JP2014214035A

JP2014214035A - 窒化物半導体自立基板の製造方法

Info

Publication number: JP2014214035A
Application number: JP2013091067A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　貴征; Takamasa Suzuki; 貴征鈴木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】厚さが１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径が４０ｍｍ以上、反りが２０μｍ以下の窒化物半導体自立基板の製造方法を提供する。【解決手段】窒化物半導体自立基板の製造方法は、異種基板上にアンドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その上にＴｉ薄膜を形成し、所定のガス雰囲気中において熱処理を施して形成された下地基板を準備する工程と、前記下地基板の前記Ｔｉ薄膜側に所定の厚さまでエピタキシャル成長させてＧａＮ層を形成する工程と、前記ＧａＮ層が形成された前記下地基板を冷却することにより、前記異種基板から前記ＧａＮ層を剥離する工程と、剥離された前記ＧａＮ層から、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成する工程と、含む。【選択図】図１

Description

本発明は、窒化物半導体自立基板の製造方法に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）等の窒化物系半導体材料は、禁制帯幅が大きく、バンド間遷移も直接遷移型であるため、短波長発光素子への適用が盛んに検討されている。また、電子の飽和ドリフト速度が大きいこと、ヘテロ接合による２次元キャリアガスの利用が可能なこと等から、電子素子への応用も期待されている。

窒化物半導体基板は、窒素の蒸気圧が非常に高いためにボート法や引き上げ法などにみられる融液からのバルク状結晶成長が極めて困難であり、高圧を印加することでＶ族元素の乖離を抑止する原理を利用したこれらの方法からは、ごく小さな基板しか得られていない。この理由により、窒化物半導体基板の製造方法としては、一般にサファイア基板やシリコン基板あるいはガリウム砒素基板などの窒化物半導体とは異なる異種基板上に、主に気相成長法を用いて窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させた後、研磨やエッチングあるいは剥離等の手法を用いて異種基板を除去し、上記のように形成した窒化物半導体層のみを残すことで所謂「自立基板」を得ている（例えば、特許文献１〜４参照）。

また、異種基板を除去した後、残った窒化物半導体層からは１枚のみの自立基板を取得する場合もあるが、窒化物半導体層を厚くエピタキシャル成長させてスライスすることにより複数枚の自立基板を取得する場合もある（例えば、特許文献５参照）。

さらに得られた窒化物半導体自立基板を種結晶として、その上に厚くエピタキシャル成長させてスライスすることにより複数枚の自立基板を取得する場合もある。本発明でいう自立基板とは、これらのうちいずれの場合も含むものである。

特開２００２−５７１１９号公報特開２００３−１７８９８４号公報特開２００９−１６７０５７号公報特開２０００−２２２１２号公報特開２００２−２９８９７号公報

このようにして得られた窒化物半導体基板の上に発光素子などを形成した場合、放熱を良くするために、基板を薄くしている。従来４００μｍ程度の厚さの基板の上に発光素子層を形成した後、裏面の基板を削って１００〜２００μｍ程度まで薄くするのが一般的である。これは従来の技術として、４０ｍｍ以上の直径で、基板厚さを１００〜３５０μｍにすると、基板の作製中にクラックが入りやすく、反りを２０μｍ以下に抑えるのが難しいため、４００μｍ以上の厚さの基板を使って、エピタキシャル成長した後に、後から削って薄くするということを実施している。また反りが２０μｍを超えると、発光素子作製の際のエピタキシャル成長の組成バラツキや、それによる発光波長バラツキに悪影響を及ぼすため、反りは２０μｍ以下にするのがよい。

上記のように薄くするのが難しい理由は、以下に示す２つの作製工程にある。１つは異種基板上にＧａＮを成長し、剥離して得た自立基板は、反ってしまうので、そのままでは反りを２０μｍ以下に抑えることはできない。そのため、表裏面を研磨するが、裏面を研磨する際、表面がプレート側に押し付けられるが、反っているので、外周側だけ押えつけられてしまう。無理に押さえつけると、中央から割れてしまうため、そのままワックス等で固め、削ることになる。厚さが厚いうちはその力にも耐えられるが、中心が先に薄くなり外周に力が加えられるので、薄くなってくると中心からクラックが入り易くなる。

