JP2010177464A

JP2010177464A - 電子デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2010177464A
Application number: JP2009018624A
Authority: JP
Inventors: Koji Uematsu; 康二上松; Fumitaka Sato; 史隆佐藤; Shinsuke Fujiwara; 伸介藤原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶層を含む高特性の電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】本電子デバイスの製造方法は、ＨＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させる第１工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶３上に第１の電極１１を形成する第２工程と、第１の電極１１に第１の導電性支持基板１０を接合する第３工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶３を第１の電極１１の主表面に平行な面で分離することにより、第１の電極１１上に所定厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａを形成する第４工程と、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に第２の電極１２を形成する第５工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶を用いた電子デバイスの製造方法に関する。

キャリア補償の影響を低減可能なＩＩＩ族窒化物系電子デバイスとして、特開２００７−２９９７９３号公報（特許文献１）は、主面を有するＩＩＩ族窒化物支持基体と、３×１０¹⁶ｃｍ^-3以下のシリコン濃度もしくはゲルマニウム濃度を有するｎ型ＩＩＩ族窒化物系半導体からなり上記主面上に設けられたドリフト層と、ドラフト層内における炭素濃度は３×１０¹⁶ｃｍ^-3以下であり、ＩＩＩ族窒化物支持基体のＣ面の単位法線ベクトルＶＣ_Nと上記主面の単位法線ベクトルとの合成オフ角は主面の全体にわたって０．１５度以上であるＩＩＩ族窒化物系電子デバイスを開示する。

しかし、現在存在するＩＩＩ族窒化物支持基体は、大面積では合成オフ角のばらつきが大きい。このため、この基体上に、特許文献１に開示されるＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法によりｎ型ＩＩＩ族窒化物系半導体からなるドリフト層を成長させても、ドリフト層に取り込まれる不純物の濃度がそのドリフト層内で大きくばらついて、この結果、ドリフト層内のキャリア濃度のばらつきが大きくなるため、特性の高い電子デバイスを得ることが困難である。

特開２００７−２９９７９３号公報

本発明は、不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶層を含む高特性の電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法によりＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる第１工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶上に第１の電極を形成する第２工程と、第１の電極に第１の導電性支持基板を接合する第３工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶を第１の電極の主表面に平行な面で分離することにより、第１の電極上に所定厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層を形成する第４工程と、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層上に第２の電極を形成する第５工程と、を備える。ここで、第１の電極をショットキー電極とし、第２の電極をオーミック電極とすることができる。また、第１の導電性支持基板は、第１の接合用金属層を含むことができる。

また、本発明にかかる電子デバイスの製造方法は、上記第４工程において、ＩＩＩ族窒化物結晶から第１のＩＩＩ族窒化物結晶層が分離された後の残部ＩＩＩ族窒化物結晶の上に第３の電極を形成する第６工程と、第３の電極上に第２の導電性支持基板を接合する第７工程と、残部ＩＩＩ族窒化物結晶を第３の電極の主表面に平行な面で分離することにより、第３の電極上に所定厚さの第２のＩＩＩ族窒化物結晶層を形成する第８工程と、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層上に第４の電極を形成する第９工程と、をさらに備える。ここで、第３の電極をショットキー電極とし、第４の電極をオーミック電極とすることができる。また、第２の導電性支持基板は、第２の接合用金属層を含むことができる。

本発明によれば、不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶層を含む高特性の電子デバイスの製造方法を提供することができる。

本発明にかかる電子デバイスの製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。ここで、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示し、（ｅ）は第５工程を示す。本発明にかかる電子デバイスの製造方法の他の実施形態を示す概略断面図である。ここで、（ａ）は第６工程を示し、（ｂ）は第７工程を示し、（ｃ）は第８工程を示し、（ｄ）は第９工程を示す。

〔実施形態１〕
図１を参照して、本発明にかかる電子デバイスの製造方法の一実施形態は、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法によりＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させる第１工程（図１（ａ））と、ＩＩＩ族窒化物結晶３上に第１の電極１１を形成する第２工程（図１（ｂ））と、第１の電極１１に第１の導電性支持基板１０を接合する第３工程（図１（ｃ））と、ＩＩＩ族窒化物結晶３を第１の電極１１の主表面に平行な面で分離することにより、第１の電極１１上に所定厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａを形成する第４工程（図１（ｄ））と、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に第２の電極１２を形成する第５工程（図１（ｅ））と、を備える。本実施形態の電子デバイスの製造方法によれば、これらの工程を備えることにより、不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶層を含む高特性の電子デバイスが得られる。

