２０００−１６４９８８号公
報に開示されている。
【００２１】次に、ＨＶＰＥ法により、上記マスク１６
を形成した上記第２の化合物半導体層１３上に厚膜の窒
化ガリウムからなる第３の化合物半導体層１７を例えば
１０μｍ〜１ｍｍの厚さに成長させる。この際、第３の
化合物半導体層１７の伝導性を制御するために、不純物
をドーピングすることが望ましい。
を形成した上記第２の化合物半導体層１３上に厚膜の窒
化ガリウムからなる第３の化合物半導体層１７を例えば
１０μｍ〜１ｍｍの厚さに成長させる。この際、第３の
化合物半導体層１７の伝導性を制御するために、不純物
をドーピングすることが望ましい。
【００２２】例えば、ｎ型の不純物としては、IV族元素
の炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、スズ（Ｓｎ）とVI族元素のイオウ（Ｓ）、セレン
（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）とよりなる群から選択される
少なくとも１種以上の元素を用いる。ｐ型の不純物とし
ては、IV族元素の炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）とII族元素のベリリウ
ム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃ
ａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）とよりなる群
から選択される少なくとも１種以上の元素を用いる。こ
れらのｎ型不純物、ｐ型不純物の原料としては、上記元
素の単体、有機化合物、もしくは水素化物を用いること
ができる。
の炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、スズ（Ｓｎ）とVI族元素のイオウ（Ｓ）、セレン
（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）とよりなる群から選択される
少なくとも１種以上の元素を用いる。ｐ型の不純物とし
ては、IV族元素の炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）とII族元素のベリリウ
ム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃ
ａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）とよりなる群
から選択される少なくとも１種以上の元素を用いる。こ
れらのｎ型不純物、ｐ型不純物の原料としては、上記元
素の単体、有機化合物、もしくは水素化物を用いること
ができる。
【００２３】ここでは、酸化シリコン膜１４と窒化シリ
コン膜１５とを順に積層したマスク１６を用いているた
め、「A.Sakai et al., Appl. Phys. Lett. 71(1997)22
59.」に開示されているように、上記マスク１６上の窒
化ガリウム膜中のｃ軸揺らぎを防止し、より高品質な結
晶が得られる。
コン膜１５とを順に積層したマスク１６を用いているた
め、「A.Sakai et al., Appl. Phys. Lett. 71(1997)22
59.」に開示されているように、上記マスク１６上の窒
化ガリウム膜中のｃ軸揺らぎを防止し、より高品質な結
晶が得られる。
【００２４】上記ＨＶＰＥ法は、１時間に数μｍ〜数百
μｍの厚さに窒化ガリウムを成長させることができる特
徴を有しており、窒化ガリウム基板を形成する有効な方
法とされている。このＨＶＰＥ法の原料には、III 族元
素のホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等は
単体もしくはIII 族元素を含む有機金属化合物を用い
る。またハイドライドガスには、塩化水素（ＨＣｌ）、
フッ化水素（ＨＦ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素
（ＨＩ）等を用いる。さらに窒素原料には、アンモニ
ア、ヒドラジンジメチルヒドラジンモノメチルヒドラジ
ン等の一般式Ｎ2 Ｒ 4 （ただし、ＲはＨまたはアルキル
基）で表されるヒドラジン系の原料、有機アミン等を用
いる。有機アミンとしては、第１級アミンのプロピルア
ミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチル
アミン、ターシャリブチルアミン、第２ブチルアミン等
がある。また第２級アミンとしては、ジプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブ
チルアミン、ジターシャリブチルアミン、ジ第２ブチル
アミン等がある。また第３級アミンとしては、トリプロ
ピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミ
ン、トリイソブチルアミン、トリターシャリブチルアミ
ン、トリ第２ブチルアミン、トリアリルアミン、トリエ
チルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジプロピル
メチルアミン、ジブチルメチルアミン、ジイソブチルメ
チルアミン、ジ第２ブチルメチルアミン、ジターシャリ
ブチルメチルアミン等がある。
μｍの厚さに窒化ガリウムを成長させることができる特
徴を有しており、窒化ガリウム基板を形成する有効な方
法とされている。このＨＶＰＥ法の原料には、III 族元
素のホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム等は
単体もしくはIII 族元素を含む有機金属化合物を用い
る。またハイドライドガスには、塩化水素（ＨＣｌ）、
フッ化水素（ＨＦ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素
（ＨＩ）等を用いる。さらに窒素原料には、アンモニ
ア、ヒドラジンジメチルヒドラジンモノメチルヒドラジ
ン等の一般式Ｎ2 Ｒ 4 （ただし、ＲはＨまたはアルキル
基）で表されるヒドラジン系の原料、有機アミン等を用
いる。有機アミンとしては、第１級アミンのプロピルア
ミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチル
アミン、ターシャリブチルアミン、第２ブチルアミン等
がある。また第２級アミンとしては、ジプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブ
チルアミン、ジターシャリブチルアミン、ジ第２ブチル
アミン等がある。また第３級アミンとしては、トリプロ
ピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミ
ン、トリイソブチルアミン、トリターシャリブチルアミ
ン、トリ第２ブチルアミン、トリアリルアミン、トリエ
チルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジプロピル
メチルアミン、ジブチルメチルアミン、ジイソブチルメ
チルアミン、ジ第２ブチルメチルアミン、ジターシャリ
ブチルメチルアミン等がある。
【００２５】ＨＶＰＥ法により第３の化合物半導体層１
７を形成する条件の一例としては、ガリウム単体を８０
０℃程度に加熱し、ハライドガスに塩化水素（ＨＣｌ）
（流量：２０μｍｏｌ／ｍｉｎ）、窒素原料にアンモニ
ア（ＮＨ3 ）（流量：１ｄｍ 3 ／ｍｉｎ）と窒素
（Ｎ2 ）（流量：０．５ｄｍ3 ／ｍｉｎ）とを用い、基
板温度を９８０℃に設定した。
７を形成する条件の一例としては、ガリウム単体を８０
０℃程度に加熱し、ハライドガスに塩化水素（ＨＣｌ）
（流量：２０μｍｏｌ／ｍｉｎ）、窒素原料にアンモニ
ア（ＮＨ3 ）（流量：１ｄｍ 3 ／ｍｉｎ）と窒素
（Ｎ2 ）（流量：０．５ｄｍ3 ／ｍｉｎ）とを用い、基
板温度を９８０℃に設定した。
【００２６】次に、図１の（３）に示すように、サファ
イヤ基板１１の裏面より、レーザ光Ｌを照射する。この
レーザ光Ｌは、サファイヤ基板１１を透過しかつサファ
イヤ基板１１と第１の化合物半導体層１２との界面で吸
収されるような波長を持つもので、上記界面近傍の第１
の化合物半導体層１２を溶融するようなエネルギーを有
するものを用いる。上記サファイヤ基板１１のサファイ
ヤの透過率は２００ｎｍ以下の波長で低下し、１５０ｎ
ｍの波長ではおよそ３０％程度になる。また、窒化ガリ
ウムの透過スペクトルは３６０ｎｍの波長で急激に低下
し３６０ｎｍ以下の波長はほとんど透過しない。したが
って、上記レーザ光Ｌとして用いることができるものの
一例としては、発振波長が２４８ｎｍのクリプトンフッ
素（ＫｒＦ）エキシマレーザ光、発振波長が３５５ｎｍ