また、厚い窒化物半導体バルクからスライスする場合も、厚さが３５０μｍ以下になるようにスライスすると、薄くなるほど非常に反り易いという問題があり、反りを２０μｍ以下に抑えることが難しい。以上の観点から、厚さが１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径が４０ｍｍ以上、反りが２０μｍ以下で、クラックの無い窒化物半導体自立基板の作製は難しいという問題があった。

したがって、本発明の目的は、厚さが１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径が４０ｍｍ以上、反りが２０μｍ以下の窒化物半導体自立基板の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の窒化物半導体自立基板の製造方法を提供する。

［１］異種基板上にアンドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その上にＴｉ薄膜を形成し、所定のガス雰囲気中において熱処理を施して形成された下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記Ｔｉ薄膜側に所定の厚さまでエピタキシャル成長させてＧａＮ層を形成する工程と、
前記ＧａＮ層が形成された前記下地基板を冷却することにより、前記異種基板から前記ＧａＮ層を剥離する工程と、
剥離された前記ＧａＮ層から、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成する工程と、
を含む窒化物半導体自立基板の製造方法。
［２］前記ＧａＮ層を形成する工程は、ＨＶＰＥ法により周縁部よりも中央部が厚い凸形状の前記ＧａＮ層を形成するものであり、
前記自立基板を形成する工程は、前記凸形状のＧａＮ層の裏面及び表面を研磨することにより、前記自立基板を形成するものである、
前記［１］に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。
［３］前記ＧａＮ層を形成する工程は、前記ＨＶＰＥ法におけるＨＶＰＥ炉のサセプタのザグリに前記下地基板をセットし、前記ザグリの深さを所定の深さに設定することにより、前記ＧａＮ層を前記凸形状に形成するものである、
前記［２］に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。
［４］前記自立基板を形成する工程は、前記ＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、前記自立基板を形成するものである、
前記［１］から前記［３］のいずれかに記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。

本発明によれば、厚さが１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径が４０ｍｍ以上、反りが２０μｍ以下の窒化物半導体自立基板の製造方法を提供することが可能になる。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例１に係る窒化物半導体基板の製造工程の一例を説明する断面図である。図２は、実施例１で使用するＨＶＰＥ炉の構造の一例を示す一部断面図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、窒化物半導体基板の製造工程の比較例を説明する断面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係る窒化物半導体基板の製造工程の一例を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

［実施の形態の要約］
本発明の実施の形態に係る窒化物半導体自立基板の製造方法は、異種基板上にアンドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その上にＴｉ薄膜を形成し、所定のガス雰囲気中において熱処理を施して形成された下地基板を準備する工程と、前記下地基板の前記Ｔｉ薄膜側に所定の厚さまでエピタキシャル成長させてＧａＮ層を形成する工程とを含む窒化物半導体自立基板の製造方法において、前記ＧａＮ層が形成された前記下地基板を冷却することにより、前記異種基板から前記ＧａＮ層を剥離する工程と、剥離された前記ＧａＮ層から、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成する工程と、を含む。

［実施の形態］
本発明の実施の形態に係る窒化物半導体自立基板の製造方法について説明する。

まず、異種基板上にアンドープのＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その上にＴｉ薄膜を形成し、所定のガス雰囲気中において熱処理を施して形成された下地基板を準備する。異種基板としては、例えばサファイア基板を用いることができる。アンドープのＧａＮ層をエピタキシャル成長には、例えばＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）を用いることができる。

次に、下地基板のＴｉ薄膜側に所定の厚さまでエピタキシャル成長させてＧａＮ層を形成する。このＧａＮ層を形成する工程は、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法によりＨＶＰＥ炉のサセプタのザグリに下地基板をセットし、ザグリの深さを所定の深さに設定することにより、周縁部よりも中央部が厚い凸形状のＧａＮ層を形成する。

次に、ＧａＮ層が形成された下地基板を冷却することにより、異種基板からＧａＮ層を剥離する。

次に、剥離されたＧａＮ層から、凸形状のＧａＮ層の裏面及び表面を研磨することにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成する。

