JP2002338398A - Method for producing nitride semiconductor substrate and method for producing nitride semiconductor device - Google Patents

Method for producing nitride semiconductor substrate and method for producing nitride semiconductor device

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JP2002338398A
JP2002338398A JP2001149099A JP2001149099A JP2002338398A JP 2002338398 A JP2002338398 A JP 2002338398A JP 2001149099 A JP2001149099 A JP 2001149099A JP 2001149099 A JP2001149099 A JP 2001149099A JP 2002338398 A JP2002338398 A JP 2002338398A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of cracks or fractures in a method for producing a nitride semiconductor substrate or a nitride semiconductor device by growing a nitride semiconductor layer on a mother substrate and separating the mother substrate and the nitride semiconductor layer by laser irradiation. SOLUTION: A GaN layer 2 is grown until the thickness of the layer becomes 150 μm by a hydride vapor-phase epitaxy (hereinafter referred to as HVPE) in which ammonia and GaCl formed by reacting metal Ga and HCl at a high temperature of about 900 deg.C are used as raw materials. After the completion of crystal growth, the temperature of the substrate is lowered to a temperature close to the room temperature, and the substrate is taken out of a HVPE device. Thereafter, the GaN layer 2 is heated to 500 deg.C and irradiated with laser light 10 being scanned.

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、窒化物半導体基板
の製造方法、および可視発光ダイオード装置や青紫色レ
ーザ装置や高速トランジスタなどの窒化物半導体装置が
形成された窒化物半導体基板の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate, and a method for manufacturing a nitride semiconductor substrate on which a nitride semiconductor device such as a visible light emitting diode device, a blue-violet laser device, and a high-speed transistor is formed. .

【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。
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.

【0003】サファイア基板上に窒化物半導体層を成長
し、サファイア基板と窒化物半導体層との界面に強いレ
ーザ光を当てることで、窒化物半導体層を母材基板界面
で局所的に加熱し、分解させ、母材基板から窒化物半導
体層を剥離させる技術(以下レーザリフトオフと呼ぶ)
が検討されている。
[0003] A nitride semiconductor layer is grown on a sapphire substrate, and a strong laser beam is applied to the interface between the sapphire substrate and the nitride semiconductor layer, whereby the nitride semiconductor layer is locally heated at the interface of the base material substrate, Technology for decomposing and separating the nitride semiconductor layer from the base material substrate (hereinafter referred to as laser lift-off)
Is being considered.

【0004】例えば、特開2000−25222号公報
には、レーザリフトオフを用いて、シリコンなどのホス
ト基板上に窒化物半導体装置を転写する方法が示されて
いる。以下、図22を用いて従来の転写技術の説明を行
う。図22(a)の母材基板1はサファイアである。母
材基板1上にGaN層2を成長する(図22(b))。
なお、GaN層2に変えて窒化物半導体の積層構造を成
長して、半導体装置を形成しても良い。GaN層2を、
接着剤35を介してホスト基板36に接着させる(図2
2(c))。母材基板1を通して、GaN層2にレーザ
光10を照射する。レーザ光10は、母材基板1のサフ
ァイアが透過可能で、GaN層2に吸収される波長とす
る。レーザ光10として、例えば、Nd:YAGレーザ
の3次以上の高調波光や、KrFエキシマレーザ光を用
いることができる。照射部は金属Ga11を生じて、母
材基板1とGaN層2とが分離される(図22
(d))。レーザ光10をスキャンして、窒化物半導体
層全面に照射すると、GaN層2と母材基板1とが全面
で分離され、母材基板1からホスト基板36にGaN層
2を転写できる(図22(e))。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-25222 discloses a method of transferring a nitride semiconductor device onto a host substrate such as silicon using laser lift-off. Hereinafter, a conventional transfer technique will be described with reference to FIG. The base material substrate 1 in FIG. 22A is sapphire. A GaN layer 2 is grown on the base material substrate 1 (FIG. 22B).
Note that a semiconductor device may be formed by growing a stacked structure of a nitride semiconductor instead of the GaN layer 2. GaN layer 2
It is bonded to the host substrate 36 via the adhesive 35 (FIG. 2).
2 (c)). The GaN layer 2 is irradiated with the laser beam 10 through the base material substrate 1. The laser beam 10 has a wavelength that can be transmitted through the sapphire of the base material substrate 1 and absorbed by the GaN layer 2. As the laser light 10, for example, third or higher order harmonic light of a Nd: YAG laser or KrF excimer laser light can be used. The irradiated part generates metal Ga11, and the base material substrate 1 and the GaN layer 2 are separated (FIG. 22).
(D)). When the laser light 10 is scanned and irradiated on the entire surface of the nitride semiconductor layer, the GaN layer 2 and the base material substrate 1 are separated on the entire surface, and the GaN layer 2 can be transferred from the base material substrate 1 to the host substrate 36 (FIG. 22). (E)).

【0005】また、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・
アプライド・フィジックス第38巻L217ページ〜L
219ページ(Japanese Journal o
fApplied Physics Vol.38,L
217−L219)には、窒化物半導体層の厚さを20
0μmから300μmとして、ホスト基板などを用いず
にレーザリフトオフを行い、単体のGaN基板を得る方
法が示されている。
[0005] Also, Japanese Journal of Japan
Applied Physics, vol. 38, page L217-L
219 pages (Japanese Journal of Japan)
fApplied Physics Vol. 38, L
217-L219) has a thickness of 20
A method is described in which laser lift-off is performed from 0 μm to 300 μm without using a host substrate or the like to obtain a single GaN substrate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】サファイア基板と窒化
物半導体層の界面にレーザ光を当てることで、窒化物半
導体層を分解させる際、0.3J/cm2以上もの非常
に強い光が照射されるため、サファイア基板と窒化物半
導体層との界面は非常に高温となる。例えば、GaNの
比熱は3.8J/mol/Kであり、光を吸収して1/
e(eは自然対数の底)となるGaNの厚さはおよそ
0.1μmであるので、GaNが光を吸収する領域(以
降単に光吸収領域という)の熱容量はおよそ7×10―
7J/Kとなる。照射されたレーザ光がすべて光吸収領
域の熱上昇に使われた場合、温度上昇は約10000℃
にも達する。実際には、レーザ光のパルスが有限の幅を
有するため熱が光吸収領域以外にもサファイア基板中や
窒化物半導体層中に放散することと、GaN分解のため
に熱が消費されることなどのため、界面近傍の温度は数
1000℃程度の温度になる。
When the nitride semiconductor layer is decomposed by applying a laser beam to the interface between the sapphire substrate and the nitride semiconductor layer, a very strong light of 0.3 J / cm 2 or more is irradiated. Therefore, the temperature of the interface between the sapphire substrate and the nitride semiconductor layer becomes extremely high. For example, the specific heat of GaN is 3.8 J / mol / K,
e (e is the natural logarithm base) has a thickness of about 0.1 μm, so that the heat capacity of a region where GaN absorbs light (hereinafter simply referred to as a light absorption region) is approximately 7 × 10 −
7 J / K. If all the irradiated laser light is used to raise the heat in the light absorption region, the temperature rise will be about 10,000 ° C
Also reach. Actually, since the pulse of the laser beam has a finite width, heat is dissipated into the sapphire substrate and the nitride semiconductor layer in addition to the light absorption region, and heat is consumed for decomposition of GaN. Therefore, the temperature in the vicinity of the interface is about several thousand degrees Celsius.

【0007】サファイア基板の融点は2046℃である
ため、それ以上の温度ではサファイア基板も溶融し、照
射後固化する際に、GaN層と付着してしまうことがあ
った。このようになると、GaN層の分離がスムーズに
行われず、局所的に付着した部分に熱膨張係数差による
ストレスが集中する。その結果、GaN層やサファイア
基板にクラックが生じ、大面積の分離ができない。ま
た、溶融後固化して付着したときの、サファイア基板と
GaN層の付着は不均一である。そのため、照射後に、
サファイア基板とGaN層の熱膨張係数差によるストレ
スがGaN層やサファイア基板に不均一に加わって、G
aN層にクラックが生じることがある。
Since the melting point of the sapphire substrate is 2046 ° C., the sapphire substrate may be melted at a temperature higher than that, and may adhere to the GaN layer when it is solidified after irradiation. In this case, the separation of the GaN layer is not performed smoothly, and the stress due to the difference in thermal expansion coefficient concentrates on the locally attached portion. As a result, cracks occur in the GaN layer and the sapphire substrate, and large areas cannot be separated. In addition, the adhesion between the sapphire substrate and the GaN layer when solidifying and adhering after melting is non-uniform. Therefore, after irradiation,
Stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the sapphire substrate and the GaN layer is unevenly applied to the GaN layer and the sapphire substrate, and G
Cracks may occur in the aN layer.

【0008】また、GaNが分解するとき、金属Gaと
窒素ガスが発生する。このとき、界面がGaの沸点より
高い温度以上に加熱されると高圧のGaガスと窒素ガス
が発生する。なお、Gaの1気圧における沸点は240
3℃である。例えば、1気圧、2500℃で、1cm3
のGaNが分解されると、約16000cm3の金属G
aガスと、約8000cm3の窒素ガスが発生する。こ
のように、発生するガスの総量は分解したGaNの約2
0000倍以上にも達するため、界面が膨張して、窒化
物半導体層やサファイア基板にクラックが生じることが
あり、半導体装置転写や基板作製時に問題となってい
た。
When GaN is decomposed, metallic Ga and nitrogen gas are generated. At this time, when the interface is heated to a temperature higher than the boiling point of Ga, high-pressure Ga gas and nitrogen gas are generated. The boiling point of Ga at one atmospheric pressure is 240
3 ° C. For example, at 1 atmosphere and 2500 ° C., 1 cm 3
When GaN is decomposed, about 16000 cm 3 of metal G
a gas and about 8000 cm 3 of nitrogen gas are generated. Thus, the total amount of generated gas is about 2% of the decomposed GaN.
Since it reaches 0000 times or more, the interface expands and cracks may occur in the nitride semiconductor layer or the sapphire substrate, which has been a problem when transferring a semiconductor device or manufacturing a substrate.

【0009】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、窒化物半導体層に
クラックなどを発生させることなく、レーザリフトオフ
を行う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 provide a means for performing a laser lift-off without causing cracks or the like in a nitride semiconductor layer in manufacturing a nitride semiconductor substrate by laser light irradiation.

【0010】[0010]

【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.

【0011】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
母材基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、前記母
材基板と前記窒化物半導体層との界面の温度が前記母材
基板の融点未満の温度となるように前記窒化物半導体層
に光を照射して前記母材基板と前記窒化物半導体層とを
分離する工程とを有するものである。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate; and forming the nitride semiconductor layer on the nitride semiconductor layer such that an interface temperature between the base material substrate and the nitride semiconductor layer is lower than a melting point of the base material substrate. Irradiating light to separate the base material substrate and the nitride semiconductor layer.

【0012】このような構成とすることで、母材基板が
溶融して窒化物半導体層と再固着することを防ぎ、効率
よく窒化物半導体層を母材基板から分離できる。
With this configuration, the base material substrate is prevented from melting and re-adhering to the nitride semiconductor layer, and the nitride semiconductor layer can be efficiently separated from the base material substrate.

【0013】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
母材基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、前記母
材基板と前記窒化物半導体層との界面の温度がGaの沸
点未満の温度となるように前記窒化物半導体層に光を照
射して前記母材基板と前記窒化物半導体層とを分離する
工程とを有するものである。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate; and irradiating the nitride semiconductor layer with light such that the temperature of the interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer is lower than the boiling point of Ga. And separating the base material substrate and the nitride semiconductor layer.

【0014】このような構成とすることで、発生するG
aは液体または固体となるため生じるガスは窒素のみと
著しく低減され、窒化物半導体層に生じるクラックを防
止することができる。
With such a configuration, the generated G
Since a is a liquid or a solid, the gas generated is remarkably reduced to only nitrogen, and cracks generated in the nitride semiconductor layer can be prevented.

【0015】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
母材基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、前記母
材基板または前記窒化物半導体層を冷却しながら前記窒
化物半導体層に光を照射して前記母材基板と前記窒化物
半導体層とを分離する工程とを有するものである。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Forming a nitride semiconductor layer on a base material substrate; and irradiating the nitride semiconductor layer with light while cooling the base material substrate or the nitride semiconductor layer. And a step of separating

【0016】このような構成とすると、発生するGaは
液体または固体となり、さらに冷却によって発生する窒
素の体積が低減されるため、窒化物半導体層に生じるク
ラックを防止することができる。
With this configuration, generated Ga becomes a liquid or a solid, and the volume of nitrogen generated by cooling is reduced, so that cracks generated in the nitride semiconductor layer can be prevented.

【0017】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
さらに前記母材基板と前記窒化物半導体層とを分離する
工程において、前記母材基板または前記窒化物半導体層
を、窒素が液化する条件下に設置することが好ましい。
この好ましい構成によれば、発生するGaは固体であ
り、発生した窒素も液化しているため、その体積を著し
く低減することができ、窒化物半導体層に生じるクラッ
クを防止することができる。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Further, in the step of separating the base material substrate and the nitride semiconductor layer, it is preferable that the base material substrate or the nitride semiconductor layer is provided under a condition in which nitrogen is liquefied.
According to this preferred configuration, the generated Ga is a solid, and the generated nitrogen is also liquefied. Therefore, the volume can be significantly reduced, and cracks generated in the nitride semiconductor layer can be prevented.

【0018】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
母材基板上に窒化物半導体層を形成する工程と、前記母
材基板および前記窒化物半導体層にかかる圧力が1気圧
より大きくなる条件で前記窒化物半導体層に光を照射し
て前記母材基板と前記窒化物半導体層とを分離する工程
とを有する。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Forming a nitride semiconductor layer on a base material substrate; and irradiating the nitride semiconductor layer with light under a condition that a pressure applied to the base material substrate and the nitride semiconductor layer is greater than 1 atm. Separating the substrate from the nitride semiconductor layer.

【0019】このような構成とすることで、発生するG
aや窒素の体積を低減することができるので、窒化物半
導体層に生じるクラックを防止することができる。
With such a configuration, the generated G
Since the volume of a and nitrogen can be reduced, cracks generated in the nitride semiconductor layer can be prevented.

【0020】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
さらに前記母材基板は、熱膨張係数が前記窒化物半導体
層より小さい第1の材料と、熱膨張係数が前記窒化物半
導体層より大きい第2の材料とからなり、前記第1の材
料および前記第2の材料は、ともに前記の光を透過する
ことが好ましい。この好ましい構成によれば、光を照射
しているときの窒化物半導体層中のクラックの発生を防
ぐことができる。
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention comprises:
Further, the base material substrate is composed of a first material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the nitride semiconductor layer, and a second material having a thermal expansion coefficient larger than that of the nitride semiconductor layer. It is preferable that both of the second materials transmit the light. According to this preferred configuration, it is possible to prevent generation of cracks in the nitride semiconductor layer during light irradiation.

