JP2003286097A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】大型で高品質のＧａＮ基板を効率良く製作する
ことができる半導体基板の製造方法を提供する。 【解決手段】Ｓｉから成る単結晶基板１の一主面上に、
非晶質もしくは多結晶のＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層２および単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡｓ層５を
順次、成長させる工程（１）と、前記第２ＧａＡｓ層５
上に、単結晶ＧａＮから成るＧａＮ層７，９を成長させ
る工程（２）と、前記第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡ
ｓ層５をエッチング液で選択的に浸蝕することによりＧ
ａＮ層７，９を単結晶基板１より分離してＧａＮ層７，
９から成る半導体基板を得る工程（３）とによって半導
体基板を製造する。
ことができる半導体基板の製造方法を提供する。 【解決手段】Ｓｉから成る単結晶基板１の一主面上に、
非晶質もしくは多結晶のＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層２および単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡｓ層５を
順次、成長させる工程（１）と、前記第２ＧａＡｓ層５
上に、単結晶ＧａＮから成るＧａＮ層７，９を成長させ
る工程（２）と、前記第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡ
ｓ層５をエッチング液で選択的に浸蝕することによりＧ
ａＮ層７，９を単結晶基板１より分離してＧａＮ層７，
９から成る半導体基板を得る工程（３）とによって半導
体基板を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ系化合物半
導体から成り、半導体レーザや発光ダイオード用の基板
として好適に用いられる半導体基板の製造方法に関する
ものである。
導体から成り、半導体レーザや発光ダイオード用の基板
として好適に用いられる半導体基板の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクや光磁気ディスクへの
記録・再生用光源、プリンタ用光源、ディスプレイ用光
源等として、青色等の短波長光を発する半導体発光装置
が注目を集めている。
記録・再生用光源、プリンタ用光源、ディスプレイ用光
源等として、青色等の短波長光を発する半導体発光装置
が注目を集めている。
【０００３】このような短波長光を発する半導体発光装
置の基板材料には、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）等の
化合物半導体が用いられ、かかるＧａＮ基板を得るため
の方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法やハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）
法等を採用し、サファイア、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）
等から成る単結晶基板上にＧａＮの単結晶をエピタキシ
ャル成長させるといった方法が知られている。
置の基板材料には、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）等の
化合物半導体が用いられ、かかるＧａＮ基板を得るため
の方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法やハイドライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）
法等を採用し、サファイア、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）
等から成る単結晶基板上にＧａＮの単結晶をエピタキシ
ャル成長させるといった方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の製法
によってＧａＮ基板を製造する際、単結晶基板がサファ
イアで形成されていると、サファイアは硬質で劈開性に
乏しいことから、素子の外形加工を容易にするために
は、素子を分離する前に単結晶基板の厚みを研磨等によ
ってできるだけ薄く削っておく必要がある。しかしなが
ら、単結晶基板の厚みは、通常、３００μｍ〜５００μ
ｍと比較的厚いことから、その研磨に長時間を要するこ
ととなり、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装置
の生産性向上に供することが不可となる欠点を有してい
た。
によってＧａＮ基板を製造する際、単結晶基板がサファ
イアで形成されていると、サファイアは硬質で劈開性に