（第１工程）
図１（ａ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、ＨＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させる第１工程を備える。ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法は、低速においても結晶成長速度の制御が容易であるが、原料として有機物を用いるため、ＩＩＩ族窒化物結晶に炭素（Ｃ）などの不純物が混入しやすい。これに対して、ＨＶＰＥ法は、結晶成長速度が高く低速における結晶成長速度の制御が困難であるが、原料として有機物を用いないため、炭素などの不純物の混入が少なく、不純物濃度が低くかつ不純物濃度のばらつきが小さい高品質のＩＩＩ族窒化物結晶が得られやすい。

図１（ａ）を参照して、ＨＶＰＥ法においては、特に制限はないが、高品質のＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させる観点から、下地基板１上にＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させることが好ましい。下地基板１は、特に制限はないが、高品質のＩＩＩ族窒化物結晶３を成長させる観点から、ＩＩＩ族窒化物結晶３との格子不整合が小さいかまたは無い結晶の基板、たとえば、ＧａＡｓ（砒化ガリウム）基板、サファイア基板、Ｓｉ（ケイ素）基板、ＳｉＣ（炭化ケイ素）基板、ＩＩＩ族窒化物基板などが好ましい。また、ＩＩＩ族窒化物基板の中でも、成長させるＩＩＩ族窒化物結晶と化学組成が同じＩＩＩ族窒化物基板がより好ましい。ここで、ＨＶＰＥ法においては、低速における結晶成長速度の制御が困難であるため、高い結晶成長速度でＩＩＩ族窒化物結晶３を厚く成長させることが好ましい。

本実施形態において用いられるＨＶＰＥ法においては、特に制限はないが、ＩＩＩ族窒化物結晶への炭素などの不純物の混入をさらに低減するために、ＨＶＰＥ装置において原料供給部および結晶成長部を構成する部材の材料が、ＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）、ｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）などの非炭素材料であることが好ましい。

（第２工程）
図１（ｂ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物結晶３上に第１の電極１１を形成する第２工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第１の電極１１が形成される。ここで、第１の電極１１は、半導体であるＩＩＩ族窒化物結晶３（ＩＩＩ族窒化物結晶３は、後述の第４工程によりその一部が分離されて、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａとして第１の電極１１上に残る）上に形成され、ＩＩＩ族窒化物結晶３とショットキー接触またはオーミック接触する。

第１の電極１１は、ＩＩＩ族窒化物結晶３とショットキー接触またはオーミック接触をする構成を有するものであれば、その構成に特に制限は無い。たとえば、第１の電極１１は、ＩＩＩ族窒化物結晶とショットキー接触するショットキー電極としてＮｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）電極（たとえば図１におけるＮｉ層１１ａおよびＡｕ層１１ｂ）、Ｐｔ（白金）電極、Ｐｄ（パラジウム）電極などが挙げられ、ＩＩＩ族窒化物結晶とオーミック接触するオーミック電極としてＴｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、Ｔｉ電極などが挙げられる。

第１の電極１１を形成する方法は、特に制限なく、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法などが挙げられる。

なお、ＩＩＩ族窒化物結晶３上に第１の電極１１を形成する前に、ＩＩＩ族窒化物結晶３の主表面を、研削、研磨、エッチングなどにより平坦化することが、ＩＩＩ族窒化物結晶３と第１の電極１１との間の良好な界面状態を再現性よく作製できる観点から、好ましい。

（第３工程）
図１（ｃ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、第１の電極１１に第１の導電性支持基板１０を接合する第３工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第１の導電性支持基板１０が設けられる。

第１の導電性支持基板１０は、導電性を有しそして電子デバイス中の電極およびＩＩＩ族窒化物結晶もしくはＩＩＩ族窒化物結晶層を支持する強度を備えるものであれば、その構成に特に制限は無い。かかる観点から、第１の導電性支持基板１０は、電子デバイス中の電極およびＩＩＩ族窒化物結晶もしくはＩＩＩ族窒化物結晶層を支持するための導電性の第１の支持主基板１０ｓを含むことが好ましい。第１の支持主基板１０ｓとしては、上記観点から、ＣｕＷ（銅タングステン）基板、Ｍｏ（モリブデン）基板などが好ましく挙げられる。