のＮｄ3+：ＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）レーザ
光の３倍波等を用いることができる。上記レーザ光の照
射エネルギー、照射時間等は、上記界面近傍の第１の化
合物半導体層１２を溶融するような条件に適宜選択され
る。
イヤ基板１１の裏面より、レーザ光Ｌを照射する。この
レーザ光Ｌは、サファイヤ基板１１を透過しかつサファ
イヤ基板１１と第１の化合物半導体層１２との界面で吸
収されるような波長を持つもので、上記界面近傍の第１
の化合物半導体層１２を溶融するようなエネルギーを有
するものを用いる。上記サファイヤ基板１１のサファイ
ヤの透過率は２００ｎｍ以下の波長で低下し、１５０ｎ
ｍの波長ではおよそ３０％程度になる。また、窒化ガリ
ウムの透過スペクトルは３６０ｎｍの波長で急激に低下
し３６０ｎｍ以下の波長はほとんど透過しない。したが
って、上記レーザ光Ｌとして用いることができるものの
一例としては、発振波長が２４８ｎｍのクリプトンフッ
素（ＫｒＦ）エキシマレーザ光、発振波長が３５５ｎｍ
のＮｄ3+：ＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）レーザ
光の３倍波等を用いることができる。上記レーザ光の照
射エネルギー、照射時間等は、上記界面近傍の第１の化
合物半導体層１２を溶融するような条件に適宜選択され
る。
【００２７】そして、第２の化合物半導体層１３とサフ
ァイヤ基板１１との間には空間１８が形成されており、
サファイヤ基板１１の一部しか第１の化合物半導体層１
２は接合されていないため、レーザ光Ｌの照射によっ
て、サファイヤ基板１１との界面における第１の化合物
半導体層１２が溶融され、第２、第３の化合物半導体層
１３、１７に大きなダメージを与えることなく、第１の
化合物半導体層１２よりサファイヤ基板１１を容易に剥
離することができる。
ァイヤ基板１１との間には空間１８が形成されており、
サファイヤ基板１１の一部しか第１の化合物半導体層１
２は接合されていないため、レーザ光Ｌの照射によっ
て、サファイヤ基板１１との界面における第１の化合物
半導体層１２が溶融され、第２、第３の化合物半導体層
１３、１７に大きなダメージを与えることなく、第１の
化合物半導体層１２よりサファイヤ基板１１を容易に剥
離することができる。
【００２８】上記化合物半導体基板の製造方法では、結
晶欠陥が多く存在している第１の化合物半導体層１２上
方における第２の化合物半導体層１３上および第２の化
合物半導体層１３の会合部１３ｍ上に絶縁膜もしくは高
融点金属膜からなるマスク１６を形成した後、第２の化
合物半導体層１３上に第３の化合物半導体層１７を形成
することから、第３の化合物半導体層１７は低欠陥密度
の厚膜の化合物半導体層になる。その後、サファイヤ基
板１１を透過して第１の化合物半導体層１２に吸収され
るレーザ光Ｌをサファイヤ基板１１側より第１の化合物
半導体層１２に照射してサファイヤ基板１１と第１の化
合物半導体層１２との界面を溶融させることにより第１
の化合物半導体層１２をサファイヤ基板１１より剥離す
ることから、厚膜の第３の化合物半導体層１７にダメー
ジを与えることなく、サファイヤ基板１１を剥離するこ
とが可能となる。
晶欠陥が多く存在している第１の化合物半導体層１２上
方における第２の化合物半導体層１３上および第２の化
合物半導体層１３の会合部１３ｍ上に絶縁膜もしくは高
融点金属膜からなるマスク１６を形成した後、第２の化
合物半導体層１３上に第３の化合物半導体層１７を形成
することから、第３の化合物半導体層１７は低欠陥密度
の厚膜の化合物半導体層になる。その後、サファイヤ基
板１１を透過して第１の化合物半導体層１２に吸収され
るレーザ光Ｌをサファイヤ基板１１側より第１の化合物
半導体層１２に照射してサファイヤ基板１１と第１の化
合物半導体層１２との界面を溶融させることにより第１
の化合物半導体層１２をサファイヤ基板１１より剥離す
ることから、厚膜の第３の化合物半導体層１７にダメー
ジを与えることなく、サファイヤ基板１１を剥離するこ
とが可能となる。
【００２９】したがって、窒化ガリウム層とサファイヤ
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったもので
も、サファイヤ基板１１の剥離が容易に行えるようにな
る。特に、サファイヤ基板１１との接合が第１の化合物
半導体層１２の全面ではなく一部分であるため、サファ
