JP2012056799A - Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される自立基板の生産歩留まりを改善することを課題とする。
【解決手段】ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板の小片１０Ａ乃至１０Ｄが複数集まった基板小片層１０と、基板小片層１０の第１の面に積層され、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄを結合する、ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される裏打ち層２０と、を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体基板およびＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法に関する。

ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板およびその製造方法が多く研究されている。ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される自立基板の製造方法としては、サファイヤ基板等の異種基板上にＩＩＩ族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させた後、異種基板を取り除くことで、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板（自立基板）を製造する手段などが知られている。

ここで、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板（自立基板）には、例えば異種基板上にエピタキシャル成長させる製造方法等に起因して、自立基板の表面から裏面まで貫通する貫通ピットおよび／または貫通クラックが形成されてしまう場合がある。そして、貫通ピットおよび／または貫通クラック等に起因して、基板が複数に分裂される場合がある。従来、このような複数に分裂された基板の小片は廃棄されていたため、自立基板を生産する際の歩留まり（以下、「生産歩留まり」という）が低下していた。

特許文献１には、貫通ピットおよび／または貫通クラック内にＧａＮ多結晶を形成し、貫通ピットおよび／または貫通クラックを埋めて塞ぐ技術が開示されている。そして、貫通ピットおよび／または貫通クラック内にＧａＮ多結晶を形成する手段としては、以下のような手段が記載されている。まず、顕微鏡を使用して貫通ピットおよび／または貫通クラックを有するＧａＮ自立基板の表面を観察しながら、位置決め機構と特殊な吐出ノズルを備えた注入装置を用いて液体状態のガリウムを貫通ピットおよび／または貫通クラック内に注入する。その後、アンモニアガスを含む雰囲気中でＧａＮ自立基板を３００℃以上１２００℃以下の温度で加熱する。当該処理により、貫通ピットおよび／または貫通クラック内に注入されたガリウムが窒化して、貫通ピットおよび／または貫通クラック内にＧａＮ多結晶が形成されると記載されている。なお、貫通ピットおよび／または貫通クラック内に注入された液体状態のガリウムは、表面張力のため貫通ピットおよび／または貫通クラック内に留まると記載されている。

特開２００８−１６２８５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術の場合、基板が複数に分裂されることで生産歩留まりが低下する不都合を改善することはできない。

本発明では、ＩＩＩ族窒化物半導体の生産歩留まりを改善することを課題とする。

本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板の小片が複数集まった基板小片層と、前記基板小片層の第１の面に積層され、複数の前記小片を結合する、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層と、を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板が提供される。

また、本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板の複数の小片を互いに近接した状態で並べる工程と、複数の前記小片で形成された層の第１の面上に、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層を積層し、複数の前記小片を結合する工程と、を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、従来廃棄されていた複数の小片を結合してＩＩＩ族窒化物半導体基板を構成するので、小片を有効活用でき、結果、生産歩留まりを改善することができる。

本発明によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体の生産歩留まりを改善することができる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の概略図の一例である。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の概略図の一例である。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造工程の一例を示す概略図である。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法に用いる装置の一例を示す概略図である。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の概略図の一例である。

以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体基板およびＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。

＜実施形態１＞
図１（ａ）は本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の平面概略図の一例であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩＩＩ族窒化物半導体基板を下から上方向に見た側面概略図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板の小片１０Ａ乃至１０Ｄが複数集まった基板小片層１０と、基板小片層１０の第１の面に積層され、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄを結合する裏打ち層２０と、を有する。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は、基板小片層１０の露出面（裏打ち層２０と接する面と反対側な面）上に、素子を形成していくことができる。

