JP2008254997A - Single crystal zinc oxide substrate - Google Patents

Single crystal zinc oxide substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2008254997A
JP2008254997A JP2007201553A JP2007201553A JP2008254997A JP 2008254997 A JP2008254997 A JP 2008254997A JP 2007201553 A JP2007201553 A JP 2007201553A JP 2007201553 A JP2007201553 A JP 2007201553A JP 2008254997 A JP2008254997 A JP 2008254997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
single crystal
zno
substrate
sio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007201553A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4300264B2 (en
Inventor
Motoi Nakao
基 中尾
Kiyoshi Ishitani
清 石谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON KORUMO KK
Kyushu Institute of Technology NUC
Original Assignee
NIPPON KORUMO KK
Kyushu Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON KORUMO KK, Kyushu Institute of Technology NUC filed Critical NIPPON KORUMO KK
Priority to JP2007201553A priority Critical patent/JP4300264B2/en
Priority to PCT/JP2007/074379 priority patent/WO2008111277A1/en
Priority to TW097108965A priority patent/TW200844276A/en
Publication of JP2008254997A publication Critical patent/JP2008254997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4300264B2 publication Critical patent/JP4300264B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a high-quality single crystal ZnO substrate at a cost lower than the prior art. <P>SOLUTION: The method for producing a single crystal ZnO substrate comprises (a) the step of providing a semiconductor substrate comprising an SiO<SB>2</SB>insulating layer 2 and a single crystal silicon layer 1 provided on the SiO<SB>2</SB>insulating layer 2 to constitute the surface of the semiconductor substrate, (b) the step of oxidizing the single crystal silicon layer 1 from the surface side to allow the single crystal silicon layer 1 to remain unoxidized in a thickness of 3-7 nm from the top of the insulating layer 2, (c) the step of removing the formed SiO<SB>2</SB>layer 4, (d) the step of supplying a carrier gas and a hydrocarbon gas to the residual single crystal layer 1' with heating to convert the whole layer to a single crystal SiC layer 5, (e) the step of forming a 0.1-5 μm-thick single crystal ZnO layer 6 by chemical vapor deposition on the surface of the single crystal SiC layer 5, (f) the step of annealing the single crystal ZnO layer 6, and (g) the step of forming a single crystal ZnO layer 6' on the surface of the annealed single crystal ZnO layer 6 by chemical vapor deposition to increase the thickness of the single crystal ZnO layer 6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、単結晶酸化亜鉛基板の製造方法に関し、より詳しくは、半導体デバイスの構築に用いる単結晶酸化亜鉛基板に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a single crystal zinc oxide substrate, and more particularly to a single crystal zinc oxide substrate used for construction of a semiconductor device.

半導体製造分野において、ワイドギャップ半導体(バンドギャップの大きい半導体をいう。)には、青色、紫色、紫外領域の発光ダイオードなどの光半導体や、低損失のパワーデバイスの次世代の開発を担う材料として大きな期待が寄せられている。主たるワイドギャップ半導体の一つに酸化亜鉛(ZnO)に代表されるII族酸化物があるが、特にZnOは、直接遷移型であること、バンドギャップが3.37eVと大きいこと、また、励起子結合エネルギーが60meVと極めて大きいことから、短波長の高効率な発光デバイスをもたらす等の取り分け大きな可能性を秘めている。   In the semiconductor manufacturing field, wide-gap semiconductors (referred to as semiconductors with large band gaps) are materials responsible for the next generation development of optical semiconductors such as light emitting diodes in the blue, purple and ultraviolet regions, and low-loss power devices. There are great expectations. One of the main wide gap semiconductors is a group II oxide typified by zinc oxide (ZnO). In particular, ZnO is a direct transition type, has a large band gap of 3.37 eV, and excitons. Since the binding energy is as extremely high as 60 meV, there is a great potential for providing a highly efficient light-emitting device with a short wavelength.

他方、ある半導体材料からデバイスが開発され、商品化されて広範囲に利用されるようになるには、その半導体材料が高品質で且つ比較的低コストで製造できることが重要である。ZnOは、原材料自体、地殻中に豊富に存在しておりその点では安価であるが、半導体デバイスを構成するための材料となし得る比較的低い転位欠陥密度の単結晶ZnO基板として現在までに供給されるに至っているのは、サファイア基板上に単結晶ZnOを成長させたもののみである。然るに、サファイアとZnO結晶とは、格子不整合が18%程度と大きい。このため、サファイア基板上の単結晶ZnO薄膜には、粒界の発生や格子面方向の揺らぎが生じ易く、高品質の単結晶ZnO薄膜を形成することが困難であり、単結晶ZnO基板に基づいた発光デバイス等の開発を推進させる上での阻害要因の一つとなっている。また、サファイア基板は非常に高価であるため、これを基板として用いて製造した単結晶ZnO基板は非常に高価なものとならざるを得ず、このこともまた、単結晶ZnO基板に基づくデバイスを開発する上での大きな阻害要因である。   On the other hand, in order for a device to be developed from a certain semiconductor material, commercialized, and widely used, it is important that the semiconductor material can be manufactured with high quality and relatively low cost. Although ZnO is abundant in the crust and is cheap in that respect, it has been supplied to date as a single crystal ZnO substrate with a relatively low dislocation defect density that can be used as a material for constructing semiconductor devices. The only thing that has been achieved is the growth of single crystal ZnO on a sapphire substrate. However, the lattice mismatch between sapphire and ZnO crystal is as large as about 18%. For this reason, the single crystal ZnO thin film on the sapphire substrate is likely to generate grain boundaries and fluctuations in the lattice plane direction, and it is difficult to form a high quality single crystal ZnO thin film. This is one of the obstacles in promoting the development of light emitting devices. In addition, since the sapphire substrate is very expensive, a single crystal ZnO substrate manufactured using the sapphire substrate must be very expensive, and this also means that a device based on the single crystal ZnO substrate is used. This is a major impediment to development.

特許第3183939号(特許文献1)には、同一装置内で、単結晶シリコン基板を大気中に曝すことなく、単結晶シリコン基板面上に炭化ケイ素(SiC)からなる薄膜を形成し、その薄膜上に単結晶ZnO薄膜を形成することによる単結晶ZnO薄膜の製造方法が開示されている。同文献に記載の方法によれば、単結晶シリコン基板を約1350℃に加熱し、これに例えばキャリアガス(水素等)中の炭化水素ガスを供給する等の方法で、単結晶シリコン基板面上に0.2〜3μm、好ましくは2〜3μmのSiC薄膜が形成され、次いでその上に単結晶ZnOが形成される。   In Japanese Patent No. 3183939 (Patent Document 1), a thin film made of silicon carbide (SiC) is formed on the surface of a single crystal silicon substrate in the same apparatus without exposing the single crystal silicon substrate to the atmosphere. A method for producing a single crystal ZnO thin film by forming a single crystal ZnO thin film thereon is disclosed. According to the method described in the document, the single crystal silicon substrate is heated to about 1350 ° C., and a hydrocarbon gas in a carrier gas (hydrogen, etc.) is supplied to the single crystal silicon substrate. Then, a SiC thin film of 0.2 to 3 μm, preferably 2 to 3 μm is formed, and then single crystal ZnO is formed thereon.

しかしながらこの方法によれば、SiC薄膜の形成段階でこれが単結晶として得られないか、又は得られたとしても結晶が乱れ、非常に欠陥の多いものしか得ることができないことを本発明者は確認している(データ示さず)。このため、得られたSiC薄膜上に成長させる単結晶ZnOも欠陥の多いものとなり、実用に適する品質には到底至らない。   However, according to this method, the present inventor confirmed that the SiC thin film cannot be obtained as a single crystal in the formation stage of the SiC thin film, or even if it is obtained, the crystal is disordered and only a very many defect can be obtained. (Data not shown). For this reason, the single crystal ZnO grown on the obtained SiC thin film also has many defects, and the quality suitable for practical use is not reached.

一方、半導体デバイスにおいてシリコン層からの漏れ電流を減少させ、いわゆる寄生容量を低下させて、トランジスタの性能を向上させる基板として、単結晶シリコン層の下に絶縁層〔二酸化ケイ素 (SiO2)層など〕を備えたものであるSOI(シリコン・オン・インスレータ)基板が知られている。SOI基板を用いて単結晶SiC層を形成する方法として、SOI基板を炭化水素系ガス中で加熱して表面の単結晶シリコン層を単結晶SiC層へと変性させ、その層上にSiCをエピタキシャル成長させる方法が提案されている(特許文献2)。 On the other hand, as a substrate for reducing the leakage current from a silicon layer in a semiconductor device and reducing so-called parasitic capacitance and improving the performance of a transistor, an insulating layer [a silicon dioxide (SiO 2 ) layer or the like under a single crystal silicon layer An SOI (silicon-on-insulator) substrate is known. As a method of forming a single crystal SiC layer using an SOI substrate, the SOI substrate is heated in a hydrocarbon gas to modify the surface single crystal silicon layer into a single crystal SiC layer, and SiC is epitaxially grown on the layer. There has been proposed a method for this (Patent Document 2).

更に、SOI基板を炭化水素ガス雰囲気中で加熱して表面の単結晶シリコン層を単結晶SiC層へと変性させ、場合によりこの表面にSiCをエピタキシャル成長させて単結晶SiC層を成長させた上で、その上にZnOをエピタキシャル成長させて単結晶ZnO層を形成することを特徴とする、単結晶ZnO基板の製造方法が提案されている(特許文献3、本願出願時において未公開)。しかしながら、詳細な検討の結果、当該特許文献3の方法をそのまま行ったのでは、高品質のSiC層を得ることが困難であり、転位欠陥密度の低い単結晶ZnO基板はこの方法では得られないことを、本発明者は見出した。
従って、高品質の単結晶ZnO基板を比較的安価で製造することのできる技術が、依然として求められている。
Further, the SOI substrate is heated in a hydrocarbon gas atmosphere to modify the surface single-crystal silicon layer into a single-crystal SiC layer. In some cases, SiC is epitaxially grown on this surface to grow a single-crystal SiC layer. A method of manufacturing a single crystal ZnO substrate has been proposed, characterized in that ZnO is epitaxially grown thereon to form a single crystal ZnO layer (Patent Document 3, unpublished at the time of filing this application). However, as a result of detailed studies, it is difficult to obtain a high-quality SiC layer if the method of Patent Document 3 is performed as it is, and a single crystal ZnO substrate having a low dislocation defect density cannot be obtained by this method. The present inventors have found that.
Therefore, there is still a need for a technique that can produce a high-quality single crystal ZnO substrate at a relatively low cost.