また、第１の導電性支持基板１０は、第１の導電性支持基板１０と第１の電極１１との接合を容易にするための第１の接合用金属層１０ｊを含むことが好ましい。かかる第１の接合用金属層１０ｊとしては、特に制限はなく、Ｎｉ／Ａｕ層（たとえば図１におけるＮｉ層１０ａおよびＡｕ層１０ｂ）、Ｎｉ／Ｐｔ層、Ｐｔ層などが挙げられる。

（第４工程）
図１（ｄ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、ＩＩＩ族窒化物結晶３を第１の電極１１の主表面に平行な面で分離することにより、第１の電極１１上に所定厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａを形成する第４工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａが得られる。電子デバイスで必要とされる第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａの厚さは通常小さいため、ＨＶＰＥ法で成長させた厚いＩＩＩ族窒化物結晶３を分離することにより、その電子デバイスに適する所定の厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａを得るものである。こうして得られる第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａは、ＨＶＰＥ法により成長されたものであるため、炭素などの不純物の混入が少なく、不純物濃度が低くかつ不純物濃度のばらつきが小さい。このため、特性の高い電子デバイスが得られる。

ＩＩＩ族窒化物結晶３を第１の電極１１の主表面に平行な面で分離する方法は、特に制限は無く、ワイヤーソー、内周刃、外周刃、レーザ光などを用いてスライスする方法などが挙げられる。

（第５工程）
図１（ｅ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に第２の電極１２を形成する第５工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第２の電極１２が形成される。ここで、第２の電極１２は、半導体である第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に形成され、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａとショットキー接触またはオーミック接触する。

第２の電極１２は、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａとショットキー接触またはオーミック接触をする構成を有するものであれば、その構成に特に制限は無い。たとえば、第２の電極１２は、ＩＩＩ族窒化物結晶層とショットキー接触するショットキー電極としてＮｉ／Ａｕ電極、Ｐｔ電極、Ｐｄ電極などが挙げられ、ＩＩＩ族窒化物結晶層とオーミック接触するオーミック電極としてＴｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極（たとえば図１におけるＴｉ層１２ａ、Ａｌ層１２ｂ、Ｔｉ層１２ｃおよびＡｕ層１２ｄ）、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、Ｔｉ電極などが挙げられる。

また、第２の電極１２は、第１の電極１１と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。すなわち、第１の電極および第２の電極は、それぞれショットキー電極およびショットキー電極、ショットキー電極およびオーミック電極、オーミック電極およびショットキー電極およびオーミック電極およびショットキー電極のいずれであってもよい。

なお、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に第２の電極１２を形成する前に、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａの主表面を、研削、研磨、エッチングなどにより平坦化することが、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａと第２の電極１２との間の良好な界面状態を再現性よく作製できる観点から、好ましい。

第２の電極１２を形成する方法は、特に制限なく、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法などが挙げられる。

図１（ｅ）を参照して、上記の第１工程から第５工程により、第１の導電性支持基板１０と、第１の導電性支持基板１０上に配置された第１の電極１１と、第１の電極１１上に配置された第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａと、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ上に配置された第２の電極１２とを含む電子デバイスが得られる。こうして得られた電子デバイスは、第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａの不純物の濃度および濃度のばらつきが低いため、高い特性が得られる。

本実施形態の製造方法において、第１の電極１１がショットキー電極であり、第２の電極１２がオーミック電極であることにより、電子デバイスとして特性の高いショットキーバリアダイオードが得られる。また、第１の電極１１がオーミック電極であり、第２の電極１２がショットキー電極であっても、電子デバイスとして特性の高いショットキーバリアダイオードが得られる。