イヤ基板１１を接合していない部分には空間が存在して
いる。そのため、サファイヤ基板１１と第１の化合物半
導体層１２とが接合している部分のみにレーザ光Ｌが吸
収されるので、サファイヤ基板１１の剥離が容易にな
る。
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったもので
も、サファイヤ基板１１の剥離が容易に行えるようにな
る。特に、サファイヤ基板１１との接合が第１の化合物
半導体層１２の全面ではなく一部分であるため、サファ
イヤ基板１１を接合していない部分には空間が存在して
いる。そのため、サファイヤ基板１１と第１の化合物半
導体層１２とが接合している部分のみにレーザ光Ｌが吸
収されるので、サファイヤ基板１１の剥離が容易にな
る。
【００３０】さらに、上記第１の実施の形態で説明した
化合物半導体基板の製造方法により、高い熱伝導性と低
欠陥密度の特性を有する窒化ガリウム基板を製造するこ
とが可能になる。すなわち、上記第３の化合物半導体層
１７を高い熱伝導性と低欠陥密度の特性を有する窒化ガ
リウム基板とすることができる。その窒化ガリウム基板
を用い、窒化ガリウム基板上にＬＥＤ（Light Emitting
Diode）、レーザ構造またはＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）を作製することで、これまでのサファイヤ基板や
炭化シリコン基板上に作製されたものより、さらに高い
デバイス特性を引き出すことができるようになる。
化合物半導体基板の製造方法により、高い熱伝導性と低
欠陥密度の特性を有する窒化ガリウム基板を製造するこ
とが可能になる。すなわち、上記第３の化合物半導体層
１７を高い熱伝導性と低欠陥密度の特性を有する窒化ガ
リウム基板とすることができる。その窒化ガリウム基板
を用い、窒化ガリウム基板上にＬＥＤ（Light Emitting
Diode）、レーザ構造またはＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）を作製することで、これまでのサファイヤ基板や
炭化シリコン基板上に作製されたものより、さらに高い
デバイス特性を引き出すことができるようになる。
【００３１】次に、本発明の化合物半導体基板の製造方
法に係る第２の実施の形態を、図２の概略構成断面図に
よって説明する。
法に係る第２の実施の形態を、図２の概略構成断面図に
よって説明する。
【００３２】図２の（１）に示すように、ＣＶＤ法によ
って、サファイヤ基板２１上に窒化シリコン膜もしくは
酸化シリコン膜からなる絶縁膜(図示せず)を形成する。
この絶縁膜は窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層
構造としてもよい。続いてレジスト塗布技術により絶縁
膜上にレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフ
ィー技術により所定間隔にストライプ状のレジストパタ
ーン(図示せず)を形成する。一例として、２．５μｍ幅
のレジストパターンを７．５μｍ間隔で形成した。その
後、このレジストパターンをマスクにして上記絶縁膜を
ストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。その後
レジストパターンを除去した後、上記絶縁膜をマスクに
してサファイヤ基板２１をエッチング加工して溝状の凹
部２１ｄを形成する。すなわち、ストライプ状の凸部２
１ｃを形成する。上記凸部２１ｃの高さはその後に結晶
成長させてなる化合物半導体層の厚さによって決定され
る。すなわち、化合物半導体層の下面に空間が形成され
るような深さに形成する。ここでは、一例として、凸部
２１ｃの高さを３μｍ程度とした。
って、サファイヤ基板２１上に窒化シリコン膜もしくは
酸化シリコン膜からなる絶縁膜(図示せず)を形成する。
この絶縁膜は窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層
構造としてもよい。続いてレジスト塗布技術により絶縁
膜上にレジスト膜(図示せず)を形成した後、リソグラフ
ィー技術により所定間隔にストライプ状のレジストパタ
ーン(図示せず)を形成する。一例として、２．５μｍ幅
のレジストパターンを７．５μｍ間隔で形成した。その
後、このレジストパターンをマスクにして上記絶縁膜を
ストライプ状にエッチング加工する。このエッチング