【0021】本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、
さらに母材基板上に窒化物半導体層を形成する工程が、
前記窒化物半導体層を単数または複数層形成して半導体
装置を形成する工程であることが好ましい。この好まし
い構成によれば、効率よく窒化物半導体層を母材基板か
ら分離できる。
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
Further, the step of forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate,
Preferably, the method is a step of forming one or more nitride semiconductor layers to form a semiconductor device. According to this preferred configuration, the nitride semiconductor layer can be efficiently separated from the base material substrate.

【0022】本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、
母材基板上に窒化物半導体層を単数または複数層形成し
て半導体装置を形成する工程と、前記母材基板と前記窒
化物半導体装置との界面の温度が前記母材基板の融点未
満の温度となるように前記窒化物半導体層に光を照射し
て前記母材基板と前記窒化物半導体装置とを分離するも
のである。
The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention comprises:
Forming one or more nitride semiconductor layers on a base material substrate to form a semiconductor device, and a temperature at which an interface temperature between the base material substrate and the nitride semiconductor device is lower than a melting point of the base material substrate. The nitride semiconductor layer is irradiated with light so that the base material substrate and the nitride semiconductor device are separated from each other.

【0023】この構成により、母材基板が溶融して窒化
物半導体装置と再固着することを防ぎ、効率よく窒化物
半導体装置を母材基板から分離できる。
With this configuration, the base material substrate is prevented from melting and re-adhering to the nitride semiconductor device, and the nitride semiconductor device can be efficiently separated from the base material substrate.

【0024】なお、ここで、窒化物半導体基板とは、例
えばGaN基板のような単なる単結晶基板だけをさすの
ではなく、可視発光ダイオード装置や青紫色レーザ装置
や高速トランジスタなどの窒化物半導体装置が形成され
た窒化物半導体基板をもさす。
Here, the term “nitride semiconductor substrate” means not only a simple single crystal substrate such as a GaN substrate, but also a nitride semiconductor device such as a visible light emitting diode device, a blue-violet laser device, or a high-speed transistor. Refers to a nitride semiconductor substrate on which is formed.

【0025】[0025]

【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.

【0026】(実施の形態1)図1から図5を参照しな
がら、本発明の第1の実施の形態における窒化物半導体
基板の製造方法を説明する。
(Embodiment 1) A method of manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0027】図1は、本発明の第1の実施の形態にかか
る窒化物半導体基板の製造工程の前半を表す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

【0028】図1(a)の母材基板1は直径2インチ、
厚さ400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 base material substrate 1 shown in FIG.
It is a sapphire (single crystal of aluminum oxide) with a thickness of 400 microns, and both the front and back surfaces are mirror-finished. The plane orientation of the surface is the (0001) plane.

【0029】母材基板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142.5
nmより長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 base material substrate 1 is made of sapphire. Since the band gap of sapphire is 8.7 eV, the energy corresponding to the band gap is 142.5 eV.
Light having a wavelength longer than nm 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.

【0030】まず、窒化物半導体層の成長を行う。First, a nitride semiconductor layer is grown.

【0031】アンモニアと、金属GaとHClを約90
0℃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。成長法は特に限定されるものではないが、
上述のHVPE法では、50μm/h程度の成長速度が
得られるため、数十μmから数百μmの窒化物半導体の
成長に適する。
Ammonia, metal Ga and HCl are mixed for about 90 minutes.
GaN was grown by hydride vapor phase epitaxy (hereinafter referred to as HVPE) using GaCl produced by reacting at a high temperature of about 0 ° C. as a raw material. The pressure was grown at atmospheric pressure. The growth method is not particularly limited,
The above-mentioned HVPE method can achieve a growth rate of about 50 μm / h, and is therefore suitable for growing a nitride semiconductor of several tens μm to several hundred μm.

【0032】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
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.

【0033】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。母材基板1を構成するサフ
ァイアの主面が(0001)面であるため、GaN層2
は(0001)面を主面として成長する。
After the GaCl treatment, ammonia is introduced and G
The growth of the aN layer 2 is started. Since the main surface of sapphire constituting the base material substrate 1 is the (0001) plane, the GaN layer 2
Grows with the (0001) plane as the main surface.

【0034】GaN層2の厚さが150μmとなるまで
成長を行った(図1(b))。
The growth was performed until the thickness of the GaN layer 2 became 150 μm (FIG. 1B).

【0035】室温付近まで基板温度を降下させ、HVP
E装置から基板を取り出し、レーザ照射工程を行った。
The substrate temperature is lowered to around room temperature and HVP
The substrate was taken out of the E apparatus, and a laser irradiation step was performed.

【0036】レーザ照射は、図2に示すような装置を用
いた。レーザ装置3より発せられたレーザ光10をスキ
ャンミラー4によって2次元に走査する構成となってい
る。また、集光手段5と開口6とによって、GaN層2
上でのレーザ光の径を調整することができる。基板温度
は冷却手段7と加熱手段8により温度調整可能である。
冷却手段は、例えば冷媒を循環させるパイプとすること
ができ、冷媒として、液体ヘリウム、液体窒素、アンモ
ニア、フロン、水などを用いることで幅広い温度範囲を
実現できる。加熱手段8としては、例えば抵抗線ヒータ
ー等を用いることができる。あるいは、冷却手段7と加
熱手段8とを兼ねるペルチェ素子を用いても良い。レー
ザ装置3は波長355nmのNd:YAGの3次高調波
とする。パルス幅は5nsでパルス周期は10Hzとす
る。レーザ光10はサファイアに対して透明であるの
で、母材基板1を通して、GaN層2にレーザ光10を
照射する。レーザ光10を集光して、GaN層2の位置
で2mm径の円形とする。レーザ光10は、母材基板1
に入射される直前の位置で0.2J/cm2から2J/
cm2の範囲の光密度とする。
For the laser irradiation, an apparatus as shown in FIG. 2 was used. The laser beam 10 emitted from the laser device 3 is two-dimensionally scanned by the scan mirror 4. The GaN layer 2 is formed by the light condensing means 5 and the opening 6.
The diameter of the laser beam can be adjusted. The substrate temperature can be adjusted by the cooling means 7 and the heating means 8.
The cooling means can be, for example, a pipe for circulating a refrigerant, and a wide temperature range can be realized by using liquid helium, liquid nitrogen, ammonia, chlorofluorocarbon, water, or the like as the refrigerant. As the heating means 8, for example, a resistance wire heater or the like can be used. Alternatively, a Peltier element serving both as the cooling means 7 and the heating means 8 may be used. The laser device 3 is a third harmonic of Nd: YAG having a wavelength of 355 nm. The pulse width is 5 ns and the pulse period is 10 Hz. Since the laser beam 10 is transparent to sapphire, the GaN layer 2 is irradiated with the laser beam 10 through the base material substrate 1. The laser beam 10 is condensed to form a circle having a diameter of 2 mm at the position of the GaN layer 2. The laser beam 10 is applied to the base material substrate 1
0.2 J / cm 2 to 2 J /
The light density is in the range of cm 2 .

【0037】母材基板1とGaN層2は、互いに熱膨張
係数が異なることにより、室温においては反っている。
そこで、本実施の形態では、母材基板1とGaN層2の
熱膨張係数差による反りを低減するため、母材基板1お
よびGaN層2は、加熱手段8により500℃に加熱し
て照射を行う。
The base material substrate 1 and the GaN layer 2 are warped at room temperature due to different thermal expansion coefficients.
Therefore, in the present embodiment, in order to reduce warpage due to a difference in thermal expansion coefficient between base material substrate 1 and GaN layer 2, base material substrate 1 and GaN layer 2 are heated to 500 ° C. by heating means 8 and irradiated. Do.

【0038】GaN層2を500℃に加熱して、レーザ
光10をスキャンしながら照射を行う(図1(c))。
図3にスキャン方法の模式図を示す。図3では、図をわ
かりやすくするため、スポット37の重なりを現実より
離して描写している。スポット37は最外周のみ記載
し、光軸の軌跡のみ模式的に示している。GaN層2
に、隣り合う照射スポット37が1.5mmずつ重なる
ように、円形にレーザ光をスキャンを行い、外側から内
側にかけて照射をすることで、GaN層2全面にレーザ
光を照射できる。
The GaN layer 2 is heated to 500 ° C. and irradiated while scanning the laser beam 10 (FIG. 1C).
FIG. 3 shows a schematic diagram of the scanning method. In FIG. 3, the overlap of the spots 37 is depicted away from reality in order to make the figure easier to understand. Only the outermost periphery of the spot 37 is shown, and only the locus of the optical axis is schematically shown. GaN layer 2
Then, the laser light is scanned circularly so that the adjacent irradiation spots 37 overlap each other by 1.5 mm, and the irradiation is performed from the outside to the inside, whereby the entire surface of the GaN layer 2 can be irradiated with the laser light.

【0039】レーザパワーを0.5J/cm2として、
レーザ光10をGaN層2に照射する。レーザ光10の
照射によって、GaN層2の母材基板1との界面が分解
し、金属Ga11と窒素ガス(図示せず)が生じる(図
1(d))。窒素ガスは、基板を周囲から照射している
ため、周囲のGaN層2と母材基板1とが分離した領域
を通じて放散される。なお、図1(d)は断面図である
ため、母材基板1とGaN層2の空隙の周囲が、金属G
a11で塞がったような図となっているが、上面から観
察すると、金属Ga11は点在するように生じているの
で、窒素を放散することができる。金属Ga11の状態
は、照射時は液体である。そのため、GaN層2全体へ
照射を行うとGaN層2は母材基板1と、金属Ga11
を介して弱く付着するのみとなる(図1(e))。
With the laser power set to 0.5 J / cm 2 ,
The GaN layer 2 is irradiated with a laser beam 10. By the irradiation of the laser beam 10, the interface between the GaN layer 2 and the base material substrate 1 is decomposed, and metal Ga11 and nitrogen gas (not shown) are generated (FIG. 1D). The nitrogen gas is radiated through the region where the surrounding GaN layer 2 and the base material substrate 1 are separated because the substrate is irradiated from the surroundings. Since FIG. 1D is a cross-sectional view, the periphery of the gap between the base material substrate 1 and the GaN
Although the figure is closed by a11, when observed from the top surface, the metal Ga11 is scattered, so that nitrogen can be diffused. The state of the metal Ga11 is liquid at the time of irradiation. Therefore, when the entire GaN layer 2 is irradiated, the GaN layer 2 is
(FIG. 1 (e)).

【0040】照射後母材基板1およびGaN層2を30
℃程度に下げても、金属Ga11は液体であるから、母
材基板1を保持して、真空吸引などでGaN層2を持ち
上げるだけで、母材基板1からGaN層2が剥離する
(図1(f))。なお、25℃以下にすると金属Ga1
1が固体となるが、Gaは固体でも非常に軟らかい材料
である。そのため、GaN層2の厚さがおよそ50μm
程度以上あれば、Gaが固体になっても、持ち上げる際
にクラックを生じたりしない。
After the irradiation, the base material substrate 1 and the GaN layer 2
Even if the temperature is lowered to about ° C., since the metal Ga11 is a liquid, the GaN layer 2 is separated from the base material substrate 1 only by holding the base material substrate 1 and lifting the GaN layer 2 by vacuum suction or the like (FIG. 1). (F)). When the temperature is set to 25 ° C. or lower, the metal Ga
Although 1 becomes a solid, Ga is a very soft material even if it is a solid. Therefore, the thickness of the GaN layer 2 is about 50 μm
If it is greater than or equal to the above, even if Ga becomes solid, no crack is generated when it is lifted.

【0041】金属Ga11が、GaN層2と、母材基板
1それぞれに付着しているが、塩酸などの酸を用いて除
去することができる(図1(g))。
The metal Ga11 adheres to each of the GaN layer 2 and the base material substrate 1, but can be removed using an acid such as hydrochloric acid (FIG. 1 (g)).

【0042】GaN層2中にはクラックなどがないた
め、GaN層2は、母材基板1とほぼ同じ大きさの、2
インチの自立したGaN基板として使用することができ
る。また、金属Ga11を除去したサファイア基板に
は、ダメージなどは導入されていないので再度GaN層
の成長用に用いることができ、原料費を節減して、低コ
ストでGaN基板を作製できる。
Since there is no crack or the like in the GaN layer 2, the GaN layer 2 has a size substantially equal to that of the base material substrate 1.
It can be used as an inch freestanding GaN substrate. Further, the sapphire substrate from which the metal Ga11 has been removed is free from damage and the like, so that it can be used again for growing the GaN layer, thereby reducing the material cost and producing the GaN substrate at low cost.

【0043】なお、母材基板1とGaN層2とを分離す
るための適切なレーザ光のパワーの範囲は、0.3J/
cm2以上1.5J/cm2未満である。
The appropriate range of the power of the laser beam for separating the base material substrate 1 and the GaN layer 2 is 0.3 J /
cm 2 or more and less than 1.5 J / cm 2 .

【0044】以下、レーザパワーが上述の範囲以外の場
合について説明する。
Hereinafter, a case where the laser power is out of the above-described range will be described.

【0045】図4は、0.3J/cm3未満のパワー密
度を照射した場合であり、レーザパワーが低いときの照
射工程を表す図である。0.3J/cm3未満のパワー
密度では、レーザ光10を照射しても、GaN層2の分
解は生じない。レーザ照射を行った部分の温度上昇がG
aNの分解温度であるおよそ1000℃に達していない
ため、分解が生じない。そのため、母材基板1とGaN
層2とを分離することができない。
FIG. 4 is a view showing a case where the laser beam is irradiated with a power density of less than 0.3 J / cm 3 , and shows an irradiation step when the laser power is low. At a power density of less than 0.3 J / cm 3 , the GaN layer 2 does not decompose even when irradiated with the laser beam 10. The temperature rise in the laser-irradiated part is G
Since the temperature does not reach the decomposition temperature of aN of about 1000 ° C., no decomposition occurs. Therefore, base material substrate 1 and GaN
Layer 2 cannot be separated.