他方、SOI基板表面の単結晶シリコン層を、犠牲酸化及びフッ酸等による除去によって5nm程度へと極薄化し、これを炭化水素ガス雰囲気中で加熱して表面の単結晶シリコン層を単結晶SiC層へと変性させ、その上にSiCをエピタキシャル成長により積層し厚肉化させることによって、高品質の単結晶SiC基板が得られることも報告されている(非特許文献1参照)。
特許第3183939号公報 特開2006−228763号公報 特願2005−297687 「産学官連携総合シンポジウム」要旨集、第1〜11頁、大阪府立大学産学官連携機構、平成18年2月28日
On the other hand, the single crystal silicon layer on the surface of the SOI substrate is thinned to about 5 nm by sacrificial oxidation, removal by hydrofluoric acid, etc., and this is heated in a hydrocarbon gas atmosphere to convert the single crystal silicon layer on the surface into a single crystal SiC layer. It has also been reported that a high-quality single-crystal SiC substrate can be obtained by modifying the layer into layers and then stacking SiC by epitaxial growth to increase the thickness (see Non-Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3183939 JP 2006-228773 A Japanese Patent Application No. 2005-297687 Abstracts of “Symposium on Industry-Academia-Government Collaboration”, pages 1-11, Osaka Prefecture University Industry-Academia-Government Collaboration Organization, February 28, 2006

上記の背景において、本発明の一目的は、高品質の単結晶ZnO基板を、従来に比して安価に製造する方法を提供することである。
本発明の別の一目的は、そのような方法により、従来に比して安価で且つ高品質の単結晶ZnO基板を提供することである。
In the above background, an object of the present invention is to provide a method for producing a high-quality single crystal ZnO substrate at a lower cost than in the past.
Another object of the present invention is to provide a single crystal ZnO substrate which is cheaper and higher quality than the conventional one by such a method.

本発明者は、表面の単結晶シリコン層とその下に設けられたSiO2絶縁層とを有する基板において、単結晶シリコン層を、その表面を酸化し除去して数nm程度の厚みの薄層とした上で、加熱下にこれにキャリアガス中の炭化水素ガスを供給して全層をSiCへと変換すると、極めて平坦性のよい単結晶SiC層が得られ、この平坦なSiC層上に、化学気相成長法(CVD)を用いることによって、所定の加熱条件下において、転位欠陥密度の非常に低い単結晶ZnO層を容易に形成できることを見出した。本発明は、この知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものである。 The inventor has disclosed a substrate having a single crystal silicon layer on the surface and a SiO 2 insulating layer provided therebelow, by oxidizing the surface of the single crystal silicon layer and removing the thin layer with a thickness of about several nm. Then, by supplying the hydrocarbon gas in the carrier gas to this under heating and converting the entire layer to SiC, a single crystal SiC layer with extremely good flatness is obtained, and on this flat SiC layer It has been found that by using chemical vapor deposition (CVD), a single crystal ZnO layer having a very low dislocation defect density can be easily formed under a predetermined heating condition. The present invention has been completed based on this finding and further studies.

すなわち本発明は以下を提供する。
1.単結晶ZnO基板の製造方法であって、
(a)SiO2絶縁層と、該絶縁層上に設けられた、表面を構成する単結晶シリコン層とを含んでなる、半導体基板を準備するステップと、
(b)該半導体基板の単結晶シリコン層をその表面側から、該絶縁層上に単結晶シリコン層を3〜7nmの厚みだけ残して酸化するステップと、
(c)ステップ(b)における酸化により生じた表面側のSiO2層を、残された単結晶シリコン層上から除去するステップと、
(d)該残された単結晶シリコン層に、これを加熱しつつキャリアガスと共に炭化水素ガスを供給して、該残された単結晶シリコン層の全層を単結晶SiC層へと変換するステップと、
(e)該単結晶SiC層の表面に、化学気相成長により0.1〜5μmの厚みの単結晶ZnO層を形成するステップと、
(f)ステップ(e)で形成された単結晶ZnO層を所定温度でアニールするステップと、そして
(g)ステップ(f)でアニールされた単結晶ZnO層の表面に、化学気相成長により単結晶ZnO層を形成して全体としての単結晶ZnO層の層厚を増加させるステップと、
を含む、単結晶ZnO基板の製造方法。
2.ステップ(d)が、基板温度1250℃以上1405℃未満において行なわれるものである、上記1の製造方法。
3.ステップ(d)における該キャリアガスの供給量に対する該炭化水素ガス供給量が、体積比で0.1〜0.8%である、上記1又は2の何れかの製造方法。
4.該キャリアガスが水素である、上記1ないし3の何れかの製造方法。
5.ステップ(e)及び(g)における単結晶ZnO層の形成が、基板を加熱しつつこれに亜鉛源ガス及び酸素源ガスを供給することによるものである、上記1ないし4の何れかの製造方法。
6.該亜鉛源ガスがジ(低級)アルキル亜鉛を含んでなるものである、上記6の製造方法。
7.該酸素源ガスが、酸素、二酸化炭素、水、一酸化炭素、二酸化窒素、及び一酸化窒素よりなる群より選ばれるものである、上記5又は6の製造方法。
8.ステップ(e)における単結晶ZnO層の形成が、基板温度300℃以上800℃未満にて行われるものである、上記1ないし7の何れかの製造方法。
9.ステップ(f)におけるアニールが、基板温度500℃以上1000℃未満で行われるものである、上記1ないし8の何れかの製造方法。
10.ステップ(g)における単結晶ZnO層の形成が、基板温度400℃以上900℃未満にて行われるものである、上記1ないし9の何れかの製造方法。
11.該半導体基板が該SiO2層下にこれを支持する基層を含むものである、上記1ないし10の何れかの製造方法。
12.該基層が、単結晶又は多結晶シリコン層である、上記11の製造方法。
13.該基層、該基層及び該SiO2層、該基層から該単結晶SiC層まで、又は、該基層から、ステップ(e)において形成された単結晶ZnO層の全層を含んで更に、ステップ(g)で形成された単結晶ZnO層のうち一部の厚みを該単結晶SiC層との界面側から除去するステップを更に含むものである、上記11又は12の製造方法。
14.該一部の厚みが、該単結晶SiC層との界面から10μm以内の厚みまでの部分に相当するものである、上記13の製造方法。
15.当該除去により残された基板の裏面に光反射層を形成するステップを更に含むものである、上記13又は14の製造方法。
16.該光反射層が、アルミニウム、銀又はこれらの合金よりなる群より選ばれるものである、上記14の製造方法。
17.少なくとも該基層から該SiO2層までを除去するものである、上記16の製造方法。
18.該光反射層の裏面に更に、ハンダ付け可能な金属の層を形成するステップを含む、上記17の製造方法。
19.該ハンダ付け可能な金属が、銅、ニッケル及びこれらの合金よりなる群より選ばれる金属を含んでなるものである、上記18の製造方法。
20.上記1ないし19の何れかの製造方法により得られる、単結晶ZnO基板。
21.該単結晶ZnO層の転位欠陥密度が107/cm2以下である、上記20の単結晶ZnO基板。
That is, the present invention provides the following.
1. A method for producing a single crystal ZnO substrate, comprising:
(A) providing a semiconductor substrate comprising a SiO 2 insulating layer and a single-crystal silicon layer constituting the surface provided on the insulating layer;
(B) oxidizing the single crystal silicon layer of the semiconductor substrate from the surface side, leaving the single crystal silicon layer on the insulating layer by a thickness of 3 to 7 nm;
(C) removing the surface-side SiO 2 layer produced by the oxidation in step (b) from the remaining single crystal silicon layer;
(D) supplying a hydrocarbon gas together with a carrier gas while heating the remaining single crystal silicon layer to convert the entire remaining single crystal silicon layer into a single crystal SiC layer When,
(E) forming a single crystal ZnO layer having a thickness of 0.1 to 5 μm on the surface of the single crystal SiC layer by chemical vapor deposition;
(F) annealing the single crystal ZnO layer formed in step (e) at a predetermined temperature; and (g) performing single vapor chemical vapor deposition on the surface of the single crystal ZnO layer annealed in step (f). Forming a crystalline ZnO layer to increase the overall thickness of the single crystalline ZnO layer;
A method for manufacturing a single crystal ZnO substrate.
2. The manufacturing method according to 1 above, wherein step (d) is performed at a substrate temperature of 1250 ° C. or higher and lower than 1405 ° C.
3. 3. The production method according to any one of 1 and 2 above, wherein the hydrocarbon gas supply amount relative to the carrier gas supply amount in step (d) is 0.1 to 0.8% by volume.
4). 4. The production method according to any one of 1 to 3 above, wherein the carrier gas is hydrogen.
5. The method according to any one of 1 to 4 above, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in steps (e) and (g) is by supplying a zinc source gas and an oxygen source gas to the substrate while heating the substrate. .
6). The production method according to 6 above, wherein the zinc source gas comprises di (lower) alkylzinc.
7). 7. The method according to 5 or 6 above, wherein the oxygen source gas is selected from the group consisting of oxygen, carbon dioxide, water, carbon monoxide, nitrogen dioxide, and nitric oxide.
8). 8. The production method according to any one of 1 to 7 above, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in step (e) is performed at a substrate temperature of 300 ° C. or higher and lower than 800 ° C.
9. 9. The manufacturing method according to any one of 1 to 8 above, wherein the annealing in step (f) is performed at a substrate temperature of 500 ° C. or higher and lower than 1000 ° C.
10. 10. The manufacturing method according to any one of 1 to 9 above, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in step (g) is performed at a substrate temperature of 400 ° C. or higher and lower than 900 ° C.
11. 11. The manufacturing method according to any one of 1 to 10 above, wherein the semiconductor substrate comprises a base layer supporting the semiconductor substrate under the SiO 2 layer.
12 12. The production method as described in 11 above, wherein the base layer is a single crystal or polycrystalline silicon layer.
13. The base layer, the base layer and the SiO 2 layer, from the base layer to the single crystal SiC layer, or from the base layer, including all layers of the single crystal ZnO layer formed in step (e); The manufacturing method according to 11 or 12 above, further including a step of removing a part of the thickness of the single crystal ZnO layer formed from the interface side with the single crystal SiC layer.
14 14. The manufacturing method as described in 13 above, wherein the partial thickness corresponds to a portion from the interface with the single crystal SiC layer to a thickness within 10 μm.
15. 15. The method according to 13 or 14 above, further comprising a step of forming a light reflecting layer on the back surface of the substrate left by the removal.
16. 14. The production method as described in 14 above, wherein the light reflecting layer is selected from the group consisting of aluminum, silver or alloys thereof.
17. 16. The production method as described in 16 above, wherein at least the part from the base layer to the SiO 2 layer is removed.
18. 18. The method according to 17 above, further comprising the step of forming a solderable metal layer on the back surface of the light reflecting layer.
19. 18. The production method as described in 18 above, wherein the solderable metal comprises a metal selected from the group consisting of copper, nickel and alloys thereof.
20. A single crystal ZnO substrate obtained by the production method according to any one of 1 to 19 above.
21. 20. The single crystal ZnO substrate according to the above 20, wherein the single crystal ZnO layer has a dislocation defect density of 10 7 / cm 2 or less.