は、例えば反応性イオンエッチングにより行う。その後
レジストパターンを除去した後、上記絶縁膜をマスクに
してサファイヤ基板２１をエッチング加工して溝状の凹
部２１ｄを形成する。すなわち、ストライプ状の凸部２
１ｃを形成する。上記凸部２１ｃの高さはその後に結晶
成長させてなる化合物半導体層の厚さによって決定され
る。すなわち、化合物半導体層の下面に空間が形成され
るような深さに形成する。ここでは、一例として、凸部
２１ｃの高さを３μｍ程度とした。
【００３３】次いで、上記凸部２１ｃ上部に低温バッフ
ァ層（図示せず）を成長させ、さらに窒化ガリウムから
なる第１の化合物半導体層２２を主として横方向成長さ
せる。その際、サファイヤ基板２１の凹部２１ｄの底部
にも低温バッファ層（図示せず）と窒化ガリウムからな
る第１の化合物半導体層２２が形成されるが、上記横方
向成長させた第１の化合物半導体層２２の下面にはサフ
ァイヤ基板２１側との間に空間２３が形成される。この
ように、第１の化合物半導体層２２が横方向成長するこ
とは、「矢野,その他、第６１回応用物理学会学術講演
会予稿集（2000.9）5p-Y-5」および「岡川,その他、第
６１回応用物理学会学術講演会予稿集（2000.9）5p-Y-
6」に記述されている。
ァ層（図示せず）を成長させ、さらに窒化ガリウムから
なる第１の化合物半導体層２２を主として横方向成長さ
せる。その際、サファイヤ基板２１の凹部２１ｄの底部
にも低温バッファ層（図示せず）と窒化ガリウムからな
る第１の化合物半導体層２２が形成されるが、上記横方
向成長させた第１の化合物半導体層２２の下面にはサフ
ァイヤ基板２１側との間に空間２３が形成される。この
ように、第１の化合物半導体層２２が横方向成長するこ
とは、「矢野,その他、第６１回応用物理学会学術講演
会予稿集（2000.9）5p-Y-5」および「岡川,その他、第
６１回応用物理学会学術講演会予稿集（2000.9）5p-Y-
6」に記述されている。
【００３４】上記第１の化合物半導体層２２には、上記
サファイヤ基板２１の凸部２１ｃ上に成長した第１の化
合物半導体層２２および第１の化合物半導体層２２の会
合部２２ｍには結晶欠陥Ｔが大量（例えば結晶欠陥密度
が１０6 ｃｍ-2より多い状態）に生じる。
サファイヤ基板２１の凸部２１ｃ上に成長した第１の化
合物半導体層２２および第１の化合物半導体層２２の会
合部２２ｍには結晶欠陥Ｔが大量（例えば結晶欠陥密度
が１０6 ｃｍ-2より多い状態）に生じる。
【００３５】そこで前記第１の実施の形態と同様の方法
によって、上記結晶欠陥Ｔが大量に残っているサファイ
ヤ基板２１の凸部２１ｃ上における第１の化合物半導体
層２２上および第１の化合物半導体層２２の会合部２２
ｍ上に、酸化シリコン膜２４および窒化シリコン膜２５
からなるストライプ状のマスク２６を形成する。
によって、上記結晶欠陥Ｔが大量に残っているサファイ
ヤ基板２１の凸部２１ｃ上における第１の化合物半導体
層２２上および第１の化合物半導体層２２の会合部２２
ｍ上に、酸化シリコン膜２４および窒化シリコン膜２５
からなるストライプ状のマスク２６を形成する。
【００３６】次に、前記第１の実施の形態で説明したの
と同様のＨＶＰＥ法によって、上記マスク２６を形成し
た上記第１の化合物半導体層２２上に第２の化合物半導
体層２７を例えば窒化ガリウムを１０μｍ〜１ｍｍの厚
さに成長させて形成する。この際、第２の化合物半導体
層２７の伝導性を制御するために、第１の実施の形態で
説明したのと同様な不純物をドーピングすることが望ま
しい。ここでは、酸化シリコン膜２４と窒化シリコン膜
２５とを順に積層したマスク２６を用いているため、上
記マスク２６上における第２の化合物半導体層２７中の
ｃ軸揺らぎが防止され、より高品質な結晶が得られる。
と同様のＨＶＰＥ法によって、上記マスク２６を形成し
た上記第１の化合物半導体層２２上に第２の化合物半導
体層２７を例えば窒化ガリウムを１０μｍ〜１ｍｍの厚
さに成長させて形成する。この際、第２の化合物半導体
層２７の伝導性を制御するために、第１の実施の形態で
説明したのと同様な不純物をドーピングすることが望ま
しい。ここでは、酸化シリコン膜２４と窒化シリコン膜
２５とを順に積層したマスク２６を用いているため、上
記マスク２６上における第２の化合物半導体層２７中の
ｃ軸揺らぎが防止され、より高品質な結晶が得られる。
【００３７】次に、図２の（２）に示すように、サファ