【0046】図5は、レーザパワーが1.5J/cm2
以上の場合であり、レーザパワーが高いときの照射工程
を示す。図5(a)は照射中の図である。レーザ光10
を照射すると、GaN層2が分解し、金属Ga11と窒
素(図示せず)が生じるとともに、母材基板1も、発生
した熱によって界面の一部が溶融し、溶融サファイア1
2を生じている。図5(a)中のアルミナ13の生成に
関して説明する。照射スポットが移動すると、溶融サフ
ァイア12の温度が下がって固化を始める。このとき、
溶融サファイア12の周囲にはGaN層2の分解によっ
て生じた金属Ga11や窒素ガスがあるため、溶融サフ
ァイア12中に金属Ga11が混入したり、一部は窒素
と反応してAlNとなる。また、一部金属Ga11と反
応して、AlGa合金やGaの酸化物を形成する。ま
た、サファイア中の酸素の一部は分解して放散する。そ
のため、溶融サファイア12が再固化するときは単結晶
とはならず、Gaや窒素などの不純物を多く含んだ多結
晶のアルミナ13となってしまう。アルミナ13は金属
Ga11や窒素を取り込んで体積が大きくなり、母材基
板1およびGaN層2と付着して析出する。図5(a)
中のアルミナ13は、このようにして形成される。
FIG. 5 shows that the laser power is 1.5 J / cm 2.
This is the above case, and shows an irradiation step when the laser power is high. FIG. 5A is a diagram during irradiation. Laser light 10
, The GaN layer 2 is decomposed, metal Ga11 and nitrogen (not shown) are generated, and a part of the interface of the base material substrate 1 is also melted by the generated heat, so that the molten sapphire 1
2 has occurred. The generation of alumina 13 in FIG. 5A will be described. When the irradiation spot moves, the temperature of the molten sapphire 12 decreases and solidification starts. At this time,
Since there is metal Ga11 and nitrogen gas generated by the decomposition of the GaN layer 2 around the molten sapphire 12, the metal Ga11 is mixed into the molten sapphire 12, or a part thereof reacts with nitrogen to become AlN. Further, it reacts partially with the metal Ga11 to form an AlGa alloy or an oxide of Ga. Further, part of oxygen in sapphire is decomposed and diffused. Therefore, when the molten sapphire 12 is re-solidified, it does not become a single crystal, but becomes a polycrystalline alumina 13 containing many impurities such as Ga and nitrogen. Alumina 13 takes in metallic Ga11 and nitrogen and increases in volume, and adheres and deposits on base material substrate 1 and GaN layer 2. FIG. 5 (a)
The alumina 13 in the inside is formed in this manner.

【0047】アルミナ13は、液相から母材基板1およ
びGaN層2上に析出したものであるため、付着力も強
い。また、アルミナ自身も固く容易に変形しない。しか
も、GaN層2と母材基板1がアルミナ13を介して不
均一に付着された状態となる。そのため、照射後室温に
下げる工程で、ストレスが母材基板1やGaN層2に不
均一に加わる。本実施の形態では、GaN層2の方が母
材基板1より薄いため、GaN層2にクラックを生じて
しまう(図5(b))。しかも、母材基板1の表面に
は、アルミナ層13が形成されているので、酸処理など
の処理ではアルミナ層13を除去できず、母材基板1を
GaN成長用に容易に再利用することはできない。な
お、図5(b)のGaN層2は、クラックの様子を示す
ため、ハッチングを省略している。
Since the alumina 13 is deposited on the base material substrate 1 and the GaN layer 2 from the liquid phase, it has a strong adhesive force. Also, alumina itself is hard and does not easily deform. In addition, the GaN layer 2 and the base material substrate 1 are unevenly attached via the alumina 13. For this reason, in the step of lowering the temperature to room temperature after irradiation, stress is unevenly applied to the base material substrate 1 and the GaN layer 2. In the present embodiment, since the GaN layer 2 is thinner than the base material substrate 1, cracks occur in the GaN layer 2 (FIG. 5B). Moreover, since the alumina layer 13 is formed on the surface of the base material substrate 1, the alumina layer 13 cannot be removed by a treatment such as an acid treatment, and the base material substrate 1 can be easily reused for GaN growth. Can not. Note that hatching is omitted in the GaN layer 2 of FIG. 5B to show the appearance of cracks.

【0048】以上の結果を簡単に説明すると、0.3J
/cm2で500℃のGaNが分解したことから、Ga
Nの分解温度を1000℃とすれば、0.3J/cm2
でおよそ500℃の温度上昇を生じると考えられる。
1.5J/cm2ではおよそ2500℃の温度上昇とな
る。そのため、GaN層2と接する母材基板1の界面
は、サファイアの融点の2046℃以上に加熱されてい
ると考えられる。
The above result is briefly described as follows.
/ Cm 2 at 500 ° C. decomposed,
If the decomposition temperature of N is 1000 ° C., 0.3 J / cm 2
Is believed to cause a temperature rise of about 500 ° C.
At 1.5 J / cm 2 , the temperature rises by about 2500 ° C. Therefore, it is considered that the interface of the base material substrate 1 in contact with the GaN layer 2 is heated to the melting point of sapphire of 2046 ° C. or more.

【0049】以上示した本実施の形態の製造方法によ
り、レーザ照射により上昇する母材基板と窒化物半導体
層の界面の温度を、母材基板の融点以下とすることで、
2インチという大面積かつ定型のGaN基板を、クラッ
クなどによる歩留まり低下なしに、低コストで製造でき
ることを示した。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the temperature of the interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer, which rises by laser irradiation, is set to be equal to or lower than the melting point of the base material substrate.
It has been shown that a standard GaN substrate having a large area of 2 inches can be manufactured at low cost without lowering the yield due to cracks or the like.

【0050】なお、クラックのないGaN基板が得られ
るパワーの範囲は、サファイア基板の裏面が粗面であっ
たり、裏面に層が形成されるなどで、レーザ光の透過率
が変化したときなどに変化することはいうまでもない。
The range of power at which a GaN substrate without cracks can be obtained is when the transmittance of laser light changes due to a rough back surface of the sapphire substrate or a layer formed on the back surface. It goes without saying that it changes.

【0051】なお、クラックのないGaN基板が得られ
るパワーの範囲は、レーザのパルス幅や、パルス波形、
レーザビーム形状によっても変化することはいうまでも
ない。
The range of power that can provide a crack-free GaN substrate depends on the laser pulse width, pulse waveform,
Needless to say, it changes depending on the laser beam shape.

【0052】なお、実施の形態1において、母材基板1
は、サファイアに変えて、レーザ光10を透過する基板
を用いることができる。そのような基板として、スピネ
ル基板やAlN基板がある。基板材料が変わると、その
材料の融点が異なるので、照射可能な上限の光密度が変
わることはいうまでもない。この際、母材基板表面の融
点はGaNの分解温度より高くすることが好ましいこと
はいうまでもない。
In the first embodiment, the base material substrate 1
Instead of sapphire, a substrate that transmits the laser beam 10 can be used. Examples of such a substrate include a spinel substrate and an AlN substrate. When the material of the substrate changes, the melting point of the material changes, and it goes without saying that the upper limit of the light density that can be irradiated changes. At this time, it is needless to say that the melting point of the surface of the base material substrate is preferably higher than the decomposition temperature of GaN.

【0053】(実施の形態2)図6は、本発明の第2の
実施の形態にかかる窒化物半導体装置の製造工程を表す
図である。本発明の第2の実施の形態は、前述の第1の
実施の形態のGaN基板に半導体装置を形成した場合で
ある。
(Embodiment 2) FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a nitride semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention is a case where a semiconductor device is formed on the GaN substrate of the first embodiment.

【0054】図6(a)の母材基板1は直径2インチ、
厚さ400ミクロンのサファイアであり、表面、裏面と
もに鏡面仕上げとなっている。表面の面方位は(000
1)面である。
The base material substrate 1 shown in FIG.
It is sapphire with a thickness of 400 microns and has a mirror-finished surface on both sides. The plane orientation of the surface is (000
1) Surface.

【0055】実施の形態1と同様の方法で、窒化物半導
体層の成長を行う。
A nitride semiconductor layer is grown in the same manner as in the first embodiment.

【0056】アンモニアと、金属GaとHClを約90
0℃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の成長を行う。
Ammonia, metal Ga and HCl are mixed for about 90 minutes.
GaN is grown by a hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as an HVPE method) using GaCl produced by a reaction at a high temperature of about 0 ° C. as a raw material.

【0057】GaNの成長に先立って基板温度を100
0℃に保ち、GaCl処理を15分間行う。GaCl処
理後、アンモニアを導入してGaN層2の成長を開始す
る。なお、GaN層2をn型とするために、成長中にH
Clの百分の一から一万分の一程度の流量のシランガス
を導入する。GaN層2の厚さが150μmとなるまで
成長を行う(図6(b))。
Prior to the growth of GaN, the substrate temperature was set at 100
Hold at 0 ° C. and perform GaCl treatment for 15 minutes. After the GaCl treatment, ammonia is introduced to start the growth of the GaN layer 2. In order to make the GaN layer 2 n-type, H
A silane gas is introduced at a flow rate of about 1/100 to 1 / 10,000 of Cl. Growth is performed until the thickness of the GaN layer 2 becomes 150 μm (FIG. 6B).

【0058】次に、室温付近まで基板温度を降下させ、
HVPE装置から基板を取り出し、レーザ照射工程を行
う。
Next, the substrate temperature is lowered to around room temperature,
The substrate is taken out from the HVPE apparatus, and a laser irradiation step is performed.

【0059】レーザ照射工程や用いる装置およびレーザ
光10のスキャン方法は、実施の形態1とまったく同じ
である。
The laser irradiation step, the apparatus used and the method of scanning the laser beam 10 are exactly the same as those in the first embodiment.

【0060】GaN層2を500℃に加熱して、レーザ
光10を周囲からスキャンしながら照射を行う(図6
(c))。
The GaN layer 2 is heated to 500 ° C. and irradiated while scanning the laser beam 10 from the surroundings (FIG. 6).
(C)).

【0061】0.5J/cm2の適切なレーザパワーの
レーザ光10の照射によって、GaN層2の母材基板1
との界面が分解し、金属Gaと窒素ガスが生じる。適切
なレーザパワーとは、GaN層2と母材基板1との界面
の温度を母材基板1の融点以下とするパワーである。G
aN層2全体へ照射を行うとGaN層2は母材基板1
と、金属Ga11を介して弱く付着するのみとなる(図
6(d))。なお、分離を行うために適切なレーザ光の
パワー範囲は、実施の形態1と全く同じ事情により、
0.3J/cm2以上1.5J/cm2未満である。
By irradiating a laser beam 10 with an appropriate laser power of 0.5 J / cm 2, the base material substrate 1 of the GaN layer 2
Decomposes to generate metallic Ga and nitrogen gas. The appropriate laser power is a power that makes the temperature at the interface between the GaN layer 2 and the base material substrate 1 equal to or lower than the melting point of the base material substrate 1. G
When the entire aN layer 2 is irradiated, the GaN layer 2 becomes
And only weakly adhere via the metal Ga11 (FIG. 6D). In addition, the power range of the laser beam suitable for performing the separation is determined in exactly the same manner as in the first embodiment.
0.3 J / cm 2 or more and less than 1.5 J / cm 2 .

【0062】照射後母材基板1およびGaN層2を室温
に下げ、母材基板1を保持して、真空吸引などでGaN
層2を持ち上ると、母材基板1からGaN層2が剥離す
る(図6(e))。以上の工程で、自立した2インチ径
のGaN層2が得られる。母材基板1は除去して、以下
GaN層2のみを使用する。なお、母材基板1は、表面
のGaを除去するための洗浄や研磨の処理を行って、再
びGaN層の成長に適用可能である。
After the irradiation, the base material substrate 1 and the GaN layer 2 are cooled to room temperature, and while holding the base material substrate 1,
When the layer 2 is lifted, the GaN layer 2 is separated from the base material substrate 1 (FIG. 6E). Through the above steps, a self-supporting GaN layer 2 having a diameter of 2 inches is obtained. The base material substrate 1 is removed, and only the GaN layer 2 is used below. The base material substrate 1 can be cleaned and polished to remove Ga on the surface, and can be applied to the growth of the GaN layer again.

【0063】GaN層2に付着している金属Ga11
を、塩酸などの酸を用いて除去する(図6(f))。
Metal Ga 11 adhered to GaN layer 2
Is removed using an acid such as hydrochloric acid (FIG. 6 (f)).

【0064】次に窒化物半導体装置の成長を行う。成長
には有機金属気相成長法(以降MOCVD法と略す)を
用いる。Ga原料はトリメチルガリウム(以降TMGと
略す)であり、Al原料はトリメチルアルミニウム(以
降TMAと略す)、In原料はトリメチルインジウム
(以降TMIと略す)である。N原料はアンモニアであ
る。原料の輸送ガスは水素または窒素とする。圧力は
0.1気圧である。GaNおよびAlGaNの成長時
は、輸送ガスを水素として、V族原料のIII族原料に対
するモル流量比は4000、成長温度は1050℃とす
る。TMGとTMAの流量比を制御してAlGaNの混
晶比を制御した。InGaNの成長時は、輸送ガスを窒
素として、V族原料とIII族原料のモル流量比は100
00、成長温度は750℃とする。TMGとTMIの流
量比を制御してInGaNの混晶比を制御する。
Next, a nitride semiconductor device is grown. Metal organic chemical vapor deposition (hereinafter abbreviated as MOCVD) is used for the growth. The Ga source is trimethylgallium (hereinafter abbreviated as TMG), the Al source is trimethylaluminum (hereinafter abbreviated as TMA), and the In source is trimethylindium (hereinafter abbreviated as TMI). The N raw material is ammonia. The transport gas for the raw material is hydrogen or nitrogen. The pressure is 0.1 atm. During the growth of GaN and AlGaN, the transport gas is hydrogen, the molar flow ratio of the group V source to the group III source is 4000, and the growth temperature is 1050 ° C. The mixed crystal ratio of AlGaN was controlled by controlling the flow ratio of TMG and TMA. During the growth of InGaN, the transport gas is nitrogen, and the molar flow ratio between the group V material and the group III material is 100.
00, and the growth temperature is 750 ° C. The mixed crystal ratio of InGaN is controlled by controlling the flow ratio of TMG and TMI.

【0065】まず輸送ガスを窒素として、GaN層2上
にアンドープIn0.2Ga0.8N活性層23を50nmの
厚さ形成する。次に輸送ガスを水素として、Mgドープ
p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層24を1μmの厚さ
形成し、Mgドープp型GaNコンタクト層25を0.
1μmの厚さ成長する(図6(g))。
First, an undoped In 0.2 Ga 0.8 N active layer 23 having a thickness of 50 nm is formed on the GaN layer 2 using nitrogen as a transport gas. Next, using a transport gas of hydrogen, a Mg-doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 24 is formed to a thickness of 1 μm, and a Mg-doped p-type GaN contact layer 25 is formed to a thickness of 0.1 μm.
It grows to a thickness of 1 μm (FIG. 6 (g)).