〔実施形態２〕
図１（ｄ）および図２を参照して、本発明にかかる電子デバイスの製造方法の他の実施形態は、上記の第４工程において、ＩＩＩ族窒化物結晶３から第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａが分離された後の残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂの上に第３の電極１３を形成する第６工程（図１（ｄ）および図２（ａ））と、第３の電極１３上に第２の導電性支持基板２０を接合する第７工程（図２（ｂ））と、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂを第３の電極１３の主表面に平行な面で分離することにより、第３の電極１３上に所定厚さの第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａを形成する第８工程（図２（ｃ））と、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａ上に第４の電極１４を形成する第９工程（図２（ｄ））と、をさらに備える。これらの工程をさらに備えることにより、不純物の取り込みが少なく高品質のＩＩＩ族窒化物結晶層を含む高特性の電子デバイスをさらに製造することができる。

（第６工程）
図１（ｄ）および図２（ａ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、第４工程において、ＩＩＩ族窒化物結晶３から第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａが分離された後の残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂの上に第３の電極１１を形成する第６工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第３の電極１３が形成される。ここで、第３の電極１３は、半導体である残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂ（残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂは、後述の第８工程によりその一部分が分離されて、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａとして第３の電極１３上に残る）上に形成され、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂとショットキー接触またはオーミック接触する。

第３の電極１３は、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂとショットキー接触またはオーミック接触をする構成を有するものであれば、その構成に特に制限は無い。たとえば、第３の電極１３は、残部ＩＩＩ族窒化物結晶とショットキー接触するショットキー電極としてＮｉ／Ａｕ電極（たとえば図２におけるＮｉ層１３ａおよびＡｕ層１３ｂ）、Ｐｔ電極、Ｐｄ電極などが挙げられ、残部ＩＩＩ族窒化物結晶とオーミック接触するオーミック電極としてＴｉ／Ａｌ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、Ｔｉ電極などが挙げられる。

また、第３の電極１３は、第１の電極１１と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。すなわち、第１の電極がショットキー電極のとき第３の電極はショットキー電極であってもオーミック電極であってもよく、第１の電極がオーミック電極のとき第３の電極はショットキー電極であってもオーミック電極であってもよい。

第３の電極１３を形成する方法は、特に制限なく、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法などが挙げられる。

なお、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂ上に第３の電極１３を形成する前に、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂの主表面を、研削、研磨、エッチングなどにより平坦化することが、残部ＩＩＩ窒化物結晶３ｂと第３の電極１３との間の良好な界面状態を再現よく作製できる観点から、好ましい。

（第７工程）
図２（ｂ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、第３の電極１３上に第２の導電性支持基板２０を接合する第７工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第２の導電性支持基板２０が設けられる。

第２の導電性支持基板２０は、導電性を有しそして電子デバイス中の電極およびＩＩＩ族窒化物結晶もしくはＩＩＩ族窒化物結晶層を支持する強度を備えるものであれば、その構成に特に制限は無い。かかる観点から、第２の導電性支持基板２０は、電子デバイス中の電極およびＩＩＩ族窒化物結晶もしくはＩＩＩ族窒化物結晶層を支持するための導電性の第２の支持主基板２０ｓを含むことが好ましい。第２の支持主基板２０ｓとしては、上記観点から、ＣｕＷ基板、Ｍｏ基板などが好ましく挙げられる。第２の支持主基板２０ｓは、電子デバイス中の電極およびＩＩＩ族窒化物結晶もしくはＩＩＩ族窒化物結晶層を支持する構成を有する限り、第１の支持主基板１０ｓの構成と同じであっても異なっていてもよい。

また、第２の導電性支持基板２０は、第２の導電性支持基板２０と第３の電極１３との接合を容易にするための第２の接合用金属層２０ｊを含むことが好ましい。かかる第２の接合用金属層２０ｊとしては、特に制限はなく、Ｎｉ／Ａｕ層（たとえば図２におけるＮｉ層２０ａおよびＡｕ層２０ｂ）、Ｎｉ／Ｐｔ層、Ｐｔ層などが挙げられる。ここで、第２の接合用金属層２０ｊの構成は、第２の導電性支持基板２０と第３の電極１３との接合を容易にする構成である限り、第１の接合用金属層１０ｊの構成と同じであっても異なっていてもよい。

また、第２の導電性支持基板２０は、第１の導電性支持基板１０と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。

（第８工程）
図２（ｃ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂを第３の電極１３の主表面に平行な面で分離することにより、第３の電極１３上に所定厚さの第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａを形成する第８工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａが得られる。こうして得られる第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａは、ＨＶＰＥ法により成長されたものであるため、炭素などの不純物の混入が少なく、不純物濃度が低くかつ不純物濃度のばらつきが小さい。このため、特性の高い電子デバイスが得られる。