イヤ基板２１の裏面より、レーザ光Ｌを照射する。この
レーザ光Ｌには、第１の実施の形態で説明したものと同
様のものを用いる。その結果、サファイヤ基板２１との
界面における第１の化合物半導体層２２が溶融され、サ
ファイヤ基板２１と空間２３を介して存在する第１の化
合物半導体層２２の横方向成長した部分および第２の化
合物半導体層２７に大きなダメージを与えることなく、
容易にサファイヤ基板２１を剥離することができる。
イヤ基板２１の裏面より、レーザ光Ｌを照射する。この
レーザ光Ｌには、第１の実施の形態で説明したものと同
様のものを用いる。その結果、サファイヤ基板２１との
界面における第１の化合物半導体層２２が溶融され、サ
ファイヤ基板２１と空間２３を介して存在する第１の化
合物半導体層２２の横方向成長した部分および第２の化
合物半導体層２７に大きなダメージを与えることなく、
容易にサファイヤ基板２１を剥離することができる。
【００３８】上記化合物半導体基板の製造方法では、サ
ファイヤ基板２１の凸部２１ｃ上方の結晶欠陥が多く存
在している第１の化合物半導体層２２上および第１の化
合物半導体層２２の会合部２２ｍ上に絶縁膜もしくは高
融点金属膜からなるマスク２５を形成した後、第１の化
合物半導体層２２上に第２の化合物半導体層２７を形成
することから、第２の化合物半導体層２７は低欠陥密度
の厚膜の化合物半導体層になる。その後、サファイヤ基
板２１を透過して第１の化合物半導体層２２に吸収され
るレーザ光Ｌをサファイヤ基板２１側より第１の化合物
半導体層２２に照射してサファイヤ基板２１と第１の化
合物半導体層２２との界面を溶融させることにより第１
の化合物半導体層２２をサファイヤ基板２１より剥離す
ることから、厚膜の第２の化合物半導体層２７にダメー
ジを与えることなく、サファイヤ基板２１を剥離するこ
とが可能となる。
ファイヤ基板２１の凸部２１ｃ上方の結晶欠陥が多く存
在している第１の化合物半導体層２２上および第１の化
合物半導体層２２の会合部２２ｍ上に絶縁膜もしくは高
融点金属膜からなるマスク２５を形成した後、第１の化
合物半導体層２２上に第２の化合物半導体層２７を形成
することから、第２の化合物半導体層２７は低欠陥密度
の厚膜の化合物半導体層になる。その後、サファイヤ基
板２１を透過して第１の化合物半導体層２２に吸収され
るレーザ光Ｌをサファイヤ基板２１側より第１の化合物
半導体層２２に照射してサファイヤ基板２１と第１の化
合物半導体層２２との界面を溶融させることにより第１
の化合物半導体層２２をサファイヤ基板２１より剥離す
ることから、厚膜の第２の化合物半導体層２７にダメー
ジを与えることなく、サファイヤ基板２１を剥離するこ
とが可能となる。
【００３９】したがって、窒化ガリウム層とサファイヤ
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったもので
も、サファイヤ基板２１の剥離が容易に行えるようにな
る。特に、サファイヤ基板２１との接合が第１の化合物
半導体層２２の全面ではなく一部分であるため、サファ
イヤ基板２１を接合していない部分には空間が存在して
いる。そのため、サファイヤ基板２１と第１の化合物半
導体層２２とが接合している部分のみにレーザ光Ｌが吸
収されるので、サファイヤ基板２１の剥離が容易にな
る。
基板のように熱膨張係数差により大きく反ったもので
も、サファイヤ基板２１の剥離が容易に行えるようにな
る。特に、サファイヤ基板２１との接合が第１の化合物
半導体層２２の全面ではなく一部分であるため、サファ
イヤ基板２１を接合していない部分には空間が存在して
いる。そのため、サファイヤ基板２１と第１の化合物半
導体層２２とが接合している部分のみにレーザ光Ｌが吸
収されるので、サファイヤ基板２１の剥離が容易にな
る。
【００４０】さらに、上記第１の実施の形態で説明した
化合物半導体基板の製造方法により、高い熱伝導性と低
欠陥密度の特性を有する窒化ガリウム基板を製造するこ
とが可能になる。すなわち、上記第２の化合物半導体層
２７を高い熱伝導性と低欠陥密度の特性を有する窒化ガ
リウム基板とすることができる。その窒化ガリウム基板
を用い、窒化ガリウム基板上にＬＥＤ（Light Emitting
Diode）、レーザ構造またはＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）を作製することで、これまでのサファイヤ基板や
炭化シリコン基板上に作製されたものより、さらに高い