【0066】GaN層2に接してTiとAlの多層構造
よりなるn電極26を、また、p型GaNコンタクト層
25に接してNiとAuの多層構造よりなるp電極27
を、いずれも蒸着により形成する(図6(h))。な
お、n電極26またはp電極27は、光の取り出し効率
を向上させる目的で、100nm程度の厚さで光を透過
できる薄い電極としても良い。
An n-electrode 26 having a multilayer structure of Ti and Al is in contact with the GaN layer 2, and a p-electrode 27 having a multilayer structure of Ni and Au is in contact with the p-type GaN contact layer 25.
Are formed by vapor deposition (FIG. 6 (h)). Note that the n-electrode 26 or the p-electrode 27 may be a thin electrode capable of transmitting light with a thickness of about 100 nm for the purpose of improving light extraction efficiency.

【0067】最後に、劈開やダイシングなどによってG
aN層2およびGaN層2上に形成した層構造を分割す
ると、LEDチップが得られる(図6(i))。
Finally, G is obtained by cleavage or dicing.
When the layer structure formed on the aN layer 2 and the GaN layer 2 is divided, an LED chip is obtained (FIG. 6 (i)).

【0068】以上の工程では、GaN層2や母材基板1
にクラックを生じない。そのため、2インチ径を有する
GaN層2のほぼ全面からLEDを得ることができる。
以上によって完成したLEDは、サファイア基板を有さ
ず、両面に電極が配置されているので、同じ発光層面積
では、従来より半導体装置全体の面積を小さくすること
ができる。そのため、半導体装置の小型化に有利であ
る。また、1枚のウェハから、従来より多くの半導体装
置が形成できるため、コスト的にも有利である。
In the above steps, the GaN layer 2 and the base material substrate 1
Cracks do not occur. Therefore, an LED can be obtained from almost the entire surface of the GaN layer 2 having a diameter of 2 inches.
Since the LED completed as described above does not have a sapphire substrate and has electrodes disposed on both sides, the area of the entire semiconductor device can be reduced with the same light emitting layer area as compared with the related art. Therefore, it is advantageous for miniaturization of a semiconductor device. Further, since a larger number of semiconductor devices can be formed from a single wafer than in the past, it is advantageous in terms of cost.

【0069】すなわち、本実施の形態によって、小型化
および低コスト化に有利なLEDを、クラックによる歩
留まり低下なしに製造可能な方法を提供できるという効
果が得られる。
That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a method capable of manufacturing an LED advantageous for miniaturization and cost reduction without lowering the yield due to cracks.

【0070】なお、実施の形態2において、LEDに変
えてレーザやFETなどの他の窒化物半導体装置も全く
同様に形成できることはいうまでもない。特に、形成す
る窒化物半導体装置をレーザとしたときは、上述のLE
Dの利点に加えて、共振器端面を劈開によって形成でき
るという利点がある。
In the second embodiment, it goes without saying that other nitride semiconductor devices such as lasers and FETs can be formed in exactly the same manner instead of LEDs. In particular, when the nitride semiconductor device to be formed is a laser, the above-described LE
In addition to the advantage of D, there is an advantage that the cavity end face can be formed by cleavage.

【0071】なお、実施の形態2において、GaN層2
の成長後、引き続いてMOCVD法による窒化物半導体
装置の形成を行い、その後にレーザの照射工程を行って
も、必要な設備を増やすことなく、同様にLEDが完成
できることはいうまでもない。
In the second embodiment, the GaN layer 2
It is needless to say that the LED can be completed without increasing the necessary equipment even if a nitride semiconductor device is formed by MOCVD after the growth of the semiconductor device and a laser irradiation step is performed thereafter.

【0072】(実施の形態3)図7から図9を参照しな
がら、本発明の第3の実施の形態におけるGaN基板の
製造方法を説明する。
(Embodiment 3) A method of manufacturing a GaN substrate according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0073】図7は、本発明の第3の実施形態にかかる
窒化物半導体基板の製造工程の前半を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the third embodiment of the present invention.

【0074】図7(a)の基板は直径2インチ、厚さ3
00ミクロンのサファイアよりなる母材基板1上に、窒
化アルミニウムの単結晶からなるAlN層21が0.5
μmの厚さ成長されたものである。窒化アルミニウムの
単結晶は、たとえばMOCVD法などで、1000℃で
成長させるなどで形成することができる。母材基板1は
表面、裏面ともに鏡面仕上げとなっている。表面の窒化
アルミニウムの面方位は(0001)面である。
The substrate shown in FIG. 7A has a diameter of 2 inches and a thickness of 3 inches.
An AlN layer 21 made of aluminum nitride single crystal is formed on a base material substrate
It was grown to a thickness of μm. The single crystal of aluminum nitride can be formed, for example, by growing it at 1000 ° C. by MOCVD or the like. The base material substrate 1 is mirror-finished on both the front and back surfaces. The plane orientation of aluminum nitride on the surface is the (0001) plane.

【0075】窒化アルミニウムのバンドギャップは6.
2eVであるため、バンドギャップに相当するエネルギ
ーの193nmより大きな波長の光は透過する。そのた
め、波長248nmのKrFエキシマレーザ光や波長3
55nmのNd:YAGレーザの3次高調波光を透過す
ることができる。
The band gap of aluminum nitride is 6.
Since the energy is 2 eV, light having a wavelength greater than 193 nm having energy corresponding to the band gap is transmitted. Therefore, a KrF excimer laser beam having a wavelength of 248 nm or a wavelength of 3
It can transmit the third harmonic light of a 55 nm Nd: YAG laser.

【0076】まず、GaN層2の成長を行う。成長は、
実施の形態1と同じ、HVPE法である。圧力は大気圧
下で成長を行った。
First, the GaN layer 2 is grown. Growth is
The HVPE method is the same as in the first embodiment. The pressure was grown at atmospheric pressure.

【0077】AlNとGaNとは同じ窒化物であり、A
lNとGaNとの付着が良いため、GaCl処理などを
行わなくても、直接1000℃で単結晶のGaNを成長
できる。
AlN and GaN are the same nitride.
Since the adhesion between 1N and GaN is good, single crystal GaN can be directly grown at 1000 ° C. without performing GaCl treatment or the like.

【0078】そこで、AlN層21の上に直接GaN層
2を成長し、その膜厚が150μmとなるまで成長を行
った(図7(b))。
Then, the GaN layer 2 was grown directly on the AlN layer 21 and was grown until the film thickness became 150 μm (FIG. 7B).

【0079】次にレーザ光の照射を行った。照射のため
の装置や照射条件は実施の形態1と同じであり、GaN
層2を500℃に加熱して、レーザ光10をスキャンし
ながら照射を行った(図7(c))。実施の形態1の図
3と同じように、GaN層2の外側から、隣り合う照射
スポットが1.5mmずつ重なるようにレーザ光をスキ
ャンした。
Next, laser light irradiation was performed. The irradiation apparatus and irradiation conditions are the same as those in the first embodiment.
The layer 2 was heated to 500 ° C. and irradiated while scanning with the laser beam 10 (FIG. 7C). As in FIG. 3 of the first embodiment, a laser beam was scanned from the outside of the GaN layer 2 so that adjacent irradiation spots overlap by 1.5 mm.

【0080】レーザ光10のパワーを0.5J/cm2
として、レーザ光10を母材基板1とAlN層21を透
過させて、GaN層2に照射する。レーザ光10の照射
によって、GaN層2のAlN層21との界面が分解
し、金属Ga11と窒素ガス(図示せず)が生じる(図
7(d))。GaN層2全体へ照射を行うと、GaN層
2とAlN層21とは、金属Ga11を介して弱く付着
するのみとなる(図7(e))。照射後GaN層2を室
温付近に下げて、母材基板1を保持しながらGaN層2
を持ち上げるだけで、AlN層21からGaN層2が剥
離する(図7(f))。
The power of the laser beam 10 is set to 0.5 J / cm 2
The laser light 10 is transmitted through the base material substrate 1 and the AlN layer 21 to irradiate the GaN layer 2. By the irradiation of the laser beam 10, the interface between the GaN layer 2 and the AlN layer 21 is decomposed, and metal Ga11 and nitrogen gas (not shown) are generated (FIG. 7D). When the entire GaN layer 2 is irradiated, the GaN layer 2 and the AlN layer 21 only weakly adhere via the metal Ga11 (FIG. 7E). After the irradiation, the GaN layer 2 is lowered to around room temperature, and the GaN layer 2 is held while holding the base material substrate 1.
The GaN layer 2 is separated from the AlN layer 21 only by lifting (FIG. 7F).

【0081】金属Ga11は、GaN層2と、AlN層
21に付着しているが、塩酸などの酸を用いて除去する
ことができる(図7(g))。GaN層2は、クラック
などがなく、ほぼ母材基板と同じ大きさの2インチであ
り、GaN層2を自立したGaN基板として使用でき
る。金属Ga11を除去したAlN層21には、ダメー
ジなどは導入されていないので、再度GaN層の成長用
に用いることができ、低コストでGaN基板が製造でき
る。
The metal Ga11 adheres to the GaN layer 2 and the AlN layer 21, but can be removed using an acid such as hydrochloric acid (FIG. 7 (g)). The GaN layer 2 has no cracks or the like, and has a size of about 2 inches, which is almost the same size as the base material substrate. The GaN layer 2 can be used as a self-standing GaN substrate. Since no damage or the like is introduced into the AlN layer 21 from which the metal Ga11 has been removed, it can be used again for growing the GaN layer, and a GaN substrate can be manufactured at low cost.

【0082】なお、GaN層2とAlN層21とを分離
するための適切なレーザパワーの範囲は、0.3J/c
2以上1.7J/cm2未満である。単結晶のAlNの
融点は2450℃であり、サファイアの融点より高いた
め、実施の形態1に比べ適切なレーザパワーの上限が拡
大している。
The appropriate range of laser power for separating the GaN layer 2 and the AlN layer 21 is 0.3 J / c
m 2 or more and less than 1.7 J / cm 2 . Since the melting point of single crystal AlN is 2450 ° C., which is higher than the melting point of sapphire, the upper limit of the appropriate laser power is wider than in the first embodiment.

【0083】以下、レーザパワーが上述以外の範囲の場
合に関して示す。
Hereinafter, the case where the laser power is in the range other than the above will be described.

【0084】図8は、0.3J/cm3未満のパワー密
度を照射した場合であり、レーザパワーが低いときのの
照射工程を示す図である。0.3J/cm3未満のパワ
ー密度では、実施の形態1と同様、レーザ光10を照射
しても、GaN層2の分解は生じない。そのため、Al
N層21とGaN層2とを分離することはできない。
FIG. 8 is a view showing a case in which a power density of less than 0.3 J / cm 3 is applied, and shows an irradiation step when the laser power is low. At a power density of less than 0.3 J / cm 3 , the GaN layer 2 does not decompose even when irradiated with the laser beam 10 as in the first embodiment. Therefore, Al
The N layer 21 and the GaN layer 2 cannot be separated.

【0085】図9は、レーザパワーを1.7J/cm2
以上とした場合であり、レーザパワーが高いときの照射
中の図を示す。GaN層2が分解し、金属Ga11と窒
素(図示せず)が生じるが、照射がウェハの中央に及ぶ
につれ、照射スポットの形状に沿ってGaN層2が吹き
飛んでしまう。そのため、2インチ径のフリースタンデ
ィングのGaN基板は得られない。なお、AlN層21
上に多結晶の析出などは認められなかった。1.7J/
cm2未満では、クラックが生じることなく、1.7J
/cm2を閾値として、GaN層2が吹き飛ぶ現象が観
察された。
FIG. 9 shows that the laser power is 1.7 J / cm 2.
This is the case described above, and shows a diagram during irradiation when the laser power is high. The GaN layer 2 is decomposed to generate metal Ga11 and nitrogen (not shown), but as the irradiation reaches the center of the wafer, the GaN layer 2 blows off along the shape of the irradiation spot. Therefore, a free standing GaN substrate having a diameter of 2 inches cannot be obtained. The AlN layer 21
No polycrystalline precipitation was observed on the top. 1.7J /
If it is less than 1.7 cm 2 , no cracking occurs and 1.7 J
The phenomenon that the GaN layer 2 blows off was observed with the threshold value of / cm 2 .

【0086】この現象について以下に説明する。実施の
形態1の結果から推定すると、1.7J/cm2のレー
ザを照射すると、GaN層2の温度は2500℃程度に
加熱されると考えられる。そのため、金属Ga11の沸
点である2403℃を越えて、発生したGa11が気体
となっていると考えられる。発生するガスが窒素だけで
なく、気体のGaも加わるために、界面の温度がGaの
沸点を超えると、発生するガスの圧力が著しく高まりG
aN層2が吹き飛ぶと考えられる。そのため、金属Ga
11が気化するレーザパワーを閾値として、GaN層2
が吹き飛ぶ現象が観察されると考えられる。しかも、金
属ガスの粘性は高いため、周囲からレーザ照射している
が、発生したガスがGaN層2とAlN基板1との隙間
から放散しにくくなり、圧力によってクラックが生じ
る。
This phenomenon will be described below. Estimating from the result of the first embodiment, it is considered that the temperature of the GaN layer 2 is heated to about 2500 ° C. when the laser beam of 1.7 J / cm 2 is irradiated. Therefore, it is considered that the generated Ga11 is a gas exceeding the boiling point of the metal Ga11 of 2403 ° C. Since the gas to be generated includes not only nitrogen but also gaseous Ga, if the temperature of the interface exceeds the boiling point of Ga, the pressure of the generated gas is significantly increased and G
It is considered that the aN layer 2 blows away. Therefore, the metal Ga
The GaN layer 2 is used as a threshold for the laser power at which
It is considered that the phenomenon of blowing away is observed. In addition, since the metal gas has a high viscosity, laser irradiation is performed from the surroundings. However, the generated gas does not easily diffuse from the gap between the GaN layer 2 and the AlN substrate 1, and cracks occur due to pressure.

【0087】以上の本実施の形態の製造方法により、レ
ーザ照射により上昇する母材基板と窒化物半導体層の界
面の温度を、Gaの沸点以下とすることで、2インチと
いう大面積かつ定型のGaN基板を、クラックなどによ
る歩留まり低下なしに、低コストで製造できることを示
した。
According to the manufacturing method of the present embodiment described above, the temperature of the interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer, which is raised by laser irradiation, is set to be equal to or lower than the boiling point of Ga. It has been shown that a GaN substrate can be manufactured at low cost without lowering the yield due to cracks or the like.

【0088】(実施の形態4)図10は、本発明の第4
の実施の形態にかかる窒化物半導体装置の製造工程を表
す図である。本発明の第4の実施の形態は、前述の第3
の実施の形態のGaN基板に半導体装置を形成した場合
である。
(Embodiment 4) FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the embodiment. The fourth embodiment of the present invention is the same as the third embodiment.
In this case, a semiconductor device is formed on the GaN substrate according to the embodiment.