残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂを第３の電極１３の主表面に平行な面で分離する方法は、特に制限は無く、ワイヤーソー、内周刃、外周刃、レーザ光などを用いてスライスする方法などが挙げられる。

（第９工程）
図２（ｄ）を参照して、本実施形態の電子デバイスの製造方法は、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａ上に第４の電極１４を形成する第９工程を備える。かかる工程により、電子デバイスの構成要素となる第４の電極１４が形成される。ここで、第４の電極１４は、半導体である第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａ上に形成され、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａとショットキー接触またはオーミック接触する。

第４の電極１４は、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａとショットキー接触またはオーミック接触をする構成を有するものであれば、その構成に特に制限は無い。たとえば、第４の電極１４は、ＩＩＩ族窒化物結晶層とショットキー接触するショットキー電極としてＮｉ／Ａｕ電極、Ｐｔ電極、Ｐｄ電極などが挙げられ、ＩＩＩ族窒化物結晶層とオーミック接触するオーミック電極としてＴｉ／Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ電極（たとえば図２におけるＴｉ層１４ａ、Ａｌ層１４ｂ、Ｔｉ層１４ｃおよびＡｕ層１４ｄ）、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、Ｔｉ電極などが挙げられる。

また、第４の電極１４は、第３の電極１３と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。すなわち、第３の電極１３および第４の電極１４は、それぞれショットキー電極およびショットキー電極、ショットキー電極およびオーミック電極、オーミック電極およびショットキー電極およびオーミック電極およびショットキー電極のいずれであってもよい。

なお、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａ上に第４の電極１４を形成する前に、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａの主表面を、研削、研磨、エッチングなどにより平坦化することが、第２のＩＩＩ族窒化物結晶３ｂａと第４の電極１４との間の良好な界面状態を再現よく作製できる観点から、好ましい。

第４の電極１４を形成する方法は、特に制限なく、真空蒸着法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法などが挙げられる。

図２（ｄ）を参照して、上記の第６工程から第９工程により、第２の導電性支持基板２０と、第２の導電性支持基板２０上に配置された第３の電極１３と、第３の電極１３上に配置された第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａと、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａ上に配置された第４の電極１４と、を含む電子デバイスが得られる。こうして得られる電子デバイスは、第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａの不純物の濃度および濃度のばらつきが低いため、高い特性が得られる。

また、本実施形態の電子デバイスの製造方法において、残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂに替えて、上記の第８工程において残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂ（第１の残部ＩＩＩ族窒化物結晶）から第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａが分離された後のさらなる残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂｂ（第２の残部ＩＩＩ族窒化物結晶）を用いて、上記の第６工程から第９工程と同様の工程を行うことにより、第２の導電性支持基板と、第２の導電性支持基板上に配置された第３の電極と、第３の電極上に配置されたＩＩＩ族窒化物結晶層（第３のＩＩＩ族窒化物結晶層）と、ＩＩＩ族窒化物結晶層（第３のＩＩＩ族窒化物結晶層）上に配置された第４の電極と、を含む電子デバイスがさらに得られる。こうして得られる電子デバイスもまた、ＩＩＩ族窒化物結晶層（第３のＩＩＩ族窒化物結晶層）の不純物の濃度および濃度のばらつきが低いため、高い特性が得られる。

本実施形態の電子デバイスの製造方法において、第３の電極１３がショットキー電極であり、第４の電極１４がオーミック電極であることにより、電子デバイスとして特性の高いショットキーバリアダイオードが得られる。また、第３の電極１３がオーミック電極であり、第４の電極１４がショットキー電極であっても、電子デバイスとして特性の高いショットキーバリアダイオードが得られる。

また、本実施形態の電子デバイスの製造方法において、第３の電極１３、第４の電極１４および第２の導電性支持基板２０の構成ならびに第２のＩＩＩ族窒化物結晶層３ｂａの厚さを、それぞれ実施形態１の電子デバイスの第１の電極１１、第２の電極１２および第１の導電性支持基板１０の構成ならびに第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａの厚さと同じにすることにより、実施形態１と同等の特性を有する電子デバイスを繰り返して製造することができる。

