JP2011066355A

JP2011066355A - 再生基板の製造方法、再生基板、窒化物半導体素子及びランプ

Info

Publication number: JP2011066355A
Application number: JP2009217947A
Authority: JP
Inventors: Katsuteru Kusuki; 克輝楠木
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Also published as: US20120153346A1; WO2011033970A1

Abstract

【課題】基板の損傷を抑制しつつ、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去する。
【解決手段】処理対象となる積層半導体ウエハ１０は、基板１１０と、基板１１０に成膜された積層半導体層１００とを備えている。そして、積層半導体層１００の昇華点以上であって、基板１１０の融点より低い温度に、積層半導体ウエハ１０を加熱する。こうすることで、積層半導体ウエハ１０において、積層半導体層１００が昇華し、基板１１０から積層半導体層１００が除去される。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去して再生基板を製造する再生基板の製造方法等に関する。

基板に積層半導体層を成膜した積層半導体ウエハに対して、その基板を再び利用するために、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去する基板の再生技術が存在する。例えば、特許文献１には、サンドブラスト装置を使用し、研磨剤としてアルミナもしくはシリコンカーバイドを圧縮空気との混合流体として吹き付けることにより、ＣＶＤ又はＰＶＤによりシリコンウエハー上に形成された薄膜を除去することが記載されている。

特開２００１−２３７２０１号公報

ところで、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去する際に、基板に損傷を与えないようにすることが求められる。例えば、基板が損傷を受けた場合には、損傷部分を取り除くために基板を研磨するなどの工程が別途必要となってしまう。さらに、基板の損傷の程度が大きければ、その基板を再生基板として利用できなくなることもある。

本発明は、基板の損傷を抑制しつつ、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明が適用される再生基板の製造方法は、基板に積層半導体層が形成された積層半導体ウエハから積層半導体層を取り除く再生基板の製造方法であって、積層半導体層が基板に形成された積層半導体ウエハを加熱装置内に設置する第１の工程と、積層半導体層の昇華点以上、かつ基板の融点より低い温度に、積層半導体ウエハを加熱する第２の工程とを備えることを特徴とする。

このような再生基板の製造方法において、第２の工程では、加熱装置内の圧力を大気圧よりも低下させて、積層半導体ウエハの加熱を行うことを特徴とすることができる。また、第２の工程では、積層半導体ウエハから積層半導体層が除去される時間、温度を保持することを特徴とすることができる。

そして、積層半導体ウエハの積層半導体層は、III族窒化物化合物半導体を備えて構成されることを特徴とすることができる。さらに、積層半導体ウエハの基板は、サファイア基板であることを特徴とすることができる。ここで、第２の工程では、８００℃以上２０００℃以下の温度に、積層半導体ウエハを加熱することを特徴とすることができる。
また、第２の工程を経た基板に対して、ブレンステッド酸を用いた洗浄処理を行うことを特徴とすることができる。
このように、本発明においては、上述の再生基板の製造方法により製造された再生基板を提供することができる。さらに、その再生基板を用いて窒化物半導体素子及びランプを提供することができる。

本発明によれば、基板の損傷を抑制しつつ、積層半導体ウエハから積層半導体層を除去することが可能となる。

本実施形態の再生基板の製造方法の流れを示す一例の図である。積層半導体ウエハの構成を示す一例の図である。加熱装置の全体構成を説明するための一例の図である。除去工程を説明するための一例の図である。実施例を説明するための一例の図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態の再生基板の製造方法の流れを示す一例の図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の再生処理の対象となる積層半導体ウエハ１０は、基板１１０と、基板１１０に成膜された積層半導体層１００とを備えている。ここで「再生」とは、積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００を取り除き、基板１１０を再び利用可能にすることである。本実施形態においては、残った基板１１０に例えば新たな積層半導体層１００の形成を良好に行える程度まで積層半導体層１００を取り除く。