デバイス特性を引き出すことができるようになる。
化合物半導体基板の製造方法により、高い熱伝導性と低
欠陥密度の特性を有する窒化ガリウム基板を製造するこ
とが可能になる。すなわち、上記第２の化合物半導体層
２７を高い熱伝導性と低欠陥密度の特性を有する窒化ガ
リウム基板とすることができる。その窒化ガリウム基板
を用い、窒化ガリウム基板上にＬＥＤ（Light Emitting
Diode）、レーザ構造またはＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）を作製することで、これまでのサファイヤ基板や
炭化シリコン基板上に作製されたものより、さらに高い
デバイス特性を引き出すことができるようになる。
【００４１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の化合物半
導体基板の製造方法によれば、２インチ径以上の単結晶
基板（サファイヤ基板）上に低欠陥密度を有する厚膜の
化合物半導体層を結晶成長させることができ、その後
に、厚膜の化合物半導体層にダメージを与えることな
く、単結晶基板を剥離することができる。そのため、窒
化ガリウム層とサファイヤ基板のように、熱膨張係数差
により大きく反ったものでもサファイヤ基板の剥離が容
易に行えるようになる。特に、単結晶基板との接合が第
１の化合物半導体層の全面ではなく一部分であり、単結
晶基板を接合していない部分には空間が存在しているた
め、単結晶基板と第１の化合物半導体層とが接合してい
る部分のみにレーザ光が吸収されて、単結晶基板の剥離
が容易にできる。よって、結晶欠陥の少ない化合物半導
体基板を製造することが可能になる。
導体基板の製造方法によれば、２インチ径以上の単結晶
基板（サファイヤ基板）上に低欠陥密度を有する厚膜の
化合物半導体層を結晶成長させることができ、その後
に、厚膜の化合物半導体層にダメージを与えることな
く、単結晶基板を剥離することができる。そのため、窒
化ガリウム層とサファイヤ基板のように、熱膨張係数差
により大きく反ったものでもサファイヤ基板の剥離が容
易に行えるようになる。特に、単結晶基板との接合が第
１の化合物半導体層の全面ではなく一部分であり、単結
晶基板を接合していない部分には空間が存在しているた
め、単結晶基板と第１の化合物半導体層とが接合してい
る部分のみにレーザ光が吸収されて、単結晶基板の剥離
が容易にできる。よって、結晶欠陥の少ない化合物半導
体基板を製造することが可能になる。
【図１】本発明の化合物半導体基板の製造方法に係る第
１の実施の形態を示す概略構成断面図である。
１の実施の形態を示す概略構成断面図である。
【図２】本発明の化合物半導体基板の製造方法に係る第
２の実施の形態を示す概略構成断面図である。
２の実施の形態を示す概略構成断面図である。
１１…単結晶基板（サファイヤ基板）、１２…第１の化
合物半導体層、１３…第２の化合物半導体層、１７…第
３の化合物半導体層、１８…空間
合物半導体層、１３…第２の化合物半導体層、１７…第
３の化合物半導体層、１８…空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨谷 茂隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 碓井 彰 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA41 CA22 CA40 CA65 5F045 AA04 AB09 AB14 AC01 AC07 AC12 AF09 BB11 CA11 DA52 DA67 DA69 DB09 HA18 5F073 CB02 DA05 EA29
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶基板上に、該単結晶基板との間に
部分的に空間を設けた状態で結晶成長させてなる化合物
半導体層を形成する工程と、 前記単結晶基板を透過して前記化合物半導体層に吸収さ
れるレーザ光を前記単結晶基板側より前記化合物半導体
層に照射して前記単結晶基板と前記化合物半導体層との
界面を溶融させることにより前記化合物半導体層を前記
単結晶基板より剥離する工程とを備えたことを特徴とす
る化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】 単結晶基板上に第１の化合物半導体層を
