JP2002329665A - Method for manufacturing unit substrate composed of nitride semiconductor - Google Patents

Method for manufacturing unit substrate composed of nitride semiconductor

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JP2002329665A
JP2002329665A JP2001132670A JP2001132670A JP2002329665A JP 2002329665 A JP2002329665 A JP 2002329665A JP 2001132670 A JP2001132670 A JP 2001132670A JP 2001132670 A JP2001132670 A JP 2001132670A JP 2002329665 A JP2002329665 A JP 2002329665A
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孝典 原田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To grow a nitride semiconductor thick on a different type substrate, and to obtain the nitride semiconductor in which a penetration dislocation is decreased. SOLUTION: The nitride semiconductor is grown on a different type substrate, to form a growth interface within the nitride semiconductor, and thereafter a unit nitride semiconductor is obtained by a wire-saw.

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、発光ダイオード、
レーザダイオード等の発光素子、あるいは太陽電池、光
センサー等の受光素子、又は電子デバイスなどに使用さ
れる窒化物半導体素子(InAlGa
1−x−yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を有する
窒化物半導体基板の製造方法に関し、特に窒化物半導体
から異種基板を除去した単体の窒化物半導体基板を得る
製造方法に関する。
The present invention relates to a light emitting diode,
Light emitting element such as a laser diode or a solar cell, a nitride semiconductor device which is used a light receiving element such as an optical sensor, or the like to the electronic device (In x Al y Ga,
1-xy N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) A method of manufacturing a nitride semiconductor substrate, particularly a method of obtaining a single nitride semiconductor substrate by removing a heterogeneous substrate from a nitride semiconductor About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、窒化物半導体基板を用いた青色か
ら紫外域にかけての短波長、また白色発光ダイオード
(LED)や半導体レーザ(LD)が注目されている。
その中で、LDは、DVDなど、大容量・高密度の情報
記録・再生が可能なディスクシステムへの利用に対する
要求が高まりを見せている。そのため、このようなLE
D及びLD等への利用、その他に受光素子、電子デバイ
スへの応用が期待される窒化物半導体基板を単結晶で得
る方法が種々検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to white light emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) using a nitride semiconductor substrate and having a short wavelength from blue to ultraviolet.
Among them, there is a growing demand for LDs to be used for disk systems, such as DVDs, capable of recording and reproducing large-capacity, high-density information. Therefore, such LE
Various methods have been studied for obtaining single-crystal nitride semiconductor substrates that are expected to be used for light-receiving elements and electronic devices in addition to applications to D and LD.

【0003】この窒化物半導体基板として例えば窒化ガ
リウムをバルク単結晶で得る方法には高圧法などがある
ものの、実用化には至っていない。そのため、窒化物半
導体とは異なるサファイア等の異種基板を用い、この異
種基板上に窒化物半導体を成長させることで窒化物半導
体基板としLEDやLD、電子デバイスに利用されてい
る。
As a method for obtaining, for example, gallium nitride as a bulk single crystal as the nitride semiconductor substrate, there is a high pressure method or the like, but it has not been put to practical use. Therefore, a heterogeneous substrate such as sapphire, which is different from a nitride semiconductor, is used, and a nitride semiconductor is grown on the heterogeneous substrate to form a nitride semiconductor substrate, which is used for LEDs, LDs, and electronic devices.

【0004】サファイア等のような窒化物半導体とは異
なる異種基板を用い、窒化物半導体基板とするには、基
板と窒化物半導体との格子定数差から、基板上に窒化物
半導体を直接成長させると、貫通転位密度が単位面積あ
たり1010個cm−2と多く発生するため、このよう
な結晶性の悪い窒化物半導体基板上にLEDやLD等の
半導体素子を成長させた場合は、寿命特性や素子特性が
低下する。そのため結晶性を向上させるために基板上に
900℃以下の低温で窒化物半導体から成るバッファ層
を成長させる方法が用いられている。このバッファ層を
成長させることにより、貫通転位を10個cm−2
で低減し、平坦で鏡面となる窒化物半導体基板の成長が
可能となった。
In order to use a heterogeneous substrate such as sapphire or the like different from a nitride semiconductor and use it as a nitride semiconductor substrate, a nitride semiconductor is directly grown on the substrate due to a difference in lattice constant between the substrate and the nitride semiconductor. When a semiconductor element such as an LED or LD is grown on a nitride semiconductor substrate having such poor crystallinity, the lifetime characteristic is high because the threading dislocation density is as high as 10 10 cm −2 per unit area. And device characteristics are degraded. Therefore, a method of growing a buffer layer made of a nitride semiconductor on a substrate at a low temperature of 900 ° C. or lower has been used to improve crystallinity. By growing this buffer layer, threading dislocations were reduced to 10 8 cm −2 , and a flat, mirror-finished nitride semiconductor substrate could be grown.

【0005】また、成長速度が速く厚膜成長が可能な気
相エピタキシャル成長法としてハイドライド気相エピタ
キシャル成長(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法があ
る。このハイドライド気相エピタキシャル成長法は、他
の有機金属気相成長(MOCVD)法などに比べて成長
速度が速く数十〜数百μmの厚みをもつバルク単結晶が
得られる特徴を持つ。そのため、ハイドライド気相エピ
タキシャル成長法により厚膜成長を行い、窒化物半導体
の表面に発生する貫通転位を均一に低減させた基板が期
待される。
Also, as a vapor phase epitaxial growth method capable of growing a thick film at a high growth rate, there is a hydride vapor phase epitaxial growth method. This hydride vapor phase epitaxial growth method is characterized in that the growth rate is higher than that of other metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) methods and the like, and a bulk single crystal having a thickness of several tens to several hundreds μm can be obtained. Therefore, a substrate in which a thick film is grown by the hydride vapor phase epitaxial growth method to uniformly reduce threading dislocations generated on the surface of the nitride semiconductor is expected.

【0006】さらに、窒化物半導体基板を単体で得るこ
とができれば、劈開が容易にでき、裏面に例えばn側電
極を形成した発光素子等を提供することができる。その
ため、後工程において異種基板を除去する方法が検討さ
れている。具体例としては、異種基板であるサファイア
基板上に厚膜の窒化ガリウムを成長させ、その後、異種
基板を研磨で除去することによる単結晶の製造方法が報
告されている。
Furthermore, if a nitride semiconductor substrate can be obtained by itself, cleavage can be facilitated, and a light emitting device or the like having an n-side electrode formed on the back surface can be provided. Therefore, a method of removing a heterogeneous substrate in a post-process is being studied. As a specific example, there has been reported a method for producing a single crystal by growing a thick gallium nitride on a sapphire substrate, which is a heterogeneous substrate, and then removing the heterogeneous substrate by polishing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板等は、硬度が高いため研磨時に大きな応力がは
たらく。そのため、研磨時の応力で窒化物半導体にも欠
けや割れが生じるため窒化ガリウム等の窒化物半導体の
単体基板を形成するのは困難であった。また、ハイドラ
イド気相成長法等の厚膜成長させた窒化物半導体であっ
て、具体的には100μm以上の膜厚を成長させた場合
には、研磨時に、このような欠けや割れ等の問題が顕著
に現れていた。
However, since sapphire substrates and the like have high hardness, large stress is applied during polishing. For this reason, it is difficult to form a single substrate of a nitride semiconductor such as gallium nitride since the nitride semiconductor is chipped or cracked by the stress during polishing. Further, in the case of a nitride semiconductor grown by a thick film method such as a hydride vapor phase epitaxy method, specifically, when a film thickness of 100 μm or more is grown, such problems as chipping and cracking during polishing are caused. Was prominent.

【0008】一方、研磨以外の窒化ガリウム等の窒化物
半導体とサファイアとを分離する方法としては、サファ
イア側からKrfパルスエキシマレーザを照射して、サ
ファイアと窒化ガリウムとが接している共有面で分離
し、窒化ガリウムからサファイアを分離する方法が報告
されている。この方法は、レーザ照射により、窒化ガリ
ウムとサファイアが接触している共有面で窒化ガリウム
がレーザ光を吸収して窒化ガリウムの分解が生じ、窒化
ガリウムからサファイアを分離することができるもので
ある。この方法によれば、窒化ガリウムの分解によって
発生する窒素ガスのガス圧によりサファイアが割れ、こ
の割れが原因でサファイアと接触している窒化ガリウム
面に欠陥が生じる。このような欠陥傷が窒化ガリウム面
にあると、例えばマイクロクラックなどの微細な割れが
発生する場合がある。このマイクロクラックが発生する
と、発光素子などにおいては寿命特性などの素子特性の
低下や、歩留まりの低下等を引き起こすことが考えられ
る。
On the other hand, as a method of separating nitride semiconductor such as gallium nitride and sapphire except for polishing, a Krf pulse excimer laser is irradiated from the sapphire side to separate the sapphire and the gallium nitride at a common surface. However, a method of separating sapphire from gallium nitride has been reported. According to this method, gallium nitride absorbs laser light on a shared surface where gallium nitride and sapphire are in contact with each other by laser irradiation, thereby decomposing gallium nitride and separating sapphire from gallium nitride. According to this method, sapphire is cracked by the gas pressure of nitrogen gas generated by the decomposition of gallium nitride, and the crack causes a defect on the gallium nitride surface in contact with the sapphire. If such a defect is present on the gallium nitride surface, a fine crack such as a micro crack may occur. When the microcracks are generated, it is conceivable that, in a light emitting device or the like, device characteristics such as life characteristics are reduced, a yield is reduced, and the like.