乏しいことから、素子の外形加工を容易にするために
は、素子を分離する前に単結晶基板の厚みを研磨等によ
ってできるだけ薄く削っておく必要がある。しかしなが
ら、単結晶基板の厚みは、通常、３００μｍ〜５００μ
ｍと比較的厚いことから、その研磨に長時間を要するこ
ととなり、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装置
の生産性向上に供することが不可となる欠点を有してい
た。
【０００５】一方、単結晶基板がＧａＡｓによって形成
されている場合、サファイアに比し研磨加工は容易であ
るものの、大きな単結晶基板を製作することが難しいた
め、得られるＧａＮ基板の大きさにも制約を受ける不都
合があり、またこの場合、ＧａＡｓそのものを単結晶基
板として用いているために、単結晶基板上にＧａＮの単
結晶を従来周知の有機金属気相成長法等によって成長さ
せる際、単結晶基板中のＡｓが成膜時の熱等によって多
量に昇華し、成膜室内に充満するとともに、これらのＡ
ｓがＧａＮ中に混入することによってＧａＮの特性が劣
化する欠点も有していた。
されている場合、サファイアに比し研磨加工は容易であ
るものの、大きな単結晶基板を製作することが難しいた
め、得られるＧａＮ基板の大きさにも制約を受ける不都
合があり、またこの場合、ＧａＡｓそのものを単結晶基
板として用いているために、単結晶基板上にＧａＮの単
結晶を従来周知の有機金属気相成長法等によって成長さ
せる際、単結晶基板中のＡｓが成膜時の熱等によって多
量に昇華し、成膜室内に充満するとともに、これらのＡ
ｓがＧａＮ中に混入することによってＧａＮの特性が劣
化する欠点も有していた。
【０００６】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、大型で高品質のＧａＮ基板を効率良く
製作することができる半導体基板の製造方法を提供する
ことにある。
で、その目的は、大型で高品質のＧａＮ基板を効率良く
製作することができる半導体基板の製造方法を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の製
造方法は、シリコンから成る単結晶基板の一主面上に、
非晶質もしくは多結晶のＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層および単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡｓ層を順
次、成長させる工程（１）と、前記第２ＧａＡｓ層上
に、単結晶ＧａＮから成るＧａＮ層を成長させる工程
（２）と、前記第１ＧａＡｓ層及び第２ＧａＡｓ層をエ
ッチング液で選択的に浸蝕することによりＧａＮ層を単
結晶基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得
る工程（３）と、を含むことを特徴とするものである。
造方法は、シリコンから成る単結晶基板の一主面上に、
非晶質もしくは多結晶のＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層および単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡｓ層を順
次、成長させる工程（１）と、前記第２ＧａＡｓ層上
に、単結晶ＧａＮから成るＧａＮ層を成長させる工程
（２）と、前記第１ＧａＡｓ層及び第２ＧａＡｓ層をエ
ッチング液で選択的に浸蝕することによりＧａＮ層を単
結晶基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得
る工程（３）と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】また本発明の半導体基板の製造方法は、前
記工程（２）において、前記ＧａＮ層の形成に先立っ
て、第２ＧａＡｓ層上に非晶質もしくは多結晶のＧａ
Ｎ、或いはＡｌXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）から成る中間
層を形成し、該中間層上に前記ＧａＮ層を成長させるこ
とを特徴とするものである。
記工程（２）において、前記ＧａＮ層の形成に先立っ
て、第２ＧａＡｓ層上に非晶質もしくは多結晶のＧａ
Ｎ、或いはＡｌXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）から成る中間
層を形成し、該中間層上に前記ＧａＮ層を成長させるこ
とを特徴とするものである。
【０００９】更に本発明の半導体基板の製造方法は、前
記工程（１）において、前記第１ＧａＡｓ層の形成に先
立って、単結晶基板の一主面上に非晶質もしくは多結晶
のＧａＰから成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上に第
１ＧａＡｓ層を成長させることを特徴とするものであ
る。
記工程（１）において、前記第１ＧａＡｓ層の形成に先
立って、単結晶基板の一主面上に非晶質もしくは多結晶