上記構成になる本発明は、高品質の単結晶ZnO層〔表面は(0001)面〕の形成を可能にする。これは、単結晶ZnOと単結晶SiCとの格子定数差がサファイアとの格子定数差に比して小さいことのみならず、他の一要因として、本発明において、SiO2絶縁層上の単結晶シリコン層を3〜7nmという超薄膜にした上でその全層をSiC化して得られる層が、より厚い単結晶シリコン層をSiC化した場合に比して極めて平坦なSiC表面を与える(本発明者により確認)ことによる。すなわち、この超薄膜SiC表面〔3C−SiCの(111)面となる〕の平坦性は、その上にSiCを更にエピタキシャル成長させて層厚を増加させると、層厚に比例して顕著に荒れ、当初の表面粗さ約0.2nm(RMS)に比して、層厚が10nm増える毎に表面粗さが約1nm(RMS)ずつ増加することも、本発明者は見出している。従って、SiO2絶縁層上の単結晶シリコン層を3〜7nmという超薄膜にした上でこれをSiC化して得られる層は、その極度の薄さにより強度がないものの、これにSiC層を更に積層して厚みと強度を増すことなくそのまま単結晶ZnOの成長に使用することが、優れた品質の単結晶ZnO層を得ることに寄与している。加えて、この超薄膜SiC層は多少の伸縮が容易であり、また当該層を下から支えるSiO2絶縁層がアモルファスであって、加熱下に柔軟性を有するためSiC層の多少の伸縮を妨げない。これらのことから、この超薄膜SiCとその上に成長させる単結晶ZnOとの間の格子不整合が、SiC層の結晶格子の僅かな縮みによって緩和できる。このことが、超薄膜SiC層の表面の高度な平坦性と相俟って、その上に成長させる単結晶ZnOの転位欠陥密度を顕著に低下させて高品質の単結晶ZnO層を与えるのに大きく寄与する。こうして本発明は、転位欠陥密度が107/cm2以下の高品質のZnO単結晶基板の製造を可能にする。 The present invention configured as described above enables formation of a high-quality single-crystal ZnO layer (the surface is a (0001) plane). This is not only because the lattice constant difference between single crystal ZnO and single crystal SiC is smaller than the lattice constant difference with sapphire, but as another factor, in the present invention, the single crystal on the SiO 2 insulating layer A layer obtained by forming the silicon layer into an ultra-thin film of 3 to 7 nm and converting it to SiC gives an extremely flat SiC surface as compared with the case where the thicker single crystal silicon layer is converted to SiC (the present invention). Confirmed by the person). That is, the flatness of this ultra-thin SiC surface (becomes the (111) plane of 3C-SiC) is significantly roughened in proportion to the layer thickness when SiC is further epitaxially grown thereon to increase the layer thickness. The inventor has also found that the surface roughness increases by about 1 nm (RMS) every time the layer thickness increases by 10 nm, compared to the initial surface roughness of about 0.2 nm (RMS). Therefore, although the layer obtained by converting the single crystal silicon layer on the SiO 2 insulating layer into an ultra-thin film of 3 to 7 nm and converting it to SiC does not have strength due to its extremely thin thickness, an SiC layer is further added thereto. Stacking and using as it is for the growth of single crystal ZnO without increasing the thickness and strength contributes to obtaining a single crystal ZnO layer of excellent quality. In addition, this ultra-thin SiC layer is easily stretchable to some extent, and the SiO 2 insulating layer that supports the layer from the bottom is amorphous and has flexibility under heating, so that it prevents some stretching of the SiC layer. Absent. For these reasons, the lattice mismatch between the ultra-thin SiC and the single crystal ZnO grown thereon can be relaxed by a slight shrinkage of the crystal lattice of the SiC layer. This, combined with the high flatness of the surface of the ultra-thin SiC layer, significantly reduces the dislocation defect density of the single-crystal ZnO grown on it to provide a high-quality single-crystal ZnO layer. A big contribution. Thus, the present invention makes it possible to manufacture a high-quality ZnO single crystal substrate having a dislocation defect density of 10 7 / cm 2 or less.

また、本発明は、単結晶又は多結晶シリコンよりなる基層上にSiO2絶縁層及び単結晶シリコン層が積層された、従ってサファイア基板に比して遥かに安価に入手可能な、SOI基板を用いることができるため、高品質の単結晶ZnO基板を従来より遥かに安価に提供することも可能にする。また、そのようなシリコンベースのSOI基板は、サファイア表面上に形成された単結晶ZnO層よりなる基板に比して遥かに大口径のものが安価に入手できることから、従来より遥かに大口径のしかも高品質な単結晶ZnO基板を、安価に製造することも可能である。 Further, the present invention uses an SOI substrate in which a SiO 2 insulating layer and a single crystal silicon layer are laminated on a base layer made of single crystal or polycrystalline silicon, and thus can be obtained at a much lower price than a sapphire substrate. Therefore, a high-quality single crystal ZnO substrate can be provided at a much lower cost than before. In addition, since such a silicon-based SOI substrate has a much larger diameter than a substrate made of a single crystal ZnO layer formed on the sapphire surface, it can be obtained at a lower price. In addition, a high-quality single crystal ZnO substrate can be manufactured at low cost.

更に、本発明における、非光透過性の基層(単結晶シリコン、多結晶シリコン等)を有する半導体基板を材料として用いた場合には、当該非光透過性の基層の除去により、全体が光透過性である単結晶ZnO基板の安価な製造が可能となる。   Furthermore, when a semiconductor substrate having a non-light transmissive base layer (single crystal silicon, polycrystalline silicon, etc.) in the present invention is used as a material, the entire light transmission is achieved by removing the non-light transmissive base layer. It is possible to inexpensively manufacture a single crystal ZnO substrate that is compatible.

加えて、本発明における光反射層の形成は、それにより得られる単結晶ZnO基板上に発光ダイオードを構成した場合に、その発光層から全方向(立体角4π)へ放射される光のうち、後方(発光ダイオードが取り付けられている機器内部方向)へ向かう光も前方(立体角2π)へと方向転換させることによって、光の取り出し効率を高め、且つそれにより、発光ダイオードの温度上昇も防止することを可能にする。また、反射層としては、青色波長領域を含む可視光に高い反射効率を有する金属であるという点から、アルミニウム、銀又はそれらの合金の使用が極めて効果的である。また反射層にハンダ付け可能な金属層を更に設けたときは、光の取り出し効率を高めたまま、これを電極として利用することが可能となり、発光ダイオードを用いた機器の設計における自由度を、光の発生や取り出しの効率を損なうことなく、高めることができる。   In addition, the formation of the light reflecting layer according to the present invention includes, when a light emitting diode is configured on a single crystal ZnO substrate obtained thereby, out of light emitted from the light emitting layer in all directions (solid angle 4π), By changing the direction of the light going backward (inside the device to which the light emitting diode is attached) to the front (solid angle 2π), the light extraction efficiency is increased, thereby preventing the temperature of the light emitting diode from rising. Make it possible. In addition, as the reflective layer, use of aluminum, silver, or an alloy thereof is extremely effective because it is a metal having high reflection efficiency for visible light including a blue wavelength region. In addition, when a metal layer that can be soldered is further provided on the reflective layer, it becomes possible to use this as an electrode while improving the light extraction efficiency. It is possible to increase without impairing the efficiency of light generation and extraction.

本発明の単結晶ZnO基板の製造に用いる半導体基板としては、表面の単結晶シリコン層をSiO2絶縁層が支える形のSOI基板であるものであればよく、それ以上は特に限定されない。比較的安価で容易に入手しうるSOI基板の好ましい一例は、単結晶シリコン基板の表面下にSiO2絶縁層を備え、その下にこれを支える基層であるシリコン結晶層を備えたもの(Si/SiO2/Si)である。この場合、本発明においては絶縁層上に単結晶シリコン層が形成されている基板であれば使用できるから、SiO2層の下に位置してこれを支える基層は単結晶シリコンであっても多結晶シリコンであってもよい。 The semiconductor substrate used for the production of the single crystal ZnO substrate of the present invention is not particularly limited as long as it is an SOI substrate in which the surface single crystal silicon layer is supported by the SiO 2 insulating layer. A preferred example of an SOI substrate that is relatively inexpensive and readily available is one having a SiO 2 insulating layer under the surface of a single crystal silicon substrate and a silicon crystal layer as a base layer that supports the SiO 2 insulating layer (Si / SiO 2 / Si). In this case, in the present invention, any substrate on which a single crystal silicon layer is formed on an insulating layer can be used. Therefore, even if the base layer located under and supporting the SiO 2 layer is single crystal silicon. Crystalline silicon may be used.