基板の小片（以下単に、「小片」という）１０Ａ乃至１０Ｄは、ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）：以下同様）で構成される。すなわち、小片１０Ａ乃至１０Ｄは、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板の小片である。小片１０Ａ乃至１０Ｄの形状、大きさは特段制限されない。なお、小片１０Ａ乃至１０Ｄには、図示しないが、表面から裏面まで貫通する貫通ピットおよび／または貫通クラックが形成されていてもよい。かかる場合であっても、貫通ピットおよび／または貫通クラックは、以下で説明する裏打ち層２０により塞がれてしまう。このため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板上に素子を形成する際に、貫通ピットおよび／または貫通クラックに起因して、液漏れ（例：レジスト液）が生じたり、真空吸着に不具合が生じたりする不都合が生じることはない。

基板小片層１０は、小片１０Ａ乃至１０Ｄが複数集まった層である。複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄは、基板小片層１０を平面視した際の隙間（以下単に「隙間」という）が小さくなるように配列されるのが望ましい。かかる観点から、１つの基板小片層１０を構成する複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄは、元々同じＩＩＩ族窒化物半導体基板を形成しており、そこから分裂した複数の小片とするのが好ましい。このようにすれば、元のＩＩＩ族窒化物半導体基板を形成するように複数の小片を配列することで、図１（ａ）に示すように隙間を小さくすることができる。また、図１（ｂ）に示すように、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄ（１０Ｂは図示せず）の厚さは略均一となる。しかし、１つの基板小片層１０を構成する複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄの組み合わせは上述したものに限定されず、異なるＩＩＩ族窒化物半導体基板から分裂した複数の小片を組み合わせてもよい。このようにすれば、図２に示すように、複数の小片１０Ａ´、１０Ｃ´および１０Ｄ´の厚さはバラバラになる場合があるが、このようになっても構わない。図２は、図１（ｂ）に相当する図である。

なお、図１（ａ）および図１（ｂ）では、「隙間」の概念について説明するため十分な大きさの隙間を示しているが、本実施形態の隙間の大きさは図示するものに限定されず、図示するものより小さい隙間であってもよい（図２および図３についても同様）。また、隣り合う小片同士が互いに接し、隙間が形成されていなくてもよい。言うまでもなく、本実施形態においては、隙間がなく小片を配列するのが望ましい。このような構成を実現するため、小片の側面を研磨することで小片の形状を調整する手段を利用することもできる。

ここで、基板小片層１０の露出面（図１（ｂ）および図２中上側の面）、すなわち裏打ち層２０と接する面と反対側の面は、面を揃えるのが好ましい。ここでの「面を揃える」とは、（１）複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄ（または１０Ａ´、１０Ｃ´および１０Ｄ´）すべての露出面（図１（ｂ）および図２中上側の面）を＋ｃ面、−ｃ面、ａ面、ｍ面またはr面に揃えること、および／または、（２）複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄ（または１０Ａ´、１０Ｃ´および１０Ｄ´）すべての露出面を略水平に揃えること、を意味する。

裏打ち層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される。そして、裏打ち層２０は、基板小片層１０の第１の面に積層され、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄを結合する。ここでの「結合」は、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄを互いに近接した状態で固定することを意味する。このような結合は、互いに近接した状態に配置された複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄ各々が、複数の小片１０Ａ乃至１０Ｄに跨って形成された裏打ち層２０と接着し、固定されることで実現される。なお、裏打ち層２０の厚さは１μｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以上８００μｍ以下、とするのがよい。このような厚さにすれば、小片の厚さが１μｍ以上１０ｍｍ以下以下程度である場合、複数の小片を十分な強さで結合でき、その後の作業時に結合状態が壊れる不都合が起きにくくなる。

なお、裏打ち層２０は、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体および単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体いずれで構成されてもよいが、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体で構成されるのが望ましい。裏打ち層２０を多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体で構成すれば、単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体よりも多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体の方が形成し易いので、プロセス安定性に優れるほか、生産速度の点においても優れる。

以上説明した本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は、従来廃棄されていた小片を有効利用することができるので、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される自立基板の生産部留まりを改善することができ、結果、コスト面において優れた効果を奏する。また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は複数の小片を結合して構成されるので、大型化が可能である。