のＧａＰから成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上に第
１ＧａＡｓ層を成長させることを特徴とするものであ
る。
【００１０】本発明によれば、Ｓｉ製の単結晶基板上に
ＧａＡｓ層及びＧａＮ層を順次、エピタキシャル成長さ
せ、その後、硝酸系エッチング液等を用いてＧａＡｓ層
を選択的にエッチングすることによりＧａＮ層を単結晶
基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得るよ
うにしたものであり、この場合、研磨等のプロセスは一
切必要ないことから、結晶性に優れたＧａＮ基板（転位
密度：１×１０7ｃｍ- 2以下）を比較的短時間で得るこ
とができ、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装置
の生産性を向上させることが可能となる。
ＧａＡｓ層及びＧａＮ層を順次、エピタキシャル成長さ
せ、その後、硝酸系エッチング液等を用いてＧａＡｓ層
を選択的にエッチングすることによりＧａＮ層を単結晶
基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得るよ
うにしたものであり、この場合、研磨等のプロセスは一
切必要ないことから、結晶性に優れたＧａＮ基板（転位
密度：１×１０7ｃｍ- 2以下）を比較的短時間で得るこ
とができ、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装置
の生産性を向上させることが可能となる。
【００１１】また本発明によれば、単結晶基板を形成す
るＳｉは比較的大型に形成することができることから、
大型のＳｉ基板を単結晶基板として用いることにより、
その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層も単結晶基
板のサイズと同等の大きなものとなすことができ、これ
によって大きなサイズのＧａＮ製半導体基板を得ること
が可能となる。
るＳｉは比較的大型に形成することができることから、
大型のＳｉ基板を単結晶基板として用いることにより、
その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層も単結晶基
板のサイズと同等の大きなものとなすことができ、これ
によって大きなサイズのＧａＮ製半導体基板を得ること
が可能となる。
【００１２】更に本発明によれば、単結晶基板を形成す
るＳｉはＧａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が
印加されても殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層の
下地として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層の厚みは僅
か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層中のＡｓがＧａＮをエピタキシャ
ル成長させる際の熱等によって多量に昇華することもな
い。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満してＧａ
Ｎ中に多量に混入するといった不都合を有効に防止する
ことができ、高純度、高品質の単結晶ＧａＮを得ること
が可能となる。
るＳｉはＧａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が
印加されても殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層の
下地として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層の厚みは僅
か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層中のＡｓがＧａＮをエピタキシャ
ル成長させる際の熱等によって多量に昇華することもな
い。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満してＧａ
Ｎ中に多量に混入するといった不都合を有効に防止する
ことができ、高純度、高品質の単結晶ＧａＮを得ること
が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実
施形態に係る半導体基板の製造方法を説明するための工
程毎の断面図であり、図中の１はＳｉから成る単結晶基
板、２は第１ＧａＡｓ層、５は第２ＧａＡｓ層、６は中
間層、７及び９はＧａＮ層である。本実施形態において
は、単結晶ＧａＮから成る半導体基板１０を以下のプロ
セス（１）〜（３）によって製作する。
て詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実
施形態に係る半導体基板の製造方法を説明するための工
程毎の断面図であり、図中の１はＳｉから成る単結晶基
