JP2012015183A - 化合物半導体ウェハ、及び化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質のデバイス層が作製可能で、かつＧａＡｓ基板の剥離が容易な化合物半導体ウェハ、及び化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法を提供する。
【解決手段】ＧａＡｓ基板上にデバイス層を有する化合物半導体ウェハ１０において、ＧａＡｓ基板１とデバイス層３の間に劈開性の優れた層状化合物からなる剥離層２を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧａＡｓ基板上にデバイス層を有する化合物半導体ウェハ、及び化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法に関するものである。

従来より、表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板は、ＬＥＤ、太陽電池、光学レンズなど各種光学デバイス層作製用の基板として用いられている。これらデバイス材料の製造過程では、ＧａＡｓ基板に所望のエピタキシャル膜を成長させてデバイス層を形成した後、ＧａＡｓ基板を除去している。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

特開平５−２９９３６２号公報

ところで、ＧａＡｓ基板の除去は、通常、研磨により行うので、加工コストがかかる。さらにデバイス層にダメージを残さないように基板を研磨するには高度なノウハウが必要であり、また一定の歩留でデバイス層にも不良が発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、高品質のデバイス層が作製可能で、かつＧａＡｓ基板の剥離が容易な化合物半導体ウェハ、及び化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明は、ＧａＡｓ基板上にデバイス層を有する化合物半導体ウェハにおいて、前記ＧａＡｓ基板と前記デバイス層の間に劈開性の優れた層状化合物からなる剥離層を備えた化合物半導体ウェハである。

また、前記ＧａＡｓ基板は表面が（１００）面であってもよい。

また、前記層状化合物はＧａＳｅであってもよい。

また、前記剥離層は厚さが５０ｎｍ以上であってもよい。

また、本発明は、前記化合物半導体ウェハを用い、前記デバイス層と前記ＧａＡｓ基板とを前記層状化合物からなる剥離層で剥離し、前記デバイス層からなる化合物半導体デバイス用ウェハを製造する化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法である。

本発明によれば、ＧａＡｓ基板上に高品質のデバイス層が作製可能で、かつＧａＡｓ基板を容易に剥離してデバイス製造することができる。また、剥離したＧａＡｓ基板は再利用することで、製造コストを低減させることができる。

本発明の化合物半導体ウェハの概略的な断面構造図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の化合物半導体ウェハの概略的な断面構造図である。

図１に示すように、化合物半導体ウェハ１０は、ＧａＡｓ基板１と、剥離層２と、デバイス層３と、を順次形成してなるものである。

ＧａＡｓ基板１は、表面が（１００）面であるｎ型ＧａＡｓ基板結晶であることが好ましく、表面は鏡面（エピレディー）に処理されている。表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１は、ＬＥＤ用、太陽電池用、レンズ用など様々のデバイス材料のエピタキシャル成長基板として一般に用いられており、結晶成長方法、表面処理技術、共に高品質の製造方法が確立している。なお、（１００）面から特定の結晶方向に傾けた基板（オフ基板）についても本発明に適用可能である。

剥離層２は、劈開性の優れた層状化合物であり、この層状化合物としては、例えば、ＧａＳｅを用いることができる。

剥離層２はＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）またはスパッタリング法により、厚さが５０ｎｍ以上となるように形成する。後述するＧａＡｓ基板１の剥離を確実にするために、また剥離したＧａＡｓ基板１を再利用するためには、剥離層２の厚さは５０ｎｍ以上であることが好ましい。

デバイス層３は、従来から表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１上にエピタキシャル成長して使用されていたものであれば、ＬＥＤ用、太陽電池用、レンズ用など様々のデバイス材料を成長可能である。

次に、本発明の化合物半導体ウェハを用いた化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法について説明する。

化合物半導体デバイス用ウェハは、上述のようにして形成した化合物半導体ウェハ１０を用いて、デバイス層３とＧａＡｓ基板１とを層状化合物からなる剥離層２で剥離することで製造する。

この剥離は、粘着テープを貼り付けてＧａＡｓ基板１を剥がすことで行う。この際、デバイス層３に剥離層２が残る場合には、剥離層２に対して粘着テープによる剥離を再度行うことで、剥離層２を完全に除去することができる。