次に、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の一例について説明する。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法は、
（１）ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板の複数の小片を互いに近接した状態で並べる工程と、
（２）複数の前記小片で形成された層（基板小片層）の第１の面上に、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層を積層し、複数の前記小片を結合する工程と、
を有する。以下、各工程について説明する。

上記（１）の工程では、複数の小片（図１（ａ）の１０Ａ乃至１０Ｄ参照）を互いに近接した状態、すなわち隙間が小さくなるように並べる。

複数の小片は、元々同じＩＩＩ族窒化物半導体基板を形成しており、そこから分裂した複数の小片であってもよいし、または、異なるＩＩＩ族窒化物半導体基板から分裂した複数の小片であってもよい。複数の小片の厚さは同じであってもよいし、異なっていてもよい。複数の小片の数は特段制限されない。なお、複数の小片の側面を研磨し、小片の形状を調整して、並べた状態における隙間を小さくしてもよい。複数の小片には、表面から裏面まで貫通する貫通ピットおよび／または貫通クラックが形成されていてもよい。

その他、複数の小片を並べることで形成された基板小片層（図１（ｂ）の１０参照）の、上記（２）の工程で裏打ち層（図１（ｂ）の２０参照）を形成される面（第１の面）と反対側の面は、面を揃えるのが好ましい。「面を揃える」の意味については上述の通りである。

次に、上記（２）の工程では、上記（１）の工程を経ることで互いに近接した状態に並べられている複数の小片（図１（ａ）の１０Ａ乃至１０Ｄ参照）の第１の面（面を揃えられた側と反対側の面）上に、当該状態を維持したまま、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層（図１（ｂ）の２０参照）を積層する。

裏打ち層を形成する手段としては、気相エピタキシャル成長法、ナトリウムフラックス液相成長法、アモノサーマル成長法、スパッタ法、分子線エピタキシャル成長法、ＭＯＶＰＥ法などを利用することができる。裏打ち層の厚さは、１μｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以上８００μｍ以下とすることができる。

なお、第１の面上にＩＩＩ族窒化物半導体の層を形成する処理は、４００℃以上８００℃以下の温度条件で行われてもよい。本発明者は、このような温度条件でＩＩＩ族窒化物半導体の層を形成した場合、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体の層が形成されやすくなるが、ＩＩＩ族窒化物半導体の層の形成速度が速くなることを確認している。すなわち、当該手段を用いることで、ＩＩＩ族窒化物半導体基板１０の生産効率が向上する。

また、第１の面上にＩＩＩ族窒化物半導体の層を形成する処理の前、すなわち裏打ち層を形成する工程の前に、第１の面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上となるよう表面処理を行ってもよい。このような工程を有する場合、裏打ち層は、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上である第１の面上に、形成されることとなる。本発明者はこのようにした場合、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体の層が形成されやすくなるが、ＩＩＩ族窒化物半導体の層の形成速度が速くなることを確認している。すなわち、当該手段を用いることで、ＩＩＩ族窒化物半導体基板１０の生産効率が向上する。上記表面処理は、上記（１）の工程の前に行われてもよいし、後に行われてもよい。

算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上となるような表面処理の具体的手段としては、例えば、ダイヤモンドやアルミナ、ＳｉＣ等を用いたラップ研磨や、シリカ等を用いたＣＭＰ、またはスライス、サンドブラスト、研削、エッチング等を採用することができる。

なお、上記（２）の工程の後、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板の平面形状が円形になるように、例えば円筒研削機を用いて円筒加工を行ってもよい。

以上説明した本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法によれば、従来廃棄されていた小片を有効利用することができるので、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される自立基板の生産部留まりを改善することができ、結果、コスト面において優れた効果を奏する。また、複数の小片を結合してＩＩＩ族窒化物半導体基板を製造するので、大型なＩＩＩ族窒化物半導体基板を得ることができる。