本実施形態が適用される再生基板の製造方法は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、「除去工程」と、好ましくはさらに「洗浄工程」とを含んでいる。図１（ａ）に示す除去工程では、積層半導体ウエハ１０に対して加熱処理を施すことにより積層半導体層１００の除去を行う。また、図１（ｂ）に示す洗浄工程では、除去工程によって積層半導体層１００が除去された基板１１０に対して洗浄剤を用いた洗浄を行う。
なお、本実施形態が適用される再生基板の製造方法は、少なくとも一方の面に凹凸加工が施された基板にあっては、上記の「除去工程」や「洗浄工程」の後に研削又は／および研磨を行なう工程をさらに含んでいても良い。

＜積層半導体ウエハの構成＞
図２は、積層半導体ウエハ１０の構成を示す一例の図である。
積層半導体ウエハ１０を構成する化合物半導体としては、III−Ｖ族化合物半導体が好ましく、中でもIII族窒化物化合物半導体が好ましい。以下では、III族窒化物化合物半導体を有する積層半導体ウエハ１０を例に挙げて説明する。なお、図２に示す積層半導体ウエハ１０は、例えば青色光を出力する青色発光チップさらには青色発光チップを用いた発光装置（ランプ）を製造するための出発材料となる。

積層半導体ウエハ１０は、上述の通り、基板１１０と積層半導体層１００とを備える。また、本発明において積層半導体ウエハ１０は、基板１１０と少なくとも一層以上の半導体層とを備えるものであって、好ましくは二層以上の半導体層とを備えるものが使用される。そして、本実施形態の積層半導体層１００は、図２に示すように、基板１１０の上に形成される中間層１２０、中間層１２０の上に順次積層される下地層１３０、ｎ型半導体層１４０、発光層１５０、ｐ型半導体層１６０を備えている。

基板１１０上には、III族窒化物化合物半導体結晶がエピタキシャル成長される。基板１１０を構成する材料としては、主としてサファイア、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）が使用される。なお、本実施形態の基板１１０には、サファイア基板を用いている。

また、本実施形態の基板１１０は、直径が４インチ（約１００ｍｍ）のものであり、その厚みが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとなっている。なお、基板１１０として、直径が２インチ（厚み０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ）のもの、直径が６インチ（厚み０．７ｍｍ〜１．７ｍｍ）のものなどを用いても良い。

基板１１０上には通常ＡｌＧａＮ、又はＧａＮからなるバッファ層が積層されている。また、ｎ型半導体層１４０は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ等によって形成されている。発光層１５０は、単一量子井戸構造あるいはＧａＮとＧａＩｎＮを交互に積層した多重量子井戸構造などが用いられている。また、ｐ型半導体層１６０は、ＧａＮやＡｌＧａＮによって形成されている。
このように、本実施形態の積層半導体層１００は、III族窒化物化合物半導体層によって構成されている。また、本実施形態の積層半導体層１００の主たる構成（積層半導体層１００において最も多くの量を占める材料）はＧａＮ（窒化ガリウム）となっている。

＜加熱装置の装置構成＞
図３は、加熱装置３の全体構成を説明するための一例の図である。
加熱装置３は、「除去工程」にて用いる装置である。本実施形態の加熱装置３は、図３に示すように、加熱炉３０と、加熱炉３０内の雰囲気ガスを排出する排気装置４０と、加熱炉３０及び排気装置４０の動作の制御を行う制御部５０とを備えている。

（加熱炉３０の構成）
加熱炉３０は、チャンバ３１、ヒータ３３、ステージ３４、温度計３６及び圧力計３７を有している。チャンバ３１は、密閉空間を形成することが可能な容器である。また、本実施形態のチャンバ３１はステンレス製である。そして、チャンバ３１内に、本実施形態の加熱対象である積層半導体ウエハ１０を投入し、積層半導体ウエハ１０の加熱を行う。また、チャンバ３１には、図３に示すように、開閉扉３２が設けられている。積層半導体ウエハ１０を出し入れする際には、開閉扉３２を開けてチャンバ３１内を開放する。一方、加熱を行う際には、開閉扉３２を閉めてチャンバ３１内を密閉空間とする。