〔表面の単結晶シリコン層の犠牲酸化〕
図1(a)は、上記の現在比較的安価に入手できるSOI基板の一例の断面を概念的に図解している(なお、図における各層の厚みは、実際の厚みとは相関しない)。この基板は、典型的には、SiO2絶縁層2上におよそ45nmの単結晶シリコン層1が形成されて、当該半導体基板の(上側)表面を構成している。SiO2絶縁層2の下には、これを支える基層であるシリコン結晶層(単結晶又は多結晶)が存在する。SiO2絶縁層2この上側表面の単結晶シリコン層1の酸化は、犠牲酸化として当該分野で周知の何れの方法で行ってもよい。SOI基板の表面の単結晶シリコン層1に対して、未酸化の単結晶シリコン層1’をSiO2絶縁層上2に3〜7nmの厚みで残すように酸化処理を行う(図1(b)を参照)。このためには、酸化工程の各条件を当業者の慣用の仕方で適宜設定すればよく、そのような調整は当業者の日常的作業事項である。条件を設定した後は同一条件で材料基板を処理すればよい。例えば、大気圧下に、基板温度1000℃にて酸素ガスを1000cc/分で約110分間流し、又は基板温度1100℃にて酸素ガスを1000cc/分で約40分間流すなどにより、これを行うことができる。温度及び酸素供給量並びに処理時間は、表面の単結晶シリコン層の厚みに応じて適宜調整すればよい。単結晶シリコンが酸化されてSiO2層となるとき層厚が約2.25倍に増加する。従って、単結晶シリコン層のうち酸化しようとする厚みから、当該厚みが酸化された後の厚みの増分が算出できるから、条件設定において、これを指標としてもよい。
[Sacrificial oxidation of single-crystal silicon layer on the surface]
FIG. 1 (a) conceptually illustrates a cross section of an example of the SOI substrate that is currently available at a relatively low cost (note that the thickness of each layer in the figure does not correlate with the actual thickness). In this substrate, a single crystal silicon layer 1 of approximately 45 nm is typically formed on the SiO 2 insulating layer 2 and constitutes the (upper) surface of the semiconductor substrate. Under the SiO 2 insulating layer 2, there is a silicon crystal layer (single crystal or polycrystal) which is a base layer that supports the insulating layer 2. SiO 2 insulating layer 2 Oxidation of single crystal silicon layer 1 on the upper surface may be performed by any method known in the art as sacrificial oxidation. An oxidation process is performed on the single crystal silicon layer 1 on the surface of the SOI substrate so as to leave an unoxidized single crystal silicon layer 1 'on the SiO 2 insulating layer 2 with a thickness of 3 to 7 nm (FIG. 1B). See). For this purpose, each condition of the oxidation step may be appropriately set in a manner commonly used by those skilled in the art, and such adjustment is a daily work item for those skilled in the art. After setting the conditions, the material substrate may be processed under the same conditions. For example, this is performed by flowing oxygen gas at 1000 cc / min for about 110 minutes at a substrate temperature of 1000 ° C. under atmospheric pressure or by flowing oxygen gas at 1000 cc / min for about 40 minutes at a substrate temperature of 1100 ° C. Can do. The temperature, oxygen supply amount, and processing time may be adjusted as appropriate according to the thickness of the surface single crystal silicon layer. When single crystal silicon is oxidized to form a SiO 2 layer, the layer thickness increases about 2.25 times. Therefore, since the increment of the thickness after the thickness is oxidized can be calculated from the thickness to be oxidized in the single crystal silicon layer, this may be used as an index in the condition setting.

〔犠牲酸化層の除去〕
上記の処理により生じた表面のSiO2犠牲層4の除去は、半導体業界において単結晶シリコンの表面のSiO2を除去するために常用されている周知の方法の何れを用いて行ってもよい。典型的には例えば、フッ酸(HF濃度が例えば1〜50%のもの)に浸漬することにより行うことができる。浸漬時間は、SiO2犠牲層の厚みとフッ酸のHF濃度に依存するが、SiO2犠牲層の厚みが100nmでフッ酸のHF濃度が10%の場合には、浸漬時間は室温にて10分間程度でよい。またフッ酸の代わりにバッファーフッ酸(HF水溶液にアンモニアを加えたもの。商業的に入手可能)を使用してもよい。洗浄後、清浄な3〜7nmの薄い単結晶シリコン層1’を表面に有する基板が得られる(図1(c)を参照)。
[Removal of sacrificial oxide layer]
The removal of the SiO 2 sacrificial layer 4 on the surface caused by the above treatment may be performed using any of the well-known methods commonly used for removing SiO 2 on the surface of single crystal silicon in the semiconductor industry. Typically, for example, it can be performed by immersing in hydrofluoric acid (having an HF concentration of, for example, 1 to 50%). The immersion time depends on the thickness of the SiO 2 sacrificial layer and the HF concentration of hydrofluoric acid. When the thickness of the SiO 2 sacrificial layer is 100 nm and the HF concentration of hydrofluoric acid is 10%, the immersion time is 10 at room temperature. It may be about minutes. Further, instead of hydrofluoric acid, buffer hydrofluoric acid (a solution obtained by adding ammonia to an HF aqueous solution, commercially available) may be used. After cleaning, a substrate having a clean thin single crystal silicon layer 1 'of 3 to 7 nm on the surface is obtained (see FIG. 1 (c)).

〔単結晶シリコン層の単結晶SiC層への変換〕
上記の処理により得られる表面の3〜7nmの厚みの単結晶シリコン層1’の、単結晶SiC層への変換は、基板を1250℃以上1405℃未満の温度に加熱しつつ、キャリアガス(好ましくは水素ガス)と炭化水素ガスに接触させることにより行うことができる。単結晶シリコン層1’が3〜7nmと極めて薄く且つこれがSiO2絶縁層2上にある場合にのみ、極めて高品質の単結晶SiC層5(3C−SiC。表面は(111)面)を容易に得ることができる(図1(d)参照)。単結晶シリコン層がこれより厚いままであると、これを炭化水素/キャリアで処理しても、平坦なSiC層が得られず、処理時間を長くしてもSiCが粒状に成長して多結晶化する傾向がある。処理時の基板温度は、より好ましくは1290〜1390℃、更に好ましくは1320〜1380℃であり、例えば、約1350℃としてよい。また、使用する炭化水素ガスは入手しやすいものを適宜選べばよく、特に限定されないが、通常はプロパンを用いるのが便利である。処理は大気圧下〜真空下の何れで行ってもよいが、大気圧下で行うのが好ましい。キャリアガス量に対する水素ガスの体積割合は、0.1〜0.8%とするのが好ましく、0.2〜0.7%とするのがより好ましく、通常は、例えば0.5%付近に設定しておけばよい。キャリアガス及び炭化水素ガスの供給量は適宜であってよく、大気圧下では、例えば、それぞれ約10000cc/分及び約50cc/分とすればよい。
[Conversion of single crystal silicon layer to single crystal SiC layer]
The conversion of the single crystal silicon layer 1 ′ having a thickness of 3 to 7 nm on the surface obtained by the above treatment into a single crystal SiC layer is carried out while heating the substrate to a temperature of 1250 ° C. or higher and lower than 1405 ° C. Can be carried out by contacting with hydrogen gas) and hydrocarbon gas. Only when the single crystal silicon layer 1 ′ is very thin as 3 to 7 nm and is on the SiO 2 insulating layer 2, an extremely high quality single crystal SiC layer 5 (3C-SiC. The surface is the (111) plane) is easy. (See FIG. 1 (d)). If the monocrystalline silicon layer remains thicker than this, even if it is treated with hydrocarbon / carrier, a flat SiC layer cannot be obtained, and even if the treatment time is prolonged, SiC grows in a granular form and becomes polycrystalline. There is a tendency to become. The substrate temperature during the treatment is more preferably 1290 to 1390 ° C., still more preferably 1320 to 1380 ° C., for example, about 1350 ° C. The hydrocarbon gas to be used may be appropriately selected from those that are easily available, and is not particularly limited, but it is usually convenient to use propane. The treatment may be performed under atmospheric pressure to vacuum, but is preferably performed under atmospheric pressure. The volume ratio of hydrogen gas to the amount of carrier gas is preferably 0.1 to 0.8%, more preferably 0.2 to 0.7%, and usually, for example, around 0.5%. Just set it up. The supply amounts of the carrier gas and the hydrocarbon gas may be appropriate, and may be, for example, about 10,000 cc / min and about 50 cc / min, respectively, under atmospheric pressure.

〔単結晶ZnO層の形成〕
上記により形成された単結晶SiC層5上への、化学気相成長による単結晶ZnO層の形成には、亜鉛源、酸素源として当業者に周知の適宜の材料を用いることができ、特に限定されない。亜鉛源の例としては、ジ(低級)アルキル亜鉛が挙げられる(ここに、「低級」は、炭素数1〜6個ものをいう。)。具体的には、例えば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジイソプロピル亜鉛、ジブチル亜鉛、ジ(sec−ブチル)亜鉛等が挙げられる。酸素源としては、酸素、二酸化炭素、水、一酸化炭素、二酸化窒素、一酸化窒素等が挙げられる。単結晶ZnO層の形成は、下記のステップ(1)〜(3)に従って行われる。
[Formation of single-crystal ZnO layer]
For the formation of the single crystal ZnO layer by chemical vapor deposition on the single crystal SiC layer 5 formed as described above, appropriate materials well known to those skilled in the art can be used as a zinc source and an oxygen source, and particularly limited. Not. Examples of the zinc source include di (lower) alkylzinc (herein, “lower” means one having 1 to 6 carbon atoms). Specific examples include dimethyl zinc, diethyl zinc, diisopropyl zinc, dibutyl zinc, di (sec-butyl) zinc and the like. Examples of the oxygen source include oxygen, carbon dioxide, water, carbon monoxide, nitrogen dioxide, and nitric oxide. The formation of the single crystal ZnO layer is performed according to the following steps (1) to (3).