【0009】そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑
み、異種基板上に窒化物半導体を成長させた窒化物半導
体基板から異種基板を除去することにより窒化物半導体
の単体基板を得る製造方法を提供することである。さら
に、ここで得られる窒化物半導体の単体基板は、ホール
移動度を大きくすることによる電気的特性の向上を目的
とした低転位であり、厚膜の窒化物半導体である。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a single substrate of a nitride semiconductor by removing a heterogeneous substrate from a nitride semiconductor substrate having a nitride semiconductor grown on the heterogeneous substrate. To provide. Furthermore, the nitride semiconductor single substrate obtained here is a low-dislocation, thick-film nitride semiconductor for the purpose of improving electrical characteristics by increasing hole mobility.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記
(1)〜(7)の構成により達成することができる。 (1) 異種基板上に気相エピタキシャル成長法により
成長させた窒化物半導体基板から異種基板を除去するこ
とにより窒化物半導体から成る単体基板を製造する方法
において、異種基板上に窒化物半導体を2段階成長させ
ることにより窒化物半導体内に成長界面を有する窒化物
半導体基板を形成する工程と、成長界面を形成した後、
窒化物半導体基板をワイヤーソーで成長界面に対して平
行方向に切断することにより異種基板を除去する工程
と、を備える窒化物半導体から成る単体基板の製造方
法。 (2) 前記窒化物半導体基板をワイヤーソーで切断す
る工程は、窒化物半導体表面をワックス、メタル、又は
エポキシ樹脂により土台に固定させてから行う(1)に
記載の窒化物半導体から成る単体基板の製造方法。 (3) 前記成長界面を形成する工程において、窒化物
半導体基板は成長界面を少なくとも2つ以上形成する
(1)に記載の窒化物半導体から成る単体基板の製造方
法。 (4) 前記異種基板を除去する工程において、窒化物
半導体基板は窒化物半導体内の成長界面で切断すること
により単体基板とする(1)に記載の窒化物半導体から
成る単体基板の製造方法。 (5) 前記成長界面を少なくとも2つ以上形成した窒
化物半導体基板に対して、ワイヤーソーでの切断は成長
界面に対して平行方向に2カ所以上である(3)に記載
の窒化物半導体から成る単体基板の製造方法。 (6) 前記窒化物半導体の切断方法には、ブレードを
用いる(1)に記載の窒化物半導体から成る単体基板の
製造方法。 (7) 前記気相エピタキシャル成長法はハイドライド
気相エピタキシャル成長法である(1)に記載の窒化物
半導体から成る単体基板の製造方法。
The object of the present invention can be achieved by the following constitutions (1) to (7). (1) In a method of manufacturing a single substrate made of a nitride semiconductor by removing a heterogeneous substrate from a nitride semiconductor substrate grown on a heterogeneous substrate by a vapor phase epitaxial growth method, a nitride semiconductor is formed on a heterogeneous substrate in two stages. Forming a nitride semiconductor substrate having a growth interface in the nitride semiconductor by growing, and after forming the growth interface,
Removing the heterogeneous substrate by cutting the nitride semiconductor substrate in a direction parallel to the growth interface with a wire saw. (2) The step of cutting the nitride semiconductor substrate with a wire saw is performed after fixing the surface of the nitride semiconductor to a base with wax, metal, or epoxy resin. Manufacturing method. (3) The method for manufacturing a single substrate made of a nitride semiconductor according to (1), wherein in the step of forming the growth interface, the nitride semiconductor substrate has at least two or more growth interfaces. (4) The method for producing a single substrate made of a nitride semiconductor according to (1), wherein in the step of removing the heterogeneous substrate, the nitride semiconductor substrate is cut at a growth interface in the nitride semiconductor to be a single substrate. (5) From the nitride semiconductor according to (3), a wire saw cuts at two or more places in a direction parallel to the growth interface with respect to the nitride semiconductor substrate on which at least two or more growth interfaces are formed. A method for manufacturing a single substrate. (6) The method for manufacturing a single substrate made of a nitride semiconductor according to (1), wherein a blade is used as the method for cutting the nitride semiconductor. (7) The method according to (1), wherein the vapor-phase epitaxial growth method is a hydride vapor-phase epitaxial growth method.

【0011】つまり、本発明は異種基板上に窒化物半導
体を成長させた窒化物半導体基板において、窒化物半導
体内にある成長界面、又は成長界面付近でワイヤーソー
により切断させ、単体の窒化物半導体を形成するもので
ある。また、ワイヤーソーでの切断は、厚膜成長させた
ことで成長界面を複数有する窒化物半導体基板に対し、
同時に複数のワイヤーソーで切断することで、窒化物半
導体の単体基板を量産することができる。
That is, according to the present invention, a nitride semiconductor substrate obtained by growing a nitride semiconductor on a heterogeneous substrate is cut by a wire saw at or near a growth interface within the nitride semiconductor, and a single nitride semiconductor is cut. Is formed. In addition, the cutting with a wire saw is performed for a nitride semiconductor substrate having a plurality of growth interfaces by growing a thick film.
By simultaneously cutting with a plurality of wire saws, a single substrate of a nitride semiconductor can be mass-produced.

【0012】本発明におけるワイヤーソーとは、高速走
行するワイヤー列に加工物を押し当てると共に、砥粒を
混合した加工液であるスラリーを供給して、このスラリ
ーのラッピング効果により切断していくものである。こ
こで、本発明における加工物とは窒化物半導体基板であ
り、ワイヤーにはピアノ線等を用いることができる。ま
た、窒化物半導体基板は切断時に土台に固定させるの
に、ワックスやメタル、その他にエポキシ樹脂等を用い
る。このワイヤーソーの太さとしては、80μm〜20
0μmである。このワイヤーソーが細すぎれば、ワイヤ
ーソーの劣化が早く、ワイヤーの断線が起こる。また、
ワイヤーソーが太くなれば、その分、切断時に除去され
る窒化物半導体の量が多くなり、厚膜の窒化物半導体を
得ることが困難となる。そのため、上記範囲内の太さで
ワイヤーソーを用いるのが好ましい。このワイヤーソー
は一度に多くの単体基板を得ることができ、量産には好
ましい。
The wire saw according to the present invention is a wire saw which presses a workpiece against a row of wires running at a high speed, supplies a slurry which is a working liquid mixed with abrasive grains, and cuts the slurry by a lapping effect of the slurry. It is. Here, the workpiece in the present invention is a nitride semiconductor substrate, and a piano wire or the like can be used as the wire. In order to fix the nitride semiconductor substrate to the base at the time of cutting, wax, metal, epoxy resin, or the like is used. The thickness of the wire saw is 80 μm to 20 μm.
0 μm. If the wire saw is too thin, the wire saw deteriorates quickly and the wire breaks. Also,
As the wire saw becomes thicker, the amount of nitride semiconductor removed at the time of cutting increases, and it becomes difficult to obtain a thick nitride semiconductor. Therefore, it is preferable to use a wire saw having a thickness within the above range. This wire saw can obtain many single substrates at one time, and is preferable for mass production.

【0013】また、窒化物半導体基板の切断方法にはブ
レードを用いる方法がある。この方法は、窒化物半導体
内に形成された成長界面に対し、平行に回転する切断刃
により切断させ、単体基板を得るものである。このブレ
ードによる切断は精度がよく、短時間で短期版を得るこ
とができる。
Further, as a method for cutting the nitride semiconductor substrate, there is a method using a blade. In this method, a growth interface formed in a nitride semiconductor is cut by a cutting blade rotating in parallel to obtain a single substrate. Cutting with this blade is accurate and a short-term version can be obtained in a short time.

【0014】本発明における窒化物半導体内に形成され
た成長界面とは、異種基板上に成長させる第1の窒化物
半導体3の表面にクレーター、又は凸型の斜面を形成し
た後、2段階成長として第2の窒化物半導体4を成長さ
せることにより成長界面を形成した窒化物半導体基板で
ある。この成長界面である凸型の斜面は連続して存在す
るものであってもよい。
The growth interface formed in the nitride semiconductor according to the present invention refers to a two-stage growth after forming a crater or a convex slope on the surface of the first nitride semiconductor 3 grown on a heterogeneous substrate. Is a nitride semiconductor substrate having a growth interface formed by growing a second nitride semiconductor 4. The convex slope which is the growth interface may be present continuously.

【0015】本発明におけるクレーターとは、第1の窒
化物半導体3成長後に表面の平面上に形成される多角錐
形状、又は円錐形状の窪みのことである。この窪みの大
きさ、及び深さは、特に限定されないが、窪みの大き
さ、及び深さは5μm以上100μm以下であれば好ま
しい。また、この深さは同一成長界面における成長界面
の高低差となる。この成長界面の高低差は連続して形成
されていてもよい。また、成長界面付近とは成長界面の
高低差100μmの範囲を成長界面とし、その上下に3
00μm、好ましくは100μmの範囲を成長界面付近
とする。
The crater in the present invention is a polygonal pyramidal or conical depression formed on the plane of the surface after the growth of the first nitride semiconductor 3. The size and depth of the dent are not particularly limited, but the size and depth of the dent are preferably 5 μm or more and 100 μm or less. Also, this depth is the height difference of the growth interface at the same growth interface. The height difference at the growth interface may be formed continuously. Further, a region having a height difference of 100 μm from the vicinity of the growth interface is defined as a growth interface.
A range of 00 μm, preferably 100 μm is defined as the vicinity of the growth interface.