本実施形態では、後述するようにチャンバ３１内を減圧させた状態にて、積層半導体ウエハ１０に加熱を行うようにしている。従って、本実施形態のチャンバ３１には、減圧に耐え得る強度をもたせている。また、図３に示すように、開閉扉３２の向側には、チャンバ３１内の雰囲気ガスを排出させるためのダクト３５が取り付けられている。ダクト３５は、チャンバ３１と排気装置４０との空間をつなぐものである。チャンバ３１内を減圧させる際には、排気装置４０を用いてダクト３５からチャンバ３１内の雰囲気ガスを排出させる。

ヒータ３３は、本実施形態において加熱対象となる積層半導体ウエハ１０を加熱するための熱源である。そして、本実施形態では、ヒータ３３を用いてチャンバ３１内の雰囲気温度を所定の温度にし、その雰囲気中に積層半導体ウエハ１０をおくことで、積層半導体ウエハ１０を所定の温度に加熱する。

本実施形態のヒータ３３には、カーボンヒータを用いることができる。ヒータ３３は、積層半導体ウエハ１０を載せるステージ３４の周囲を囲うようにして、チャンバ３１の内壁に取り付けられている。ヒータ３３は、電力が供給されることで、赤外線及び熱を放射する。なお、本実施形態では、燃焼を伴わない熱源であるカーボンヒータをヒータ３３として用いることで、ヒータ３３に起因してチャンバ３１内が汚染されないようにしている。また、ヒータ３３は、制御部５０によって制御が行われる。具体的には、ヒータ３３は、制御部５０によって供給される電力量が調整されることで、積層半導体ウエハ１０に対する加熱温度の制御がなされる。

ステージ３４は、本実施形態において加熱の対象となる積層半導体ウエハ１０を載せる台である。ステージ３４の材料には、モリブデンやカーボンなどを用いることができる。なお、本実施形態のステージ３４は、複数の積層半導体ウエハ１０を載せられるようになっている。

温度計３６は、チャンバ３１内の温度を計測するものである。本実施形態の温度計３６は熱電対を用いた温度センサである。温度計３６によって計測された温度は、制御部５０に送られる。制御部５０は、温度計３６により得られた温度と、予め設定された温度とに基づき、上記のヒータ３３に供給する電力量を調節することで、ヒータ３３の加熱温度を制御している。なお、加熱装置３に放射温度計などの温度検知装置を設け、積層半導体ウエハ１０の温度を直接的に検出して、温度制御を行うように構成することが好ましい。

圧力計３７は、チャンバ３１内の圧力を計測するものである。そして、圧力計３７によって計測されたチャンバ３１内の圧力は、制御部５０に送信される。制御部５０は、圧力計３７により得られた圧力と、予め設定されたと圧力とに基づき、後述の排気装置４０におけるポンプ４１の排気流量を調節することで、チャンバ３１内の圧力を制御する。

（排気装置４０の構成）
排気装置４０は、ポンプ４１と回収部４２とを備えている。ポンプ４１は、チャンバ３１内の雰囲気ガスを排出するものである。ポンプ４１は、図３に示すように、回収部４２及びダクト３５を介して、チャンバ３１内の雰囲気ガスを排出するように構成されている。なお、ポンプ４１には、ウエットポンプやドライポンプなど各種タイプのものを用いることができるが、本実施形態では、タービン翼を回転させて排気を行うターボ分子ポンプ（ターボモレキュラーポンプ）を用いている。

回収部４２は、ポンプ４１によって排出される雰囲気ガスから特定の物質を回収するものである。回収部４２は、図３に示すように、ポンプ４１とチャンバ３１との間に配置される。本実施形態において、除去の対象となるIII族窒化物化合物半導体は、主にＧａＮによって構成されている。そして、回収部４２は、チャンバ３１にて積層半導体ウエハ１０から除去され、分解したＧａ、ＮのうちＧａを回収するように構成されている。なお、回収部４２としては、例えばＧａを吸着するフィルターを用いることができる。