結晶成長させる工程と、 前記第１の化合物半導体層をストライプ状に形成すると
ともに前記ストライプ状に形成した第１の化合物半導体
層間における前記単結晶基板の上層を除去してストライ
プ状に凹部を形成する工程と、 前記単結晶基板との間に空間を維持しながら前記ストラ
イプ状に形成した第１の化合物半導体層より主に横方向
に結晶成長させることで第２の化合物半導体層を形成す
る工程と、 前記第１の化合物半導体層上方に結晶成長させた前記第
２の化合物半導体層上および前記第２の化合物半導体層
の会合部上に絶縁膜もしくは高融点金属膜を形成する工
程と、 前記第２の化合物半導体層上に第３の化合物半導体層を
結晶成長させて形成する工程とを備えた特徴とする化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記単結晶基板を透過して前記第１の化
合物半導体層に吸収されるレーザ光を前記単結晶基板側
より前記第１の化合物半導体層に照射して前記単結晶基
板と前記第１の化合物半導体層との界面を溶融させるこ
とにより前記第１の化合物半導体層を前記単結晶基板よ
り剥離する工程を備えたことを特徴とする請求項２記載
の化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項４】 単結晶基板表面を加工してストライプ状
の凸部を形成する工程と、 前記ストライプ状の凸部上より主に横方向に結晶成長さ
せることで第１の化合物半導体層を形成する工程と、 前記ストライプ状の凸部上方に結晶成長させた前記第１
の化合物半導体層上および前記第１の化合物半導体層の
会合部上に絶縁膜もしくは高融点金属膜を形成する工程
と、 前記第１の化合物半導体層上に第２の化合物半導体層を
結晶成長させて形成する工程とを備えたことを特徴とす
る化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記単結晶基板を透過して前記第１の化
合物半導体層に吸収されるレーザ光を前記単結晶基板側
より前記第１の化合物半導体層に照射して前記単結晶基
板と前記第１の化合物半導体層との界面を溶融させるこ
とにより前記第１の化合物半導体層を前記単結晶基板よ
り剥離する工程を備えたことを特徴とする請求項４記載
の化合物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (5)
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| JP2001108017A JP3795765B2 (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | 化合物半導体基板の製造方法 |
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| JP2006319277A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Sony Corp | 発光ダイオードおよびその製造方法ならびに集積型発光ダイオードおよびその製造方法ならびに発光ダイオードバックライトならびに発光ダイオード照明装置ならびに発光ダイオードディスプレイならびに電子機器 |
| JP2007223895A (ja) * | 2007-03-15 | 2007-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 埋め込み基板結晶製造方法および埋め込み基板結晶 |
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| US7176115B2 (en) * | 2003-03-20 | 2007-02-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing Group III nitride substrate and semiconductor device |
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| CN101556914B (zh) * | 2008-04-08 | 2011-07-27 | 北京大学 | 一种半导体氮化镓外延薄膜衬底的制备方法 |
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