【0016】また、本発明における凸型の斜面とは、第
1の窒化物半導体3を成長後に形成される第1の窒化物
半導体の表面が水平面に対して高低差を有する表面形状
のことである。この凸型の斜面は、水平面に対して波形
状やドット状の凸部を有するものであってもよい。
Further, the convex slope in the present invention refers to a surface shape in which the surface of the first nitride semiconductor formed after growing the first nitride semiconductor 3 has a height difference from a horizontal plane. is there. The convex slope may have a wave-like or dot-like convex portion with respect to the horizontal plane.

【0017】上記に示す2段階成長により成長界面の形
成条件としては、第1の窒化物半導体と第2の窒化物半
導体との成長速度を変えるものである。この成長速度差
により、窒化物半導体内に成長界面を形成する。第1の
窒化物半導体の成長速度としては0.2mm/hour
以上、好ましくは0.5mm/hour以上とする。第
2の窒化物半導体の成長速度としては、特に限定されな
いが、好ましくは第1の窒化物半導体の成長速度を第2
の窒化物半導体の成長速度よりも速くすることである。
また、第1の窒化物半導体は異種基板上に下地層を介し
て成長させてもよい。また、上記に示すような高速成長
に好ましい成長方法としては、短時間で厚膜成長が可能
なハイドライド気相成長法が挙げられる。
The condition for forming the growth interface by the two-stage growth described above is to change the growth rate of the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor. This growth rate difference forms a growth interface in the nitride semiconductor. The growth rate of the first nitride semiconductor is 0.2 mm / hour.
Or more, preferably 0.5 mm / hour or more. Although the growth rate of the second nitride semiconductor is not particularly limited, preferably, the growth rate of the first nitride semiconductor is set to the second rate.
Is to be faster than the growth rate of the nitride semiconductor.
Further, the first nitride semiconductor may be grown on a heterogeneous substrate via an underlayer. Further, as a preferable growth method for the high-speed growth as described above, there is a hydride vapor phase growth method capable of growing a thick film in a short time.

【0018】また、その他の成長界面を形成する条件と
しては、窒化物半導体内にn型不純物やp型不純物をド
ープさせることが挙げられる。第1の窒化物半導体と第
2の窒化物半導体との不純物ドープ量を変えるか、又は
異なる不純物をドープさせる。例えば、第1の窒化物半
導体にはn型不純物としてSiをドープさせることで、
縦方向の成長を促進させる。次に第2の窒化物半導体に
はp型不純物としてMgをドープして横方向の成長を促
進させる。このように成長方向を変化させることによ
り、成長界面を形成することができると同時に転位の低
減効果もある。また、上記に示す成長速度の条件と不純
物ドープの条件を合わせて成長界面を形成することもで
きる。
Another condition for forming the growth interface is to dope the nitride semiconductor with an n-type impurity or a p-type impurity. The impurity doping amount of the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor is changed, or different impurities are doped. For example, by doping the first nitride semiconductor with Si as an n-type impurity,
Promotes vertical growth. Next, the second nitride semiconductor is doped with Mg as a p-type impurity to promote lateral growth. By changing the growth direction in this manner, a growth interface can be formed, and at the same time, there is an effect of reducing dislocations. Also, the growth interface can be formed by adjusting the above-described conditions of the growth rate and the conditions of the impurity doping.

【0019】以上のような条件で成長界面を形成する
と、第2の窒化物半導体との接触面となる第1の窒化物
半導体の界面付近で貫通転位がループを作ることができ
る。これは成長界面が高低差を有することにより、成長
界面の表面は水平面に対して斜面であるため、貫通転位
の進行方向を変えることができるためである。この進行
方向を曲げられた貫通転位は図6に示すように、曲げら
れた貫通転位同士が転位ループを形成し、その後、収束
することで窒化物半導体の成長途中で貫通転位を減少さ
せることができる。これにより、その成長界面には単位
面積当たりの転位密度を単位面積あたり1×10個/
cm以下まで低減することができる。このように窒化
物半導体内に形成された成長界面は結晶性が弱く、一様
な結晶的に不均一な界面となり、応力緩和され、異種基
板上に窒化物半導体の厚膜成長が可能となる。また、ワ
イヤーソーでの切断を行うには、結晶性が弱い成長界面
や成長界面付近では容易に行うことができ、好ましい。
When the growth interface is formed under the above conditions, a threading dislocation can form a loop near the interface of the first nitride semiconductor which is the contact surface with the second nitride semiconductor. This is because the growth interface has a height difference, and the surface of the growth interface is inclined with respect to the horizontal plane, so that the traveling direction of threading dislocation can be changed. As shown in FIG. 6, the threading dislocations in which the traveling direction is bent may form dislocation loops between the bent threading dislocations, and then converge to reduce threading dislocations during the growth of the nitride semiconductor. it can. As a result, the dislocation density per unit area at the growth interface is 1 × 10 7 per unit area /
cm 2 or less. The growth interface formed in the nitride semiconductor in this way has low crystallinity, becomes a uniform and non-uniform interface, reduces stress, and allows a thick nitride semiconductor to grow on a heterogeneous substrate. . In addition, cutting with a wire saw can be easily performed at or near a growth interface having low crystallinity, which is preferable.

【0020】ここで、下地層とは、結晶性を向上させる
ために異種基板上に900℃以下の低温で成長させる窒
化物半導体から成るバッファ層である。この下地層はA
lN、GaN、AlGaN、InGaN等であり、膜厚
は100Å〜50μmで成長する。また、異種基板によ
っては省略することも可能である。図1、及び図3で
は、下地層2を介して窒化物半導体を成長させた模式図
を示している。また、図2、及び図4には下地層2では
なく、核として成長させた窒化物半導体を介して窒化物
半導体を成長させた模式図を示している。
Here, the underlayer is a buffer layer made of a nitride semiconductor grown at a low temperature of 900 ° C. or less on a heterogeneous substrate in order to improve the crystallinity. This underlayer is A
1N, GaN, AlGaN, InGaN, etc., and grows with a thickness of 100 to 50 μm. In addition, it may be omitted depending on the type of substrate. FIG. 1 and FIG. 3 are schematic diagrams in which a nitride semiconductor is grown via the underlayer 2. 2 and 4 are schematic diagrams in which a nitride semiconductor is grown not through the underlayer 2 but through a nitride semiconductor grown as a nucleus.

【0021】また、窒化物半導体内に成長界面を形成す
る工程を繰り返し行うことで成長界面を複数形成し、さ
らに貫通転位を低減させることができる。具体例として
は、成長界面を2つ有する窒化物半導体基板では単位面
積あたりの貫通転位密度を1×10個/cm以下、
好ましくは7×10個/cmとすることができる。
この窒化物半導体基板は、選択的に結晶性のいい領域を
形成するのではなく、窒化物半導体基板の表面全体を均
一に低転位とすることができるため、安定した低転位基
板を提供することができる。又、成長界面を複数(2つ
以上)有することによりサファイア等の異種基板と窒化
物半導体との間に生じる応力を異種基板と窒化物半導体
との界面だけでなく、数段階で分散することができる。
この応力は熱膨張係数差であり、異種基板と窒化物半導
体との成長界面だけでは、この応力を十分に緩和させる
ことができない。そのため、窒化物半導体基板に反りを
生じ、さらには窒化物半導体内に割れや欠けを生じる。
そこで、成長界面を窒化物半導体内に少なくとも2つ形
成することで、このような問題を解決させることもでき
る。
Further, by repeating the step of forming a growth interface in the nitride semiconductor, a plurality of growth interfaces can be formed, and threading dislocations can be further reduced. As a specific example, in a nitride semiconductor substrate having two growth interfaces, the threading dislocation density per unit area is 1 × 10 6 / cm 2 or less,
Preferably, it can be 7 × 10 5 particles / cm 2 .
This nitride semiconductor substrate does not selectively form a region having good crystallinity, but can uniformly reduce the entire surface of the nitride semiconductor substrate to low dislocations. Therefore, a stable low dislocation substrate is provided. Can be. Also, by having a plurality of (two or more) growth interfaces, the stress generated between the heterogeneous substrate such as sapphire and the nitride semiconductor can be dispersed not only at the interface between the heterogeneous substrate and the nitride semiconductor but also in several stages. it can.
This stress is a difference in thermal expansion coefficient, and the stress cannot be sufficiently reduced only by the growth interface between the heterogeneous substrate and the nitride semiconductor. For this reason, the nitride semiconductor substrate is warped, and furthermore, cracks and chips are generated in the nitride semiconductor.
Therefore, such a problem can be solved by forming at least two growth interfaces in the nitride semiconductor.

【0022】上記に示すように厚膜成長させ、成長界面
を窒化物半導体内に複数有することは、ワイヤーソーで
の切断を同時に成長界面の数だけ行うことができる。そ
のため、窒化物半導体の単体基板を一度に量産すること
ができる。
By growing a thick film and having a plurality of growth interfaces in the nitride semiconductor as described above, cutting by a wire saw can be performed simultaneously by the number of growth interfaces. Therefore, a single substrate of a nitride semiconductor can be mass-produced at a time.