(1)単結晶ZnOバッファ層の形成
単結晶ZnO層〔表面は(0001)面〕の形成は、単結晶ZnO層が0.1〜5μmの範囲内の所定の厚さ(設定は適宜でよい)に達するまでは、基板温度は適宜設定してよいが,好ましくは300℃以上,より好ましくは350℃以上,特に好ましくは500℃以上に,且つ,1200℃未満,より好ましくは800℃未満,更に好ましくは750℃未満,特に好ましくは700℃未満に保たれる(この単結晶ZnO層形成ステップを、「バッファ層形成ステップ」という。)(図1(e)を参照)。バッファ層形成ステップにおける基板温度の適した一例は,例えば、約500℃である。このような温度範囲で処理を行うことは、SiC層5上に最初に形成される単結晶ZnO層(バッファ層6)の表面の形態が乱れるのを防止する上で重要である
(1) Formation of single-crystal ZnO buffer layer The formation of a single-crystal ZnO layer (the surface is the (0001) plane) has a predetermined thickness within the range of 0.1 to 5 μm (setting may be appropriate) ), The substrate temperature may be set as appropriate, but is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, particularly preferably 500 ° C. or higher, and lower than 1200 ° C., more preferably lower than 800 ° C. More preferably, it is kept below 750 ° C., particularly preferably below 700 ° C. (this single crystal ZnO layer forming step is referred to as “buffer layer forming step”) (see FIG. 1 (e)). A suitable example of the substrate temperature in the buffer layer forming step is, for example, about 500 ° C. Performing the treatment in such a temperature range is important in preventing the surface form of the single crystal ZnO layer (buffer layer 6) formed first on the SiC layer 5 from being disturbed.

バッファ層形成ステップは、大気圧下〜真空下の何れで行ってもよい。処理を例えば真空下に行う場合、ZnO源(例えば、ジ(低級)アルキル亜鉛)の供給量は0.1〜10cc/分とするのが好ましく、酸素源の供給量は10〜1000cc/分とするのが好ましい。例えば、ZnO源の供給量を約1cc/分、酸素源のそれを約100cc/分等とすればよい。また、真空下で処理を行う場合、成長圧力は、0.01〜10Paとするのが好ましく、例えば、約0.1Paとすればよい。   The buffer layer forming step may be performed under atmospheric pressure to vacuum. For example, when the treatment is performed under vacuum, the supply amount of the ZnO source (for example, di (lower) alkylzinc) is preferably 0.1 to 10 cc / min, and the supply amount of the oxygen source is 10 to 1000 cc / min. It is preferable to do this. For example, the supply amount of the ZnO source may be about 1 cc / min, that of the oxygen source may be about 100 cc / min. Further, when the treatment is performed under vacuum, the growth pressure is preferably 0.01 to 10 Pa, for example, about 0.1 Pa.

(2)アニーリング
バッファ層6は、次いで単結晶ZnOの結晶中に存在し得る乱れを整えるためアニーリングに付される(図1(f))。アニーリング時の基板温度は適宜設定してよいが,好ましくは500℃以上,より好ましくは600℃以上,且つ,1405℃未満,好ましくは1200℃未満,より好ましくは1000℃未満,特に好ましくは800℃未満である。アニーリング時の基板温度の適した一例は,650℃である。アニーリングは酸素雰囲気下に行われることが好ましい。アニーリングは、大気圧〜真空下の何れで行ってもよい。真空下にアニーリングを行う場合、酸素ガスの供給量は、好ましくは100〜10000cc/分であり、圧力は0.1〜100Paである。アニーリングは高温での短時間処理が適しており、例えば、ランプ加熱型熱処理炉を用いることが好ましい。なお、Si/SiO2/Si型のSOI基板に由来するSiO2層は、アニーリングに際して(特に降温時に)基板の反りの発生を抑制する効果を有し、このことも高品質の単結晶ZnO基板の形成において特に有利である。
(2) Annealing The buffer layer 6 is then subjected to annealing in order to adjust the disturbance that may exist in the single crystal ZnO crystal (FIG. 1 (f)). The substrate temperature during annealing may be set as appropriate, but is preferably 500 ° C. or more, more preferably 600 ° C. or more, and less than 1405 ° C., preferably less than 1200 ° C., more preferably less than 1000 ° C., and particularly preferably 800 ° C. Is less than. A suitable example of the substrate temperature during annealing is 650 ° C. Annealing is preferably performed in an oxygen atmosphere. Annealing may be performed at any pressure from atmospheric pressure to vacuum. When annealing is performed under vacuum, the supply amount of oxygen gas is preferably 100 to 10000 cc / min, and the pressure is 0.1 to 100 Pa. Annealing is suitable for a short time treatment at a high temperature. For example, it is preferable to use a lamp heating type heat treatment furnace. Note that the SiO 2 layer derived from the Si / SiO 2 / Si type SOI substrate has an effect of suppressing the occurrence of warpage of the substrate during annealing (particularly when the temperature is lowered), which is also a high-quality single crystal ZnO substrate. Is particularly advantageous in the formation of

(3)単結晶ZnO厚膜の形成
バッファ層6のアニーリング後、化学気相成長による単結晶ZnO層の更なる形成による厚膜化が行われる(このステップを、「厚膜形成ステップ」という。)(図1(g))。このステップにより、最初に形成したバッファ層6を含んだ厚膜の単結晶ZnO層6’ 〔表面は(0001)面〕が形成される。厚膜形成ステップでは,基板温度を適宜設定して単結晶ZnO層の成長を行わせることができる(図1(g)を参照)。基板温度は,好ましくは400℃以上,より好ましくは500℃以上,且つ,好ましくは1405℃未満,より好ましくは900℃未満,尚もより好ましくは800℃未満,更に好ましくは700未満,特に好ましくは600℃未満である。
(3) Formation of single-crystal ZnO thick film After the buffer layer 6 is annealed, a thick film is formed by further forming a single-crystal ZnO layer by chemical vapor deposition (this step is referred to as a “thick film formation step”). (FIG. 1 (g)). By this step, a thick single crystal ZnO layer 6 ′ [surface is (0001) plane] including the buffer layer 6 formed first is formed. In the thick film forming step, the single crystal ZnO layer can be grown by appropriately setting the substrate temperature (see FIG. 1 (g)). The substrate temperature is preferably 400 ° C. or more, more preferably 500 ° C. or more, and preferably less than 1405 ° C., more preferably less than 900 ° C., still more preferably less than 800 ° C., still more preferably less than 700, particularly preferably It is less than 600 ° C.

バッファ層形成ステップと同様、厚膜形成ステップも、大気圧下〜真空下の何れで行ってもよい。処理を例えば真空下に行う場合、ZnO源(例えば、ジ(低級)アルキル亜鉛)の供給量は1〜100cc/分とするのが好ましく、酸素源の供給量は100〜10000cc/分とするのが好ましい。真空下で処理を行う場合、成長圧力は、0.1〜100Paとするのが好ましく、例えば約1.0Paとすればよい。厚膜形成ステップにおいて形成すべき単結晶ZnO層の厚みは、その種々の具体的用途に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、100〜300μmとするのが、基板に適度な強度を与えるとともに十分な製造効率を確保する上で、通常好ましい。   Similar to the buffer layer forming step, the thick film forming step may be performed under atmospheric pressure to vacuum. For example, when the treatment is performed under vacuum, the supply amount of the ZnO source (for example, di (lower) alkylzinc) is preferably 1 to 100 cc / min, and the supply amount of the oxygen source is 100 to 10000 cc / min. Is preferred. When processing is performed under vacuum, the growth pressure is preferably 0.1 to 100 Pa, for example, about 1.0 Pa. The thickness of the single crystal ZnO layer to be formed in the thick film forming step may be appropriately set according to the various specific uses, and is not particularly limited. However, the thickness of 100 to 300 μm is suitable for the substrate. It is usually preferable to provide sufficient production efficiency.

必須ではないが、上記バッファ層形成ステップ及び厚膜形成ステップにおいて形成された単結晶ZnO層6’を、次いで、所望によりアニーリングに付してもよい。アニーリングに付す場合は、その条件は、バッファ層のアニーリングについて上記した条件と同様である。この場合にも、SiO2層は、アニーリングに際して(特に降温時に)基板の反りの発生を抑制する効果を有し、高品質の単結晶ZnO基板の形成において特に有利である。 Although not essential, the single crystal ZnO layer 6 ′ formed in the buffer layer forming step and the thick film forming step may then be annealed if desired. In the case of annealing, the conditions are the same as those described above for the annealing of the buffer layer. Also in this case, the SiO 2 layer has an effect of suppressing the occurrence of warpage of the substrate during annealing (particularly when the temperature is lowered), and is particularly advantageous in the formation of a high-quality single crystal ZnO substrate.

上記の一連の適正範囲の条件での処理工程を経て、転位欠陥密度107/cm2以下、好ましくは106/cm2以下の単結晶ZnO層6’を形成することができる。 A single crystal ZnO layer 6 ′ having a dislocation defect density of 10 7 / cm 2 or less, preferably 10 6 / cm 2 or less can be formed through the processing steps under a series of conditions in the above appropriate range.