板、２は第１ＧａＡｓ層、５は第２ＧａＡｓ層、６は中
間層、７及び９はＧａＮ層である。本実施形態において
は、単結晶ＧａＮから成る半導体基板１０を以下のプロ
セス（１）〜（３）によって製作する。
【００１４】（１）まず、図１（ａ）に示す如く、単結
晶Ｓｉから成る単結晶基板１を準備し、次に図１（ｂ）
に示す如く単結晶基板１の一主面上に非晶質ＧａＡｓか
ら成る第１ＧａＡｓ層２および単結晶ＧａＡｓから成る
第２ＧａＡｓ層５を順次、成長させる。
晶Ｓｉから成る単結晶基板１を準備し、次に図１（ｂ）
に示す如く単結晶基板１の一主面上に非晶質ＧａＡｓか
ら成る第１ＧａＡｓ層２および単結晶ＧａＡｓから成る
第２ＧａＡｓ層５を順次、成長させる。
【００１５】前記単結晶基板１は、従来周知のチョコラ
ルスキー法（引き上げ法）等を採用することによって単
結晶シリコンのインゴット（塊）を形成し、これを所定
厚み（３００μｍ〜１０００μｍ）にスライスした上、
表面を研磨することによって製作される。尚、単結晶基
板１は、後述するＧａＮ層７，９の総厚みの３倍以上の
厚みに設定しておくことが好ましい。
ルスキー法（引き上げ法）等を採用することによって単
結晶シリコンのインゴット（塊）を形成し、これを所定
厚み（３００μｍ〜１０００μｍ）にスライスした上、
表面を研磨することによって製作される。尚、単結晶基
板１は、後述するＧａＮ層７，９の総厚みの３倍以上の
厚みに設定しておくことが好ましい。
【００１６】また第１ＧａＡｓ層２および第２第２Ｇａ
Ａｓ層５は、例えば従来周知の有機金属気相成長法等を
採用することによって形成され、第１ＧａＡｓ層２は、
ＧａＡｓが通常結晶化する温度よりも低い温度、例えば
３００℃〜４５０℃の温度で成長させることにより５０
Å〜３００Åの厚みに形成され、第２ＧａＡｓ層５は例
えば５５０℃〜７００℃の温度でエピタキシャル成長さ
せることによって０．５μm〜２μｍの厚みに形成され
る。
Ａｓ層５は、例えば従来周知の有機金属気相成長法等を
採用することによって形成され、第１ＧａＡｓ層２は、
ＧａＡｓが通常結晶化する温度よりも低い温度、例えば
３００℃〜４５０℃の温度で成長させることにより５０
Å〜３００Åの厚みに形成され、第２ＧａＡｓ層５は例
えば５５０℃〜７００℃の温度でエピタキシャル成長さ
せることによって０．５μm〜２μｍの厚みに形成され
る。
【００１７】前記第１ＧａＡｓ層２および第２第２Ｇａ
Ａｓ層５は、その上下に隣接する単結晶基板１ならびに
中間層６、ＧａＮ層７，９等と格子定数を合致させるた
めのものであり、これらのＧａＡｓ層２，５を単結晶基
板１−ＧａＮ層７，９間に介在させておくことにより格
子不整合を有効に防止することができる。
Ａｓ層５は、その上下に隣接する単結晶基板１ならびに
中間層６、ＧａＮ層７，９等と格子定数を合致させるた
めのものであり、これらのＧａＡｓ層２，５を単結晶基
板１−ＧａＮ層７，９間に介在させておくことにより格
子不整合を有効に防止することができる。
【００１８】また、単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡ
ｓ層５の形成前に非晶質ＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層２を形成するのは、第２ＧａＡｓ層５の結晶性を上げ
るためであり、これによって第２ＧａＡｓ層５の転位密
度を１×１０7ｃｍ-2以下に抑えることができる。
ｓ層５の形成前に非晶質ＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ
層２を形成するのは、第２ＧａＡｓ層５の結晶性を上げ
るためであり、これによって第２ＧａＡｓ層５の転位密
度を１×１０7ｃｍ-2以下に抑えることができる。
【００１９】尚、第２ＧａＡｓ層５の結晶品質を向上さ
せるには、第１ＧａＡｓ層２の形成後、単結晶基板１及
び第１ＧａＡｓ層２に対し熱サイクルアニールを施し、
転位の多くを第１ＧａＡｓ層２内に閉じ込めてしまうこ
とが好ましく、また第２ＧａＡｓ層５のエピタキシャル
成長を開始する直前、もしくは第２ＧａＡｓ層５の成長
途中で歪み層を介在させるようにすれば、歪み層との界
面で転位の一部を止めることができ、これによっても第
２ＧａＡｓ層５の結晶品質を向上させることができる。
せるには、第１ＧａＡｓ層２の形成後、単結晶基板１及
び第１ＧａＡｓ層２に対し熱サイクルアニールを施し、
転位の多くを第１ＧａＡｓ層２内に閉じ込めてしまうこ
とが好ましく、また第２ＧａＡｓ層５のエピタキシャル
成長を開始する直前、もしくは第２ＧａＡｓ層５の成長
途中で歪み層を介在させるようにすれば、歪み層との界
面で転位の一部を止めることができ、これによっても第
２ＧａＡｓ層５の結晶品質を向上させることができる。
【００２０】更にこの場合、第１ＧａＡｓ層２の形成に
先立って、単結晶基板１の一主面上に非晶質もしくは多
結晶のＧａＰから成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上