【0023】ここで、異種基板とは窒化物半導体と異な
る基板であればよい。この異種基板にはC面、R面、及
びA面のいずれかを主面とするサファイアやSiC(6
H、4H、3C)、スピネル、ZnS、ZnO、Si、
GaAs等がある。又、窒化ガリウムのように一般式I
AlGa1−x+yN(0≦X≦1、0≦Y≦
1、0≦X+Y≦1)で示される窒化物半導体を基板と
することもできる。また、異種基板の大きさは特に限定
されないが、1〜5インチφのウェハーが用いられてお
り、基板の厚みも劈開やダイシングによるチップ化が可
能な範囲であればよい。具体的には異種基板の厚みは
0.1mm以上とする。これらの異種基板は表面が平坦
なものを使用するが、窒化物半導体から成る核、又は層
を成長させることができれば、窒化物半導体の成長面
に、例えばエッチング等により細かい荒れを有するもの
や、異種基板の窒化物半導体の成長面に凹凸、斜面、階
段形状を有するものや、異種基板の窒化物半導体の成長
面に対し裏面に凹凸、溝等を有するものであってもよ
い。
Here, the heterogeneous substrate may be any substrate different from the nitride semiconductor. This heterogeneous substrate includes sapphire or SiC (6) having any one of the C plane, the R plane, and the A plane as a main surface.
H, 4H, 3C), spinel, ZnS, ZnO, Si,
GaAs and the like. Also, as in gallium nitride, the general formula I
n x Al y Ga 1-x + y N (0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦
1, 0 ≦ X + Y ≦ 1) may be used as the substrate. The size of the heterogeneous substrate is not particularly limited, but a wafer having a diameter of 1 to 5 inches is used, and the thickness of the substrate may be any range as long as it can be formed into chips by cleavage or dicing. Specifically, the thickness of the heterogeneous substrate is 0.1 mm or more. These heterogeneous substrates have a flat surface, but if a nucleus or a layer made of a nitride semiconductor can be grown, the growth surface of the nitride semiconductor has a fine roughness by, for example, etching, The substrate may have irregularities, slopes, or steps on the growth surface of the nitride semiconductor of the heterogeneous substrate, or may have irregularities, grooves, etc. on the back surface of the nitride semiconductor on the growth surface of the heterogeneous substrate.

【0024】以上に示すように成長界面を窒化物半導体
内に有することで、ワイヤーソーでの切断が可能とな
る。窒化物半導体内に成長界面がなければ、ワイヤーソ
ーでの切断は異種基板上に直接成長させた窒化物半導体
を切断するものであるため、歪みが大きく、切断時に異
種基板のみならず、窒化物半導体も割れていた。そのた
め、このワイヤーソーでの切断により窒化物半導体の単
体基板を得るのは困難であった。そこで、本発明では上
記に示す条件でワイヤーソーでの切断が可能な成長界面
を有する窒化物半導体基板とした。また、この成長界面
を窒化物半導体内に複数(2つ以上)有することで、異
種基板との格子定数差や熱膨張係数差から生じる応力を
緩和させることができる。そのため、異種基板上に窒化
物半導体はワイヤーソーの太さよりも厚膜である必要が
あるが、300μm以上の厚膜で成長させることが可能
となる。そのため、ワイヤーソーでの切断に必要な厚膜
成長が可能となり、ワイヤーソーでの切断が行うことが
できる。また、窒化物半導体内に成長界面を複数(2つ
以上)有することで、一度に成長界面と同じ数のワイヤ
ーソーで切断させることができ、窒化物半導体の単体を
量産することができる。
By having the growth interface in the nitride semiconductor as described above, cutting with a wire saw becomes possible. If there is no growth interface in the nitride semiconductor, cutting with a wire saw cuts a nitride semiconductor grown directly on a heterogeneous substrate. The semiconductor was also cracked. Therefore, it was difficult to obtain a nitride semiconductor single substrate by cutting with this wire saw. Therefore, in the present invention, a nitride semiconductor substrate having a growth interface that can be cut with a wire saw under the above conditions is provided. Further, by providing a plurality (two or more) of the growth interfaces in the nitride semiconductor, it is possible to reduce a stress caused by a difference in lattice constant and a difference in thermal expansion coefficient between the different types of substrates. Therefore, the nitride semiconductor needs to be thicker than the thickness of the wire saw on the heterogeneous substrate, but can be grown to a thickness of 300 μm or more. Therefore, a thick film required for cutting with a wire saw can be grown, and cutting with a wire saw can be performed. In addition, by providing a plurality (two or more) of growth interfaces in the nitride semiconductor, the nitride semiconductor can be cut at once with the same number of wire saws as the growth interface, and a single nitride semiconductor can be mass-produced.

【0025】このように本発明は、異種基板上に成長条
件の異なる窒化物半導体を成長させることで、窒化物半
導体内に結晶的不均一を有する成長界面を形成し、ワイ
ヤーソーで切断するものである。このようにワイヤーソ
ーで切断する時に生じる窒化物半導体への応力により発
生する割れや欠け等が異種基板から窒化物半導体まで影
響を及ぼさず、容易に異種基板の除去が可能となり、膜
厚が100μm以上の窒化物半導体から成る単体基板を
形成することができる。
As described above, the present invention is to form a growth interface having crystal non-uniformity in a nitride semiconductor by growing nitride semiconductors having different growth conditions on a heterogeneous substrate, and cutting with a wire saw. It is. As described above, cracks or chips generated by stress on the nitride semiconductor generated when cutting with a wire saw do not affect the different types of substrates to the nitride semiconductor, and the different types of substrates can be easily removed, and the film thickness is 100 μm. A single substrate made of the above nitride semiconductor can be formed.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明における窒化物半導体から
成る単体基板は、異種基板上の窒化物半導体内にクレー
ター、又は凸型の斜面を有する成長界面を備えた窒化物
半導体基板をワイヤーソーを用いて成長界面で切断する
ことにより形成される。以下、本発明の実施形態につい
て図1をもとに製造工程をもとに説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A single substrate made of a nitride semiconductor according to the present invention is obtained by forming a nitride semiconductor substrate having a growth interface having a crater or a convex slope in a nitride semiconductor on a heterogeneous substrate by using a wire saw. And cut at the growth interface. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on a manufacturing process based on FIG.

【0027】第1の工程としては、異種基板1上に下地
層2を成長させ、次に、2段階成長により、第1の窒化
物半導体3を成長させ、その上に、第2の窒化物半導体
4を成長させることにより、第1の窒化物半導体3と第
2の窒化物半導体4との間に成長界面を有する窒化物半
導体基板を形成する。
As a first step, a base layer 2 is grown on a heterogeneous substrate 1, and then a first nitride semiconductor 3 is grown by two-stage growth, and a second nitride semiconductor 3 is grown thereon. By growing the semiconductor 4, a nitride semiconductor substrate having a growth interface between the first nitride semiconductor 3 and the second nitride semiconductor 4 is formed.

【0028】本発明における異種基板1としてはC面、
R面、及びA面のいずれかを主面とするサファイアやS
iC(6H、4H、3C)、スピネル、ZnS、Zn
O、GaAs、Si、又は窒化物半導体等が基板として
挙げられる。好ましい異種基板1としては、サファイ
ア、SiC、スピネルである。また、基板をオフアング
ルしていてもよく、この場合ステップ状にオフアングル
した基板を用いると窒化物半導体からなる下地層2の成
長が結晶性よく成長する傾向にあり好ましい。この時の
オフ角としては、0°〜0.5°、好ましくは0.1°
〜0.2°とする。これらの異種基板は表面が平坦なも
のを使用するが、窒化物半導体から成る核、又は層を成
長させることができれば、例えばエッチング等により細
かい荒れを有するものや、基板に凹凸、斜面、階段形状
を有するものであってもよい。
The heterogeneous substrate 1 in the present invention is a C-plane,
Sapphire or S whose main surface is either R surface or A surface
iC (6H, 4H, 3C), spinel, ZnS, Zn
O, GaAs, Si, a nitride semiconductor, or the like is used as the substrate. Preferred examples of the heterogeneous substrate 1 include sapphire, SiC, and spinel. In addition, the substrate may be off-angled. In this case, it is preferable to use a substrate that is off-angled in a step-like manner because the underlayer 2 made of a nitride semiconductor tends to grow with good crystallinity. The off angle at this time is 0 ° to 0.5 °, preferably 0.1 °.
To 0.2 °. These dissimilar substrates have a flat surface, but if a nucleus or a layer made of a nitride semiconductor can be grown, the substrate may have fine roughness by etching or the like, or the substrate may have irregularities, slopes, or steps. May be provided.

【0029】次に下地層2を異種基板1上に気相成長法
により成長させる。この下地層2はバッファー層として
の効果があり、異種基板1と窒化物半導体との格子定数
不整合を緩和させることができる。例えば、窒化ガリウ
ムとサファイアとの格子不整合は約15%と非常に大き
いため、表面モフォロジーの良好な結晶性を有する基板
を得るのは困難であった。下地層2にはこの格子定数の
違いを緩和させる効果があり、具体例としては、Al
Ga1−xN(0≦X≦1)、InGa1− N(0
≦X≦1)、及びInAlGa1−x−yN(0≦
X≦1、0≦Y≦1)が挙げられる。製造方法としては
キャリアガスに水素、原料ガスにはトリメチルガリウ
ム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム等
を用い、300℃以上900℃以下の温度、10オング
ストローム以上10μm以下の膜厚で成長させる。ま
た、n型不純物やp型不純物をドープしてもよい。尚、
この下地層2は複数層であってもよく、また省略するこ
ともできる。
Next, an underlayer 2 is grown on the heterogeneous substrate 1 by a vapor deposition method. The underlayer 2 has an effect as a buffer layer, and can reduce lattice constant mismatch between the heterogeneous substrate 1 and the nitride semiconductor. For example, since the lattice mismatch between gallium nitride and sapphire is as large as about 15%, it has been difficult to obtain a substrate having good surface morphology and good crystallinity. The underlayer 2 has an effect of alleviating this difference in lattice constant. As a specific example, Al x
Ga 1-x N (0 ≦ X ≦ 1), In x Ga 1- x N (0
≦ X ≦ 1), and In x Al y Ga 1-x -y N (0 ≦
X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1). As a manufacturing method, hydrogen is used as a carrier gas, and trimethylgallium, trimethylaluminum, trimethylindium, or the like is used as a source gas, and grown at a temperature of 300 ° C. to 900 ° C. and a film thickness of 10 Å to 10 μm. Further, an n-type impurity or a p-type impurity may be doped. still,
The underlayer 2 may be a plurality of layers, or may be omitted.