制御部５０は、不図示の操作パネルから、除去工程における積層半導体ウエハ１０の加熱温度の設定、チャンバ３１内の圧力の設定などを受け付ける。また、制御部５０は、温度計３６及び圧力計３７にそれぞれ接続している。そして、制御部５０は、受け付けた加熱温度の設定値と、温度計３６から得られるチャンバ３１内の温度とに基づき、チャンバ３１内の雰囲気の温度が受け付けた加熱温度の設定値となるようにヒータ３３を制御する。また、制御部５０は、受け付けた圧力の設定値と、圧力計３７から得られるチャンバ３１内の圧力とに基づいて、チャンバ３１内の圧力が受け付けた圧力の設定値となるようにポンプ４１を制御する。

＜再生基板の製造手順＞
続いて、本実施形態における再生基板の製造手順（除去工程、及び洗浄工程）について詳細に説明を行う。
「除去工程」
図４は、除去工程を説明するための一例の図である。本実施形態の除去工程は、積層半導体ウエハ１０を加熱することで、積層半導体ウエハ１０における積層半導体層１００を昇華させて、基板１１０からの積層半導体層１００の分離、除去を図るものである。

図４に示すように、本実施形態の除去工程は、積層半導体ウエハ１０を加熱装置３に設置する工程である設置工程（ステップ１０１）と、加熱装置３のチャンバ３１内を減圧する工程である減圧工程（ステップ１０２）と、積層半導体ウエハ１０の温度を上昇させる工程である昇温工程（ステップ１０３）を含んでいる。さらに、本実施形態の除去工程は、積層半導体ウエハ１０を所定の温度に一定の時間保持させる温度保持工程（ステップ１０４）と、積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００が除去されて残った基板１１０の温度を下げる降温工程（ステップ１０５）とを含んでいる。

なお、除去工程において、チャンバ３１内の雰囲気条件をＨ_２とした還元雰囲気下にて、積層半導体ウエハ１０の加熱を行うようにしても良い。この場合においても、保持温度は、積層半導体層１００の昇華点以上であって、基板１１０の融点より低い温度に設定する。このようにして、積層半導体層１００を構成するIII族窒化物化合物半導体の分解をさらに促進させ、積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００を除去し易くしても良い。

（設置工程）
積層半導体ウエハ１０の積層半導体層１００側が上側（ステージ３４とは逆側）を向くようにして、加熱装置３のステージ３４に積層半導体ウエハ１０を載せる。また、図３に示すように、本実施形態では、複数の積層半導体ウエハ１０をステージ３４に載せるようにしている。

（減圧工程）
積層半導体ウエハ１０の設置が完了したら、チャンバ３１における開閉扉３２を閉じる。そして、ポンプ４１を用いて、チャンバ３１内の雰囲気ガスを排出させ、チャンバ３１内を大気圧よりも低下させる。
なお、チャンバ３１内の減圧は、後述の昇温工程、温度保持工程においても継続する。このように、本実施形態では、チャンバ３１内を減圧して、積層半導体ウエハ１０における積層半導体層１００の昇華をより促進させ、積層半導体層１００を除去し易くしている。また、昇温工程、及び温度保持工程において、積層半導体層１００の除去を行う状態でのチャンバ３１内の圧力は、５×１０^−２Ｔｏｒｒ（６．７Ｐａ）以下にすることが好ましい。

（昇温工程）
そして、昇温工程では、ヒータ３３を用いてチャンバ３１内の雰囲気を加熱し、積層半導体ウエハ１０の温度を上昇させる。本実施形態では、後述する温度保持工程における保持温度になるまで、積層半導体ウエハ１０の温度を上昇させる。また、昇温工程における昇温レートは、約２℃／分〜約３０℃／分に設定することが好ましい。なお、昇温工程において、昇温レートの異なる期間を設けるなど複数の段階に分けて、チャンバ３１内（積層半導体ウエハ１０）の温度を上昇させるように構成しても良い。
上述の通り、昇温工程においても、排気装置４０を用いたチャンバ３１内の減圧は継続している。即ち、昇温工程において、チャンバ３１内の圧力が大気圧よりも低下している状態で積層半導体ウエハ１０の加熱を行う。