次に、図３を用いて、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の他の一例について説明する。図３は、図１（ｂ）に相当する図である。

当該製造方法は、厚さが異なる複数の小片を結合して１つのＩＩＩ族窒化物半導体基板を製造する方法であって、複数の小片の厚さを揃える工程を含む点を特徴とする。

まず、図３（ａ）に示すように、上記（１）の工程と同様にして、複数の小片１０Ａ´、１０Ｃ´および１０Ｄ´を互いに近接した状態で並べる。例えば、複数の小片１０Ａ´、１０Ｃ´および１０Ｄ´が互いに近接した状態で、セラミック円盤上にワックス３０を用いて接着保持させる。この時、基板小片層１０´の第１の面（裏打ち層２０を形成される面）がワックスと接するようにしてもよい。

次いで、基板小片層１０´の第１の面と反対側の面を研磨することで、図３（ｂ）の状態が得られる。なお、研磨の手段としては特段制限されないが、例えば、ダイヤモンドスラリーを用いたＣＭＰであってもよい。

その後、ワックスの層３０を除去し、次いで、上記（１）の工程および（２）の工程を経ることで、図３（ｃ）に示すような、複数の小片１０Ａ、１０Ｃおよび１０Ｄを、裏打ち層２０で結合したＩＩＩ族窒化物半導体基板が得られる。なお、上記（２）の工程の後、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板の平面形状が円形になるように、例えば円筒研削機を用いて円筒加工をおこなってもよい。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施例に限定されない。

＜実施例１＞
本実施例では、図４に示した構造の装置を用いたＨＶＰE法により、貫通クラックに起因して２分割された２インチＧａＮ基板の結合を行った。

＜ＧａＮ基板＞
直径２インチの円形で、（０００１）Ｇａ面および（０００−１）Ｎ面を有するＧａＮ基板であって、クラックにより２分割されたＧａＮ基板を準備した。

＜前処理＞
上記ＧａＮ基板を研磨した。具体的には、まず、セラミック円盤上にワックスを用いてＧａＮ基板を接着保持した。この際、分割前のＧａＮ基板の形状が再現されるように２分割されたＧａＮ基板を配列した状態で、接着保持した。また、片面ラッピング装置に鋳物定盤を取り付け、粒径１０μｍ以上２０μｍ以下のダイヤモンドスラリーを滴下した。

次いで、セラミック円盤上に保持したＧａＮ基板を鋳物定盤上に装填した後、セラミック円盤上へ所定の錘を乗せ、面圧を１００ｇ／ｃｍ^２に調整した。そして、鋳物定盤を２０ｒｐｍにて回転させ、１時間研磨を行った。当該処理をＧａ面およびＮ面両方に行い、Ｒａ＝０．１μｍ程度の研磨面を得た。

＜裏打ち層形成＞
次に、高純度ガリウムをＨＶＰＥ装置の石英製Ｇａソースボートの中に充填し、Ｇａソースボートを石英製リアクター内の所定位置に配置した。なお、以下の説明において、ガスの供給量の単位としては、標準状態に換算した単位である「ｓｃｃｍ」を使用する。

次に、Ｎ面が露出するようにして、２分割されたＧａＮ基板をホルダーに固定した。この際、分割前のＧａＮ基板の形状が再現されるように２分割されたＧａＮ基板を配列した状態で配置、固定した。その後、このＧａＮ基板を回転させた。

次いで、Ｎ_２ガスをリアクター内に供給してリアクター内の空気を置換した後、Ｎ_２ガスの供給を止め、Ｈ_２ガスに切り替え、Ｈ_２ガスを１００００ｓｃｃｍでリアクター内に供給した。そして、ヒータによってリアクターを加熱した。ここでの加熱方法は、リアクターの外壁をヒータにより加熱するいわゆるホットウォール法を利用した。