【0089】図10(a)の基板は直径2インチ、厚さ
300ミクロンのサファイアよりなる母材基板1上に、
窒化アルミニウムの単結晶からなるAlN層21が成長
されたものである。表面、裏面ともに鏡面仕上げとなっ
ている。表面の窒化アルミニウムの面方位は(000
1)面である。
The substrate shown in FIG. 10A is formed on a base material substrate 1 made of sapphire having a diameter of 2 inches and a thickness of 300 microns.
An AlN layer 21 made of a single crystal of aluminum nitride is grown. Both the front and back are mirror-finished. The plane orientation of aluminum nitride on the surface is (000
1) Surface.

【0090】まず、GaN層2の成長を行う。AlN層
21の上に直接GaN層2を成長し、その膜厚が150
μmとなるまで成長を行った(図10(b))。
First, the GaN layer 2 is grown. The GaN layer 2 is grown directly on the AlN layer 21 and has a thickness of 150
The growth was performed until the thickness reached μm (FIG. 10B).

【0091】次にレーザ光の照射を行った。照射のため
の装置や照射条件は実施の形態3と同じであり、GaN
層2を500℃に加熱して、レーザ光10をスキャンし
ながら照射を行った(図10(c))。実施の形態1の
図3と同じように、GaN層2の外側から、隣り合う照
射スポットが1.5mmずつ重なるようにレーザ光をス
キャンした。
Next, laser light irradiation was performed. The irradiation apparatus and irradiation conditions are the same as those in the third embodiment.
The layer 2 was heated to 500 ° C. and irradiated while scanning the laser beam 10 (FIG. 10C). As in FIG. 3 of the first embodiment, the laser beam was scanned from the outside of the GaN layer 2 so that adjacent irradiation spots overlap by 1.5 mm.

【0092】レーザ光10のパワーを0.5J/cm2
として、レーザ光10を母材基板1とAlN層21とを
透過させて、GaN層2に照射する。レーザ光10の照
射によって、GaN層2のAlN層21との界面が分解
し、金属Gaと窒素ガスが生じる。GaN層2全体へ照
射を行うとGaN層2はAlN層21と、金属Ga11
を介して弱く付着するのみとなる(図10(d))。照
射後GaN層2を30℃程度までに下げて、母材基板1
を保持しながらGaN層2を持ち上げるだけで、AlN
層21からGaN層2が剥離する(図10(e))。G
aN層2は、クラックなどがなく、ほぼ母材基板と同じ
大きさの2インチである。一方、AlN層21には、ダ
メージなどは導入されていないので、金属Ga11を除
去して再度GaN層の成長用に用いることができる。以
下、GaN層2のみを使用する。
The power of the laser beam 10 is set to 0.5 J / cm 2
The laser light 10 is transmitted through the base material substrate 1 and the AlN layer 21 to irradiate the GaN layer 2. By the irradiation of the laser beam 10, the interface between the GaN layer 2 and the AlN layer 21 is decomposed, and metallic Ga and nitrogen gas are generated. When the entire GaN layer 2 is irradiated, the GaN layer 2 is made of AlN layer 21 and metal Ga11.
(FIG. 10 (d)). After the irradiation, the GaN layer 2 is lowered to about 30 ° C.
Only by lifting the GaN layer 2 while maintaining the AlN
The GaN layer 2 is peeled from the layer 21 (FIG. 10E). G
The aN layer 2 has no cracks and the like, and has a size of 2 inches which is almost the same size as the base substrate. On the other hand, since no damage or the like has been introduced into the AlN layer 21, the metal Ga11 can be removed and used again for growing the GaN layer. Hereinafter, only the GaN layer 2 is used.

【0093】なお、GaN層2とAlN層21とを分離
するための適切なレーザパワーの範囲は、実施の形態3
と全く同じ事情により、0.3J/cm2以上1.7J
/cm2未満である。
The range of the appropriate laser power for separating the GaN layer 2 and the AlN layer 21 is described in Embodiment 3.
0.3J / cm 2 or more and 1.7J
/ Cm 2 .

【0094】GaN層2に付着している金属Ga11
を、塩酸などの酸を用いて除去する(図10(f))。
Metal Ga 11 adhered to GaN layer 2
Is removed using an acid such as hydrochloric acid (FIG. 10 (f)).

【0095】次に窒化物半導体装置の成長を行った。各
窒化物半導体層の成長法や窒化物半導体装置の構造は、
実施の形態2と同様である。
Next, a nitride semiconductor device was grown. The growth method of each nitride semiconductor layer and the structure of the nitride semiconductor device are as follows.
This is the same as in the second embodiment.

【0096】すなわち、輸送ガスを窒素として、GaN
層2上にアンドープIn0.2Ga0.8N活性層23を50
nmの厚さ形成する。次に輸送ガスを水素として、Mg
ドープp型Al0.05Ga0.95Nクラッド層24を1μm
の厚さ形成し、Mgドープp型GaNコンタクト層25
を0.1μmの厚さ成長する(図10(g))。
That is, when the transport gas is nitrogen and GaN
An undoped In 0.2 Ga 0.8 N active layer 23 is formed on
A thickness of nm is formed. Next, using hydrogen as the transport gas, Mg
1 μm of doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 24
Mg-doped p-type GaN contact layer 25
Is grown to a thickness of 0.1 μm (FIG. 10 (g)).

【0097】GaN層2に接してTiとAlの多層構造
よりなるn電極26を、また、p型GaNコンタクト層
25に接してNiとAuの多層構造よりなるp電極27
を、蒸着により形成する(図10(h))。
An n-electrode 26 having a multilayer structure of Ti and Al is in contact with the GaN layer 2, and a p-electrode 27 having a multilayer structure of Ni and Au is in contact with the p-type GaN contact layer 25.
Is formed by vapor deposition (FIG. 10 (h)).

【0098】最後に、劈開やダイシングなどによってG
aN層2およびGaN層2上に形成された層構造を分割
すると、LEDチップが得られる(図10(i))。
Finally, G is obtained by cleavage or dicing.
When the layer structure formed on the aN layer 2 and the GaN layer 2 is divided, an LED chip is obtained (FIG. 10 (i)).

【0099】以上の工程では、GaN層2や母材基板1
にクラックを生じない。そのため、2インチ径のGaN
層2のほぼ全面からLEDを得ることができる。以上に
よって完成したLEDは、サファイア基板を有さず、両
面に電極が配置されているので、同じ発光層面積では、
従来より半導体装置全体の面積を小さくすることができ
る。そのため、半導体装置の小型化に有利である。ま
た、1枚のウェハから、従来より多くの半導体装置が形
成できるため、コスト的にも有利である。
In the above steps, the GaN layer 2 and the base material substrate 1
Cracks do not occur. Therefore, 2 inch diameter GaN
An LED can be obtained from almost the entire surface of the layer 2. The LED completed as described above does not have a sapphire substrate, and electrodes are arranged on both sides.
Conventionally, the area of the entire semiconductor device can be reduced. Therefore, it is advantageous for miniaturization of a semiconductor device. Further, since a larger number of semiconductor devices can be formed from one wafer than in the past, it is advantageous in terms of cost.

【0100】すなわち、本実施の形態のように、レーザ
照射時の母材基板とGaN層の界面の温度をGaの沸点
以下とすることによって、小型化および低コスト化に有
利なLEDを、クラックによる歩留まり低下なしに製造
可能な方法を提供できる。
That is, by setting the temperature of the interface between the base material substrate and the GaN layer at the time of laser irradiation to be equal to or lower than the boiling point of Ga as in this embodiment, an LED advantageous for miniaturization and cost reduction can be obtained. A method that can be manufactured without lowering the yield due to the above.

【0101】なお、実施の形態4において、LEDに変
えてレーザやFETなどの他の窒化物半導体装置も全く
同様に形成できることはいうまでもない。特に、形成す
る窒化物半導体装置をレーザとしたときは、上述のLE
Dの利点に加えて、共振器端面を劈開によって形成でき
るという利点がある。
In the fourth embodiment, it goes without saying that other nitride semiconductor devices such as lasers and FETs can be formed in exactly the same manner instead of LEDs. In particular, when the nitride semiconductor device to be formed is a laser, the above-described LE
In addition to the advantage of D, there is an advantage that the cavity end face can be formed by cleavage.

【0102】なお、実施の形態4において、GaN層2
の成長後、引き続いてMOCVD法による窒化物半導体
装置の形成を行い、その後にレーザの照射工程を行って
も、必要な設備を増やすことなく、同様にLEDが完成
できることはいうまでもない。
In the fourth embodiment, the GaN layer 2
It is needless to say that the LED can be completed without increasing the necessary equipment even if a nitride semiconductor device is formed by MOCVD after the growth of the semiconductor device and a laser irradiation step is performed thereafter.

【0103】(実施の形態5)図11〜図13は、本発
明の第5の実施の形態における窒化物半導体装置の製造
方法を示す図である。
(Embodiment 5) FIGS. 11 to 13 are views showing a method of manufacturing a nitride semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【0104】図11(a)のウェハ14は直径2イン
チ、厚さ150ミクロンのサファイアウェハである。ま
た、ウェハ15は直径2インチ厚さ600ミクロンの石
英ガラスウェハである。なお、以降の図において、層の
左右に波線を設置しているのは、図が、ウェハ内の一半
導体装置付近の拡大図であって、左右にも層があること
を示すためである。
The wafer 14 shown in FIG. 11A is a sapphire wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 150 microns. The wafer 15 is a quartz glass wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 600 microns. In the following figures, the reason why the wavy lines are provided on the left and right of the layer is to show that the figure is an enlarged view of the vicinity of one semiconductor device in the wafer and that there are layers on the left and right.

【0105】石英ガラスウェハ15を2枚のサファイア
ウェハ14に挟むように設置し、石英ガラスの軟化点よ
り高く、サファイアの融点よりも低い、約1800℃で
加熱する。そうすると、サファイアウェハ14にダメー
ジを与えずに、石英ガラスウェハ15とサファイアウェ
ハ14を融着することができ、1枚の母材基板1を得る
ことができる(図11(b))。
A quartz glass wafer 15 is placed between two sapphire wafers 14, and heated at about 1800 ° C., which is higher than the softening point of quartz glass and lower than the melting point of sapphire. Then, the quartz glass wafer 15 and the sapphire wafer 14 can be fused together without damaging the sapphire wafer 14, and one base material substrate 1 can be obtained (FIG. 11B).

【0106】この母材基板1は、石英ガラスウェハ15
の両面にサファイアウェハ14を配置することで、主面
に垂直な方向の熱膨張係数分布が対称になっている。そ
のため、室温においても、また加熱時においても反りが
発生しない。なお、サファイアの熱膨張係数は7.8×
10-6-1、石英ガラスの熱膨張係数は0.5×10 -6
-1であり、GaNの熱膨張係数は5.6×10-6-1
である。GaNより熱膨張係数の小さな石英ガラスとG
aNより熱膨張係数が大きなサファイアとを適切な厚さ
貼り合わせているため、面方向の熱膨張係数がGaNと
ほぼ同じである。そのため、母材基板1上に、熱膨張係
数差による歪みを加えずGaNを成長させることができ
る。
This base material substrate 1 is made of quartz glass wafer 15
By disposing the sapphire wafer 14 on both sides of the main surface,
The thermal expansion coefficient distribution in the direction perpendicular to the direction is symmetric. So
Therefore, warpage occurs even at room temperature and during heating.
Does not occur. The coefficient of thermal expansion of sapphire is 7.8 ×
10-6K-1The thermal expansion coefficient of quartz glass is 0.5 × 10 -6
K-1And the thermal expansion coefficient of GaN is 5.6 × 10-6K-1
It is. Quartz glass with smaller thermal expansion coefficient than GaN and G
Appropriate thickness for sapphire with a larger coefficient of thermal expansion than aN
Because they are bonded, the thermal expansion coefficient in the plane direction is
Almost the same. Therefore, the thermal expansion
GaN can be grown without adding distortion due to number difference
You.

【0107】次に窒化物半導体装置の成長を行う。成長
にはMOCVD法を用いる。原料や成長条件は、実施の
形態2と同じである。
Next, a nitride semiconductor device is grown. The MOCVD method is used for the growth. The raw materials and growth conditions are the same as in the second embodiment.

【0108】まず輸送ガスを水素として、半導体装置構
造形成前に、母材基板1上に600℃の温度でAlN層
21を80nmの厚さ形成する。次に、Siドープn型
GaNコンタクト層22を3μmの厚さ形成する。引き
続いて、輸送ガスを窒素に変えて、アンドープIn0.2
Ga0.8N活性層23を50nmの厚さ形成する。再び
輸送ガスを水素として、Mgドープp型Al0.05Ga
0.95Nクラッド層24を1μmの厚さ形成し、Mgドー
プp型GaNコンタクト層25を0.1μmの厚さ成長
する(図11(c))。
First, an AlN layer 21 having a thickness of 80 nm is formed on the base material substrate 1 at a temperature of 600 ° C. before forming a semiconductor device structure by using hydrogen as a transport gas. Next, a Si-doped n-type GaN contact layer 22 is formed to a thickness of 3 μm. Subsequently, the transport gas was changed to nitrogen and undoped In 0.2
The Ga 0.8 N active layer 23 is formed to a thickness of 50 nm. Again using the transport gas as hydrogen, Mg-doped p-type Al 0.05 Ga
A 0.95 N cladding layer 24 is formed to a thickness of 1 μm, and a Mg-doped p-type GaN contact layer 25 is grown to a thickness of 0.1 μm (FIG. 11C).

【0109】塩素ガスを用いたリアクティブイオンエッ
チングによりn型GaNコンタクト層22の一部を露出
させ、n型GaNコンタクト層22に接してTiとAl
の多層構造よりなるn電極26を、また、p型GaNコ
ンタクト層25に接してNiとAuの多層構造よりなる
p電極27を、蒸着とフォトリソグラフィーにより形成
する。半導体装置の大きさは、ほぼ500μmの正方形
である。
A part of n-type GaN contact layer 22 is exposed by reactive ion etching using chlorine gas, and Ti and Al are brought into contact with n-type GaN contact layer 22.
And a p-electrode 27 having a multilayer structure of Ni and Au in contact with the p-type GaN contact layer 25 is formed by vapor deposition and photolithography. The size of the semiconductor device is approximately 500 μm square.

【0110】以上でLED半導体装置構造が形成できる
(図11(d))。
Thus, an LED semiconductor device structure can be formed (FIG. 11D).

【0111】次に、融着工程を行う。Next, a fusion step is performed.