（温度保持工程）
温度保持工程は、積層半導体ウエハ１０を一定の時間、所定の温度に保持する工程である。なお、本実施形態にて、温度保持工程において保持する温度を保持温度と呼ぶ。保持温度は、８００℃以上２０００℃以下であることが好ましい。より好ましくは、保持温度は、１０００℃以上１６００℃以下とする。なお、本実施形態では、チャンバ３１内の雰囲気ガスの温度を保持温度に加熱することで、積層半導体ウエハ１０の温度が上記の保持温度になるようにしている。
また、温度保持工程においても、排気装置４０を用いたチャンバ３１内の減圧は継続している。即ち、本実施形態の温度保持工程において、チャンバ３１内の圧力が大気圧よりも低下している状態で、上記の保持温度による積層半導体ウエハ１０の加熱を行っている。

本実施形態の積層半導体ウエハ１０は、例えば、積層半導体層１００がIII族窒化物化合物半導体層であり、基板１１０がサファイア基板となっている。特に、積層半導体層１００は、主にＧａＮから構成されている。ここで、除去工程は、積層半導体ウエハ１０を加熱し積層半導体層１００を昇華させることで、積層半導体層１００を基板１１０から取り除こうとするものである。従って、本実施形態において、保持温度の下限は、ＧａＮが昇華し始める温度（昇華点）である８００℃以上としている。一方、保持温度の上限は、サファイアが融解し始める温度（融点）である２０４０℃を下回るようにしている。このように、基板１１０がサファイア基板である場合には、保持温度は８００℃以上２０００℃以下、さらに好ましくは８００℃以上１８００℃以下、さらに好ましくは、１０００℃以上１６００℃以下とするのが良い。

また、温度保持工程における保持時間は、積層半導体ウエハ１０の温度を保持温度に維持して、積層半導体ウエハ１０の積層半導体層１００がほぼ全て昇華し、基板１１０から除去されるのに要する時間に基づいて特定される。なお、昇温工程においても、加熱温度に応じて積層半導体層１００の昇華が起きている場合がある。このような場合には、昇温工程における加熱時間も考慮した上で、温度保持工程における保持温度を特定すれば良い。

（降温工程）
そして、設定された保持時間の経過後に、積層半導体層１００が除去されて残った基板１１０の冷却を行う。ここで、基板１１０を急激に冷却させると、熱衝撃により基板１１０に転位が生じてしまうおそれがある。降温工程における降温レートは、約５℃／分〜約１０℃／分とすることが好ましい。また、降温工程において、降温レートの異なる期間を設けるなど複数の段階に分けて、基板１１０（雰囲気ガス）の温度を下げるようにしても良い。また、降温工程において、例えばＮ_２のような不活性ガスをチャンバ３１内に導入して、基板１１０の冷却を促進させても良い。

「洗浄工程」
洗浄工程では、まず、積層半導体層１００が除去されて残った基板１１０をブレンステッド酸または加熱したブレンステッド酸の中に浸漬させる。例えば、ブレンステッド酸の一例としての熱リン酸（約１９０℃）の中に、上記の基板１１０を約１分間浸漬させる。その後に、基板１１０に付着したリン酸を洗い流すために基板１１０を純水に浸積させる。本実施形態では、洗浄工程を経ることによって、例えば基板１１０に付着した僅かな異物を取り除くようにしている。

また、本発明の再生基板の製造方法は、図４には記載を省略するが、少なくとも一方の面に凹凸加工を施された基板にあっては、前述の「除去工程」と、好ましくは「洗浄工程」とを含み、さらに基板を研磨する工程を含んでも良い。なお、研磨工程を含める場合は、研磨量を１０μｍ以上とすることが好ましい。少なくとも一方の面に凹凸加工が施された基板とは、例えば、特開２００９−１２３７１７号公報に記載の、基板の（０００１）Ｃ面上に前記Ｃ面に非平行の表面からなる複数の凸部が形成された基板が例示され、前記凸部は基部幅が０．０５〜５μｍ、高さが０．０５〜５μｍ、かつ高さが基部幅の１／４以上のものであって、隣接する前記凸部間の間隔が前記基部幅の０．５〜５倍のものであるものが使用されている。