次に、ＧａＮ基板が熱により分解しないよう、リアクター温度が４００℃以上になったら、リアクター内にＮＨ_３を２０００ｓｃｃｍで供給した。そして、成長部リアクターの温度が１０５０℃、Ｇａソースボートの温度が８００℃に達した後、Ｇａソースボート上に２００ｓｃｃｍでＨＣｌガスを供給することでＧａＣｌを生成し、これをＧａＮ基板のＮ面上に供給して、気相成長を開始した。

そして、気相成長から２時間後、Ｇａボートに供給していたＨＣｌを停止することで、気相成長を停止させた。また、ヒータを停止し、リアクター内を室温まで冷却した。この時、ＧａＮの分解を抑制するため、成長部リアクター温度が４００℃以下になるまで、２０００ｓｃｃｍでＧａＮ基板上にＮＨ_３を供給した。

そして、リアクター温度が１００℃以下になると、Ｈ_２ガスの供給を止めるとともに、Ｎ_２ガスをリアクター内に供給して、リアクター内のＨ_２ガスをＮ_２ガスで置換した。この時、Ｎ_２ガスを１００００ｓｃｃｍで供給した。

置換完了後、ＧａＮ基板を取り出して観察すると、Ｎ面に多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）が３００μｍ程度の厚さで成長していた。そして、２分割されていたＧａＮ基板は、この多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）と接着することで、結合されていた。

＜円筒加工＞
次いで、裏打ち層が形成されたＧａＮ基板に対して、円筒研削機による円筒加工を行った。まず、当該ＧａＮ基板をＧａおよびＮ面の中心部で支持した後、この中心部を中心に５０ｒｐｍで回転させた。そして、回転しているＧａＮ基板に１０００ｒｐｍで回転しているダイヤモンド砥石（♯２００）を押し当て円筒加工を行った。

加工後、ＧａＮ基板を観察すると、平面形状が直径約２インチの円形になっていた。

＜後処理＞
次いで、円筒加工後のＧａＮ基板を研磨した。具体的には、まず、セラミック円盤上にワックスを用いてＧａＮ基板を接着保持した。また、片面ラッピング装置に鋳物定盤を取り付け、粒径１μｍ以上２μｍ以下のダイヤモンドスラリーを滴下した。

次いで、セラミック円盤上に保持したＧａＮ基板を鋳物定盤上に装填した後、セラミック円盤上へ所定の錘を乗せ、面圧を２００ｇ／ｃｍ^２に調整した。そして、鋳物定盤を１００ｒｐｍにて回転させ、１時間研磨を行った。当該処理をＧａ面およびＮ面両方に行い、Ｒａ＝０．５ｎｍ程度の研磨面を得た。

上記処理後、ＧａＮ基板を観察すると、２分割されていたＧａＮ基板が裏打ち層により結合され、単一の、平面形状が直径約２インチの円形であるＧａＮ基板となっていた。

＜実施例２＞
本実施例では、実施例１で行った「前処理」工程を行わなかった点以外は、実施例１と同様にした。

上記「裏打ち層形成」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、Ｎ面に多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）が３００μｍ程度の厚さで成長していた。そして、２分割されていたＧａＮ基板は、この多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）と接着することで、結合されていた。

また、「円筒加工」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、平面形状が直径約２インチの円形になっていた。

さらに、「後処理」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、２分割されていたＧａＮ基板が裏打ち層により結合され、単一の、平面形状が直径約２インチの円形であるＧａＮ基板となっていた。

＜実施例３＞
本実施例では、実施例１の「裏打ち層形成」工程における、「成長部リアクターの温度が１０５０℃、Ｇａソースボートの温度が８００℃に達した後、Ｇａソースボート上に２００ｓｃｃｍでＨＣｌガスを供給することでＧａＣｌを生成し、これをＧａＮ基板上のＧａ面に供給して、気相成長を開始した。」処理を、「成長部リアクターの温度が８００℃、Ｇａソースボートの温度が８００℃に達した後、Ｇａソースボート上に２００ｓｃｃｍでＨＣｌガスを供給することでＧａＣｌを生成し、これをＧａＮ基板上のＧａ面に供給して、気相成長を開始した。」処理に変更した点以外は、実施例１と同様にした。