【0030】この下地層が2層構造である場合には、例
えば、核や薄膜から成る窒化物半導体を第1の下地層と
して成長させ、次に第2の下地層を第1の下地層上に成
長させることによりC軸配向特性の優れた下地層2とす
ることができる。
When the underlayer has a two-layer structure, for example, a nitride semiconductor comprising a nucleus and a thin film is grown as a first underlayer, and then the second underlayer is formed on the first underlayer. Thus, the underlayer 2 having excellent C-axis alignment characteristics can be obtained.

【0031】この下地層を2層で成長させる場合の成長
条件としては、例えばMOCVD法を用い第1の下地層
と第2の下地層とを同様のキャリアガスを用い、キャリ
アガスには水素ヲ用いる。原料ガスにはトリメチルガリ
ウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム
等を用いて、第1の下地層と第2の下地層との組成を変
えることができる。第1の下地層を300℃以上900
℃以下の低温で、薄膜を10オングストローム以上0.
5μm以下の膜厚で成長させた後、第2の下地層は成長
温度を900℃〜1100℃として第1の下地層より高
温で成長させる。この第2の下地層は、核として成長さ
せるものは途中で成長を止め核とし、層とするものは更
に成長を続けることで表面をミラー形成し、第2の下地
層は膜厚を5μm以下とする。このような2層構造とし
て表面をミラー形成するには、結晶の核密度の均一性や
配向特性、及び大きさ、層の厚みの制御が容易であるM
OCVD法を用いるのが好ましいが、他の気相成長法を
用いることもできる。このように異種基板1上に下地層
を900℃以下の温度で成長させることにより異種基板
上に成長させる窒化物半導体との格子定数不正を緩和さ
せることができる。例えば、窒化ガリウムとサファイア
との格子不整合は約14%と非常に大きいが、この下地
層を成長させることにより、表面モフォロジーの良好な
結晶性を有する窒化物半導体基板を得ることができる。
下地層2としては窒化物半導体から成る核、または層で
あり組成式としては特に限定されず、一般式InAl
Ga 1−x−yN(0≦x、0≦y、x+y<1)に
よって表すことができる。下地層を核として成長させる
場合は途中で成長を止め、また層として成長させる場合
はさらに成長を続けることでミラーを形成した窒化物半
導体層とする。なお、下地層は異種基板の種類等により
省略することもできる。
Growth when this underlayer is grown in two layers
The conditions are, for example, the first underlayer using the MOCVD method.
And the second underlayer using the same carrier gas,
Hydrogen is used for Agus. Trimethyl gully as source gas
, Trimethylaluminum, trimethylindium
The composition of the first underlayer and the second underlayer is changed by using
Can be obtained. 300 ° C. or higher 900 for the first underlayer
At a low temperature of not more than 10 ° C., the thin film should have a thickness of 10 Å or more.
After growing to a thickness of 5 μm or less, the second underlayer is grown
Set the temperature to 900 ° C to 1100 ° C and higher than the first underlayer.
Grow at warm. This second underlayer is grown as a nucleus.
Those that make growth stop the growth in the middle,
The surface is mirror-formed by continuing to grow on the second base
The layer has a thickness of 5 μm or less. Such a two-layer structure
In order to mirror the surface by
M that facilitates control of orientation characteristics, size, and layer thickness
It is preferable to use the OCVD method.
It can also be used. As described above, the underlayer is formed on the heterogeneous substrate 1.
Of heterogeneous substrates by growing
Alleviates lattice mismatch with nitride semiconductor grown on top
Can be made. For example, gallium nitride and sapphire
Is very large, about 14%.
By growing the layer, good surface morphology
A nitride semiconductor substrate having crystallinity can be obtained.
The underlayer 2 is a nucleus or layer made of a nitride semiconductor.
The composition formula is not particularly limited, and the general formula InxAl
yGa 1-xyN (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y <1)
Therefore, it can be expressed. Growing with underlayer as core
In the case of stopping the growth in the middle and growing it as a layer
Is the nitride half that formed the mirror by continuing to grow further
Conductor layer. The underlayer depends on the type of the heterogeneous substrate, etc.
It can be omitted.

【0032】次に、下地層2を成長させた異種基板1上
に、第1の窒化物半導体3と第2の窒化物半導体4とを
成長させる。第1の窒化物半導体3としては、成長界面
がクレーター、又は凸型の斜面となるものであり、好ま
しくはこの凸型の斜面は連続して形成されているもので
ある。また、この界面の高低差が好ましくは5μm〜1
00μm、より好ましくは5μm〜50μmであれば、
貫通転位の成長方向を斜面成長方向に曲げることができ
るため、第2の窒化物半導体4の成長時にこの貫通転位
同士を接合させ、貫通転位を集束させることができる。
この窒化物半導体基板は30μm以上の膜厚で成長させ
ても成長界面を有することにより応力緩和をすることが
でき、成長界面の形成により貫通転位を集束させること
もできるが、さらに厚膜成長させることにより貫通転位
を低減させる効果も有する。
Next, a first nitride semiconductor 3 and a second nitride semiconductor 4 are grown on the heterogeneous substrate 1 on which the base layer 2 has been grown. As the first nitride semiconductor 3, the growth interface is a crater or a convex slope, and preferably, the convex slope is formed continuously. The height difference at the interface is preferably 5 μm to 1 μm.
00 μm, more preferably 5 μm to 50 μm,
Since the growth direction of threading dislocations can be bent in the direction of slope growth, the threading dislocations can be joined together during the growth of second nitride semiconductor 4 and the threading dislocations can be focused.
Even if this nitride semiconductor substrate is grown to a thickness of 30 μm or more, it has a growth interface so that stress can be relaxed and threading dislocations can be focused by forming the growth interface. This also has the effect of reducing threading dislocations.

【0033】さらに、このような成長界面を2つ形成す
るには、第2の窒化物半導体4上に第3の窒化物半導体
5、その上に第4の窒化物半導体6を成長させる。これ
により、第1の窒化物半導体3と、第2の窒化物半導体
4との間に成長界面を形成し、第3の窒化物半導体5
と、第4の窒化物半導体6との間に成長界面を形成する
ことができる。
Further, in order to form two such growth interfaces, a third nitride semiconductor 5 is grown on the second nitride semiconductor 4, and a fourth nitride semiconductor 6 is grown thereon. Thereby, a growth interface is formed between the first nitride semiconductor 3 and the second nitride semiconductor 4, and the third nitride semiconductor 5
And a fourth nitride semiconductor 6 to form a growth interface.

【0034】このような成長界面の形成条件としては、
第1の窒化物半導体、及び第3の窒化物半導体の成長条
件である成長速度を0.2mm/hour以上、好まし
くは0.5mm/hour以上とし、上限は100mm
/hour以下とする。する。この成長速度で第1の窒
化物半導体を成長させれば、表面にクレーターや凸型の
斜面を連続して形成することができ、その上に成長させ
る第2の窒化物半導体や第4の窒化物半導体との間に成
長界面を形成ことができる。このような窒化物半導体基
板を得る条件としては、第1の窒化物半導体の成長速度
(R1)と、第2の窒化物半導体の成長速度(R2)と
の比(R1/R2)が1以上であること、つまり第2の
窒化物半導体の成長速度を第1の窒化物半導体の成長速
度よりも遅くすることが好ましい。これは、第3の窒化
物半導体と第4の窒化物半導体とについても同様であ
り、第3の窒化物半導体の成長速度(R3)と、第4の
窒化物半導体の成長速度(R4)との比(R3/R4)
が1以上とし、第4の窒化物半導体の成長速度を第3の
窒化物半導体の成長速度よりも遅くすることが好まし
い。
The conditions for forming such a growth interface include:
The growth rate, which is the growth condition of the first nitride semiconductor and the third nitride semiconductor, is 0.2 mm / hour or more, preferably 0.5 mm / hour or more, and the upper limit is 100 mm
/ Hour or less. I do. If the first nitride semiconductor is grown at this growth rate, a crater or a convex slope can be continuously formed on the surface, and the second nitride semiconductor or the fourth nitride semiconductor grown thereon can be formed. A growth interface can be formed with the semiconductor. As a condition for obtaining such a nitride semiconductor substrate, a ratio (R1 / R2) of a growth rate (R1) of the first nitride semiconductor to a growth rate (R2) of the second nitride semiconductor is 1 or more. That is, it is preferable that the growth rate of the second nitride semiconductor be lower than the growth rate of the first nitride semiconductor. The same applies to the third nitride semiconductor and the fourth nitride semiconductor. The third nitride semiconductor growth rate (R3) and the fourth nitride semiconductor growth rate (R4) Ratio (R3 / R4)
Is preferably 1 or more, and the growth rate of the fourth nitride semiconductor is preferably lower than the growth rate of the third nitride semiconductor.