Si/SiO2/SiよりなるSOI基板を出発材料として製造した単結晶ZnO基板(ZnO/SiC/SiO2/Si基板)は、そのままでも基板として使用できるが、裏面側から所望の位置までの部分を除去してもよい。除去には化学機械研磨その他当業者に周知の適宜の方法を用いればよい。各層を順次別個に除去する場合には、例えば以下の方法を用いることができる。 A single crystal ZnO substrate (ZnO / SiC / SiO 2 / Si substrate) manufactured using an SOI substrate made of Si / SiO 2 / Si as a starting material can be used as it is, but a portion from the back side to a desired position May be removed. For removal, chemical mechanical polishing or any other appropriate method known to those skilled in the art may be used. In the case where each layer is sequentially removed, for example, the following method can be used.

〔シリコン基層の除去〕
不透明な裏面側のシリコン結晶層3(基層:厚みは、用いたウエハーの口径に通常依存し、200〜800μm)の除去により、光に対して透明な単結晶ZnO基板(ZnO/SiC/SiO2)を得ることができる(図2(h)を参照)。シリコン結晶層3の除去は、KOH水溶液を用いて行うことができ、例えば、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは20重量%のKOH水溶液中に、60〜95℃、より好ましくは80℃にて浸漬することにより行うことができる。直径8インチのSOI基板(シリコン層厚:約800μm)に対して、20重量%のKOH水溶液(80℃)を用いる場合、基板の浸漬時間は800分程度である(エッチング速度:約1μm/分)。また、KOH水溶液による処理に先立って、研磨(例えば、化学機械研磨)により、シリコン層が例えば100μm程度の厚さになるまで、研磨してもよい。
[Removal of silicon base layer]
A single crystal ZnO substrate (ZnO / SiC / SiO 2 ) that is transparent to light by removing the opaque silicon crystal layer 3 (base layer: the thickness usually depends on the diameter of the wafer used, 200 to 800 μm). ) Can be obtained (see FIG. 2 (h)). The removal of the silicon crystal layer 3 can be performed using a KOH aqueous solution. For example, it is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 20% by weight in a KOH aqueous solution, and 60 to 95 ° C., more preferably 80 ° C. Can be carried out by dipping in When a 20 wt% KOH aqueous solution (80 ° C.) is used for an 8-inch diameter SOI substrate (silicon layer thickness: about 800 μm), the immersion time of the substrate is about 800 minutes (etching rate: about 1 μm / min) ). Prior to the treatment with the aqueous KOH solution, the silicon layer may be polished by polishing (for example, chemical mechanical polishing) until the silicon layer has a thickness of about 100 μm, for example.

〔SiO2絶縁層の除去〕
シリコン結晶層に加えて、SiO2絶縁層2を更に除去してもよい。SiO2絶縁層2の除去により得られる単結晶ZnO基板の裏面は、SiC面となり(図2(i))、導電性となることから、裏面に直接電極を接合することが可能となる。SiO2層の除去方法は、SiO2犠牲層の除去について上述したのと同様である。現在市販のSOI基板におけるSiO2絶縁層の厚み約150nmであり、10%フッ酸に浸漬すれば約15分で除去することができる。
[Removal of SiO 2 insulating layer]
In addition to the silicon crystal layer, the SiO 2 insulating layer 2 may be further removed. Since the back surface of the single crystal ZnO substrate obtained by removing the SiO 2 insulating layer 2 becomes a SiC surface (FIG. 2 (i)) and becomes conductive, it becomes possible to directly bond an electrode to the back surface. The method for removing the SiO 2 layer is the same as that described above for removing the SiO 2 sacrificial layer. The thickness of the SiO 2 insulating layer in a commercially available SOI substrate is about 150 nm, and if it is immersed in 10% hydrofluoric acid, it can be removed in about 15 minutes.

〔SiC層の除去〕
所望により、更にSiC層5も除去してもよく、これにより単結晶ZnOのみからなる基板が得られる(図2(j)を参照)。SiC層5の除去には、例えば、ドライエッチングを用いることができる。ドライエッチングには、例えば、真空中において、CF4ガスを0.1〜100cc/分(例えば、10cc/分)の供給量でSiC層5に供給し、並行平板等によりアーク放電させることによって行うことができる。この場合、チャンバーの真空値は、10〜10000Paとすればよく、好ましくは100Pa程度とすればよい。なおドライエッチングの代わりに、研磨(例えば、化学機械研磨)によってSiC層を除去してもよい。
[Removal of SiC layer]
If desired, the SiC layer 5 may also be removed, whereby a substrate made of only single-crystal ZnO is obtained (see FIG. 2 (j)). For example, dry etching can be used to remove the SiC layer 5. For example, the dry etching is performed by supplying CF 4 gas to the SiC layer 5 at a supply rate of 0.1 to 100 cc / min (for example, 10 cc / min) in a vacuum and performing arc discharge using parallel plates or the like. be able to. In this case, the vacuum value of the chamber may be 10 to 10000 Pa, preferably about 100 Pa. Note that the SiC layer may be removed by polishing (for example, chemical mechanical polishing) instead of dry etching.

〔単結晶ZnO層の一部除去〕
また所望により単結晶ZnO層6’の裏面側をある厚みだけ除去してもよい。除去する厚みは、元々バッファ層6であった部分を含めることを条件に、10μm以内に止めるのが好ましい。10μmを超えて除去してもよいが、10μm以内の除去で既に十分高品質の裏面が現われるため、それを超えて除去することに特段の実益がないからである。単結晶ZnO層6’の裏面側の除去は、例えば化学機械研磨により行えばよい。
[Partial removal of single crystal ZnO layer]
If desired, the back surface side of the single crystal ZnO layer 6 ′ may be removed by a certain thickness. The thickness to be removed is preferably stopped within 10 μm on condition that the portion that was originally the buffer layer 6 is included. The removal may be performed in excess of 10 μm, but a sufficiently high-quality back surface will already appear if the removal is within 10 μm, and there is no particular advantage in removing it beyond that. The removal of the back surface side of the single crystal ZnO layer 6 ′ may be performed by chemical mechanical polishing, for example.

〔反射層、電極層の形成〕
少なくとも不透明層(シリコン結晶層3)を除去した後の上記単結晶ZnO基板の裏面には、反射層を形成してもよい。反射層形成材料には、金属が好ましく、アルミニウム、銀又はこれらの合金が特に好ましい。金属よりなる反射層の形成には、例えば、スパッタリングを用いればよく、その方法は当業者に周知で慣用されているから、操作条件等は適宜設定すればよい。少なくともSiO2絶縁層2までを除去した裏面に金属層を形成してあるときは、金属層は、反射層であると同時に電極層としても使用することができる。また、アルミニウム、銀又はこれらの合金よりなる金属層の表面上に、ハンダ付けを可能にするため、これに適した金属層を更に形成することができる。そのような金属の代表的な例としては、銅、ニッケル又はこれらの合金が挙げられる。ハンダ付けが可能な限り、これらの金属以外の金属が同時に含有されることも許容される。ハンダ付けを可能にするための金属層の形成には、反射層の形成と同様、例えば、スパッタリングを用いればよい。
[Formation of reflective layer and electrode layer]
A reflective layer may be formed on the back surface of the single crystal ZnO substrate after removing at least the opaque layer (silicon crystal layer 3). The reflective layer forming material is preferably a metal, particularly preferably aluminum, silver or an alloy thereof. For example, sputtering may be used to form the reflective layer made of metal, and the method is well known and commonly used by those skilled in the art, and the operating conditions and the like may be set as appropriate. When a metal layer is formed on the back surface from which at least the SiO 2 insulating layer 2 has been removed, the metal layer can be used as an electrode layer as well as a reflective layer. Moreover, since soldering is enabled on the surface of the metal layer which consists of aluminum, silver, or these alloys, the metal layer suitable for this can further be formed. Representative examples of such metals include copper, nickel or alloys thereof. As long as soldering is possible, it is also allowed that metals other than these metals are contained simultaneously. For the formation of the metal layer for enabling soldering, for example, sputtering may be used as in the formation of the reflective layer.

以下、実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが、本発明が当該実施例に限定されることは意図しない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not intended to be limited to the examples.

(1)SOI基板の表面層への酸化膜の形成と除去
市販のSOI基板〔UNIBOND(登録商標)、信越半導体(株)製、直径200mm、表面単結晶シリコン層厚45nm〕を調達した。これを電気炉に入れ、1000℃に加熱しつつ、1気圧にて、O2ガスを10000cc/分の供給量で180分間流した。電気炉からSOI基板を取り出して、HF水溶液(5重量%)中に、室温にて10分間浸漬した。基板を超純水で常法により洗浄し、乾燥させる。SiO2絶縁層上の単結晶シリコン層の厚さは、5nmであった(分光エリプソメトリーにより測定)。
(1) Formation and removal of oxide film on surface layer of SOI substrate A commercially available SOI substrate [UNIBOND (registered trademark), manufactured by Shin-Etsu Semiconductor Co., Ltd., diameter 200 mm, surface single crystal silicon layer thickness 45 nm] was procured. This was put into an electric furnace, and O 2 gas was allowed to flow for 180 minutes at a supply rate of 10,000 cc / min at 1 atm while being heated to 1000 ° C. The SOI substrate was taken out from the electric furnace and immersed in an aqueous HF solution (5% by weight) for 10 minutes at room temperature. The substrate is washed with ultrapure water by a conventional method and dried. The thickness of the single crystal silicon layer on the SiO 2 insulating layer was 5 nm (measured by spectroscopic ellipsometry).

(2)表面Si層のSiC層への変性
上記の処理を施したSOI基板を、ランプ加熱型処理炉に入れ、1350℃において、プロパンを水素で希釈してなる雰囲気(水素に対し、プロパンが0.5体積%)中に15秒間保持することにより、表面単結晶シリコン層の全層をSiC層に変換する。得られた単結晶SiC層の厚さは7nmであった。
(2) Modification of surface Si layer to SiC layer The SOI substrate subjected to the above treatment is placed in a lamp heating type processing furnace, and propane is diluted with hydrogen at 1350 ° C. The entire surface single crystal silicon layer is converted to a SiC layer by holding the film in 0.5 volume%) for 15 seconds. The thickness of the obtained single crystal SiC layer was 7 nm.