【0112】あらかじめ、AuSn半田28を、Siサ
ブマウント29上に、LEDの電極パターンとほぼ同形
状に配置する。AuSn半田28とn電極26、p電極
27が密着するように設置し350℃に加熱すること
で、Siサブマウント29にLED半導体装置が融着さ
れる(図12(e))。なお、AuSn半田の厚さを1
0μm以上と充分厚くしておけば、n電極26とp電極
27の高さが異なることによる、融着への影響はほとん
どなくなる。
The AuSn solder 28 is previously arranged on the Si submount 29 in substantially the same shape as the LED electrode pattern. By mounting the AuSn solder 28 and the n-electrode 26 and the p-electrode 27 in close contact and heating to 350 ° C., the LED semiconductor device is fused to the Si submount 29 (FIG. 12E). The thickness of the AuSn solder is 1
If the thickness is set to 0 μm or more, the difference in height between the n-electrode 26 and the p-electrode 27 hardly affects the fusion.

【0113】次に、レーザ照射による転写工程を行う。Next, a transfer step by laser irradiation is performed.

【0114】実施の形態1と同じ装置、条件でレーザ照
射を行う。半導体装置の大きさが500μmに対し、レ
ーザ光の径が2mmである。そこで、本実施の形態のよ
うに、一つの半導体装置だけを転写する場合は、レーザ
をスキャンする必要はなく、半導体装置が含まれるよう
に一度照射するのみでよい。
Laser irradiation is performed under the same apparatus and conditions as in the first embodiment. The diameter of the laser beam is 2 mm, while the size of the semiconductor device is 500 μm. Therefore, when transferring only one semiconductor device as in this embodiment, it is not necessary to scan with a laser, and it is only necessary to irradiate once so that the semiconductor device is included.

【0115】母材基板1は、Nd:YAGの3倍高調波
レーザ光に対して透明なサファイアと石英ガラスからな
るため、レーザ光を透過する。また、AlN層21も、
ほとんどレーザ光を吸収しないため、レーザ光はn型G
aNコンタクト層22の、AlN層21との界面付近に
吸収される。
Since the base material substrate 1 is made of sapphire and quartz glass transparent to the third harmonic laser light of Nd: YAG, it transmits the laser light. Also, the AlN layer 21
Since almost no laser light is absorbed, the laser light is n-type G
It is absorbed near the interface between the aN contact layer 22 and the AlN layer 21.

【0116】本実施の形態では、半導体装置層構造の厚
さが4μm程度と薄いため、レーザ照射時の分解温度を
低くしてGaガスの発生を防止しなければならないこと
はもちろんのこと、窒素ガスの発生量に注意する必要が
ある。このことに関して、以下に説明する。
In this embodiment, since the thickness of the semiconductor device layer structure is as thin as about 4 μm, the decomposition temperature at the time of laser irradiation must be lowered to prevent generation of Ga gas. It is necessary to pay attention to the amount of gas generated. This will be described below.

【0117】本実施の形態では、レーザの光密度を0.
4J/cm2とし、このときのn型GaNコンタクト層
が分解される領域は40nm程度である。
In the present embodiment, the light density of the laser is set to 0.1.
And 4J / cm 2, the area where the n-type GaN contact layer at this time is decomposed is about 40 nm.

【0118】レーザ照射時、発生する窒素によってn型
GaNコンタクト層22が母材基板1から浮く。レーザ
照射時の基板温度を500℃とすると、発生する窒素に
よってn型GaNコンタクト層22が母材基板1から浮
く距離は、クラックが生じないと仮定すると120μm
程度にもなる。実際には、120μmもの変形に耐えら
れず、窒化物半導体中にクラックが生じてしまう。
At the time of laser irradiation, n-type GaN contact layer 22 floats from base material substrate 1 due to nitrogen generated. Assuming that the substrate temperature at the time of laser irradiation is 500 ° C., the distance that the n-type GaN contact layer 22 floats from the base material substrate 1 due to the generated nitrogen is 120 μm assuming that no crack occurs.
To the extent. Actually, it cannot withstand a deformation of 120 μm, and cracks occur in the nitride semiconductor.

【0119】そこで、レーザ照射時に冷却手段7に冷却
水を導入し、基板温度を摂氏10℃程度に冷却する。こ
のようにして、n型GaNコンタクト層22が母材基板
1から浮く量を低減し、クラックを防止することができ
る。このとき、照射サイズが2mm径であるのに比べ
て、AlN層21とn型GaNコンタクト層22の距離
が40μm程度と小さいため、窒化物半導体層がたわむ
だけで、クラックは発生しない(図12(f))。な
お、AlN層21とn型GaNコンタクト層22との間
には金属Ga11を生じている。また、金属Ga11以
外の空隙は、分解して生じた窒素ガスで満たされてい
る。
Therefore, at the time of laser irradiation, cooling water is introduced into the cooling means 7 to cool the substrate to about 10 ° C. Thus, the amount of n-type GaN contact layer 22 floating from base material substrate 1 can be reduced, and cracks can be prevented. At this time, since the distance between the AlN layer 21 and the n-type GaN contact layer 22 is as small as about 40 μm as compared with the irradiation size of 2 mm in diameter, the nitride semiconductor layer only bends and no crack occurs (FIG. (F)). Note that metal Ga11 is generated between the AlN layer 21 and the n-type GaN contact layer 22. The voids other than the metal Ga11 are filled with nitrogen gas generated by decomposition.

【0120】窒化物半導体装置を良好に分離するため、
サブマウント29の周囲の窒化物半導体をダイヤモンド
スクライバでけがく(図13(g))。サブマウント2
9を母材基板1から引きはずすと、LEDチップがけが
きに沿って分割され、サブマウント29にLEDが付着
して母材基板1から剥離できる(図13(h))。LE
Dチップに付着した金属Ga11は、LEDの光を吸収
して発光効率を低下させることがあるので、塩酸などに
短時間浸して除去しても良い。この際、塩酸で処理する
時間を長時間とすると、n電極26のAlが腐食される
ので注意が必要である。
To satisfactorily separate the nitride semiconductor device,
The nitride semiconductor around the submount 29 is scribed with a diamond scriber (FIG. 13G). Submount 2
When the substrate 9 is detached from the base material substrate 1, the LED chips are divided along the markings, and the LEDs adhere to the submount 29 and can be separated from the base material substrate 1 (FIG. 13 (h)). LE
The metal Ga11 attached to the D chip may absorb the light of the LED and reduce the luminous efficiency, so that the metal Ga11 may be removed by immersing it in hydrochloric acid or the like for a short time. At this time, if the time of the treatment with hydrochloric acid is set to be long, care must be taken because Al of the n-electrode 26 is corroded.

【0121】なお、サファイア基板上に成長した窒化物
半導体に室温でレーザを照射すると、サファイア基板や
窒化物半導体にクラックが生じてしまい、歩留まり低下
の原因となることがある。これは、レーザ照射部と非照
射部の境界で熱膨張係数差によるストレスが集中するこ
とによる。それに対し、本実施の形態では、GaN半導
体装置形成用の母材基板として熱膨張係数がほぼ窒化物
半導体に等しい複合材料からなる母材基板1を用いてい
るため、レーザ照射によって、熱膨張係数によるストレ
スが集中することなく、母材基板1やGaN半導体装置
にクラックなどは生じない。また、母材基板1上の全面
にLEDを形成し、転写工程を実施した後、母材基板1
は再度窒化物半導体層の成長に利用することができ、原
料費を節減して低コストでLEDを製造することができ
る。
When a nitride semiconductor grown on a sapphire substrate is irradiated with a laser at room temperature, cracks occur in the sapphire substrate and the nitride semiconductor, which may cause a reduction in yield. This is because stress due to the difference in thermal expansion coefficient is concentrated at the boundary between the laser irradiation part and the non-irradiation part. On the other hand, in the present embodiment, the base material substrate 1 made of a composite material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the nitride semiconductor is used as the base material substrate for forming the GaN semiconductor device. No cracks or the like occur in the base material substrate 1 or the GaN semiconductor device without the stress due to the concentration. Also, after forming an LED on the entire surface of the base material substrate 1 and performing a transfer process, the base material substrate 1
Can be used again for the growth of the nitride semiconductor layer, and the cost of raw materials can be reduced and the LED can be manufactured at low cost.

【0122】以上示した本実施の形態のように、レーザ
照射時に基板を冷却することで、クラックを発生せず薄
膜のGaNを剥離することができ、GaN半導体装置の
転写などに利用することが可能である。また、熱膨張係
数が制御された複合基板によって、冷却時においても、
熱膨張係数差によるストレスを発生させず、レーザ照射
可能である。
As in the present embodiment described above, by cooling the substrate at the time of laser irradiation, the thin film GaN can be separated without cracks, and can be used for transferring a GaN semiconductor device. It is possible. In addition, due to the composite substrate whose coefficient of thermal expansion is controlled, even during cooling,
Laser irradiation is possible without generating stress due to the difference in thermal expansion coefficient.

【0123】なお、レーザの照射サイズが小さくなる
と、n型GaNコンタクト層が浮く量を小さくしなけれ
ばならないので、それだけ低い温度に基板を冷却しなけ
ればならない。一方、レーザの照射サイズが大きくなる
と、基板の温度は高くしても良い。ただし、レーザ照射
によって窒化物半導体層や母材基板全体の温度が上昇し
てしまうため、基板を数100℃に保持して照射する場
合においても、レーザパワーなどの条件によっては、基
板直上をガスフローするなどして有効な冷却手段によっ
て、基板の温度を面内均一に設定温度に保持する機構が
必要であることはいうまでもない。
When the laser irradiation size is reduced, the floating amount of the n-type GaN contact layer must be reduced, so that the substrate must be cooled to a lower temperature. On the other hand, when the irradiation size of the laser increases, the temperature of the substrate may be increased. However, since laser irradiation raises the temperature of the nitride semiconductor layer and the entire base material substrate, even when the substrate is irradiated at a temperature of several hundred degrees Celsius, depending on conditions such as laser power, the gas may be directly above the substrate. Needless to say, a mechanism for maintaining the temperature of the substrate uniformly at the set temperature within the plane by an effective cooling means such as by flowing is required.

【0124】なお、大気中で冷却を行うと水滴などが基
板1等に付着して、レーザ光を屈折させるため、レーザ
照射に悪影響を及ぼすことがある。これを防ぐには、乾
燥空気や乾燥窒素などの雰囲気中に基板1を設置するの
が好ましい。
When cooling is performed in the air, water droplets and the like adhere to the substrate 1 and the like and refract the laser beam, which may adversely affect laser irradiation. In order to prevent this, it is preferable to install the substrate 1 in an atmosphere such as dry air or dry nitrogen.

【0125】なお、実施の形態5ではLED構造を用い
たが、他の半導体装置構造や窒化物半導体薄膜でも同様
の効果が得られることはいうまでもない。
Although the LED structure is used in the fifth embodiment, it goes without saying that a similar effect can be obtained with another semiconductor device structure or a nitride semiconductor thin film.

【0126】(実施の形態6)図14、図15は、本発
明の第6の実施の形態における窒化物半導体基板の製造
方法を示す図である。
(Embodiment 6) FIGS. 14 and 15 are views showing a method of manufacturing a nitride semiconductor substrate according to a sixth embodiment of the present invention.

【0127】図14(a)のウェハ14は直径2イン
チ、厚さ150ミクロンのサファイアウェハである。ま
た、ウェハ15は直径2インチ厚さ600ミクロンの石
英ガラスウェハである。
The wafer 14 shown in FIG. 14A is a sapphire wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 150 microns. The wafer 15 is a quartz glass wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 600 microns.

【0128】図14(b)に示すように、実施の形態5
と全く同様の方法で、石英ガラスウェハ15と2枚のサ
ファイアウェハ14とを、約1800℃で加熱融着し、
母材基板1を作製する。
As shown in FIG. 14B, the fifth embodiment
In exactly the same manner as described above, the quartz glass wafer 15 and the two sapphire wafers 14 are heated and fused at about 1800 ° C.
A base material substrate 1 is manufactured.

【0129】次に実施の形態2と同じMOCVD法でG
aN層の成長を行う。成長条件等は、ドーピングを行わ
ない以外は実施の形態5とは同じで、AlN層21を8
0nmし、GaN層2を5μm成長する(図14
(c))。
Next, G is applied by the same MOCVD method as in the second embodiment.
An aN layer is grown. The growth conditions are the same as in the fifth embodiment except that doping is not performed.
Then, the GaN layer 2 is grown to 5 μm (FIG. 14).
(C)).

【0130】次に、レーザ照射工程を行う。Next, a laser irradiation step is performed.

【0131】本実施の形態では、レーザの光密度を0.
4J/cm2とし、このときのn型GaNコンタクト層
が分解される領域は40nm程度である。本実施の形態
では、図3と同じ方法でレーザ光10を基板全面にスキ
ャンする。
In this embodiment, the light density of the laser is set to 0.1.
And 4J / cm 2, the area where the n-type GaN contact layer at this time is decomposed is about 40 nm. In the present embodiment, the entire surface of the substrate is scanned with the laser beam 10 by the same method as in FIG.

【0132】レーザ照射時に冷却手段7に冷却水を導入
し、基板温度を摂氏10℃程度に冷却することで、発生
した窒素によってGaN層2が母材基板1から浮く量を
低減し、GaN層2に生じるクラックを防止する。
By introducing cooling water into the cooling means 7 at the time of laser irradiation and cooling the substrate temperature to about 10 ° C., the amount of floating of the GaN layer 2 from the base material substrate 1 due to the generated nitrogen is reduced. 2 to prevent cracks.

【0133】レーザ照射によって、AlN層21とGa
N層2との間には金属Ga11を生じる。AlN層21
とGaN層2とが、軟らかい固体の金属Ga11を介し
て弱く付着している状態となる(図14(d))。
The laser irradiation causes the AlN layer 21 and Ga
A metal Ga11 is generated between the metal layer 11 and the N layer 2. AlN layer 21
And the GaN layer 2 are weakly attached via the soft solid metal Ga11 (FIG. 14D).

【0134】GaN層2は5μm程度と非常に薄いた
め、剥離の際に、30℃程度に暖めて金属Ga11を液
化しておくことが好ましい。GaN層2を均一に吸着で
きるような、静電吸着などの適切な機構の保持治具31
を用いると、GaN層2をAlN層21から分離するこ
とができる(図15(e))。
Since the GaN layer 2 is very thin, about 5 μm, it is preferable that the metal Ga 11 be liquefied by heating to about 30 ° C. at the time of peeling. A holding jig 31 having an appropriate mechanism such as electrostatic suction so that the GaN layer 2 can be uniformly sucked.
By using GaN, the GaN layer 2 can be separated from the AlN layer 21 (FIG. 15E).

【0135】GaN層2に付着している金属Ga11
は、好ましくはGaN層2が割れないように保持治具3
1で保持したまま、塩酸などによって除去することがで
きる(図15(f))。
Metal Ga 11 adhered to GaN layer 2
Is preferably a holding jig 3 so that the GaN layer 2 is not broken.
While holding at 1, it can be removed with hydrochloric acid or the like (FIG. 15 (f)).