本実施の形態によれば、ＧａＮ層のエピタキシャル成長において、サセプタのザグリ深さを調整することにより、形成されるＧａＮ層の形状を制御できる。基板の表裏面の一方の面が略平面で、他方の面が凸状の弧形状のＧａＮ自立基板とすることにより、研削装置における研磨工程でもワレが発生しない。これにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができる。

また、本発明の窒化物半導体基板が提供されれば、従来よりも安価な薄い窒化物半導体基板を提供でき、発光素子作製時の放熱改善のために、後から削って薄くするという余分な工程も必要なくなる。また本発明の窒化物半導体基板の製造方法が提供されれば、従来よりも薄い窒化物半導体基板を作製する際のクラック発生を抑制できるため、飛躍的に歩留りが向上し、さらに結果的に安価な窒化物半導体基板を提供することが可能になる。

（変形例）
なお、中央部が厚い凸形状のＧａＮ層の裏面及び表面を研磨せずに、中央部が厚い凸形状のＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成してもよい。

また、ＧａＮ層をエピタキシャル成長させる際に、厚さが一様のＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、そのＧａＮ層が形成された下地基板を冷却することにより異種基板から厚さが一様のＧａＮ層を剥離させ、そのＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成してもよい。

上記変形例によれば、ＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができる。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施例１に係る窒化物半導体基板の製造工程の一例を説明する断面図である。

ボイド形成剥離法（Void-assisted Separation Method:ＶＡＳ法）を用いてサファイア基板上にＧａＮエピタキシャル層を成長させ、その後、サファイア基板を除去することにより、ＧａＮ自立基板を作製した。以下、本実施例１の製造方法について説明する。

まず、下地基板準備工程として、図１（ａ）に示すように、基板１を準備する。基板１は、例えば、直径２インチのサファイアＣ面基板（厚さ４００μｍ）である。この基板１上に、ＭＯＶＰＥ法により、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とＮＨ_３を原料として、アンドープのＧａＮ層２を３００ｎｍの厚さに成長させる。

図１（ｂ）に示すように、このＧａＮエピタキシャル基板上に、Ｔｉ薄膜３を２０ｎｍの厚さに蒸着させた。これを電気炉に入れて、２０％のＮＨ_３と８０％のＨ_２の混合ガスの雰囲気中、１０５０℃で２０分間熱処理を施した。この結果、アンドープのＧａＮ層２の一部がエッチングされて高密度の空隙が発生してボイド形成ＧａＮ層２’に変化するとともに、Ｔｉ薄膜３が窒化されて表面にサブミクロンの微細な穴が高密度に形成された。以上により作製された基板を以下、下地基板１０という。

次に、ＧａＮ層形成工程として、この下地基板を図１（ｃ）、図２に示すように、ＨＶＰＥ炉３０のサセプタ１９のザグリ１９ｂにセットし、ＨＶＰＥ成長を行った。

ここで、図２は、実施例１で使用するＨＶＰＥ炉の構造の一例を示す一部断面図である。

このＨＶＰＥ炉３０は、石英リアクタ１７と、外部ヒータ１８と、サセプタ１９と、レーザ光源２０と、検出器２３と、熱電対２４と、ＨＣｌ供給管２５と、ＮＨ_３供給管２７とを備える。

石英リアクタ１７は、石英で形成される透明なリアクタであり、外部ヒータ１８によって加熱されることで結晶成長領域の温度を略均一とするホットウォール式である。

外部ヒータ１８は、例えば、抵抗過熱式のヒータ等である。外部ヒータ１８によって制御温度に温度設定される。

サセプタ１９は、グラファイト等からなり、石英リアクタ７の内部に設置され、台の表面はＳｉＣコートされて水平に設置される。サセプタ１９は、その表面（上面）１９ａから所定のザグリ深さＤを有するザグリ１９ｂが形成されている。このザグリ１９ｂ内に、下地基板１０がセットされて、ＧａＮ厚膜４のＨＶＰＥ成長を行う。