（実施例１）
１．第１工程
図１（ａ）を参照して、直径２インチ（５．０８ｃｍ）のＧａＮ基板（下地基板１）上に、ＨＶＰＥ法により、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶３）を成長させた。ＧａＮ結晶への炭素の混入を抑制するため、ＨＶＰＥ装置において原料供給部および結晶成長部を構成する部材の材料を石英（ＳｉＯ₂結晶）とした。また、１０体積％の塩化ガリウムガス（ＩＩＩ族塩化物ガス）、２０体積％のアンモニアガス（窒素原料ガス）および７０体積％の水素ガス（キャリアガス）のガス雰囲気ならびに１０３０℃の温度雰囲気の条件下で、３０時間結晶成長させた。

こうして、ＧａＮ基板上に厚さ３ｍｍのＧａＮ結晶が成長した。かかるＧａＮ結晶の不純物濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）を行ったところ、炭素濃度が２×１０¹⁶ｃｍ^-3、水素濃度が６×１０¹⁶ｃｍ^-3、酸素濃度が６×１０¹⁶ｃｍ^-3、ケイ素濃度が１×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。また、ＧａＮ結晶のホール測定を行ったところ、ＧａＮ結晶のキャリア濃度は１×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、キャリア移動度は１０００ｃｍ²・Ｖ^-1・ｓ^-1であった。

２．第２工程
上記で得られたＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶３）の結晶成長表面（Ｇａ主表面）を研磨することにより平均粗さＲａが５ｎｍ以下の平坦面に加工し、次いで、かかる平坦面加工により生じた加工変質層をコロイダルシリカを用いてＣＭＰ（化学機械的研磨）加工することにより除去した。ここで、平均粗さＲａとは、ＪＩＳＢ０６０１において規定される算術平均粗さＲａをいい、具体的には、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から粗さ曲線までの距離（偏差の絶対値）を合計し基準長さで平均した値をいう。平均粗さＲａは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。

図１（ｂ）を参照して、上記の加工変質層が除去されたＧａＮ結晶の平坦面上に、ＥＢ蒸着法により、第１の電極１１として厚さ２０ｎｍのＮｉ層１１ａおよび厚さ２００ｎｍのＡｕ層１１ｂを順次形成した。この第１の構成を有する電極１１は、ＧａＮ結晶とショットキー接触するショットキー電極であった。

３．第３工程
図１（ｃ）を参照して、直径２インチ（５．０８ｃｍ）ＣｕＷ基板（第１の支持主基板１０ｓ）の主表面上に第１の接合用金属層１０ｊとして厚さ２０ｎｍのＮｉ層１０ａおよび厚さ２００ｎｍのＡｕ層１０ｂが、ＥＢ蒸着法により順次形成された第１の導電性支持基板１０を作製した。

次に、この第１の導電性支持基板１０の第１の接合用金属層１０ｊのＡｕ層１０ｂと第１の電極１１のＡｕ層１１ｂとを重ね合わせて、両者間に４００ｇｆの荷重（１９．７４ｇｆ／ｃｍ²の圧力）をかけて、１×１０^-5Ｐａの真空雰囲気および１０４０℃の温度雰囲気下で４０秒間保持することにより、第１の導電性支持基板１０と第１の電極１１とを接合した。

４．第４工程
ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶３）を、第１の電極１１の主表面に平行であってその主表面から２５０μｍの距離にある面で、ワイヤー直径が０．２ｍｍのワイヤーソーを用いてスライスすることにより、分離した。次に、スライス面を研磨することにより平均粗さＲａが５ｎｍ以下の平坦面に加工し、次いで、かかる平坦面加工により生じた加工変質層をコロイダルシリカを用いてＣＭＰ加工することにより除去して、第１の電極１１上に厚さ１０μｍのＧａＮ結晶層（第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ）を形成した。

５．第５工程
上記の加工変質層が除去されたＧａＮ結晶層（第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ）の平坦面上に、ＥＢ蒸着法により、第２の電極１２として、厚さ２０ｎｍのＴｉ層１２ａ、厚さ２００ｎｍのＡｌ層１２ｂ、厚さ５０ｎｍのＴｉ層１２ｃおよび厚さ２００ｎｍのＡｕ層１２ｄを順次形成した。この第２の電極１２は、ＧａＮ結晶とオーミック接触するオーミック電極であった。こうして、電子デバイスとしてショットキーバリアダイオードが得られた。