このようにして製造した化合物半導体デバイス用ウェハは、ＬＥＤ用、太陽電池用、レンズ用など様々のデバイス材料として使用できる。

本発明の作用効果を述べる。

従来のようにＧａＡｓ基板上に直接デバイス層を成長する製造方法の場合、エピタキシャル成長のあとＧａＡｓ基板を研磨によって除去する必要があった。

これに対し、本発明ではＧａＡｓ基板１とデバイス層３の間に、例えばＧａＳｅからなる剥離層２を形成している。ＧａＳｅからなる剥離層２はＧａＡｓと同じ化合物半導体なので、ＧａＡｓ上に平坦で良質の結晶膜を形成しやすい。またＧａＳｅは層状化合物であり、層間は弱いファンデルワールス力で結合されているので容易に剥離できる。そのため、表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１／ＧａＳｅからなる剥離層２上に、所望のデバイス層３を形成した後、粘着テープを貼り付けて、容易に表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１を剥がす事ができる。

以上より本発明によれば、ＧａＡｓ基板１上に高品質のデバイス層３が作製可能で、かつＧａＡｓ基板１を容易に剥離してデバイス製造することができる。また、剥離したＧａＡｓ基板１は再利用できるので、製造コストを低減させることができる。

本実施例ではＧａＡｓ単結晶をＶＧＦ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ：垂直温度勾配凝固）法で成長し、これをスライスして表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１とした。このＧａＡｓ基板１の外径は４インチの円形であり、Ｓｉドーピングでｎ型伝導性を有し、目標とするキャリア濃度は０．５〜３．５×１０¹⁸ｃｍ^-3である。その他主要なスペックは次のとおりである。
面方位＝（１００）±０．１°
ＥＰＤ（Ｅｔｃｈ Ｐｉｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ）≦５０００ｃｍ^-3
表面平坦度：ＴＴＶ≦１５ｎｍ、 ＷＡＲＰ≦１５ｎｍ
表面仕上げ：鏡面（エピレディー）

ＧａＳｅからなる剥離層２はスパッタリング法で作製した。１０^-2ｔｏｒｒのＡｒ雰囲気中で、ＧａＳｅ結晶をターゲットとし、上記表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１を対向させて、ＧａＳｅ単結晶膜からなる剥離層２を形成させた。

前記表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１／ＧａＳｅからなる剥離層２のウェハ上には、従来ＧａＡｓ基板１の（１００）面上に直接成長できていた材料なら、ユーザーの用途に応じて各種デバイス材料の成長が可能である。

試みとして、デバイス材料を構成する材料層の一例であるＡｌＧａＡｓ層をＭＯＣＶＤ法にて成長させた。表面が（１００）面であるＧａＡｓ基板１／ＧａＳｅからなる剥離層２のウェハをＭＯＣＶＤ炉内に設置し、基板温度６５０℃に保持し、原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＡｓＨ₃（アルシン）を供給した。その結果、良質のＡｌ_0.2ＧａＡｓ層を成長することができた。

このように、本発明によれば、ＧａＡｓ基板１上に剥離層２を形成した場合であっても、高品質のデバイス層３を作製可能である。

１ ＧａＡｓ基板
２ 剥離層
３ デバイス層
１０ 化合物半導体ウェハ

Claims (5)

1. ＧａＡｓ基板上にデバイス層を有する化合物半導体ウェハにおいて、前記ＧａＡｓ基板と前記デバイス層の間に劈開性の優れた層状化合物からなる剥離層を備えたことを特徴とする化合物半導体ウェハ。
2. 前記ＧａＡｓ基板は表面が（１００）面である請求項１に記載の化合物半導体ウェハ。
3. 前記層状化合物はＧａＳｅである請求項１又は２に記載の化合物半導体ウェハ。
4. 前記剥離層は厚さが５０ｎｍ以上である請求項１〜３いずれかに記載の化合物半導体ウェハ。
5. 請求項１〜４いずれかに記載の化合物半導体ウェハを用い、前記デバイス層と前記ＧａＡｓ基板とを前記層状化合物からなる剥離層で剥離し、前記デバイス層からなる化合物半導体デバイスウェハを製造することを特徴とする化合物半導体デバイス用ウェハの製造方法。

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