ここで、図１（ｃ）、図２に示すように、下地基板１０の上面１０ａがサセプタ１９の表面（上面）１９ａよりも低くなるように、ザグリ深さＤが設定されている。なお、このザグリ深さＤは、サセプタ１９の上部に設置されたレーザ光源２０から下地基板１０に入射するレーザ光２１の反射光２２を検出器２３でモニタすることにより、図１（ｃ）で示すような、中央部が周縁部よりも厚くＨＶＰＥ成長を行うように、調整される。

サセプタ１９は、上記のＧａＮ厚膜４のＨＶＰＥ成長中、回転軸９０の回転に伴い、例えば１０ｒｐｍの速度で回転する。

熱電対２４は、白金ロジウム等からなり、サセプタ１９の裏面に設置されて、制御温度をモニタする。

ＨＣｌ供給管２５は、ＨＣｌを供給する管であり、管の途中に設けられるＧａ融液２６にＨＣｌを供給することで、互いに反応させてＧａＣｌを発生させ、石英リアクタ１７内にＧａＣｌを供給する。また、ＮＨ_３供給管２７は、ＮＨ_３を石英リアクタ１７内に供給する。

上記で説明した構成のＨＶＰＥ炉３０において、下地基板１０上に、ＧａＮ厚膜４を所定の厚さまでＨＶＰＥ成長させる。すなわち、Ｇａメタルのボートは９００℃に加熱されてＧａ融液２６とされ、下地基板１０側の成長温度は１０００℃、キャリアガスはＨ_２とＮ_２、III族原料に対するＶ族原料の比は７とした。III族原料ガスとしてＨＣｌガスとＧａを反応させてＧａＣｌを生成させている。Ｖ族原料としてはアンモニアガスを使用し同時に供給を行い、これにより、下地基板１０上にＧａＮ厚膜４を４７０μｍの厚さまで成長させた。

ここで、ＧａＮ厚膜４の中央部の厚さＨｃ＝４７０μｍは、周縁部の厚さＨｐに後述する図１（ｄ）で説明する反り量Ｈｒを加えたものであり、サセプタ１９のザグリ深さＤを調整することにより行うことができる。

次に、剥離工程を行う。図１（ｄ）に示すように、ＧａＮ厚膜成長終了後、ＨＶＰＥ装置３０を冷却する過程で、ＧａＮ厚膜４はボイド層を境にサファイアの下地基板１０から自然に剥離し、形状が図１（ｄ）のようなＧａＮ自立基板４０が得られる。基板の表裏面の一方の面が略平面であり、他方の面が凸状の弧形状である。すなわち、周縁部よりも中央部が厚い凸形状である。このときのＧａＮ自立基板４０の裏面４０ｂの反り量Ｈｒは、８０μｍであった。

次に、自立基板形成工程として、このようにして作製したＧａＮ自立基板４０を研削装置に移送した。図１（ｅ）のようにＧａＮ自立基板４０をベース１００に貼り付け、中心の削り量で、反り量８０μｍに２０μｍの余裕をみて、合せて１００μｍ裏面４０ｂ側を削った。次いで表面４０ａを２０μｍ削り、最終的に３５０μｍの厚さの平坦なＧａＮ自立基板４０’を得た。このときの反り量Ｈｒは＋２０μｍ（上面が凸形状）であった。

同様な成長を実施し、裏面４０ｂの削り量を５０μｍずつ増やしてＧａＮ自立基板４０’を作製したところ、表１のような結果が得られた。最終的な厚さが５０μｍになるように裏面を削ったときには、削っている最中に割れてしまった。

表１の結果から、実施例１に係る窒化物半導体基板の製造工程により、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができた。また、厚さ１５０μｍ以上３００μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が１４μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができた。

（比較例１）
図３（ａ）〜（ｅ）は、窒化物半導体基板の製造工程の比較例１を説明する断面図である。図３（ａ）、（ｂ）で示す下地基板１０の準備工程までは、上記に示した実施例１と同じである。

図３（ｃ）に示すように、ＨＶＰＥ炉３０のサセプタ１９のザグリ深さを下地基板１０の厚さと同じになるようにして、下地基板１０をザグリ１９ｃ中にセットし、ＨＶＰＥ成長を行った。