(3)SiC層上へのZnOバッファ層の形成
上記変性後の基板を、CVD装置に入れ、ジエチル亜鉛(1cc/分)をZn源とし、酸素ガス(10cc/分)を酸素源として、基板温度500℃、気圧0.1Paにて5分間処理し、単結晶SiC表面上に厚さ約0.3μmのZnO膜を成長させた。
(3) Formation of ZnO buffer layer on SiC layer The modified substrate is put in a CVD apparatus, diethyl zinc (1 cc / min) is used as a Zn source, and oxygen gas (10 cc / min) is used as an oxygen source. A treatment was performed at a temperature of 500 ° C. and an atmospheric pressure of 0.1 Pa for 5 minutes to grow a ZnO film having a thickness of about 0.3 μm on the single crystal SiC surface.

(4)アニーリング
次いでランプ型加熱処理炉中で基板を650℃に加熱しつつ、1気圧にて、10000cc/分の酸素ガス供給下に1分間、アニーリングを行った。
(4) Annealing Next, while heating the substrate to 650 ° C. in a lamp-type heat treatment furnace, annealing was performed at 1 atm for 1 minute while supplying oxygen gas at 10,000 cc / min.

(5)ZnOバッファ層上への厚膜ZnO層の形成
上記(3)に引き続き、ジエチル亜鉛(10cc/分)をZn源とし、酸素ガス(100cc/分)を酸素源として、基板温度600℃、気圧1Paにて240分間処理し、ZnOバッファ層上に厚さ約200μm程度までZnO単結晶層を成長させる。これにより、転位欠陥密度1×107/cm2のZnO単結晶基板が得られる。
(5) Formation of thick ZnO layer on ZnO buffer layer Subsequent to (3) above, substrate temperature is 600 ° C. using diethyl zinc (10 cc / min) as a Zn source and oxygen gas (100 cc / min) as an oxygen source. Then, treatment is performed at a pressure of 1 Pa for 240 minutes to grow a ZnO single crystal layer to a thickness of about 200 μm on the ZnO buffer layer. Thereby, a ZnO single crystal substrate having a dislocation defect density of 1 × 10 7 / cm 2 is obtained.

上記(3)で形成したZnOバッファ層(試料ZnO−1),上記(4)のアニーリングを経たバッファ層(試料ZnO−2),及び,上記(5)の厚膜ZnO層の形成ステップにおいて層厚が約4μmまで成長した段階でのZnO層(資料ZnO−3)のそれぞれにつき,X線回折により結晶性を測定した。結果を図3に示す。図において,縦軸は半値幅を示す。図は,バッファ層形成後,アニーリングにより結晶性が急激に向上し,その後のZnOの積層により結晶性が更に向上して行くことを明らかにしている。また図4及び図5は,試料ZnO−1及びZnO−3の断面をそれぞれ示す図面代用写真である。これらの図より,バッファ層のアニーリング後これにZnO単結晶を積層して行くことで,均質で平坦なZnO層が形成されて行くことが確認できる。   In the step of forming the ZnO buffer layer (sample ZnO-1) formed in (3) above, the buffer layer (sample ZnO-2) after the annealing in (4) above, and the thick film ZnO layer in (5) above The crystallinity was measured by X-ray diffraction for each of the ZnO layers (sample ZnO-3) at the stage where the thickness was grown to about 4 μm. The results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the half width. The figure shows that after the buffer layer is formed, the crystallinity is rapidly improved by annealing, and the crystallinity is further improved by the subsequent lamination of ZnO. 4 and 5 are photographs substituted for drawings, showing cross sections of samples ZnO-1 and ZnO-3, respectively. From these figures, it can be confirmed that a uniform and flat ZnO layer is formed by stacking ZnO single crystals on the buffer layer after annealing.

(6)シリコン層等の除去
上記により得られたZnO単結晶基板(ZnO/SiC/SiO2/Si)につき、次の方法で、Si層、Si層及びSiO2層、Si層からSiC層まで、又は更にZnO層の一部までを、所望により除去する。
(a)Si層の除去: 上記ZnO単結晶基板を80℃にて20重量%のKOH水溶液に浸漬する(エッチング速度約1μm/分)。又は代わりとして、Si層を、化学機械研磨により除去する。
(b)SiO2層絶縁層の除去: Si層除去後の単結晶ZnO基板を、室温にて10重量%のHF水溶液に浸漬する(除去速度約10nm/分)。又は代わりとして、SiO2絶縁層を、化学機械研磨により除去、若しくは両方法を併用する。
(c)SiC層の除去: SiC層は、ドライエッチングにより、CF4ガスを10cc/分だけ真空中(例えば100Pa)に導入し、平行平板によりアーク放電させることにより、行なう。又は代わりとして、化学機械研磨によりSiC層を除去、若しくは両方法を併用する。
(d)ZnO層の裏側面を、約8μmの厚みだけ化学機械研磨により除去する。
(6) Removal of silicon layer, etc. For the ZnO single crystal substrate (ZnO / SiC / SiO 2 / Si) obtained as described above, from the Si layer, the Si layer and the SiO 2 layer, and from the Si layer to the SiC layer by the following method Or even part of the ZnO layer is optionally removed.
(A) Removal of Si layer: The ZnO single crystal substrate is immersed in a 20 wt% KOH aqueous solution at 80 ° C. (etching rate: about 1 μm / min). Alternatively, the Si layer is removed by chemical mechanical polishing.
(B) Removal of SiO 2 layer insulating layer: The single crystal ZnO substrate after removal of the Si layer is immersed in a 10% by weight HF aqueous solution at room temperature (removal rate of about 10 nm / min). Alternatively, the SiO 2 insulating layer is removed by chemical mechanical polishing, or both methods are used in combination.
(C) Removal of SiC layer: The SiC layer is formed by introducing CF 4 gas into a vacuum (for example, 100 Pa) at 10 cc / min by dry etching and causing arc discharge by parallel plates. Alternatively, the SiC layer is removed by chemical mechanical polishing, or both methods are used in combination.
(D) The back side surface of the ZnO layer is removed by chemical mechanical polishing by a thickness of about 8 μm.

本発明によれば、転位欠陥密度の極めて低い単結晶ZnO基板を製造することができる。また、全層が光透過性の単結晶ZnO基板や、裏面に反射層及び/又は電極層を備えた、転位欠陥密度の極めて低い単結晶ZnO基板を製造することができる。また、極めて安価且つ大口径の、しかも転位欠陥密度の極めて低い単結晶ZnO基板を製造することができる。   According to the present invention, a single crystal ZnO substrate having a very low dislocation defect density can be manufactured. In addition, it is possible to manufacture a single-crystal ZnO substrate having an extremely low dislocation defect density, in which all layers are light-transmitting single crystal ZnO substrates and a reflective layer and / or an electrode layer are provided on the back surface. In addition, it is possible to manufacture a single crystal ZnO substrate that is extremely inexpensive and has a large diameter and extremely low dislocation defect density.

SOI基板からのZnO基板の製造プロセスを示す概念図Conceptual diagram showing the manufacturing process of a ZnO substrate from an SOI substrate 裏面側層を除去したZnO基板の製造プロセスを示す概念図Schematic showing the manufacturing process of the ZnO substrate with the back side layer removed 試料ZnO−1,ZnO−2及びZnO−3のX線回折測定結果を示すグラフThe graph which shows the X-ray-diffraction measurement result of sample ZnO-1, ZnO-2, and ZnO-3 試料ZnO−1の断面を示す図面代用写真Drawing substitute photograph showing cross section of sample ZnO-1 試料ZnO−3の断面を示す図面代用写真Drawing substitute photograph showing cross section of sample ZnO-3

符号の説明Explanation of symbols

1、1’=単結晶シリコン層、2=SiO2絶縁層、3=シリコン結晶層、4=SiO2犠牲層、5=単結晶SiC層、6、6’、6”=単結晶ZnO層 1, 1 ′ = single crystal silicon layer, 2 = SiO 2 insulating layer, 3 = silicon crystal layer, 4 = SiO 2 sacrificial layer, 5 = single crystal SiC layer, 6, 6 ′, 6 ″ = single crystal ZnO layer

Claims (21)