【0035】また、その他の成長界面を形成する条件と
しては、第1〜第4の窒化物半導体にn型不純物やp型
不純物をドープさせることが挙げられる。第1の窒化物
半導体と第2の窒化物半導体との不純物ドープ量を変え
るか、又は異なる不純物をドープさせる。例えば、第1
の窒化物半導体や第3の窒化物半導体にはn型不純物と
してSiをドープさせることで、縦方向の成長を促進さ
せて、クレーター、や凸型の斜面を形成させることがで
きる。次に第2の窒化物半導体や第4の窒化物半導体に
はp型不純物としてMgをドープして横方向の成長を促
進させる。また、n型不純物とp型不純物を同時ドープ
させてもよい。このように成長方向を変化させることに
より、成長界面を形成することができると同時に転位の
低減効果もある。さらに、上記に示す成長速度の条件と
不純物ドープの条件を合わせて成長界面を形成すること
もできる。ここでn型不純物としてはSi、Ge、Sn
及びS等の少なくとも1種類をドープしたもの、p型不
純物としてはMg、Be、Cr、Mn、Ca、Zn等を
用いることができる。また、成長界面を形成するために
は、その他の反応条件として第1の窒化物半導体と第2
の窒化物半導体との成長温度差を設けるなども考えられ
る。
As another condition for forming the growth interface, the first to fourth nitride semiconductors may be doped with an n-type impurity or a p-type impurity. The impurity doping amount of the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor is changed, or different impurities are doped. For example, the first
By doping the nitride semiconductor and the third nitride semiconductor with Si as an n-type impurity, vertical growth can be promoted to form craters and convex slopes. Next, the second nitride semiconductor and the fourth nitride semiconductor are doped with Mg as a p-type impurity to promote lateral growth. Further, an n-type impurity and a p-type impurity may be simultaneously doped. By changing the growth direction in this manner, a growth interface can be formed, and at the same time, there is an effect of reducing dislocations. Furthermore, the growth interface can be formed by matching the above-described growth rate conditions and impurity doping conditions. Here, the n-type impurities are Si, Ge, Sn
And at least one of S, S, and the like, and Mg, Be, Cr, Mn, Ca, Zn, or the like can be used as the p-type impurity. In order to form a growth interface, other reaction conditions include the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor.
It is also conceivable to provide a growth temperature difference with respect to the nitride semiconductor.

【0036】以上より、成長界面を形成すれば、後工程
でのワイヤーソーでの切断が容易にできる。また、異種
基板上に格子定数や熱膨張係数の違う窒化物半導体を厚
膜で成長させることが可能となる。さらに、クレーター
や凸型の斜面を形成することにより貫通転位を多方向に
曲げることで、多方向に曲げられた貫通転位は貫通転位
同士が接合しループを形成して集束するために、貫通転
位を減少した窒化物半導体基板とすることができる。第
1の窒化物半導体上に第1の窒化物半導体よりも成長速
度が遅い第2の窒化物半導体を積層することにより、欠
陥の減少を促進させ、鏡面で平坦性を有する低欠陥であ
る窒化物半導体基板を得ることができる。
As described above, if a growth interface is formed, cutting with a wire saw in a subsequent step can be easily performed. In addition, it becomes possible to grow a nitride semiconductor having a different lattice constant and a different thermal expansion coefficient on a heterogeneous substrate in a thick film. Furthermore, threading dislocations are bent in multiple directions by forming craters and convex slopes, and threading dislocations that are bent in multiple directions join together to form a loop and converge. Can be reduced to provide a nitride semiconductor substrate. By stacking a second nitride semiconductor having a growth rate lower than that of the first nitride semiconductor on the first nitride semiconductor, reduction of defects is promoted, and low-defect nitride having mirror flatness is obtained. A semiconductor substrate can be obtained.

【0037】この第1の窒化物半導体の膜厚としては特
に限定されないが、好ましくは20μm〜1mm、より
好ましくは50μm〜200μmであり、圧力条件とし
ては常圧、又は微減圧で成長させる。第2、第4の窒化
物半導体は、第1、第3の窒化物半導体と同温、又はそ
れ以上の温度で成長させるのが好ましく、1000℃以
上とする。ただし、第1の窒化物半導体3と第2の窒化
物半導体4との温度差が大きければ基板に反りが発生す
るため成長温度差が少ない方が好ましい。また、第2の
窒化物半導体4の膜厚としては、最上面が鏡面になれば
特に限定されず、第1の窒化物半導体にあるクレーター
や凸型斜面の高低差が埋まる範囲の膜厚であればよい。
そのため、第2の窒化物半導体は膜厚を30μm程度の
成長が可能な気相成長法であればMOCVD法やMBE
法等でも行うことができる。
The thickness of the first nitride semiconductor is not particularly limited, but is preferably 20 μm to 1 mm, more preferably 50 μm to 200 μm. The first nitride semiconductor is grown under normal pressure or slightly reduced pressure. The second and fourth nitride semiconductors are preferably grown at a temperature equal to or higher than the first and third nitride semiconductors, and the temperature is set to 1000 ° C. or higher. However, if the temperature difference between the first nitride semiconductor 3 and the second nitride semiconductor 4 is large, the substrate is warped, so that the difference in growth temperature is preferably small. The thickness of the second nitride semiconductor 4 is not particularly limited as long as the uppermost surface is a mirror surface, and has a thickness within a range in which a height difference between a crater and a convex slope in the first nitride semiconductor is filled. I just need.
For this reason, the second nitride semiconductor can be grown by a MOCVD method or an MBE method if it can be grown to a film thickness of about 30 μm.
It can also be performed by a method or the like.

【0038】第1〜第4の窒化物半導体の組成式として
は、特に限定されず、一般式InAlGa
1−x−yN(0≦x、0≦y、x+y<1)によって
表すことができる。但し、第1の窒化物半導体3と第2
の窒化物半導体4に限らず、それぞれの組成は互いに異
なるものであってもよい。これらの窒化物半導体には、
アンドープの窒化物半導体、n型不純物としてSi、G
e、Sn及びS等の少なくとも一種類をドープした窒化
物半導体、又はp型不純物としてはMg、Be、Cr、
Mn、Ca、Zn等をドープした窒化物半導体を用いる
ことができる。
[0038] As the composition formula of the first to fourth nitride semiconductor is not particularly limited, the general formula In x Al y Ga
1-xyN (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y <1). However, the first nitride semiconductor 3 and the second nitride semiconductor 3
The composition is not limited to the nitride semiconductor 4 and may be different from each other. These nitride semiconductors include:
Undoped nitride semiconductor, Si, G as n-type impurity
e, a nitride semiconductor doped with at least one kind of Sn and S, or Mg, Be, Cr,
A nitride semiconductor doped with Mn, Ca, Zn, or the like can be used.

【0039】このように下地層2の上に成長させる第1
の窒化物半導体3と第2の窒化物半導体4とを成長速度
を速く、厚膜で成長させる場合にはハイドライド気相エ
ピタキシャル成長法であるのが好ましい。成長界面を有
する窒化物半導体基板であれば、基板に発生する応力を
緩和させ、300μm以上の厚膜の窒化物半導体を成長
させた窒化物半導体基板を得ることが可能となる。
The first layer thus grown on the underlayer 2
When the nitride semiconductor 3 and the second nitride semiconductor 4 are grown at a high growth rate and in a thick film, the hydride vapor phase epitaxial growth method is preferably used. In the case of a nitride semiconductor substrate having a growth interface, it is possible to obtain a nitride semiconductor substrate on which a nitride semiconductor having a thickness of 300 μm or more is grown by relaxing the stress generated on the substrate.

【0040】以下にHVPE装置を用いた場合の成長条
件を示す。本発明において、第1〜第4の窒化物半導体
の成長方法はハイドライド気相エピタキシャル成長法を
用いることができる。このハイドライド気相エピタキシ
ャル成長法とは、ガリウム、アルミニウム、インジウム
等の3族元素と、塩化水素等のハロゲンガスとを反応さ
せて、3族元素の塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロ
ゲン化物を得て、そのハロゲン化物をアンモニア、ヒド
ラジン等のN源と高温で反応させて窒化物半導体を得る
方法である。
The growth conditions when the HVPE apparatus is used are shown below. In the present invention, a hydride vapor phase epitaxial growth method can be used as the first to fourth nitride semiconductor growth methods. In the hydride vapor phase epitaxial growth method, a Group 3 element such as gallium, aluminum, indium or the like is reacted with a halogen gas such as hydrogen chloride to obtain a halide of the Group 3 element such as chloride, bromide or iodide. Then, the halide is reacted with an N source such as ammonia or hydrazine at a high temperature to obtain a nitride semiconductor.

【0041】窒化物半導体として窒化ガリウムを成長さ
せるには、HVPE装置内において、ガリウムメタルを
入れた石英ボートを設置し、さらに石英ボートから離れ
た位置に異種基板であるウェハーを設置する。次にガリ
ウムメタルと反応させるハロゲンガスの供給管と、ハロ
ゲンガス供給管とは別に、N源供給管を設ける。このハ
ロゲンガスとしてはHCl等があり、キャリアガスと共
にハロゲンガス管より導入される。このハロゲンガスと
ガリウム等の金属が反応することにより3族元素のハロ
ゲン化物を生成させ、さらに、N源供給管より流したア
ンモニアガスと反応することにより第1〜第4の窒化物
半導体層とを下地層を介した異種基板上に成長させる。
また、窒化物半導体にn型不純物をドープする場合に
は、例えばSiであればジクロロシラン、トリクロロシ
ラン、モノシランを原料ガスに用いることができる。
In order to grow gallium nitride as a nitride semiconductor, a quartz boat containing gallium metal is installed in an HVPE apparatus, and a wafer which is a heterogeneous substrate is installed at a position away from the quartz boat. Next, an N source supply pipe is provided separately from the supply pipe of the halogen gas to be reacted with the gallium metal and the halogen gas supply pipe. The halogen gas includes HCl and the like, and is introduced from a halogen gas pipe together with the carrier gas. The halogen gas reacts with a metal such as gallium to generate a halide of a Group 3 element, and further reacts with the ammonia gas flowing from the N source supply pipe to form a first to fourth nitride semiconductor layer. Is grown on a heterogeneous substrate via an underlayer.
When doping a nitride semiconductor with an n-type impurity, for example, dichlorosilane, trichlorosilane, or monosilane can be used as a source gas in the case of Si.