【0136】以上の方法で分離したGaN層2は基板と
して用いることができる。例えば、5μmのGaN層2
を、ストレス無くGaNを厚く成長させることが可能な
下地層基板として用いることが可能である。
The GaN layer 2 separated by the above method can be used as a substrate. For example, a 5 μm GaN layer 2
Can be used as an underlayer substrate on which GaN can be grown thick without stress.

【0137】本実施の形態では、GaN半導体装置形成
用の母材基板が、熱膨張係数がほぼ窒化物半導体に等し
い母材基板1であるため、レーザ照射によって、熱膨張
係数によるストレスが集中することなく、母材基板1や
GaN層2にクラックなどは生じない。したがって、G
aN層2は、母材基板1とほぼ同じ2インチという大面
積で定型である。
In this embodiment, since the base material substrate for forming a GaN semiconductor device is base material substrate 1 having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of a nitride semiconductor, stress due to the thermal expansion coefficient is concentrated by laser irradiation. Thus, no cracks or the like occur in the base material substrate 1 or the GaN layer 2. Therefore, G
The aN layer 2 has a large area of about 2 inches, which is almost the same as that of the base material substrate 1, and has a fixed shape.

【0138】以上のように、レーザ照射時に基板を冷却
することで、クラックを発生せず、従来の方法では作製
が非常に困難な、薄膜の大面積のGaN基板の形成が可
能である。
As described above, by cooling the substrate at the time of laser irradiation, cracks do not occur, and it is possible to form a thin-film large-area GaN substrate, which is extremely difficult to manufacture by the conventional method.

【0139】なお、レーザの照射サイズが小さくなる
と、GaN層2が浮く量を小さくしなければならないの
で、それだけ低い温度に基板を冷却しなければならな
い。一方、レーザの照射サイズが大きくなると、基板の
温度は高くしても良い。ただし、レーザ照射によって窒
化物半導体層や母材基板全体の温度が上昇してしまうた
め、基板を数100℃に保持して照射する場合において
も、レーザパワーなどの条件によっては、基板直上をガ
スフローするなどして有効な冷却手段によって、基板の
温度を面内均一に設定温度に保持する機構が必要である
ことはいうまでもない。
When the laser irradiation size is reduced, the amount by which the GaN layer 2 floats must be reduced, so that the substrate must be cooled to a lower temperature. On the other hand, when the irradiation size of the laser increases, the temperature of the substrate may be increased. However, since laser irradiation raises the temperature of the nitride semiconductor layer and the entire base material substrate, even when the substrate is irradiated at a temperature of several hundred degrees Celsius, depending on conditions such as laser power, the gas may be directly above the substrate. Needless to say, a mechanism for maintaining the temperature of the substrate uniformly at the set temperature within the plane by an effective cooling means such as by flowing is required.

【0140】なお、大気中で冷却を行うと水滴などが基
板1等に付着して、レーザ光を屈折させるため、レーザ
照射に悪影響を及ぼすことがある。これを防ぐには、乾
燥空気や乾燥窒素などの雰囲気中に母材基板1を設置す
るのが好ましい。
When cooling is performed in the air, water droplets and the like adhere to the substrate 1 and the like, refracting the laser light, which may adversely affect laser irradiation. In order to prevent this, it is preferable to set the base material substrate 1 in an atmosphere such as dry air or dry nitrogen.

【0141】(実施の形態7)図16〜図18を参照し
ながら、本発明の第7の実施の形態における窒化物半導
体装置の製造方法を説明する。実施の形態7は、分離条
件が実施の形態5と異なる他は、実施の形態5とほぼ同
じ工程である。
(Seventh Embodiment) A method for manufacturing a nitride semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The seventh embodiment is substantially the same as the fifth embodiment except that the separation conditions are different from those of the fifth embodiment.

【0142】図16(a)のウェハ14は直径2イン
チ、厚さ150ミクロンのサファイアウェハである。ま
た、ウェハ15は直径2インチ厚さ600ミクロンの石
英ガラスウェハである。
The wafer 14 in FIG. 16A is a sapphire wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 150 microns. The wafer 15 is a quartz glass wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 600 microns.

【0143】図16(b)に示すように、実施の形態3
と全く同様の方法で、石英ガラスウェハ15と2枚のサ
ファイアウェハ14とを、約1800℃で加熱融着し、
母材基板1を作製する。
As shown in FIG. 16B, the third embodiment
In exactly the same manner as described above, the quartz glass wafer 15 and the two sapphire wafers 14 are heated and fused at about 1800 ° C.
A base material substrate 1 is manufactured.

【0144】次に実施の形態5と同じ窒化物半導体装置
の成長を行う。成長条件等は実施の形態5と同じで、A
lN層21を80nm、Siドープn型GaNコンタク
ト層22を3μm、アンドープIn0.2Ga0.8N活性層
23を50nm、Mgドープp型Al0.05Ga0.95Nク
ラッド層24を1μm、Mgドープp型GaNコンタク
ト層25を0.1μm、順次成長する(図16
(c))。
Next, the same nitride semiconductor device as that of the fifth embodiment is grown. The growth conditions and the like are the same as in the fifth embodiment.
The 1N layer 21 is 80 nm, the Si-doped n-type GaN contact layer 22 is 3 μm, the undoped In 0.2 Ga 0.8 N active layer 23 is 50 nm, the Mg-doped p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 24 is 1 μm, and the Mg-doped p-type GaN contact A layer 25 is sequentially grown to a thickness of 0.1 μm (FIG. 16)
(C)).

【0145】リアクティブイオンエッチングによりn型
GaNコンタクト層22の一部を露出させ、n電極2
6、p電極27を形成する。半導体装置の大きさは、ほ
ぼ500μmの正方形である。
A portion of the n-type GaN contact layer 22 is exposed by reactive ion etching,
6. A p-electrode 27 is formed. The size of the semiconductor device is approximately 500 μm square.

【0146】以上でLED構造が形成できる(図16
(d))。
Thus, an LED structure can be formed (FIG. 16).
(D)).

【0147】次の、融着工程も実施の形態5と同様であ
る。すなわち、Siサブマウント29上にパタニングさ
れたAuSn半田28と、n電極26、p電極27が密
着するように設置し350℃に加熱することで、Siサ
ブマウント29とLED半導体装置とを融着する。
The subsequent fusing step is the same as in the fifth embodiment. That is, the AuSn solder 28 patterned on the Si submount 29, the n-electrode 26, and the p-electrode 27 are placed in close contact with each other, and heated to 350 ° C. to fuse the Si submount 29 and the LED semiconductor device. I do.

【0148】その次に、窒化物半導体装置を有効に分離
するためのけがきを、Siサブマウント29の周囲のn
型GaNコンタクト層22上に形成する(図17
(e))。
Next, a scribe for effectively separating the nitride semiconductor device is formed on the n
17 is formed on the p-type GaN contact layer 22 (FIG. 17).
(E)).

【0149】次に、レーザ照射による転写工程を行う。Next, a transfer step by laser irradiation is performed.

【0150】本実施の形態では、実施の形態5に対し
て、以下の置き換えを行う。レーザとしては取扱の容易
な低出力のレーザを用いる。レーザが低出力であるた
め、照射サイズを50μmまで集光して、レーザの光密
度を0.4J/cm2とする。照射サイズが半導体装置
サイズより小さいため、スキャンミラー4を用いて、半
導体装置全体に照射を行う。
In the present embodiment, the following replacement is made to the fifth embodiment. As the laser, a low-output laser that is easy to handle is used. Since the laser has a low output, the irradiation size is focused to 50 μm, and the light density of the laser is set to 0.4 J / cm 2 . Since the irradiation size is smaller than the semiconductor device size, the entire semiconductor device is irradiated using the scan mirror 4.

【0151】レーザ照射により分解するGaNの量と、
発生する窒素の量との比は、温度、圧力が同じで有れ
ば、スポット径によらず同じである。そのため、スポッ
トサイズを小さくすると、スポットサイズと、窒素によ
りn型GaNコンタクト層22がAlN層21から浮く
距離との比は、より大きくなる。その結果、より大きな
曲率でn型GaNコンタクト層22が変形するためクラ
ックが非常に生じやすくなってしまう。
The amount of GaN decomposed by laser irradiation,
The ratio to the amount of generated nitrogen is the same regardless of the spot diameter, as long as the temperature and pressure are the same. Therefore, when the spot size is reduced, the ratio between the spot size and the distance at which the n-type GaN contact layer 22 floats from the AlN layer 21 due to nitrogen becomes larger. As a result, since the n-type GaN contact layer 22 is deformed with a larger curvature, cracks are very likely to occur.

【0152】そのため、本実施の形態では窒素が液化す
る条件に基板を冷却して照射を行う。
For this reason, in this embodiment mode, the substrate is cooled and irradiated under a condition where nitrogen is liquefied.

【0153】冷媒に液体窒素を用いた場合、冷気が発散
するためn型GaNコンタクト層22の温度は、若干高
い温度になってしまう。そこで、液体窒素はほぼ大気圧
程度で冷却管に送り、窒化物半導体層を形成した基板1
を、Nd:YAGレーザを透過する窓32を有する容器
33に導入し、10気圧に加圧してレーザ光10を照射
する(図17(f))。
When liquid nitrogen is used as the refrigerant, the temperature of the n-type GaN contact layer 22 becomes slightly higher because cold air is diverged. Then, the liquid nitrogen is sent to the cooling pipe at approximately atmospheric pressure, and the substrate 1 on which the nitride semiconductor layer is formed
Is introduced into a container 33 having a window 32 through which a Nd: YAG laser is transmitted, and is pressurized to 10 atm and irradiated with a laser beam 10 (FIG. 17F).

【0154】このように加圧することで、発生する窒素
の体積を減少させることが可能である。例えば、10気
圧の加圧雰囲気中でレーザ照射を行えば、発生する窒素
の体積を1気圧の場合の十分の一とすることができる。
さらに、本実施の形態のように窒素の臨界温度以下で
は、加圧圧力を適切にすることで、窒素を液化する条件
とすることができる。なお、窒素を含む雰囲気では窒素
が液化して母材基板1上に付着することがある。また、
母材基板1の温度より高い沸点の気体も母材基板1上に
付着することがある。それらを防ぐため、例えば純粋水
素雰囲気等の沸点の低い雰囲気で照射を行う。
By applying pressure in this manner, it is possible to reduce the volume of generated nitrogen. For example, when laser irradiation is performed in a pressurized atmosphere of 10 atm, the volume of generated nitrogen can be reduced to one tenth in the case of 1 atm.
Furthermore, when the temperature is equal to or lower than the critical temperature of nitrogen as in the present embodiment, the conditions for liquefying the nitrogen can be obtained by appropriately setting the pressurizing pressure. In an atmosphere containing nitrogen, nitrogen may be liquefied and adhere to the base material substrate 1 in some cases. Also,
A gas having a boiling point higher than the temperature of the base material substrate 1 may also adhere to the base material substrate 1. In order to prevent them, irradiation is performed in an atmosphere having a low boiling point, such as a pure hydrogen atmosphere.

【0155】レーザ光10の照射によって、n型GaN
コンタクト層22とAlN層21との間には、液化窒素
と金属Gaからなる領域34が生じている。
By the irradiation of the laser beam 10, the n-type GaN
Between the contact layer 22 and the AlN layer 21, a region 34 made of liquefied nitrogen and metallic Ga is formed.

【0156】本実施の形態においては、窒素が液化する
条件に基板を冷却しているため、レーザ光の照射によっ
てGaNが分解したとき、生じる窒素は速やかに液体と
なる。GaNの分解物は、固体のGaと液体の窒素であ
り、その体積は、もとのGaNの体積の2倍程度とな
る。このとき、n型GaNコンタクト層22とAlN層
21との距離は80nm程度となり、スポットサイズの
50μmに比べ非常に小さい。そのため、窒化物半導体
成長層の変形を著しく小さくすることができる。その結
果、クラックの発生を防ぐことが可能である(図18
(g))。
In the present embodiment, since the substrate is cooled under the condition where the nitrogen is liquefied, when the GaN is decomposed by the irradiation of the laser beam, the generated nitrogen quickly becomes a liquid. The decomposition products of GaN are solid Ga and liquid nitrogen, and the volume is about twice the original GaN volume. At this time, the distance between the n-type GaN contact layer 22 and the AlN layer 21 is about 80 nm, which is much smaller than the spot size of 50 μm. Therefore, the deformation of the nitride semiconductor growth layer can be significantly reduced. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cracks (FIG. 18).
(G)).

【0157】そして、液体窒素温度のまま、ないしは、
窒素が急激に気化しないようにゆっくり温度を上昇させ
てから、真空吸引などの適切な治具を用いてサブマウン
ト29を母材基板1から引きはずすと、LEDがサブマ
ウント29に付着して母材基板1から剥離できる(図1
8(h))。LEDに付着した液化窒素と金属Gaから
なる領域34のうち、窒素は常温にもどす過程で蒸散す
る。金属Gaは、常温に到達してから塩酸で除去しても
よい。
Then, the temperature of the liquid nitrogen is maintained, or
After the temperature is slowly increased so that nitrogen does not rapidly evaporate, the submount 29 is detached from the base material substrate 1 using an appropriate jig such as vacuum suction. Can be separated from the material substrate 1 (FIG. 1)
8 (h)). In the region 34 composed of liquefied nitrogen and metallic Ga attached to the LED, nitrogen evaporates in the process of returning to normal temperature. The metal Ga may be removed with hydrochloric acid after reaching room temperature.

【0158】以上のように、レーザ照射時に基板を冷却
することで、クラックを発生せず薄膜のGaN半導体装
置の転写が可能である。また、母材基板1をサファイア
と石英ガラスからなる複合基板としたことによって、液
体窒素温度近くの冷却時においても、熱膨張係数差によ
るストレスに起因するクラックを発生させず、レーザ照
射可能である。
As described above, by cooling the substrate during laser irradiation, it is possible to transfer a thin-film GaN semiconductor device without generating cracks. Further, since the base material substrate 1 is a composite substrate made of sapphire and quartz glass, laser irradiation can be performed without generating cracks due to stress due to a difference in thermal expansion coefficient even during cooling near liquid nitrogen temperature. .

【0159】なお、窒素が液化する条件で照射を行うた
めには、基板を加圧するほかに、液体ヘリウムなど、よ
り低い温度の冷媒を用いる方法や、液体窒素を高い圧力
で77K以下に保ったまま送液し、基板直前でパイプの
径を太くして、断熱膨張によって低い温度を達成する方
法などを用いても良い。
In order to perform the irradiation under the condition that the nitrogen is liquefied, in addition to pressurizing the substrate, a method using a lower temperature refrigerant such as liquid helium, or maintaining the liquid nitrogen at 77 K or less at a high pressure is used. It is also possible to use a method in which the liquid is sent as it is, the pipe diameter is increased just before the substrate, and a low temperature is achieved by adiabatic expansion.