さらにまた、基板上の凸部構造が大きい場合には、前記研磨工程の前に、研削工程を組み込み、そして研削工程で生じた表面のダメージ層をラップ工程により数十μｍ程度を取り除き、次いでラップ時のダメージ層を除去する為に１０μｍ以上研磨（ポリッシュ）を行なうのが良い。研削材または研磨材の種類は特に限定されず、市販のスラリー型の研削材または研磨材を使用することができる。ラップ材には公知のＧＣ（グリーンカーバイド）砥粒、ダイヤモンド砥粒等が用いられ、研磨材（ポリッシュ材）には酸化セリウムやコロイダルシリカなどが用いられる。

＜実施例＞
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
図５は、実施例を説明するための一例の図である。なお、本実施例において対象となる積層半導体ウエハ１０は、サファイア基板上に複数のＧａＮ系化合物からなる層を積層させたものである。
まず、複数の積層半導体ウエハ１０を加熱装置３におけるステージ３４（図３参照）に並べる（設置工程）。続いて、排気装置４０を用いてチャンバ３１内の雰囲気ガスを排出させ、チャンバ３１内の圧力が５×１０^−２Ｔｏｒｒ（約６．７Ｐａ）以下になるまで減圧を行う（減圧工程）。

そして、ヒータ３３を用いて、チャンバ３１内の温度を１３５０℃まで上昇させる（昇温工程）。このとき、本実施例では、２段階に分けてチャンバ３１内の雰囲気温度を上昇させた。即ち、図５に示すように、昇温工程において、チャンバ３１内の初期の温度である３０℃から１１００℃まで昇温させる第１段階と、１１００℃から１３５０℃まで昇温させる第２段階とを設けた。そして、第１段階では、昇温レートを約１８℃／分に設定し、６０分かけて３０℃から１１００℃まで昇温させた。さらに、第２段階では、昇温レートを約５．５℃／分に設定し、４５分間かけて１１００℃から１３５０℃まで昇温させた。

ここで例えば、昇温レートをより高く設定し、１３５０℃まで急激に温度を高めようとする場合を考える。
上述の通り、本実施形態ではチャンバ３１内を減圧させた状態で、積層半導体ウエハ１０の加熱を行うようにしている。そして、昇温レートを高く設定し過ぎると、短時間の間にＧａＮ系化合物が大量に昇華する可能性が高くなる。そうすると、チャンバ３１内の圧力が急激に上がってしまい、結果として除去効率が低下するといったことも生じ得る。
そこで、本実施例では例えば１１００℃を目処とし、１１００℃まではある程度昇温レートを比較的高く設定して（本実施形態では１８℃／分）、全工程にかかる時間の短縮を図る。一方で、例えば１１００℃を越えて、昇華が顕著に起こっている段階においては、昇温レートを比較的低く設定（本実施形態では５．５℃／分）している。

なお、本実施例において、チャンバ３１内の温度が１１００℃になった段階における圧力を測定すると、９×１０^−２Ｔｏｒｒ（約２０．０Ｐａ）となっていた。これは、初期のチャンバ３１内の圧力（５×１０^−２Ｔｏｒｒ（約６．７Ｐａ））と比較して上昇している。このことから、チャンバ３１内の温度が１１００℃になった段階にて、積層半導体ウエハ１０におけるＧａＮの昇華が生じていることが分かる。

そして、昇温工程の後、ヒータ３３を用いてチャンバ３１内の雰囲気の温度を１３５０℃に保持する（温度保持工程）。この温度保持工程は、積層半導体ウエハ１０における積層半導体層１００を除去するのに十分な時間継続させる。なお、本実施形態では、保持時間は６０分に設定した。
なお、温度保持工程に移行して間もなく、チャンバ３１内の圧力を測定したところ、５×１０^−２Ｔｏｒｒ（約６．７Ｐａ）となっていた。このことから、本実施例においては、昇温工程においてＧａＮが概ね除去され、温度保持工程にてＧａＮが全て除去されたものと考えられる。