に第１ＧａＡｓ層２を成長させるようにすれば、第１Ｇ
ａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５の品質をより良好なも
のとなすことができる利点もある。従って、単結晶基板
１の一主面上に、まず非晶質もしくは多結晶のＧａＰか
ら成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上に第１ＧａＡｓ
層２および第２ＧａＡｓ層５を順次、成長させるように
することが好ましい。
先立って、単結晶基板１の一主面上に非晶質もしくは多
結晶のＧａＰから成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上
に第１ＧａＡｓ層２を成長させるようにすれば、第１Ｇ
ａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５の品質をより良好なも
のとなすことができる利点もある。従って、単結晶基板
１の一主面上に、まず非晶質もしくは多結晶のＧａＰか
ら成るＧａＰ層を形成し、該ＧａＰ層上に第１ＧａＡｓ
層２および第２ＧａＡｓ層５を順次、成長させるように
することが好ましい。
【００２１】（２）次に図１（ｃ）に示す如く、第２Ｇ
ａＡｓ層５上に、非晶質もしくは多結晶のＧａＮ、或い
はＡｌXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）から成る中間層６を形
成し、しかる後、図１（ｄ）に示す如く中間層６上に単
結晶ＧａＮから成るＧａＮ層７，９を成長させる。前記
中間層６は、先に述べた第１ＧａＡｓ層２と同様の理
由、即ち、その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層
７，９の結晶性を良好となすために設けられた層であ
り、例えば非晶質のＧａＮにより形成する場合、従来周
知の有機金属気相成長法等を採用し、ＧａＮが結晶化す
る温度よりも低い温度（例えば４００℃〜６００℃）で
ＧａＮを成長させることによって５０Å〜３００Åの厚
みに形成され、その後、熱サイクルアニールが施され
る。
ａＡｓ層５上に、非晶質もしくは多結晶のＧａＮ、或い
はＡｌXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）から成る中間層６を形
成し、しかる後、図１（ｄ）に示す如く中間層６上に単
結晶ＧａＮから成るＧａＮ層７，９を成長させる。前記
中間層６は、先に述べた第１ＧａＡｓ層２と同様の理
由、即ち、その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層
７，９の結晶性を良好となすために設けられた層であ
り、例えば非晶質のＧａＮにより形成する場合、従来周
知の有機金属気相成長法等を採用し、ＧａＮが結晶化す
る温度よりも低い温度（例えば４００℃〜６００℃）で
ＧａＮを成長させることによって５０Å〜３００Åの厚
みに形成され、その後、熱サイクルアニールが施され
る。
【００２２】この場合、第２ＧａＡｓ層５中のＡｓがＧ
ａＮ層７，９中に拡散しようとするのを中間層６で良好
に遮断することができるため、ＧａＮ層７，９の不純物
濃度は低く抑えられ、ＧａＮ層７，９の結晶性をより良
好になすことができる。
ａＮ層７，９中に拡散しようとするのを中間層６で良好
に遮断することができるため、ＧａＮ層７，９の不純物
濃度は低く抑えられ、ＧａＮ層７，９の結晶性をより良
好になすことができる。
【００２３】また一方、前記ＧａＮ層は、第１のＧａＮ
層７と第２のＧａＮ層９の２層で構成され、両ＧａＮ層
７，９の間にはＳｉＯ２から成る選択成長マスク８が介
在されている。
層７と第２のＧａＮ層９の２層で構成され、両ＧａＮ層
７，９の間にはＳｉＯ２から成る選択成長マスク８が介
在されている。
【００２４】前記第１のＧａＮ層７および第２のＧａＮ
層９は、例えば従来周知の有機金属気相成長法等を採用
し、第２ＧａＡｓ層５の上面に８００℃〜１１００℃の
温度で第１のＧａＮ層７を０．２μm〜１μｍ、また第
１のＧａＮ層７と同じ温度条件で第２ＧａＮ層９を８０
μm〜３００μｍの厚みに順次、エピタキシャル成長さ
せることによって形成される。
層９は、例えば従来周知の有機金属気相成長法等を採用
し、第２ＧａＡｓ層５の上面に８００℃〜１１００℃の
温度で第１のＧａＮ層７を０．２μm〜１μｍ、また第
１のＧａＮ層７と同じ温度条件で第２ＧａＮ層９を８０
μm〜３００μｍの厚みに順次、エピタキシャル成長さ
せることによって形成される。
【００２５】また前記選択成長マスク８は、第２のＧａ
Ｎ層９の結晶品質を上げるために設けられたもので、選
択成長マスク８上では選択成長マスク８全体を覆うよう
にして単結晶ＧａＮが横方向に成長することから第２の
ＧａＮ層９の欠陥密度を飛躍的に減少させることができ
る。かかる選択成長マスク８は、例えば従来周知のスパ
ッタリングやフォトエッチングにより０．１μｍ〜０．
３μｍの厚みで所定パターンに形成される。
Ｎ層９の結晶品質を上げるために設けられたもので、選