６．チップ化工程
上記のショットキーバリアダオードを、１２個の主表面が１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状のチップに分割した。こうして得られた１２個のショットキーバリアダイオードチップについての電子特性を評価した。耐圧は、電流源からチップに電流を印加し、その電流値が１平方センチメートルあたり１ミリアンペアを超える電圧を耐圧として測定したところ、平均値が９８０Ｖ、最小値が６００Ｖ、最大値が１２００Ｖであった。また、動作電流１０Ａにおける動作時の抵抗（Ｒ_ON）は、電圧を０Ｖから３Ｖまで変化させた場合の微分抵抗（電圧／電流）の最小値を、窒化物の厚さと電極面積から計算して、測定したところ、平均値が４ｍΩ・ｃｍ、最小値が２ｍΩ・ｃｍ、最大値が１０ｍΩ・ｃｍであった。このように、特性が高くかつ安定したショットキーバリアダイオードが得られた。

また、上記第４工程において、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶３）からＧａＮ結晶層（第１のＩＩＩ族窒化物結晶層３ａ）が分離された後の残部ＧａＮ結晶（残部ＩＩＩ族窒化物結晶３ｂ）について、上記第２工程〜第５工程と同様の工程を行って、新たな電子デバイスとして新たなショットキーバリアダイオードが得られた。こうして得られたショットキーバリアダイオードも実施例１のショットキーバリアダイオードと同等の物性を有していた。

上記実施例においては、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶３）の分離に、ワイヤーソーを用いたが、ワイヤーソーに替えて、内周刃、外周刃、またはレーザ光（極短パルスレーザ光、ＹａＧレーザ光など）などを用いることができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

１下地基板、３ＩＩＩ族窒化物結晶、３ａ第１のＩＩＩ族窒化物結晶層、３ｂ，３ｂｂ残部ＩＩＩ族窒化物結晶、３ｂａ第２のＩＩＩ族窒化物結晶層、１０第１の導電性支持基板、１０ａ，２０ａＮｉ層、１０ｂ，２０ｂＡｕ層、１０ｊ第１の接合用金属層、１０ｓ第１の支持主基板、１１第１の電極、１１ａ，１３ａＮｉ層、１１ｂ，１３ｂＡｕ層、１２第２の電極、１２ａ，１４ａＴｉ層、１２ｂ，１４ｂＡｌ層、１２ｃ，１４ｃＴｉ層、１２ｄ，１４ｄＡｕ層、１３第３の電極、１４第４の電極、２０第２の導電性支持基板、２０ｊ第２の接合用金属層、２０ｓ第２の支持主基板。

Claims

ＨＶＰＥ法によりＩＩＩ族窒化物結晶を成長させる第１工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶上に第１の電極を形成する第２工程と、
前記第１の電極に第１の導電性支持基板を接合する第３工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶を前記第１の電極の主表面に平行な面で分離することにより、前記第１の電極上に所定厚さの第１のＩＩＩ族窒化物結晶層を形成する第４工程と、
前記第１のＩＩＩ族窒化物結晶層上に第２の電極を形成する第５工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
前記第１の電極がショットキー電極であり、前記第２の電極がオーミック電極である請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
前記第１の導電性支持基板は、第１の接合用金属層を含む請求項１または請求項２に記載の電子デバイスの製造方法。
前記第４工程において、前記ＩＩＩ族窒化物結晶から前記第１のＩＩＩ族窒化物結晶層が分離された後の残部ＩＩＩ族窒化物結晶の上に第３の電極を形成する第６工程と、
前記第３の電極上に第２の導電性支持基板を接合する第７工程と、
前記残部ＩＩＩ族窒化物結晶を前記第３の電極の主表面に平行な面で分離することにより、前記第３の電極上に所定厚さの第２のＩＩＩ族窒化物結晶層を形成する第８工程と、
前記第２のＩＩＩ族窒化物結晶層上に第４の電極を形成する第９工程と、をさらに備える請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。
前記第３の電極がショットキー電極であり、前記第４の電極がオーミック電極である請求項４に記載の電子デバイスの製造方法。
前記第２の導電性支持基板は、第２の接合用金属層を含む請求項４または請求項５に記載の電子デバイスの製造方法。