【0160】(実施の形態8)図19〜図21は、本発
明の第8の実施の形態における窒化物半導体基板の製造
方法を示す図である。
(Embodiment 8) FIGS. 19 to 21 show a method of manufacturing a nitride semiconductor substrate according to an eighth embodiment of the present invention.

【0161】図19(a)のウェハ14は直径2イン
チ、厚さ150ミクロンのサファイアウェハである。ま
た、ウェハ15は直径2インチ厚さ600ミクロンの石
英ガラスウェハである。
The wafer 14 shown in FIG. 19A is a sapphire wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 150 microns. The wafer 15 is a quartz glass wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 600 microns.

【0162】図19(b)に示すように、実施の形態5
と全く同様の方法で、石英ガラスウェハ15と2枚のサ
ファイアウェハ14とを、約1800℃で加熱融着し、
母材基板1を作製する。
As shown in FIG. 19B, the fifth embodiment
In exactly the same manner as described above, the quartz glass wafer 15 and the two sapphire wafers 14 are heated and fused at about 1800 ° C.
A base material substrate 1 is manufactured.

【0163】次に実施の形態2と同じMOCVD法でG
aN層の成長を行う。成長条件等は実施の形態5とドー
ピングを行わない以外は同じで、AlN層21を80n
mし、GaN層2を5μm成長する(図19(c))。
Next, G is applied by the same MOCVD method as in the second embodiment.
An aN layer is grown. The growth conditions are the same as in the fifth embodiment except that doping is not performed.
Then, the GaN layer 2 is grown to 5 μm (FIG. 19C).

【0164】次に、レーザ照射工程を行う。Next, a laser irradiation step is performed.

【0165】本実施の形態では、実施の形態7と同じ取
扱の容易な低出力のレーザを用いる。レーザが低出力で
あるため、照射サイズを50μmまで集光して、レーザ
の光密度を0.4J/cm2とする。照射サイズが半導
体装置サイズより小さいため、スキャンミラー4を用い
て、周囲から内側に向けて、GaN層2全体に照射を行
う。
In this embodiment, the same low-output laser as in Embodiment 7 which is easy to handle is used. Since the laser has a low output, the irradiation size is focused to 50 μm, and the light density of the laser is set to 0.4 J / cm 2 . Since the irradiation size is smaller than the semiconductor device size, the entire GaN layer 2 is irradiated from the periphery to the inside by using the scan mirror 4.

【0166】本実施の形態では窒素が液化する条件に基
板を冷却して照射を行う。
In this embodiment mode, irradiation is performed by cooling the substrate under the condition that nitrogen is liquefied.

【0167】液体窒素はほぼ大気圧程度で冷却管に送
り、窒化物半導体層を形成した基板1を、Nd:YAG
レーザを透過する窓32を有する容器33に導入し、1
0気圧に加圧してレーザ光10を照射する(図20
(d))。
Liquid nitrogen is sent to the cooling pipe at approximately atmospheric pressure, and the substrate 1 on which the nitride semiconductor layer is formed is subjected to Nd: YAG
It is introduced into a container 33 having a window 32 through which the laser is
Pressurize to 0 atm and irradiate laser beam 10 (FIG. 20)
(D)).

【0168】このように加圧することで、発生する窒素
の体積を減少させ、さらに好ましくは、窒素を液化する
条件とすることができる。照射中、容器33の内は、例
えば純粋水素雰囲気等の窒素をほとんど含まない雰囲気
で照射を行う。
By applying pressure as described above, the volume of generated nitrogen is reduced, and more preferably, conditions for liquefying nitrogen can be set. During the irradiation, the irradiation in the container 33 is performed in an atmosphere containing almost no nitrogen such as a pure hydrogen atmosphere.

【0169】レーザ光10の照射によって、GaN層2
とAlN層21との間には、液化窒素と金属Gaからな
る領域34が生じ、クラックを発生させずに、GaN層
2とAlN層21とを液化窒素と金属Gaからなる領域
34を介して弱く付着させた状態とすることができる
(図21(e))。そして、液体窒素温度のまま、ない
しは、窒素が急激に気化しないようにゆっくり温度を上
昇させてから、適切な保持治具31を用いてGaN層2
とAlN層21とを分離することができる。分離したG
aN層2とAlN層21上には、室温付近では窒素が発
散して金属Ga11が形成されている(図21
(f))。
The irradiation of the laser beam 10 causes the GaN layer 2
A region 34 made of liquefied nitrogen and metal Ga is generated between the AlN layer 21 and the GaN layer 2 and the AlN layer 21 through the region 34 made of liquefied nitrogen and metal Ga without generating cracks. It can be in a state of weakly attaching (FIG. 21E). Then, the temperature of the GaN layer 2 is kept at the liquid nitrogen temperature or slowly raised so that the nitrogen does not rapidly evaporate.
And the AlN layer 21 can be separated. G separated
On the aN layer 2 and the AlN layer 21, nitrogen diverges near room temperature to form metal Ga11.
(F)).

【0170】金属Ga11は、塩酸などの酸で除去する
ことができる(図21(g))。
The metal Ga11 can be removed with an acid such as hydrochloric acid (FIG. 21 (g)).

【0171】以上のように、レーザ照射時に基板を冷却
することで、クラックを発生せず薄膜で大面積のGaN
基板を得ることが可能である。また、母材基板1をサフ
ァイアと石英ガラスからなる複合基板としたことによっ
て、液体窒素温度近くの冷却時においても、熱膨張係数
差によるストレスに起因するクラックを発生させず、レ
ーザ照射を行うことが可能である。
As described above, by cooling the substrate at the time of laser irradiation, a thin-film, large-area GaN
It is possible to obtain a substrate. Further, since the base material substrate 1 is a composite substrate made of sapphire and quartz glass, laser irradiation can be performed without generating cracks due to stress due to a difference in thermal expansion coefficient even when cooling near liquid nitrogen temperature. Is possible.

【0172】なお、実施の形態1から8において、レー
ザによって分解される層をGaN層としているが、Ga
N層に変えてレーザ光を吸収可能なAlGaN層を用い
ても同様であることはいうまでもない。この場合は、金
属Gaに変えてAlGa合金が形成されるので、レーザ
照射によるAlGaN層の温度上昇をAlGa合金の沸
点以下とする必要があることはいうまでもない。
In the first to eighth embodiments, the layer decomposed by the laser is a GaN layer.
It goes without saying that the same applies even when an AlGaN layer capable of absorbing laser light is used instead of the N layer. In this case, since an AlGa alloy is formed instead of metal Ga, it goes without saying that the temperature rise of the AlGaN layer due to laser irradiation must be lower than the boiling point of the AlGa alloy.

【0173】[0173]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化物半
導体基板の製造方法によれば、レーザ照射によって、ク
ラック無く母材基板から窒化物半導体層を剥離する方法
を提供でき、窒化物半導体基板や、窒化物半導体装置を
量産性よく製造する方法を提供できるという効果があ
る。
As described above, according to the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate of the present invention, it is possible to provide a method for peeling a nitride semiconductor layer from a base material substrate without cracks by laser irradiation. There is an effect that a method for manufacturing a substrate or a nitride semiconductor device with good mass productivity can be provided.

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

【図1】本発明の実施の形態1における窒化物半導体基
板の製造工程を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a nitride semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態におけるレーザ照射のため
の装置を示す図
FIG. 2 is a diagram showing an apparatus for laser irradiation according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1におけるレーザ照射の方
法を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a laser irradiation method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1において、レーザパワー
が低いときの照射工程を示す図
FIG. 4 is a diagram showing an irradiation step when the laser power is low in the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1において、レーザパワー
が高いときの照射工程を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an irradiation step when the laser power is high in Embodiment 1 of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態2における窒化物半導体装
置の製造工程を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態3における窒化物半導体基
板の製造工程の前半を示す図
FIG. 7 is a diagram showing the first half of the manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態3において、レーザパワー
が低いときの照射工程を示す図
FIG. 8 is a diagram showing an irradiation step when the laser power is low in Embodiment 3 of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態3において、レーザパワー
が高いときの照射工程を示す図
FIG. 9 is a diagram showing an irradiation step when laser power is high in Embodiment 3 of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態5における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態5における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態5における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態6における窒化物半導体
基板の製造工程を示す図
FIG. 14 is a view showing a manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態6における窒化物半導体
基板の製造工程を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態7における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device in the seventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態7における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 17 is a view showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device in the seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態7における窒化物半導体
装置の製造工程を示す図
FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor device in the seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態8における窒化物半導体
基板の製造工程を示す図
FIG. 19 is a view showing a manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the eighth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態8における窒化物半導体
基板の製造工程を示す図
FIG. 20 is a view showing a manufacturing process of the nitride semiconductor substrate in the eighth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施の形態8における窒化物半導体
基板の製造工程を示す図
FIG. 21 is a diagram showing a manufacturing process of the nitride semiconductor substrate according to the eighth embodiment of the present invention.

【図22】従来の窒化物半導体装置の製造工程を示す図FIG. 22 is a view showing a manufacturing process of a conventional nitride semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 母材基板 2 GaN層 3 レーザ装置 4 スキャンミラー 5 集光手段 6 開口 7 冷却手段 8 加熱手段 10 レーザ光 11 金属Ga 12 溶融サファイア 13 アルミナ 14 サファイアウェハ 15 石英ガラスウェハ 21 AlN層 22 n型GaNコンタクト層 23 In0.2Ga0.8N活性層 24 p型Al0.05Ga0.95Nクラッド層 25 p型GaNコンタクト層 26 n電極 27 p電極 28 AuSn半田 29 Siサブマウント 31 保持治具 32 窓 33 容器 34 液体窒素と金属Gaからなる領域 35 接着剤 36 ホスト基板Reference Signs List 1 base material substrate 2 GaN layer 3 laser device 4 scan mirror 5 focusing means 6 opening 7 cooling means 8 heating means 10 laser beam 11 metal Ga 12 fused sapphire 13 alumina 14 sapphire wafer 15 quartz glass wafer 21 AlN layer 22 n-type GaN Contact layer 23 In 0.2 Ga 0.8 N active layer 24 p-type Al 0.05 Ga 0.95 N clad layer 25 p-type GaN contact layer 26 n-electrode 27 p-electrode 28 AuSn solder 29 Si submount 31 holding jig 32 window 33 container 34 liquid nitrogen Region consisting of metal and metal 35 adhesive 36 host substrate

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 母材基板上に窒化物半導体層を形成する
工程と、前記母材基板と前記窒化物半導体層との界面の
温度が前記母材基板の融点未満の温度となるように前記
窒化物半導体層に光を照射して前記母材基板と前記窒化
物半導体層とを分離する工程とを有することを特徴とす
る窒化物半導体基板の製造方法。
A step of forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate, wherein the temperature of the interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer is lower than the melting point of the base material substrate. Irradiating the nitride semiconductor layer with light to separate the base material substrate and the nitride semiconductor layer from each other.
【請求項2】 母材基板上に窒化物半導体層を形成する
工程と、前記母材基板と前記窒化物半導体層との界面の
温度がGaの沸点未満の温度となるように前記窒化物半
導体層に光を照射して前記母材基板と前記窒化物半導体
層とを分離する工程とを有することを特徴とする窒化物
半導体基板の製造方法。
2. A step of forming a nitride semiconductor layer on a base material substrate, and the step of forming a nitride semiconductor layer such that a temperature of an interface between the base material substrate and the nitride semiconductor layer is lower than a boiling point of Ga. Irradiating light to the layer to separate the base material substrate and the nitride semiconductor layer.
【請求項3】 母材基板上に窒化物半導体層を形成する
工程と、前記母材基板または前記窒化物半導体層を冷却
しながら前記窒化物半導体層に光を照射して前記母材基
板と前記窒化物半導体層とを分離する工程とを有するこ
とを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
Forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate; and irradiating the nitride semiconductor layer with light while cooling the base material substrate or the nitride semiconductor layer. Separating the nitride semiconductor layer from the nitride semiconductor layer.
【請求項4】 前記母材基板と前記窒化物半導体層とを
分離する工程において、前記母材基板または前記窒化物
半導体層を、窒素が液化する条件下に設置することを特
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 method according to claim 1, wherein, in the step of separating the base material substrate and the nitride semiconductor layer, the base material substrate or the nitride semiconductor layer is set under a condition in which nitrogen is liquefied. 3. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to item 3.
【請求項5】 母材基板上に窒化物半導体層を形成する
工程と、前記母材基板および前記窒化物半導体層にかか
る圧力が1気圧より大きくなる条件で前記窒化物半導体
層に光を照射して前記母材基板と前記窒化物半導体層と
を分離する工程とを有することを特徴とする窒化物半導
体基板の製造方法。
5. A step of forming a nitride semiconductor layer on a base material substrate, and irradiating the nitride semiconductor layer with light under a condition that a pressure applied to the base material substrate and the nitride semiconductor layer is higher than 1 atm. Separating the base material substrate and the nitride semiconductor layer.
【請求項6】 前記母材基板は、熱膨張係数が前記窒化
物半導体層より小さい第1の材料と、熱膨張係数が前記
窒化物半導体層より大きい第2の材料とからなり、前記
第1の材料および前記第2の材料は、ともに前記の光を
透過することを特徴とする請求項1ないし5に記載の窒
化物半導体基板の製造方法。
6. The base material substrate comprises a first material having a thermal expansion coefficient smaller than that of the nitride semiconductor layer, and a second material having a thermal expansion coefficient larger than that of the nitride semiconductor layer. 6. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein said material and said second material both transmit said light.
【請求項7】 母材基板上に窒化物半導体層を形成する
工程が、前記窒化物半導体層を単数または複数層形成し
て半導体装置を形成する工程であることを特徴とする請
求項1ないし5に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the step of forming a nitride semiconductor layer on the base material substrate is a step of forming one or more nitride semiconductor layers to form a semiconductor device. 6. The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to 5.
【請求項8】 母材基板上に窒化物半導体層を単数また
は複数層形成して半導体装置を形成する工程と、前記母
材基板と前記窒化物半導体装置との界面の温度が前記母
材基板の融点未満の温度となるように前記窒化物半導体
層に光を照射して前記母材基板と前記窒化物半導体装置
とを分離する工程とを有することを特徴とする窒化物半
導体装置の製造方法。
8. A step of forming one or a plurality of nitride semiconductor layers on a base material substrate to form a semiconductor device, and controlling a temperature of an interface between the base material substrate and the nitride semiconductor device by the base material substrate. A step of irradiating the nitride semiconductor layer with light so as to have a temperature lower than the melting point of the semiconductor substrate to separate the base material substrate and the nitride semiconductor device from each other. .
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