択成長マスク８上では選択成長マスク８全体を覆うよう
にして単結晶ＧａＮが横方向に成長することから第２の
ＧａＮ層９の欠陥密度を飛躍的に減少させることができ
る。かかる選択成長マスク８は、例えば従来周知のスパ
ッタリングやフォトエッチングにより０．１μｍ〜０．
３μｍの厚みで所定パターンに形成される。
【００２６】ここで、単結晶基板１を形成するＳｉはＧ
ａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が印加されて
も殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層７，９の下地
として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層２，５の厚みは
僅か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層２，５中のＡｓがＧａＮをエピタ
キシャル成長させる際の熱等によって多量に昇華するこ
ともない。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満し
てＧａＮ層７，９中に多量に混入するといった不都合を
有効に防止することができ、高純度、高品質の単結晶Ｇ
ａＮを得ることが可能である。
ａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が印加されて
も殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層７，９の下地
として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層２，５の厚みは
僅か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層２，５中のＡｓがＧａＮをエピタ
キシャル成長させる際の熱等によって多量に昇華するこ
ともない。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満し
てＧａＮ層７，９中に多量に混入するといった不都合を
有効に防止することができ、高純度、高品質の単結晶Ｇ
ａＮを得ることが可能である。
【００２７】尚、上述したＧａＮ層７，９は、後述する
（３）の工程で単結晶基板１から分離された後、単板で
の取り扱いが容易となるように５０μm以上の厚みに形
成しておくことが好ましい。
（３）の工程で単結晶基板１から分離された後、単板で
の取り扱いが容易となるように５０μm以上の厚みに形
成しておくことが好ましい。
【００２８】（３）そして最後に図１（ｅ）に示す如
く、第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５を所定のエ
ッチング液で選択的に浸蝕することによりＧａＮ層７，
９を単結晶基板１より分離する。
く、第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５を所定のエ
ッチング液で選択的に浸蝕することによりＧａＮ層７，
９を単結晶基板１より分離する。
【００２９】前記エッチング液としては、例えば硝酸系
のエッチング液が用いられ、かかるエッチング液に
（２）の工程で得た積層体を所定時間浸漬することによ
って第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５が選択的に
浸蝕され、これによってＧａＮ層７，９が中間層６と共
に単結晶基板１より分離されて、ＧａＮ層７，９及び中
間層６から成る半導体基板が得られる。
のエッチング液が用いられ、かかるエッチング液に
（２）の工程で得た積層体を所定時間浸漬することによ
って第１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５が選択的に
浸蝕され、これによってＧａＮ層７，９が中間層６と共
に単結晶基板１より分離されて、ＧａＮ層７，９及び中
間層６から成る半導体基板が得られる。
【００３０】尚、前記中間層６は、そのまま残して半導
体基板の一部として用いても良いし、研磨等によって完
全に削り取ってしまっても構わない。
体基板の一部として用いても良いし、研磨等によって完
全に削り取ってしまっても構わない。
【００３１】以上のような本実施形態の製造方法によれ
ば、大型基板の製造が比較的容易なＳｉ製の単結晶基板
１上にＧａＡｓ層２，５及びＧａＮ層７，９を順次、エ
ピタキシャル成長させ、その後、硝酸系エッチング液等
を用いてＧａＡｓ層２，５を選択的にエッチングするこ
とによりＧａＮ層７，９を単結晶基板１より中間層６と
共に分離してＧａＮ層７，９を含む半導体基板を得るよ
うにしたことから、研磨等のプロセスは一切不要で、結
晶性に優れたＧａＮ基板（転位密度：１×１０ 7ｃｍ-2
以下）を比較的短時間で得ることができ、半導体基板、
並びにそれを用いた半導体装置の生産性を向上させるこ
とが可能となる。
ば、大型基板の製造が比較的容易なＳｉ製の単結晶基板