上記「裏打ち層形成」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、Ｎ面に多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）が３００μｍ程度の厚さで成長していた。そして、２分割されていたＧａＮ基板は、この多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）と接着することで、結合されていた。

また、「円筒加工」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、平面形状が直径約２インチの円形になっていた。

さらに、「後処理」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、２分割されていたＧａＮ基板が裏打ち層により結合され、単一の、平面形状が直径約２インチの円形であるＧａＮ基板となっていた。

＜実施例４＞
本実施例では、実施例１の「裏打ち層形成」工程における、「リアクター温度が４００℃以上になったら、リアクター内にＮＨ_３を２０００ｓｃｃｍで供給した。そして、成長部リアクターの温度が１０５０℃、Ｇａソースボートの温度が８００℃に達した後、Ｇａソースボート上に２００ｓｃｃｍでＨＣｌガスを供給することでＧａＣｌを生成し、これをＧａＮ基板上のＧａ面に供給して、気相成長を開始した。」処理を、「リアクター温度が４００℃以上になったら、リアクター内にＮＨ_３を１００００ｓｃｃｍで供給した。そして、成長部リアクターの温度が１０００℃、Ｇａソースボートの温度が８００℃に達した後、Ｇａソースボート上に１５００ｓｃｃｍでＨＣｌガスを供給することでＧａＣｌを生成し、これをＧａＮ基板上のＧａ面に供給して、気相成長を開始した。」処理に変更した点以外は、実施例１と同様にした。

上記「裏打ち層形成」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、Ｎ面に多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）が３００μｍ程度の厚さで成長していた。そして、２分割されていたＧａＮ基板は、この多結晶ＧａＮ層（裏打ち層）と接着することで、結合されていた。

また、「円筒加工」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、平面形状が直径約２インチの円形になっていた。

さらに、「後処理」工程の後、ＧａＮ基板を観察すると、２分割されていたＧａＮ基板が裏打ち層により結合され、単一の、平面形状が直径約２インチの円形であるＧａＮ基板となっていた。

上記実施例により、本発明によれば、大型なＩＩＩ族窒化物半導体基板を得られることが示された。

なお、本発明者は、ＧａＮ基板以外のＩＩＩ族窒化物半導体基板の小片を用いても、同様の作用効果が得られることを確認している。らに、ＨＶＰＥ法の他、上述の他の手段を用いて、ＩＩＩ族窒化物半導体の層を形成した場合においても、同様の作用効果が得られることを確認している。

＜実施形態２＞
図５（ａ）は本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の平面概略図の一例であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＩＩＩ族窒化物半導体基板のイ−イの断面概略図である。

図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は、貫通ピット４０（および／または貫通クラック）が形成されているＩＩＩ族窒化物半導体基板５０と、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０の第１の面に積層され、貫通ピット４０（および／または貫通クラック）を塞ぐ裏打ち層２０と、を有する。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板は、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０の露出面（裏打ち層２０と接する面と反対側な面）上に、素子を形成していくことができる。

ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０は、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される基板である。ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０の製造方法は特段制限されず、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される自立基板を製造するあらゆる従来技術を利用することができる。このようなＩＩＩ族窒化物半導体基板５０には、表面から裏面まで貫通する貫通ピット４０（および／または貫通クラック）が１つ以上形成されている。なお、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０の平面形状、大きさ等は設計的事項である。また、貫通ピット４０（および／または貫通クラック）の数、大きさ、形状、位置等は図５（ａ）に示すものに限定されない。

