JP2015224143A - Iii族窒化物基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
側面同士を対向させて並べられるような形状に成形された複数の種結晶基板を用意する工程と、
前記側面同士を対向させて並んだ配置となるように、前記複数の種結晶基板を、基材上に接着剤で接着する工程と、
前記複数の種結晶基板の主面上方に、各々の主面上方に成長した結晶同士が結合して一体化するように、III族窒化物結晶を成長させる工程と、
前記III族窒化物結晶で形成されたIII族窒化物基板を得る工程と
を有するIII族窒化物基板の製造方法
が提供される。
<11−20>方向の線膨張係数は、例えばGaNの場合、5.59×10−6/Kであり、また例えばAlNの場合、4.15×10−6/Kである。線膨張係数がこれらに比べて同等もしくは小さく、安価で入手が容易であり、ある程度の剛性を示す基材材料としては、例えば、等方性黒鉛、パイロリティックグラファイト、シリコン、石英等が挙げられる。
材料基板として、市販の直径2インチ、厚さ400μmのGaN(0001)基板を8枚用意した。図5(A)は、直径110mmの円板状に組み合わされた12枚の種結晶基板111〜122のレイアウトを示す組図であり、図5(B)〜図5(G)は、8枚の材料基板131〜138に画定された種結晶基板111〜122の材料取りパターン(描画パターン)を示す概略平面図である。種結晶基板111〜122の各々は、円板状の合体種結晶基板125の外周を画定する円弧部以外は、すべて<10−10>方向に直交する辺で囲まれた形状とした。
比較例1は、実施例と異なり、種結晶基板を、接着剤を用いずに基材上に配置し、外周からアルミナ製治具で固定した。そして、ホモエピタキシャル成長による合体成長を行った。その結果、各々の種結晶基板上に成長した結晶がモザイク状に合体し、同一平面では合体しなかった。また、結合が不十分な箇所が散見され、貫通孔が複数形成された。さらに、アルミナ製治具上に発生した多結晶GaNと、種結晶基板から成長開始した結晶GaNとの固着が生じ、外周部に高密度なクラックが発生した。このようにして得られた比較例1の結晶に対しては、その後の加工を施すことができなかった。
比較例2は、実施例と異なり、種結晶基板を、接着剤を用いずに、結晶成長装置のサセプタ上に単純に並べて、ホモエピタキシャル成長による合体成長を行った。運よく結合した種もあったが、面内で回転して結合が不完全なもの(貫通孔も形成)、ギャップが広がり過ぎて結合のなされなかったものが大多数であった。したがって、円形の大口径結晶としては、取得できなかった。
20,125 合体種結晶基板
30〜34,131〜138 材料基板
40 レーザー光
50,51 基材
52 (基材上の)溝,凹部
60 接着剤
70 III族窒化物単結晶層
80 III族窒化物結晶部
90 III族窒化物合体基板
100 (種結晶基板の)側面
101 劈開面({10−10}面)
Claims (10)
- 側面同士を対向させて並べられるような形状に成形された複数の種結晶基板を用意する工程と、
前記側面同士を対向させて並んだ配置となるように、前記複数の種結晶基板を、基材上に接着剤で接着する工程と、
前記複数の種結晶基板の主面上方に、各々の主面上方に成長した結晶同士が結合して一体化するように、III族窒化物結晶を成長させる工程と、
前記III族窒化物結晶で形成されたIII族窒化物基板を得る工程と
を有するIII族窒化物基板の製造方法。 - 前記基材の材料として、前記種結晶基板および前記III族窒化物結晶と比べて、主面に平行な方向の線膨張係数が等しいか小さいものを選択する請求項1に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記種結晶基板および前記III族窒化物結晶は、一般式AlxInyGa1−x−yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)で表されるIII族窒化物で形成される請求項1または2に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記接着剤は、ジルコニアまたはシリカを主成分とする接着剤である請求項1〜3のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記複数の種結晶基板の前記主面は、(0001)面または(000−1)面であり、前記複数の種結晶基板の相互に対向させる前記側面は、すべて、{10−10}面が露出した側面である請求項1〜4のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記複数の種結晶基板を用意する工程は、
複数の材料基板から前記複数の種結晶基板をレーザースクライブにより切り出す工程と、
レーザースクライブにより切り出された前記複数の種結晶基板を洗浄する工程と
を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 - 前記複数の種結晶基板をレーザースクライブにより切り出す工程は、
前記種結晶基板の主面と反対側から前記材料基板にレーザー光を照射して、前記材料基板を厚さ方向にフルカットするか、または、前記材料基板の一部の厚さを残してスクライブ溝を形成する工程
を含み、前記材料基板の一部の厚さを残してスクライブ溝を形成する場合、
前記材料基板から劈開により前記種結晶基板を分離する工程
をさらに含む請求項6に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 - 前記複数の種結晶基板を前記基材上に接着する工程において、前記側面同士は、ギャップが最大でも100μm以下となるように近接させる請求項1〜7のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記複数の種結晶基板を用意する工程では、前記複数の種結晶基板の各々におけるオフ角の最大値と最小値の差が大きくとも0.5° 以下となるように、前記複数の種結晶基板を用意し、
前記複数の種結晶基板を前記基材上に接着する工程では、前記基材上に並べられた複数の種結晶基板の面内で、オフ角の傾いている方向同士のなす角が大きくとも10°以下となるように、前記複数の種結晶基板を並べる請求項1〜8のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 - 前記基材は、隣接して配置される前記種結晶基板同士の間に凹部が形成されたものである請求項1〜9のいずれか1項に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
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