１上にＧａＡｓ層２，５及びＧａＮ層７，９を順次、エ
ピタキシャル成長させ、その後、硝酸系エッチング液等
を用いてＧａＡｓ層２，５を選択的にエッチングするこ
とによりＧａＮ層７，９を単結晶基板１より中間層６と
共に分離してＧａＮ層７，９を含む半導体基板を得るよ
うにしたことから、研磨等のプロセスは一切不要で、結
晶性に優れたＧａＮ基板（転位密度：１×１０ 7ｃｍ-2
以下）を比較的短時間で得ることができ、半導体基板、
並びにそれを用いた半導体装置の生産性を向上させるこ
とが可能となる。
【００３２】また本実施形態の製造方法によれば、単結
晶基板１の材質にＳｉが用いられており、かかるＳｉ製
の単結晶基板１は比較的大型に形成することができるこ
とから、その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層
７，９も単結晶基板１のサイズと同等の大きなものにな
すことができ、これによって大きなサイズのＧａＮ製半
導体基板を得ることが可能である。
晶基板１の材質にＳｉが用いられており、かかるＳｉ製
の単結晶基板１は比較的大型に形成することができるこ
とから、その上にエピタキシャル成長されるＧａＮ層
７，９も単結晶基板１のサイズと同等の大きなものにな
すことができ、これによって大きなサイズのＧａＮ製半
導体基板を得ることが可能である。
【００３３】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。
【００３４】例えば上述の実施形態では、ＧａＡｓ層
２，５やＧａＮ層７，９を成長させるのに有機金属気相
成長法を採用したが、これに代えて、分子線エピタキシ
ー（Molecular Beam Epitaxy）法等の他の成長法を採用
しても構わない。
２，５やＧａＮ層７，９を成長させるのに有機金属気相
成長法を採用したが、これに代えて、分子線エピタキシ
ー（Molecular Beam Epitaxy）法等の他の成長法を採用
しても構わない。
【００３５】また上述の実施形態では、選択成長マスク
８の形成にスパッタリングを採用するようにしたが、こ
れに代えて、プラズマＣＶＤ法等の他の薄膜形成技術を
採用しても構わない。
８の形成にスパッタリングを採用するようにしたが、こ
れに代えて、プラズマＣＶＤ法等の他の薄膜形成技術を
採用しても構わない。
【００３６】更に上述の実施形態では、工程（３）で第
１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５をエッチングする
のに硝酸系のエッチング液を用いるようにしたが、第１
ＧａＡｓ層２と第２ＧａＡｓ層５とを選択的にエッチン
グできるエッチング液であれば、塩酸系エッチング液等
の他のエッチング液を用いても構わない。
１ＧａＡｓ層２及び第２ＧａＡｓ層５をエッチングする
のに硝酸系のエッチング液を用いるようにしたが、第１
ＧａＡｓ層２と第２ＧａＡｓ層５とを選択的にエッチン
グできるエッチング液であれば、塩酸系エッチング液等
の他のエッチング液を用いても構わない。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、Ｓｉ製の単結晶基板上
にＧａＡｓ層及びＧａＮ層を順次、エピタキシャル成長
させ、その後、硝酸系エッチング液等を用いてＧａＡｓ
層を選択的にエッチングすることによりＧａＮ層を単結
晶基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得る
ようにしたものであり、この場合、研磨等のプロセスは
一切必要ないことから、結晶性に優れたＧａＮ基板（転
位密度：１×１０7ｃｍ- 2以下）を比較的短時間で得る
ことができ、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装
置の生産性を向上させることが可能となる。
にＧａＡｓ層及びＧａＮ層を順次、エピタキシャル成長
させ、その後、硝酸系エッチング液等を用いてＧａＡｓ
層を選択的にエッチングすることによりＧａＮ層を単結
晶基板より分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得る
ようにしたものであり、この場合、研磨等のプロセスは
一切必要ないことから、結晶性に優れたＧａＮ基板（転
位密度：１×１０7ｃｍ- 2以下）を比較的短時間で得る
ことができ、半導体基板、並びにそれを用いた半導体装
置の生産性を向上させることが可能となる。
【００３８】また本発明によれば、単結晶基板の材質に
Ｓｉが用いられており、かかるＳｉ製の単結晶基板は比
較的大型に形成することができることから、その上にエ
ピタキシャル成長されるＧａＮ層も単結晶基板のサイズ
と同等の大きなものになすことができ、これによって大
きなサイズのＧａＮ製半導体基板を得ることが可能とな
る。
Ｓｉが用いられており、かかるＳｉ製の単結晶基板は比
較的大型に形成することができることから、その上にエ
ピタキシャル成長されるＧａＮ層も単結晶基板のサイズ
と同等の大きなものになすことができ、これによって大