裏打ち層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される。そして、裏打ち層２０は、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０の第１の面に積層され、複数の貫通ピット４０（および／または貫通クラック）を塞ぐ。

ここで、「貫通ピット４０および／または貫通クラックを塞ぐ」の意味について説明する。本実施形態では、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０上に滴下した液体（例：レジスト液）が貫通ピット４０および／または貫通クラックを介して漏れてしまったり、または、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０を真空吸着する際に不具合が生じたりする不都合を抑制することを目的として、貫通ピット４０および／または貫通クラックを塞ぐ。よって、「貫通ピット４０および／または貫通クラックを塞ぐ」とは、ＩＩＩ族窒化物半導体基板５０上に滴下した液体が、貫通ピット４０および／または貫通クラックを介して裏面に漏れるのを抑制できる構成であってもよい。具体的には、「貫通ピット４０および／または貫通クラックを塞ぐ」とは、半導体基板５０をスピンコータ（商品名：ミカサ１Ｈ−ＤＸ２）にて１００Ｐａ以下で真空吸着後、半導体基板５０上にレジスト液（商品名：東京応化ＰＭＥＲ Ｐ−ＨＭ１３００ＰＭ）を滴下し、当該滴下から１２０秒経過後、半導体基板５０の裏面を観察した際、貫通ピット４０および／または貫通クラックを介してレジスト液が裏面に到達していない状態にすることであってもよい。

なお、裏打ち層２０は、貫通ピット４０（および／または貫通クラック）の内部に侵入していてもよいし、侵入していなくてもよい。

また、裏打ち層２０は、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体および単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体いずれで構成されてもよいが、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体で構成されるのが望ましい。裏打ち層２０を多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体で構成すれば、単結晶のＩＩＩ族窒化物半導体よりも多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体の方が形成し易いので、プロセス安定性に優れるほか、生産速度の点においても優れる。

以上説明した本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板によれば、ＩＩＩ族窒化物半導体基板に形成された貫通ピットおよび／または貫通クラックを塞ぐことができる。このため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板上に素子を形成する際に、貫通ピットおよび／または貫通クラックに起因して、液漏れ（例：レジスト液）が生じたり、真空吸着に不具合が生じたりする不都合が生じることはない。

すなわち、本実施形態の半導体装置によれば、貫通ピットおよび／または貫通クラックが形成されたＩＩＩ族窒化物半導体基板を廃棄することなく、使用することができるので、生産歩留まりを改善することができる。

また、貫通ピットおよび／または貫通クラック各々に対して材料を充填するなどの作業を行う必要がないので、作業性に優れる。

ここで、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法は、実施形態１と同様にして実現できるので、ここでの説明は省略する。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 小片
１０Ａ´、１０Ｃ´、１０Ｄ´ 小片
１０ 基板小片層
１０´ 基板小片層
２０ 裏打ち層
３０ ワックスの層
４０ 貫通ピットおよび／または貫通クラック
５０ ＩＩＩ族窒化物半導体基板

Claims (5)

1. ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板の小片が複数集まった基板小片層と、
   前記基板小片層の第１の面に積層され、複数の前記小片を結合する、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層と、
   を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板。
2. 請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   前記裏打ち層は、多結晶のＩＩＩ族窒化物半導体で構成されるＩＩＩ族窒化物半導体基板。
3. ＩＩＩ族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））で構成される基板の複数の小片を互いに近接した状態で並べる工程と、
   複数の前記小片で形成された層の第１の面上に、ＩＩＩ族窒化物半導体で構成される裏打ち層を積層し、複数の前記小片を結合する工程と、
   を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。
4. 請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法において、
   前記裏打ち層を積層する前に、前記第１の面に対して、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以上となるよう表面処理を行う工程、をさらに有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。
5. 請求項３または４に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法において、
   前記裏打ち層を積層する工程では、４００℃以上８００℃以下の温度条件でＩＩＩ族窒化物半導体の層を形成するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。

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