【0042】以上により形成した窒化物半導体基板にお
いて、第2の窒化物半導体4としては、第1の窒化物半
導体3との成長界面に結晶的な不均一を有するものであ
る。また、この成長界面で転位密度が大幅に異なるもの
が好ましい。第1の窒化物半導体と第2の窒化物半導体
との界面に転位密度差を有することにより、後の工程に
おいてのワイヤーソーでの切断時に第2の窒化物半導体
に割れを生じることなく容易に異種基板を除去すること
ができる。
In the nitride semiconductor substrate formed as described above, the second nitride semiconductor 4 has a crystal nonuniformity at the growth interface with the first nitride semiconductor 3. Further, it is preferable that the dislocation density is significantly different at the growth interface. By having a dislocation density difference at the interface between the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor, the second nitride semiconductor can be easily broken without causing cracks when cutting with a wire saw in a later step. Dissimilar substrates can be removed.

【0043】第2の工程では、第1の工程において形成
した成長界面を窒化物半導体内に有する窒化物半導体基
板を第2の窒化物半導体の最上面を土台に貼り付けて固
定させる。次に、高速走行するワイヤーソーによりスラ
リーを供給し、このスラリーのラッピング効果により成
長界面付近で切断する。このスラリーとは、砥粒を混合
した加工液である。得られる窒化物半導体の単体基板は
膜厚が50μm以上、好ましくは100μm以上とす
る。
In the second step, the nitride semiconductor substrate having the growth interface formed in the first step in the nitride semiconductor is fixed by attaching the uppermost surface of the second nitride semiconductor to the base. Next, the slurry is supplied by a high-speed traveling wire saw, and cut near the growth interface by the lapping effect of the slurry. This slurry is a working liquid in which abrasive grains are mixed. The obtained nitride semiconductor single substrate has a thickness of 50 μm or more, preferably 100 μm or more.

【0044】ここで、土台に固定させるための貼り合わ
せに用いる共晶材料としてはワックスやメタルが挙げら
れる。このメタルにはAu合金があり、具体例としてA
u−Sn、Au−SiやAu−Ge、その他にZnを用
いることができ、さらに治具などで加圧することにより
基板の反りを抑制させる。その他に窒化物半導体基板の
固定にはエポキシ樹脂等も用いることができる。
Here, examples of the eutectic material used for bonding for fixing to the base include wax and metal. This metal includes an Au alloy.
u-Sn, Au-Si, Au-Ge, and other Zn can be used, and further, the substrate is suppressed from being warped by pressing with a jig or the like. In addition, an epoxy resin or the like can be used for fixing the nitride semiconductor substrate.

【0045】得られた第2の窒化物半導体の切断された
面を研磨することにより平坦、かつ鏡面とし、さらに上
記で使用した共晶材料を加熱除去し、酸洗浄することに
より窒化物半導体の単体基板として得ることができる。
得られた単体基板は、膜厚50μm以上であり、単位面
積あたりの転位数が1×10個/cm以下の低転位
密度である窒化物半導体となる。
The cut surface of the obtained second nitride semiconductor is polished to make it flat and mirror-finished, and the eutectic material used above is removed by heating, followed by acid washing, thereby removing the nitride semiconductor. It can be obtained as a single substrate.
The obtained single substrate is a nitride semiconductor having a film thickness of 50 μm or more and a low dislocation density of 1 × 10 7 / cm 2 or less per unit area.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明における実施例について図面を
参照して説明する。 [実施例1]図1に示すように、異種基板1として、C
面を主面、オリフラ面をA面とするサファイア基板を用
い、MOCVD装置にセットし、温度1050℃で10
分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の付着物
を除去した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Example 1] As shown in FIG.
Using a sapphire substrate having the main surface as the main surface and the orientation flat surface as the A surface, the sapphire substrate was set in an MOCVD apparatus,
A minute of thermal cleaning was performed to remove moisture and attached substances on the surface.

【0047】次に、温度を510℃にして、キャリアガ
スに水素、原料ガスにアンモニアとトリメチルガリウム
を用い、GaNより成る第1の下地層を200オングス
トロームの膜厚で成長させた。
Next, at a temperature of 510 ° C., a first underlayer made of GaN was grown to a thickness of 200 angstroms using hydrogen as a carrier gas and ammonia and trimethylgallium as source gases.

【0048】その後、第1の下地層上に第2の下地層と
してGaNから成り平坦性を有する層を成長温度105
0℃において膜厚2.5μmで形成した。本実施例で
は、成長時のキャリアガスとして水素を20.5L/
分、原料ガスとしてアンモニアを5L/分、トリメチル
ガリウムを25cc/分間、流した。
Thereafter, a layer made of GaN and having flatness is formed on the first underlayer as a second underlayer at a growth temperature of 105.
The film was formed at 0 ° C. with a thickness of 2.5 μm. In this embodiment, hydrogen is used as a carrier gas during growth at 20.5 L /
As a raw material gas, ammonia was flowed at 5 L / min and trimethylgallium at 25 cc / min.

【0049】第2の下地層を成長後、ハイドライド気相
エピタキシャル成長装置にセットし、Gaメタルを石英
ボートに用意し、ハロゲンガスにHClガスを用いるこ
とによりGaClを生成し、次に、Nガスであるアン
モニアガスと反応させ、GaNよりなる第1の窒化物半
導体層3を成長させた。第1の窒化物半導体層3の成長
温度としては1000℃であり、成長速度を0.2mm
/hourとして、膜厚100μmで成長させる。
After the second underlayer is grown, the substrate is set in a hydride vapor phase epitaxial growth apparatus, Ga metal is prepared in a quartz boat, and GaCl 3 is generated by using HCl gas as a halogen gas. And a first nitride semiconductor layer 3 made of GaN was grown. The growth temperature of the first nitride semiconductor layer 3 is 1000 ° C., and the growth rate is 0.2 mm
/ Hour to grow with a film thickness of 100 μm.

【0050】次に、第1の窒化物半導体層3上に、第2
の窒化物半導体層4をハイドライド気相エピタキシャル
成長法装置において成長させる。この時の成長条件とし
ては、成長温度を第1の窒化物半導体層3と同温とし、
第2の窒化物半導体層4の成長速度を50μm/hou
rで膜厚は50μmで成長させる。ここで得られた第2
の窒化物半導体層4の表面は平坦かつ鏡面となり、CL
観察によると貫通転位密度は約7×10個/cm
なる。
Next, a second nitride semiconductor layer 3 is formed on the first nitride semiconductor layer 3.
Is grown in a hydride vapor phase epitaxial growth apparatus. As growth conditions at this time, the growth temperature is the same as that of the first nitride semiconductor layer 3,
The growth rate of the second nitride semiconductor layer 4 is 50 μm / hou.
At r, the film is grown at a thickness of 50 μm. The second obtained here
The surface of the nitride semiconductor layer 4 is flat and mirror-
According to observation, the threading dislocation density is about 7 × 10 5 / cm 2 .

【0051】次に、上記窒化物半導体の最上面である第
2の窒化物半導体面を共晶材料にAu−Snを用い土台
となるサファイア基板に貼り合わせ、160μmのワイ
ヤーソーにより切断することで反りを緩和させた単体基
板を得ることができる。その後、窒化物半導体のサファ
イア基板側から研磨加工を行うことにより、サファイア
基板を除去した。研磨時に発生するGaNのC面方向の
層状の割れは第1の窒化物半導体と第2の窒化物半導体
との界面で抑制されるため、サファイア基板を取り除い
た後、さらに研磨を行い第1の窒化物半導体を除去する
ことにより、第2の窒化物半導体の第1の窒化物半導体
との界面側(以下、第2の窒化物半導体の第2面と示
す。)を平坦化し鏡面を得ることができる。
Next, the second nitride semiconductor surface, which is the uppermost surface of the nitride semiconductor, is bonded to a base sapphire substrate using Au—Sn as a eutectic material, and cut by a 160 μm wire saw. A single substrate with reduced warpage can be obtained. Thereafter, the sapphire substrate was removed by performing polishing from the nitride semiconductor sapphire substrate side. Since layered cracks in the C-plane direction of GaN generated during polishing are suppressed at the interface between the first nitride semiconductor and the second nitride semiconductor, after the sapphire substrate is removed, further polishing is performed, and By removing the nitride semiconductor, an interface side of the second nitride semiconductor with the first nitride semiconductor (hereinafter, referred to as a second surface of the second nitride semiconductor) is planarized to obtain a mirror surface. Can be.