なお、本実施形態の昇温工程や温度保持工程において、昇華したＧａＮは、チャンバ３１内にてＧａとＮ_２とに分離する。分離したＧａとＮ_２は、より圧力の低い排気装置４０へと移動する。そして、排気装置４０において、Ｇａは回収部４２によって回収され、Ｎ_２は外部へと放出される。

そして、温度保持工程が完了した後、ヒータ３３による加熱を停止する。そして、基板１１０の温度を次第に低下させる（降温工程）。図５に示すように、本実施例の降温工程では、まず、自然冷却によって、雰囲気の温度を１３５０℃から６００℃まで低下させる。そして、雰囲気の温度が６００℃まで下がった段階で、チャンバ３１内にＮ_２又はＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスを導入して、基板１１０の冷却効率を高める。このように、例えば６００℃といったようになどある程度、基板１１０の温度が下がった状態からは、降温レートを高く設定して工程にかかる時間を短縮させている。なお、本実施形態では、図５に示すように１６０分かけて雰囲気の温度を１３５０℃から６００℃まで雰囲気の温度を下げ、さらに６０分かけて６００℃から３０℃まで雰囲気の温度を低下させている。
そして、積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００（ＧａＮ系化合物）が取り除かれ、積層半導体層１００が除去されて残る基板１１０（再生基板）が得られた。

以上説明したように、本実施形態では、積層半導体ウエハ１０を加熱することによって、積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００を取り除いている。そして、本実施形態の除去工程は、例えば積層半導体ウエハ１０にブラスト材を噴射したり、砥石を用いて積層半導体ウエハ１０を研削したりするなどの機械的な加工を施すのではなく、加熱するという非接触な方法を用いて積層半導体層１００の除去を実現している。従って、基板１１０に損傷を与えることなく、再生基板を製造することが可能となる。

また、例えば研削によって積層半導体ウエハ１０から積層半導体層１００を除去しようとする場合、基板１１０が大きく削られないように、積層半導体層１００の膜厚に応じて、研削量を調整する必要がある。これに対して、本実施形態では、膜厚が異なるなどの複数の積層半導体ウエハ１０に対し、個々に条件を変えることなく一括して基板再生の処理を行うことができる。このように、本実施形態の再生基板の製造方法は、例えば再生基板を大量に生産する場合に適したものとなっている。
さらにまた、本発明によれば、積層半導体層１００の上に電極が形成されたウエハも再生することができる。

３…加熱装置、１０…積層半導体ウエハ、１００…積層半導体層、１１０…基板

Claims

基板に積層半導体層が形成された積層半導体ウエハから当該積層半導体層を取り除く再生基板の製造方法であって、
前記積層半導体層が前記基板に形成された前記積層半導体ウエハを加熱装置内に設置する第１の工程と、
前記積層半導体層の昇華点以上、かつ前記基板の融点より低い温度に、前記積層半導体ウエハを加熱する第２の工程と
を備えることを特徴とする再生基板の製造方法。
前記第２の工程では、前記加熱装置内の圧力を大気圧よりも低下させて、前記積層半導体ウエハの加熱を行うことを特徴とする請求項１に記載の再生基板の製造方法。
前記第２の工程では、前記積層半導体ウエハから前記積層半導体層が除去される時間、前記温度を保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の再生基板の製造方法。
前記積層半導体ウエハの前記積層半導体層は、III族窒化物化合物半導体を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の再生基板の製造方法。
前記積層半導体ウエハの前記基板は、サファイア基板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の再生基板の製造方法。
前記第２の工程では、８００℃以上２０００℃以下の温度に、前記積層半導体ウエハを加熱することを特徴とする請求項４又は５に記載の再生基板の製造方法。
前記第２の工程を経た前記基板に対して、ブレンステッド酸を用いた洗浄処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の再生基板の製造方法。
請求項１乃至７に記載の再生基板の製造方法によって製造された再生基板。
請求項１乃至８に記載の再生基板を用いて製造された窒化物半導体素子及びランプ。