きなサイズのＧａＮ製半導体基板を得ることが可能とな
る。
【００３９】更に本発明によれば、単結晶基板を形成す
るＳｉはＧａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が
印加されても殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層の
下地として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層の厚みは僅
か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層中のＡｓがＧａＮをエピタキシャ
ル成長させる際の熱等によって多量に昇華することもな
い。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満してＧａ
Ｎ中に多量に混入するといった不都合を有効に防止する
ことができ、高純度、高品質の単結晶ＧａＮを得ること
が可能となる。
るＳｉはＧａＮをエピタキシャル成長させる際の熱等が
印加されても殆ど昇華することがなく、またＧａＮ層の
下地として設けられる第１・第２ＧａＡｓ層の厚みは僅
か数μｍ程度に極めて薄く形成しておけば良いことか
ら、これらＧａＡｓ層中のＡｓがＧａＮをエピタキシャ
ル成長させる際の熱等によって多量に昇華することもな
い。従って、Ａｓ等の不純物が成膜室内に充満してＧａ
Ｎ中に多量に混入するといった不都合を有効に防止する
ことができ、高純度、高品質の単結晶ＧａＮを得ること
が可能となる。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係る半
導体基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図で
ある。
導体基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図で
ある。
１・・・単結晶基板
２・・・第１ＧａＡｓ層
５・・・第２ＧａＡｓ層
６・・・中間層
７・・・第１のＧａＮ層
８・・・選択成長マスク
９・・・第２のＧａＮ層
Claims (3)
- 【請求項１】Ｓｉから成る単結晶基板の一主面上に、非
晶質もしくは多結晶のＧａＡｓから成る第１ＧａＡｓ層
および単結晶ＧａＡｓから成る第２ＧａＡｓ層を順次、
成長させる工程（１）と、 前記第２ＧａＡｓ層上に、単結晶ＧａＮから成るＧａＮ
層を成長させる工程（２）と、 前記第１ＧａＡｓ層及び第２ＧａＡｓ層をエッチング液
で選択的に浸蝕することによりＧａＮ層を単結晶基板よ
り分離してＧａＮ層から成る半導体基板を得る工程
（３）と、を含む半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】前記工程（２）において、前記ＧａＮ層の
形成に先立って、第２ＧａＡｓ層上に非晶質もしくは多
結晶のＧａＮ、或いはＡｌXＧａ1-XＮ（０＜X≦１）か
ら成る中間層を形成し、該中間層上に前記ＧａＮ層を成
長させることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板
の製造方法。 - 【請求項３】前記工程（１）において、前記第１ＧａＡ
ｓ層の形成に先立って、単結晶基板の一主面上に非晶質
もしくは多結晶のＧａＰから成るＧａＰ層を形成し、該
ＧａＰ層上に第１ＧａＡｓ層を成長させることを特徴と
する請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089861A JP4126452B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089861A JP4126452B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003286097A true JP2003286097A (ja) | 2003-10-07 |
| JP4126452B2 JP4126452B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=29235330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002089861A Expired - Fee Related JP4126452B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4126452B2 (ja) |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089861A patent/JP4126452B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4126452B2 (ja) | 2008-07-30 |
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