【0052】[実施例2]実施例1において、図3に示
すように成長界面の形成工程を繰り返し行う。第2の窒
化物半導体4上に、第1の窒化物半導体3と同様の条件
で第3の窒化物半導体5、その上に第2の窒化物半導体
4と同様の条件で第4の窒化物半導体6を成長させ、窒
化物半導体内に成長界面を2つ形成した窒化物半導体基
板を形成する。その他は、実施例1と同様の条件で成長
させ窒化物半導体基板を得る。その後、ワイヤーソーに
より成長界面で切断することにより、単体基板を2つ得
ることができる。得られる窒化物半導体は、実施例1と
同様に単位面積あたりの結晶欠陥が1×10個/cm
以下の低欠陥である窒化物半導体の単体基板である。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, as shown in FIG. 3, the step of forming a growth interface is repeatedly performed. A third nitride semiconductor 5 is formed on the second nitride semiconductor 4 under the same conditions as the first nitride semiconductor 3, and a fourth nitride is formed thereon under the same conditions as the second nitride semiconductor 4. The semiconductor 6 is grown to form a nitride semiconductor substrate having two growth interfaces formed in the nitride semiconductor. Otherwise, a nitride semiconductor substrate is obtained by growing under the same conditions as in Example 1. Thereafter, two single substrates can be obtained by cutting at the growth interface with a wire saw. The obtained nitride semiconductor had crystal defects per unit area of 1 × 10 6 / cm, as in Example 1.
It is a single substrate of a nitride semiconductor having 2 or less defects.

【0053】[実施例3]実施例1において、図2に示
すようにC面を主面としたサファイア基板1上に下地層
2を核として膜厚を0.5μmで成長させた他は第1の
窒化物半導体3、及び第2の窒化物半導体4を実施例1
と同様の条件で成長させ窒化物半導体基板を得る。
Example 3 The procedure of Example 1 was repeated, except that the underlayer 2 was grown on the sapphire substrate 1 having the C-plane as the main surface and the film thickness was 0.5 μm, as shown in FIG. First nitride semiconductor 3 and second nitride semiconductor 4 according to Example 1
And a nitride semiconductor substrate is obtained.

【0054】次に、得られた窒化物半導体基板を土台に
貼り合わせ、ワイヤーソーにより切断することにより、
実施例1と同様に第2面も鏡面を有する単体基板が得ら
れる。得られる窒化物半導体の単体基板は、結晶欠陥が
4×10/cm程度の低欠陥である窒化物半導体と
なる。
Next, the obtained nitride semiconductor substrate is bonded to a base and cut by a wire saw.
As in the first embodiment, a single substrate having a mirror surface on the second surface is obtained. The obtained nitride semiconductor single substrate is a nitride semiconductor having a crystal defect of as low as about 4 × 10 6 / cm 2 .

【0055】[実施例4]実施例1において、窒化物半
導体の切断方法にブレードを用いる以外は同様の条件で
窒化物半導体基板を成長させ、単体基板を得る。この方
法においても、膜厚50μmである窒化物半導体を得る
ことができる。
Example 4 A nitride semiconductor substrate was grown under the same conditions as in Example 1 except that a blade was used for cutting the nitride semiconductor to obtain a single substrate. Also in this method, a nitride semiconductor having a thickness of 50 μm can be obtained.

【0056】[実施例5]実施例1において、第1の窒
化物半導体層3の成長速度を0.2mm/hourとし
て、膜厚200μmで成長させ、その後、第2の窒化物
半導体層4の成長速度を50μm/hourで膜厚は3
00μmで成長させることにより、実施例1と同様の結
晶性であり、膜厚が200μmである窒化物半導体の単
体基板を得ることができる。
Fifth Embodiment In the first embodiment, the first nitride semiconductor layer 3 is grown at a growth rate of 0.2 mm / hour to a thickness of 200 μm, and then the second nitride semiconductor layer 4 is grown. The growth rate is 50 μm / hour and the film thickness is 3
By growing at a thickness of 00 μm, a single substrate of a nitride semiconductor having the same crystallinity as in Example 1 and a thickness of 200 μm can be obtained.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上に示すように本発明では、異種基板
全面の貫通転位を低減した窒化物半導体から成る単体基
板を提供することができる。また、本発明によれば、こ
の単体基板は厚膜とすることが可能であり、一度に複数
の単体基板を量産することが可能である。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a single substrate made of a nitride semiconductor with reduced threading dislocations over the entire surface of a heterogeneous substrate. Further, according to the present invention, the single substrate can be formed as a thick film, and a plurality of single substrates can be mass-produced at a time.

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

【図1】本発明の一実施の形態を示す窒化物半導体の模
式断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a nitride semiconductor showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態を示す窒化物半導体の模
式断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor showing one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態を示す窒化物半導体の模
式断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a nitride semiconductor showing one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態を示す窒化物半導体の模
式断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a nitride semiconductor showing one embodiment of the present invention.

【図5】本発明より形成される単体の窒化物半導体の模
式断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a single nitride semiconductor formed according to the present invention.

【図6】本発明の成長界面における貫通転位の成長方向
を示す模式断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a growth direction of threading dislocations at a growth interface according to the present invention.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1・・・異種基板 2・・・下地層 3・・・第1の窒化物半導体 4・・・第2の窒化物半導体 5・・・第3の窒化物半導体 6・・・第4の窒化物半導体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Different substrate 2 ... Underlayer 3 ... 1st nitride semiconductor 4 ... 2nd nitride semiconductor 5 ... 3rd nitride semiconductor 6 ... 4th nitride Semiconductor

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01S 5/323 610 H01S 5/323 610 Fターム(参考) 5F041 CA34 CA40 CA46 CA65 CA77 5F045 AA02 AA04 AB09 AB14 AC01 AC08 AC19 AD14 AD15 AD16 AD17 AD18 AF02 AF04 AF09 AF12 AF13 BB12 DA53 DA67 GH08 5F052 DA04 DB01 GC06 GC07 GC10 HA03 JA07 KA02 5F073 BA05 BA06 CA17 CB02 CB05 DA05 DA07 EA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 5/323 610 H01S 5/323 610 F term (Reference) 5F041 CA34 CA40 CA46 CA65 CA77 5F045 AA02 AA04 AB09 AB14 AC01 AC08 AC19 AD14 AD15 AD16 AD17 AD18 AF02 AF04 AF09 AF12 AF13 BB12 DA53 DA67 GH08 5F052 DA04 DB01 GC06 GC07 GC10 HA03 JA07 KA02 5F073 BA05 BA06 CA17 CB02 CB05 DA05 DA07 EA29

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異種基板上に気相エピタキシャル成長法
により成長させた窒化物半導体基板から異種基板を除去
することにより窒化物半導体から成る単体基板を製造す
る方法において、 異種基板上に窒化物半導体を2段階成長させることによ
り窒化物半導体内に成長界面を有する窒化物半導体基板
を形成する工程と、 成長界面を形成した後、窒化物半導体基板をワイヤーソ
ーで成長界面に対して平行方向に切断することにより異
種基板を除去する工程と、を備える窒化物半導体から成
る単体基板の製造方法。
1. A method for manufacturing a single substrate made of a nitride semiconductor by removing a heterogeneous substrate from a nitride semiconductor substrate grown by a vapor phase epitaxial growth method on a heterogeneous substrate, comprising: A step of forming a nitride semiconductor substrate having a growth interface in the nitride semiconductor by performing two-stage growth; and, after forming the growth interface, cutting the nitride semiconductor substrate with a wire saw in a direction parallel to the growth interface. Removing a heterogeneous substrate by performing the method.
【請求項2】 前記窒化物半導体基板をワイヤーソーで
切断する工程は、窒化物半導体表面をワックス、メタ
ル、又はエポキシ樹脂により土台に固定させてから行う
請求項1に記載の窒化物半導体から成る単体基板の製造
方法。
2. The nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the step of cutting the nitride semiconductor substrate with a wire saw is performed after fixing the nitride semiconductor surface to a base with wax, metal, or epoxy resin. A method for manufacturing a single substrate.
【請求項3】 前記成長界面を形成する工程において、
窒化物半導体基板は成長界面を少なくとも2つ以上形成
する請求項1に記載の窒化物半導体から成る単体基板の
製造方法。
3. In the step of forming a growth interface,
2. The method according to claim 1, wherein the nitride semiconductor substrate has at least two or more growth interfaces.
【請求項4】 前記異種基板を除去する工程において、
窒化物半導体基板は窒化物半導体内の成長界面で切断す
ることにより単体基板とする請求項1に記載の窒化物半
導体から成る単体基板の製造方法。
4. In the step of removing the heterogeneous substrate,
The method for manufacturing a single substrate made of a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the nitride semiconductor substrate is cut at a growth interface in the nitride semiconductor to be a single substrate.
【請求項5】 前記成長界面を少なくとも2つ以上形成
した窒化物半導体基板に対して、ワイヤーソーでの切断
は成長界面に対して平行方向に2カ所以上である請求項
3に記載の窒化物半導体から成る単体基板の製造方法。
5. The nitride according to claim 3, wherein the cutting with a wire saw is performed at two or more places in a direction parallel to the growth interface with respect to the nitride semiconductor substrate on which at least two or more growth interfaces are formed. A method for manufacturing a single substrate made of a semiconductor.
【請求項6】 前記窒化物半導体の切断方法には、ブレ
ードを用いる請求項1に記載の窒化物半導体から成る単
体基板の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein a blade is used as the nitride semiconductor cutting method.
【請求項7】 前記気相エピタキシャル成長法はハイド
ライド気相エピタキシャル成長法である請求項1に記載
の窒化物半導体から成る単体基板の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the vapor phase epitaxial growth method is a hydride vapor phase epitaxial growth method.
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