上記に示した実施例１と同様に、上記で説明した構成のＨＶＰＥ炉３０において、下地基板１０上に、ＧａＮ厚膜５を所定の厚さまでＨＶＰＥ成長させる。すなわち、Ｇａメタルのボートは９００℃に加熱されてＧａ融液２６とされ、下地基板１０側の成長温度は１０００℃、キャリアガスはＨ_２とＮ_２、III族原料に対するＶ族原料の比は７とした。III族原料ガスとしてＨＣｌガスとＧａを反応させてＧａＣｌを生成させている。Ｖ族原料としてはアンモニアガスを使用し同時に供給を行い、これにより、下地基板１０上にＧａＮ厚膜５を４７０μｍの厚さまで成長させた。図３（ｃ）に示すように、成長したＧａＮ層の厚さは略一定であった。

図３（ｄ）に示すように、ＧａＮ厚膜成長終了後、ＨＶＰＥ装置３０を冷却する過程で、ＧａＮ厚膜５はボイド層を境にサファイアの下地基板１０から自然に剥離し、形状が図３（ｄ）のようなＧａＮ自立基板５０が得られた。すなわち、ＧａＮ自立基板５０の厚さが略一定で、ＧａＮ自立基板５０の表裏面の一方の面が凹状の弧形状であり、他方の面が凸状の弧形状である。このときのＧａＮ自立基板５０は８０μｍだけ反っていた。

次に、図３（ｅ）のようにＧａＮ自立基板５０をベース１００に貼り付け、中心の削り量で、反り量８０μｍに２０μｍ余裕をみて、合せて１００μｍ削ったところ、中央から割れてしまった。

（実施例１の効果）
実施例１によれば、ＨＶＰＥ炉３０におけるＧａＮ厚膜のＨＶＰＥ成長において、サセプタ１９のザグリ深さＤを調整することにより、形成されるＧａＮ厚膜の形状を制御できる。基板の表裏面の一方の面が略平面で、他方の面が凸状の弧形状のＧａＮ自立基板とすることにより、研削装置における研磨工程でもワレが発生しない。これにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２に係る窒化物半導体基板の製造工程の一例を説明する断面図である。

下地基板１０を作製する工程までは実施例１と同じである。図１（ｃ）に示すように、下地基板１０の上面１０ａがサセプタ１９の表面（上面）１９ａよりも低くなるように、ザグリ深さＤが設定されている。なお、このザグリ深さＤは、サセプタ１９の上部に設置されたレーザ光源２０から下地基板１０に入射するレーザ光２１の反射光２２を検出器２３でモニタすることにより、図１（ｃ）で示すような、中央部が周縁部よりも厚くＨＶＰＥ成長を行うように、調整される。

実施例１と同様に、ＧａＮ厚膜を所定の厚さまでＨＶＰＥ成長させることにより、図４（ａ）に示すような、基板の表裏面の一方の面が略平面であり、他方の面が凸状の弧形状のＧａＮ自立基板４１を以下のように形成する。

すなわち、ＨＶＰＥ炉３０において、Ｇａメタルのボートは９００℃に加熱し、下地基板１０側の成長温度は１０００℃、キャリアガスはＨ_２とＮ_２、III族原料に対するＶ族原料の比は７とした。III族原料ガスとしてＨＣｌガスとＧａを反応させてＧａＣｌを生成させている。Ｖ族原料としてはアンモニアガスを使用し同時に供給を行い、下地基板１０上にＧａＮ層を８５０μｍまで成長させた。ＧａＮ結晶成長終了後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層はボイド層を境にサファイアの下地基板から自然に剥離し、形状が図４（ａ）のようなＧａＮ自立基板４１が得られた。このようにして作製したサンプルの結晶をスライス装置に移送した。

また、ＨＶＰＥ炉サセプタのザグリ深さを下地基板１０の厚さと同じになるようにセットし、ＨＶＰＥ成長を行うことで、図４（ｂ）に示すように、比較例１のような、基板厚さが略一定で、基板の表裏面の一方の面が凹状の弧形状であり他方の面が凸状の弧形状のＧａＮ自立基板５１を形成する。

図４（ａ）で示した場合と同様に、下地基板上にＧａＮ層を８５０μｍまで成長させた。ＧａＮ結晶成長終了後、ＨＶＰＥ装置を冷却する過程で、ＧａＮ層はボイド層を境にサファイアの下地基板から自然に剥離し、形状が図４（ｂ）のようなＧａＮ自立基板５１が得られた。このようにして作製したサンプルの結晶をスライス装置に移送した。

ＧａＮ自立基板４１について、スライス加工を行った。このときのスライスの切り代は片側１５０μｍ（両側で３００μｍ）であった。表２−１〜表２−３のような基板残り厚さとなるように表面からの削り位置、裏面からの削り位置を調整し、スライス速度を５ｍｍ／ｈ、３ｍｍ／ｈ、１ｍｍ／ｈと変化させ、図４（ａ）の破線で示すライン４１ａに沿ってスライスした。その結果、表２−１〜表２−３のような反りの値が得られた。なお、ＧａＮ自立基板５１についても、ライン５１ａに沿ってスライス加工を行うことにより、同様の結果が得られている。

（比較例２）
上記に示した実施例２と同様に、ＧａＮ自立基板をスライス装置に移送した。このとき裏面から１７５μｍの位置及び、表面から１７５μｍの位置を中心に、２０ｍｍ／ｈでスライスを実施したところ、３５０μｍ厚の基板が得られた。基板の反りを測定したところ、３２μｍであった。表裏面研磨したが、反りの値は変化しなかった。

（実施例２の効果）
実施例２によれば、ＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下のＧａＮ自立基板を作製することができる。スライス加工されるＧａＮ層の断面形状は、図４（ａ）、図４（ｂ）で示したいずれの場合でも、上記に示した効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変形、実施が可能である。また、上記実施の形態及び実施例の製造工程において本発明の要旨を変更しない範囲内で、工程の追加、削除、変更、入替え等が可能である。

１…基板、２…ＧａＮ層、３… Ｔｉ薄膜、４…ＧａＮ厚膜、５…ＧａＮ厚膜、１０…下地基板、１７…石英リアクタ、１８…外部ヒータ、１９…サセプタ、１９ｂ、１９ｃ…ザグリ、２０…レーザ光源、２１…レーザ光、２２…反射光、２３…検出器、２４…熱電対、２５…ＨＣｌ供給管、２６…Ｇａ融液、２７…ＮＨ_３供給管、３０…ＨＶＰＥ炉、４０…ＧａＮ自立基板、４１…ＧａＮ自立基板、４１ａ…ライン、５０…ＧａＮ自立基板、５１…ＧａＮ自立基板、５１ａ…ライン、９０…回転軸、１００…ベース

Claims

異種基板上にアンドープＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その上にＴｉ薄膜を形成し、所定のガス雰囲気中において熱処理を施して形成された下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の前記Ｔｉ薄膜側に所定の厚さまでエピタキシャル成長させてＧａＮ層を形成する工程と、
前記ＧａＮ層が形成された前記下地基板を冷却することにより、前記異種基板から前記ＧａＮ層を剥離する工程と、
剥離された前記ＧａＮ層から、厚さ１００μｍ以上３５０μｍ以下、直径４０ｍｍ以上、反り量が２０μｍ以下の自立基板を形成する工程と、
を含む窒化物半導体自立基板の製造方法。
前記ＧａＮ層を形成する工程は、ＨＶＰＥ法により周縁部よりも中央部が厚い凸形状の前記ＧａＮ層を形成するものであり、
前記自立基板を形成する工程は、前記凸形状のＧａＮ層の裏面及び表面を研磨することにより、前記自立基板を形成するものである、
請求項１に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。
前記ＧａＮ層を形成する工程は、前記ＨＶＰＥ法におけるＨＶＰＥ炉のサセプタのザグリに前記下地基板をセットし、前記ザグリの深さを所定の深さに設定することにより、前記ＧａＮ層を前記凸形状に形成するものである、
請求項２に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。
前記自立基板を形成する工程は、前記ＧａＮ層を５ｍｍ／ｈ以下でスライス加工することにより、前記自立基板を形成するものである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の窒化物半導体自立基板の製造方法。