単結晶ZnO基板の製造方法であって、
(a)SiO2絶縁層と、該絶縁層上に設けられた、表面を構成する単結晶シリコン層とを含んでなる、半導体基板を準備するステップと、
(b)該半導体基板の単結晶シリコン層をその表面側から、該絶縁層上に単結晶シリコン層を3〜7nmの厚みだけ残して酸化するステップと、
(c)ステップ(b)における酸化により生じた表面側のSiO2層を、残された単結晶シリコン層上から除去するステップと、
(d)該残された単結晶シリコン層に、これを加熱しつつキャリアガスと共に炭化水素ガスを供給して、該残された単結晶シリコン層の全層を単結晶SiC層へと変換するステップと、
(e)該単結晶SiC層の表面に、化学気相成長により0.1〜5μmの厚みの単結晶ZnO層を形成するステップと、
(f)ステップ(e)で形成された単結晶ZnO層を所定温度でアニールするステップと、そして
(g)ステップ(f)でアニールされた単結晶ZnO層の表面に、化学気相成長により単結晶ZnO層を形成して全体としての単結晶ZnO層の層厚を増加させるステップと、
を含む、単結晶ZnO基板の製造方法。
A method for producing a single crystal ZnO substrate, comprising:
(A) providing a semiconductor substrate comprising a SiO 2 insulating layer and a single-crystal silicon layer constituting the surface provided on the insulating layer;
(B) oxidizing the single crystal silicon layer of the semiconductor substrate from the surface side, leaving the single crystal silicon layer on the insulating layer by a thickness of 3 to 7 nm;
(C) removing the surface-side SiO 2 layer produced by the oxidation in step (b) from the remaining single crystal silicon layer;
(D) supplying a hydrocarbon gas together with a carrier gas while heating the remaining single crystal silicon layer to convert the entire remaining single crystal silicon layer into a single crystal SiC layer When,
(E) forming a single crystal ZnO layer having a thickness of 0.1 to 5 μm on the surface of the single crystal SiC layer by chemical vapor deposition;
(F) annealing the single crystal ZnO layer formed in step (e) at a predetermined temperature; and (g) performing single vapor chemical vapor deposition on the surface of the single crystal ZnO layer annealed in step (f). Forming a crystalline ZnO layer to increase the overall thickness of the single crystalline ZnO layer;
A method for manufacturing a single crystal ZnO substrate.
ステップ(d)が、基板温度1250℃以上1405℃未満において行なわれるものである、請求項1の製造方法。   The method according to claim 1, wherein step (d) is performed at a substrate temperature of 1250 ° C or higher and lower than 1405 ° C. ステップ(d)における該キャリアガスの供給量に対する該炭化水素ガス供給量が、体積比で0.1〜0.8%である、請求項1又は2の何れかの製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the hydrocarbon gas supply amount with respect to the carrier gas supply amount in step (d) is 0.1 to 0.8% by volume. 該キャリアガスが水素である、請求項1ないし3の何れかの製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the carrier gas is hydrogen. ステップ(e)及び(g)における単結晶ZnO層の形成が、基板を加熱しつつこれに亜鉛源ガス及び酸素源ガスを供給することによるものである、請求項1ないし4の何れかの製造方法。   The production according to any one of claims 1 to 4, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in steps (e) and (g) is by supplying a zinc source gas and an oxygen source gas to the substrate while heating the substrate. Method. 該亜鉛源ガスがジ(低級)アルキル亜鉛を含んでなるものである、請求項6の製造方法。   The production method according to claim 6, wherein the zinc source gas comprises di (lower) alkylzinc. 該酸素源ガスが、酸素、二酸化炭素、水、一酸化炭素、二酸化窒素、及び一酸化窒素よりなる群より選ばれるものである、請求項5又は6の製造方法。   The method according to claim 5 or 6, wherein the oxygen source gas is selected from the group consisting of oxygen, carbon dioxide, water, carbon monoxide, nitrogen dioxide, and nitric oxide. ステップ(e)における単結晶ZnO層の形成が、基板温度300℃以上800℃未満にて行われるものである、請求項1ないし7の何れかの製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in step (e) is performed at a substrate temperature of 300 ° C or higher and lower than 800 ° C. ステップ(f)におけるアニールが、基板温度500℃以上1000℃未満で行われるものである、請求項1ないし8の何れかの製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the annealing in step (f) is performed at a substrate temperature of 500 ° C or higher and lower than 1000 ° C. ステップ(g)における単結晶ZnO層の形成が、基板温度400℃以上900℃未満にて行われるものである、請求項1ないし9の何れかの製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the formation of the single crystal ZnO layer in step (g) is performed at a substrate temperature of 400 ° C or higher and lower than 900 ° C. 該半導体基板が該SiO2層下にこれを支持する基層を含むものである、請求項1ないし10の何れかの製造方法。 11. The manufacturing method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate includes a base layer that supports the semiconductor substrate under the SiO 2 layer. 該基層が、単結晶又は多結晶シリコン層である、請求項11の製造方法。   The manufacturing method according to claim 11, wherein the base layer is a monocrystalline or polycrystalline silicon layer. 該基層、該基層及び該SiO2層、該基層から該単結晶SiC層まで、又は、該基層から、ステップ(e)において形成された単結晶ZnO層の全層を含んで更に、ステップ(g)で形成された単結晶ZnO層のうち一部の厚みを該単結晶SiC層との界面側から除去するステップを更に含むものである、請求項11又は12の製造方法。 The base layer, the base layer and the SiO 2 layer, from the base layer to the single crystal SiC layer, or from the base layer, including all layers of the single crystal ZnO layer formed in step (e); The method according to claim 11 or 12, further comprising the step of removing a part of the thickness of the single-crystal ZnO layer formed from the interface side with the single-crystal SiC layer. 該一部の厚みが、該単結晶SiC層との界面から10μm以内の厚みまでの部分に相当するものである、請求項13の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the partial thickness corresponds to a portion from the interface with the single crystal SiC layer to a thickness within 10 μm. 当該除去により残された基板の裏面に光反射層を形成するステップを更に含むものである、請求項13又は14の製造方法。   The manufacturing method of Claim 13 or 14 which further includes the step of forming a light reflection layer in the back surface of the board | substrate left by the said removal. 該光反射層が、アルミニウム、銀又はこれらの合金よりなる群より選ばれるものである、請求項14の製造方法。   The manufacturing method according to claim 14, wherein the light reflecting layer is selected from the group consisting of aluminum, silver, or an alloy thereof. 少なくとも該基層から該SiO2層までを除去するものである、請求項16の製造方法。 It is designed to remove at least the base layer to the SiO 2 layer, the manufacturing method of claim 16. 該光反射層の裏面に更に、ハンダ付け可能な金属の層を形成するステップを含む、請求項17の製造方法。   The manufacturing method according to claim 17, further comprising forming a solderable metal layer on the back surface of the light reflecting layer. 該ハンダ付け可能な金属が、銅、ニッケル及びこれらの合金よりなる群より選ばれる金属を含んでなるものである、請求項18の製造方法。   The method according to claim 18, wherein the solderable metal comprises a metal selected from the group consisting of copper, nickel and alloys thereof. 請求項1ないし19の何れかの製造方法により得られる、単結晶ZnO基板。   A single crystal ZnO substrate obtained by the manufacturing method according to claim 1. 該単結晶ZnO層の転位欠陥密度が107/cm2以下である、請求項20の単結晶ZnO基板。 21. The single crystal ZnO substrate according to claim 20, wherein the single crystal ZnO layer has a dislocation defect density of 10 7 / cm 2 or less.
JP2007201553A 2007-03-15 2007-08-02 Method for producing single crystal ZnO substrate Expired - Fee Related JP4300264B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007201553A JP4300264B2 (en) 2007-03-15 2007-08-02 Method for producing single crystal ZnO substrate
PCT/JP2007/074379 WO2008111277A1 (en) 2007-03-15 2007-12-19 Single crystal zinc oxide substrate
TW097108965A TW200844276A (en) 2007-03-15 2008-03-14 Monocrystal zinc oxide substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007066045 2007-03-15
JP2007201553A JP4300264B2 (en) 2007-03-15 2007-08-02 Method for producing single crystal ZnO substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008254997A true JP2008254997A (en) 2008-10-23
JP4300264B2 JP4300264B2 (en) 2009-07-22

Family

ID=39978944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007201553A Expired - Fee Related JP4300264B2 (en) 2007-03-15 2007-08-02 Method for producing single crystal ZnO substrate

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4300264B2 (en)
TW (1) TW200844276A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018806A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Kaneka Corp Substrate with transparent conductive film
WO2014192578A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 日本碍子株式会社 Zinc oxide free-standing substrate and method for manufacturing same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014113032A1 (en) * 2013-01-21 2014-07-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thin film stack

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018806A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Kaneka Corp Substrate with transparent conductive film
WO2014192578A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 日本碍子株式会社 Zinc oxide free-standing substrate and method for manufacturing same
JPWO2014192578A1 (en) * 2013-05-31 2017-02-23 日本碍子株式会社 Zinc oxide free-standing substrate and manufacturing method thereof
US10156024B2 (en) 2013-05-31 2018-12-18 Ngk Insulators, Ltd. Zinc oxide free-standing substrate and method for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
TW200844276A (en) 2008-11-16
JP4300264B2 (en) 2009-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI246116B (en) Process for growing ZnSe Epitaxy layer on Si substrate and semiconductor structure thereby
JP5818853B2 (en) Vertical nitride semiconductor device using n-type aluminum nitride single crystal substrate
WO2009090821A1 (en) Process for producing laminate comprising al-based group iii nitride single crystal layer, laminate produced by the process, process for producing al-based group iii nitride single crystal substrate using the laminate, and aluminum nitride single crystal substrate
JP5865440B2 (en) Method for producing β-Ga 2 O 3 single crystal substrate
JP6013383B2 (en) Method for producing β-Ga2O3 single crystal substrate
US20090291523A1 (en) Method of Manufacturing High Quality ZnO Monocrystal Film on Silicon(111) Substrate
JP2011501431A (en) Gallium nitride semiconductor device on SOI and method of manufacturing the same
WO2009147976A1 (en) ALxGa(1-x)As SUBSTRATE, EPITAXIAL WAFER FOR INFRARED LED, INFRARED LED, METHOD FOR PRODUCTION OF ALxGa(1-x)As SUBSTRATE, METHOD FOR PRODUCTION OF EPITAXIAL WAFER FOR INFRARED LED, AND METHOD FOR PRODUCTION OF INFRARED LED
JP4300264B2 (en) Method for producing single crystal ZnO substrate
JP5931737B2 (en) Optical element manufacturing method
JP7191322B2 (en) Semiconductor substrate manufacturing method
JP4633962B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor substrate
JP2010251599A (en) Single crystal diamond substrate
Chuang et al. Thin film GaN LEDs using a patterned oxide sacrificial layer by chemical lift-off process
JP5014217B2 (en) Group III nitride semiconductor and method of manufacturing the same
WO2017164036A1 (en) Method for producing group iii nitride laminate
JP2012038955A (en) Method of forming compound semiconductor layer
JP2008211197A (en) Method of cleaning oxide substrate and method of manufacturing oxide semiconductor thin film
TW201242044A (en) Photoelectric conversion element, and process of manufacturing photoelectric conversion element
JPH10229218A (en) Manufacture of nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor substrate
JP4943172B2 (en) Method for forming SOS substrate having silicon epitaxial film
JP4581332B2 (en) Method for producing beta iron silicide region
JP2006185962A (en) Substrate for semiconductor growth and manufacturing method for semiconductor film
JP2000150840A (en) Semiconductor substrate and production thereof
JP2015164162A (en) semiconductor laminated structure and semiconductor element

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20080730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090303

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090304

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130501

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140501

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees