JP2016058512A - Epitaxial layer-deposited gallium nitride film composite substrate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、AlxGa1-xNエピ層を含むエピ層付GaN膜複合基板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an epitaxial layer-attached GaN film composite substrate including an Al x Ga 1-x N epilayer and a method for manufacturing the same.
III族窒化物の半導体を用いた半導体デバイスは、種々の方法で形成されている。一つの方法は、III族窒化物基板上に少なくとも1層のIII族窒化物層をエピタキシャル成長させる方法である。しかし、かかる方法は、III族窒化物基板が非常に高価でるあるため、得られる半導体デバイスも非常に高価となる。 Semiconductor devices using Group III nitride semiconductors are formed by various methods. One method is a method of epitaxially growing at least one group III nitride layer on a group III nitride substrate. However, in this method, since the group III nitride substrate is very expensive, the resulting semiconductor device is also very expensive.
このため、III族窒化物とは化学組成が異なる支持基板上にIII族窒化物膜を配置した複合基板を用いて、かかる複合基板のIII族窒化物膜上に少なくとも1層のIII族窒化物層をエピタキシャル成長させる方法が好適に用いられている。 Therefore, by using a composite substrate in which a group III nitride film is arranged on a support substrate having a different chemical composition from the group III nitride, at least one group III nitride is formed on the group III nitride film of the composite substrate. A method of epitaxially growing the layer is preferably used.
たとえば、特開2010−182936号公報(特許文献1)は、支持基板と、窒化物半導体層と、支持基板と窒化物半導体層との間に形成された接合層とを含むと複合基板と、複合基板の窒化物半導体層上に設けられたエピタキシャル層と、を備えるエピタキシャル基板を開示する。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-182936 (Patent Document 1) includes a composite substrate including a support substrate, a nitride semiconductor layer, and a bonding layer formed between the support substrate and the nitride semiconductor layer. An epitaxial substrate comprising an epitaxial layer provided on a nitride semiconductor layer of a composite substrate is disclosed.
また、特開2012−230969号公報(特許文献2)は、イオン注入分離法を用いて、GaNの熱膨脹係数に対する比が0.8以上1.2以下の熱膨脹係数を有する支持基板と、支持基板に貼り合わされたGaN層と、を含む複合基板を準備する工程と、複合基板のGaN層上に少なくとも1層のGaN系半導体層を成長させる工程と、複合基板の支持基板を溶解することにより除去する工程と、を含むGaN系半導体デバイスの製造方法を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-230969 (Patent Document 2) discloses that a support substrate having a thermal expansion coefficient of 0.8 to 1.2 by using an ion implantation separation method, and a support substrate A composite substrate including a GaN layer bonded to the substrate, a step of growing at least one GaN-based semiconductor layer on the GaN layer of the composite substrate, and removing the composite substrate by dissolving the support substrate And a method for manufacturing a GaN-based semiconductor device.
また、特開2003−060212号公報(特許文献3)は、窒化物系化合物半導体を用いたショットキーバリアダイオードであって、不純物含むシリコンまたはシリコン化合物からなりかつ低い抵抗率を有している基板と、基板の一方の主面上に配置されたバッファ層と、バッファ層の上に配置された窒化物系化合物半導体領域と、その半導体領域の表面にショットキーバリア接触された第1の電極と、基板の他方の主面にオーミック接触された第2の電極とを備え、上記バッファ層は、化学式AlxMyGa1-x-yN(ここで、Mは、In(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、xおよびyは、0<x≦1、0≦y<1、x+y≦1を満足させる数値)で示される材料からなる第1の層と、化学式AlaMbGa1-a-bN(ここで、Mは、In(インジウム)とB(ボロン)とから選択された少なくとも1種の元素、aおよびbは、0≦a≦1、0≦b<1、a+b≦1を満足させる数値)で示される材料とからなる第2の層との複合層からなるショットキーバリアダイオードおよびその製造方法を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2003-060212 (Patent Document 3) is a Schottky barrier diode using a nitride-based compound semiconductor, which is made of silicon containing impurities or a silicon compound and has a low resistivity. A buffer layer disposed on one main surface of the substrate, a nitride compound semiconductor region disposed on the buffer layer, and a first electrode in Schottky barrier contact with a surface of the semiconductor region , and a second electrode which is in ohmic contact with the other main surface of the substrate, the buffer layer, the chemical formula Al x M y Ga 1-xy N ( here, M is, in a (indium) B (boron And at least one element selected from the group consisting of a material represented by the following formula: 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, and x + y ≦ 1 Al a M b Ga 1-ab N (where M is at least one element selected from In (indium) and B (boron)), and a and b are 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b <1, Disclosed is a Schottky barrier diode comprising a composite layer with a second layer comprising a material represented by (a value satisfying a + b ≦ 1) and a method for producing the same.
特開2010−182936号公報(特許文献1)および特開2012−230969号公報(特許文献2)においては、複合基板のGaN膜上にIII族窒化物層としてAlxGa1-xN層(0<x<1)を成長させると、AlxGa1-xN層にクラックが発生するという問題点があった。 In JP 2010-182936 A (Patent Document 1) and JP 2012-230969 A (Patent Document 2), an Al x Ga 1-x N layer (group III nitride layer) is formed on a GaN film of a composite substrate ( When 0 <x <1) was grown, there was a problem that cracks occurred in the Al x Ga 1-x N layer.
また、特開2003−060212号公報(特許文献3)は、支持基板がシリコンまたはシリコン化合物からなる場合に、その支持基板上に化学式AlxMyGa1-x-yNで示される材料からなる第1の層と化学式AlaMbGa1-a-bNで示される材料とからなる第2の層との複合層を介在させて窒化物系化合物半導体を形成することにより、支持基板と窒化物系化合物半導体との間の熱膨脹係数の違いにより発生する歪みを抑制するものに過ぎない。 Further, JP 2003-060212 (Patent Document 3), when the supporting substrate made of silicon or silicon compound, a made of a material represented by the chemical formula Al x M y Ga 1-xy N on the support substrate And forming a nitride compound semiconductor by interposing a composite layer of a first layer and a second layer made of a material represented by the chemical formula Al a Mb Ga 1-ab N. It merely suppresses the strain generated by the difference in thermal expansion coefficient with the compound semiconductor.
したがって、上記の問題点を解決して、品質の高い半導体デバイスを製造するために、エピ層としてクラックの発生のないAlxGa1-xNエピ層を含むエピ層付GaN膜複合基板およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems and to manufacture a high-quality semiconductor device, an epitaxial layer-attached GaN film composite substrate including an Al x Ga 1-x N epilayer free from cracks as an epilayer and its An object is to provide a manufacturing method.
本発明のある態様にかかるエピ層付GaN膜複合基板は、支持基板とGaN膜とを貼り合わせたGaN膜複合基板と、GaN膜複合基板のGaN膜側から順に配置されたInyGa1-yNエピ層(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層(0<x<1)と、を含み、
AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
An epilayer-attached GaN film composite substrate according to an aspect of the present invention includes a GaN film composite substrate obtained by bonding a support substrate and a GaN film, and an In y Ga 1− disposed in this order from the GaN film side of the GaN film composite substrate. y N epilayer (0 <y <1) and Al x Ga 1-x N epilayer (0 <x <1),
The Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer are expressed by the formula (1)
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
本発明の別の態様にかかるエピ層付GaN膜複合基板の製造方法は、支持基板とGaN膜とを貼り合わせたGaN膜複合基板を準備する工程と、GaN膜複合基板のGaN膜側に、少なくともInyGa1-yNエピ層(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層(0<x<1)をこの順に形成することによりエピ層付GaN膜複合基板を形成する工程と、を備え、
AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
The manufacturing method of the epilayer-attached GaN film composite substrate according to another aspect of the present invention includes a step of preparing a GaN film composite substrate in which a support substrate and a GaN film are bonded together, and a GaN film composite substrate on the GaN film side. At least an In y Ga 1-y N epilayer (0 <y <1) and an Al x Ga 1-x N epilayer (0 <x <1) are formed in this order to form a GaN film composite substrate with an epilayer. And comprising the steps of:
The Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer are expressed by the formula (1)
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
上記によれば、エピ層としてクラックの発生のないAlxGa1-xNエピ層を含むエピ層付GaN膜複合基板およびその製造方法を提供することができる。 According to the above, it is possible to provide an epilayer-attached GaN film composite substrate including an Al x Ga 1-x N epilayer free from cracks as an epilayer and a method for manufacturing the same.
<本発明の実施形態の説明>
本発明のある実施形態にかかるエピ層付GaN膜複合基板は、支持基板とGaN膜とを貼り合わせたGaN膜複合基板と、GaN膜複合基板のGaN膜側から順に配置されたInyGa1-yNエピ層(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層(0<x<1)と、を含み、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
<Description of Embodiment of the Present Invention>
An epilayer-attached GaN film composite substrate according to an embodiment of the present invention includes a GaN film composite substrate obtained by bonding a support substrate and a GaN film, and In y Ga 1 arranged in order from the GaN film side of the GaN film composite substrate. -y N epilayer (0 <y <1) and Al x Ga 1-x N epilayer (0 <x <1), Al composition ratio x and thickness of Al x Ga 1-x N epilayer T x μm is expressed by equation (1)
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、GaN膜複合基板のGaN膜側から、InyGa1-yNエピ層およびAlxGa1-xNエピ層がこの順に配置されていることから、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層にクラックを発生させることなく、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmが式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たす。すなわち、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、クラックの発生がない厚さが(0.028/x)μm以上のAlxGa1-xNエピ層を含む。 In the GaN film composite substrate with an epi layer of this embodiment, the In y Ga 1-y N epi layer and the Al x Ga 1-x N epi layer are arranged in this order from the GaN film side of the GaN film composite substrate. Therefore, the tensile stress applied to the Al x Ga 1-x N epilayer when forming the Al x Ga 1-x N epilayer can be reduced by the compressive stress generated in the In y Ga 1-y N epilayer. Therefore, the generation of cracks in the Al x Ga 1-x N epilayer can be suppressed. Accordingly, Al x Ga 1-x N epitaxial layer without causing cracks to, Al x Ga 1-x N Al composition ratio of the epitaxial layer x and thickness t x [mu] m is an expression (1) x × t The relationship x ≧ 0.028 is satisfied. That is, the epilayer-attached GaN film composite substrate of the present embodiment includes an Al x Ga 1-x N epilayer having a thickness of (0.028 / x) μm or more at which cracks do not occur.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、InyGa1-yNエピ層のIn組成比yおよび厚さtyμmが、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、式(2)
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たすことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にかかる引張応力を低減するのに適した圧縮応力を発生させるInyGa1-yNエピ層が形成されているため、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのをさらに抑制することができる。
In the GaN film composite substrate with an epi layer of the present embodiment, the In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer are the same as the Al composition ratio x of the Al x Ga 1-x N epilayer and Between thickness t x μm, formula (2)
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
Can satisfy the relationship. Accordingly, Al x Ga 1-x N In y Ga 1-y N epitaxial for generating a compressive stress which is suitable for reducing the Al x Ga 1-x N epitaxial layer in accordance tensile stress during the formation of the epitaxial layer Since the layer is formed, the generation of cracks in the Al x Ga 1-x N epilayer can be further suppressed.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、GaN膜の厚さtfを0.05μm以上50μm以下とすることができる。これにより、GaN膜複合基板のGaN膜の厚さtfに応じて、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制することができる。 The epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of this embodiment can have a GaN film thickness t f of 0.05 μm or more and 50 μm or less. Thus, according to the thickness t f of the GaN film of GaN film composite substrate, the Al x Ga 1-x N Al x Ga 1-x N epitaxial layer in accordance tensile stress during the formation of the epitaxial layer, an In y it is possible to reduce the compressive stress generated in the Ga 1-y N epitaxial layer, it is possible to suppress occurrence of cracks in the Al x Ga 1-x N epitaxial layer.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、GaN膜とInyGa1-yNエピ層との間に配置されているGaNエピ層をさらに含むことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制するとともに、InyGa1-yNエピ層およびAlxGa1-xNエピ層のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。 The epilayer-attached GaN film composite substrate of this embodiment can further include a GaN epilayer disposed between the GaN film and the In y Ga 1-y N epilayer. Thus, Al x with Ga 1-x N cracks Al x Ga 1-x N epitaxial layer during formation of the epitaxial layer can be inhibited from occurring, In y Ga 1-y N epitaxial layer and Al x Ga The morphology and crystal quality of the 1-x N epilayer can be enhanced.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、GaN膜とInyGa1-yNエピ層との間に配置されているGaNエピ層に加えて、GaN膜とGaNエピ層との間に配置されているAlzGa1-zNエピ層(0<z<1)をさらに含み、AlzGa1-zNエピ層のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たすことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制するとともに、GaNエピ層、InyGa1-yNエピ層およびAlxGa1-xNエピ層のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。
In addition to the GaN epilayer disposed between the GaN film and the In y Ga 1-y N epilayer, the epilayer - attached GaN film composite substrate according to the present embodiment is provided between the GaN film and the GaN epilayer. The Al z Ga 1-z N epilayer (0 <z <1) is further included, and the Al composition ratio z and the thickness t z μm of the Al z Ga 1-z N epilayer are expressed by the formula (3)
z × t z <0.028 (3)
Can satisfy the relationship. Thus, while suppressing occurrence of cracks in the Al x Ga 1-x N epitaxial layer during formation of the Al x Ga 1-x N epitaxial layer, GaN epi-layer, In y Ga 1-y N epitaxial layer And the morphology and crystal quality of the Al x Ga 1-x N epilayer can be enhanced.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、InyGa1-yNエピ層とAlxGa1-xNエピ層との間に配置されているGaNエピ層をさらに含むことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制するとともに、AlxGa1-xNエピ層のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。 The epilayer-attached GaN film composite substrate of the present embodiment can further include a GaN epilayer disposed between the In y Ga 1-y N epilayer and the Al x Ga 1-x N epilayer. Thus, while suppressing occurrence of cracks in the Al x Ga 1-x N epitaxial layer during formation of the Al x Ga 1-x N epitaxial layer, Al x Ga 1-x N epitaxial layer of morphology and crystallinity Quality can be improved.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板は、InyGa1-yNエピ層とAlxGa1-xNエピ層との間に配置されているGaNエピ層に加えて、GaN膜とInyGa1-yNエピ層との間に配置されているAlzGa1-zNエピ層(0<z<1)をさらに含み、AlzGa1-zNエピ層のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たすことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制するとともに、InyGa1-yNエピ層、GaNエピ層およびAlxGa1-xNエピ層のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。
In addition to the GaN epilayer disposed between the In y Ga 1-y N epilayer and the Al x Ga 1-x N epilayer, the epilayer-attached GaN film composite substrate of the present embodiment includes: An Al z Ga 1-z N epilayer (0 <z <1) disposed between the In y Ga 1-y N epilayer and an Al composition ratio of the Al z Ga 1-z N epilayer z and thickness t z μm are given by equation (3)
z × t z <0.028 (3)
Can satisfy the relationship. Thus, while suppressing occurrence of cracks in the Al x Ga 1-x N epitaxial layer during formation of the Al x Ga 1-x N epitaxial layer, In y Ga 1-y N epitaxial layer, GaN epi-layer And the morphology and crystal quality of the Al x Ga 1-x N epilayer can be enhanced.
本発明の別の実施形態にかかるエピ層付GaN膜複合基板の製造方法は、支持基板とGaN膜とを貼り合わせたGaN膜複合基板を準備する工程と、GaN膜複合基板のGaN膜側に、少なくともInyGa1-yNエピ層(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層(0<x<1)をこの順に形成することによりエピ層付GaN膜複合基板を形成する工程と、を備え、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
An epilayer-attached GaN film composite substrate manufacturing method according to another embodiment of the present invention includes a step of preparing a GaN film composite substrate in which a support substrate and a GaN film are bonded together, and a GaN film composite substrate on the GaN film side. Forming an GaN film composite substrate with an epi layer by forming at least an In y Ga 1-y N epilayer (0 <y <1) and an Al x Ga 1-x N epilayer (0 <x <1) in this order. And an Al composition ratio x and a thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer are expressed by the formula (1):
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板の製造方法は、GaN膜複合基板のGaN膜側から、InyGa1-yNエピ層およびAlxGa1-xNエピ層をこの順に形成することから、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層にクラックを発生させることなく、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmが式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たす。すなわち、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板の製造方法は、クラックの発生がない厚さが(0.028/x)μm以上のAlxGa1-xNエピ層を含むエピ層付GaN膜複合基板を製造することができる。 In the manufacturing method of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of this embodiment, the In y Ga 1 -y N epi layer and the Al x Ga 1 -x N epi layer are formed in this order from the GaN film side of the GaN film composite substrate. Therefore, the tensile stress applied to the Al x Ga 1-x N epi layer when forming the Al x Ga 1-x N epi layer is reduced by the compressive stress generated in the In y Ga 1-y N epi layer. Therefore, the generation of cracks in the Al x Ga 1-x N epilayer can be suppressed. Accordingly, Al x Ga 1-x N epitaxial layer without causing cracks to, Al x Ga 1-x N Al composition ratio of the epitaxial layer x and thickness t x [mu] m is an expression (1) x × t The relationship x ≧ 0.028 is satisfied. That is, the manufacturing method of the epilayer-attached GaN film composite substrate according to the present embodiment has an epilayer including an Al x Ga 1-x N epilayer having a thickness of (0.028 / x) μm or more without occurrence of cracks. A GaN film composite substrate can be manufactured.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板の製造方法は、InyGa1-yNエピ層のIn組成比yおよび厚さtyμmが、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、式(2)
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たすことができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層の形成の際にAlxGa1-xNエピ層にかかる引張応力を低減するのに適した圧縮応力を発生させるInyGa1-yNエピ層が形成することができるため、クラックの発生のないAlxGa1-xNエピ層を含むエピ層付GaN膜複合基板をより確実に製造することができる。
In the manufacturing method of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the present embodiment, the In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer are the same as the Al composition of the Al x Ga 1-x N epilayer. Between the ratio x and the thickness t x μm, the formula (2)
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
Can satisfy the relationship. Accordingly, Al x Ga 1-x N In y Ga 1-y N epitaxial for generating a compressive stress which is suitable for reducing the Al x Ga 1-x N epitaxial layer in accordance tensile stress during the formation of the epitaxial layer Since the layer can be formed, the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate including the Al x Ga 1-x N epilayer free of cracks can be more reliably manufactured.
<本発明の実施形態の詳細>
[実施形態1:エピ層付GaN膜複合基板]
図1〜図5を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたInyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)と、を含み、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
[Embodiment 1: GaN film composite substrate with epi layer]
1 to 5, the epilayer-attached GaN film
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されていることから、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層22で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層24にクラックを発生させることなく、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmが式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たす。すなわち、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2は、クラックの発生がない厚さが(0.028/x)μm以上のAlxGa1-xNエピ層24を含む。
In the GaN film
ここで、「エピ層」とは、GaN膜複合基板1のGaN膜13上またはその上形成された下地「エピ層」上に、エピタキシャル成長させることにより形成された層をいう。
Here, the “epi layer” refers to a layer formed by epitaxial growth on the
図6を参照して、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)を形成する際には、AlxGa1-xN結晶(0<x<1)の格子定数はGaN結晶の格子定数より小さいために、AlxGa1-xNエピ層24に引張応力がかかる。このため、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xと厚さtxμmとがx×tx<0.028のときにはAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生しないが、x×tx≧0.028のときには、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生することを本発明者らは見出した。
Referring to FIG. 6, when an Al x Ga 1-x N epilayer 24 (0 <x <1) is formed on the
そこで、本発明者らはInyGa1-yN結晶(0<y<1)の格子定数がGaN結晶の格子定数およびAlxGa1-xN結晶(0<x<1)の格子定数より大きいことに着目して、図1〜図5に示すように、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24をこの順に配置することにより、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層22で発生する圧縮応力により低減して、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することに成功した。
Therefore, the present inventors have determined that the lattice constant of In y Ga 1-y N crystal (0 <y <1) is the lattice constant of GaN crystal and that of Al x Ga 1-x N crystal (0 <x <1). Focusing on the larger, as shown in FIGS. 1 to 5, from the
図1〜図5を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2は、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmが、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、式(2)
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たすことが好ましい。InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmがAlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たすことにより、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減するのに適した圧縮応力を発生させるIn組成比yおよび厚さtyμmを有するInyGa1-yNエピ層22が形成されているため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのをさらに抑制することができる。
With reference to FIGS. 1 to 5, the GaN film
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
It is preferable to satisfy the relationship. The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer 22 are expressed by the equation (2) between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24. ) 0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x , the Al x Ga 1-x N epilayer 24 is formed during the formation of the Al x Ga 1− Since the In y Ga 1-y
図1〜図5を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜13の厚さtfを0.05μm以上50μm以下とすることが好ましい。GaN膜複合基板のGaN膜13の厚さtfが0.05μm以上50μm以下であれば、そのGaN膜13の厚さtfに応じて、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層22で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。
1 to 5, in the GaN film
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2におけるGaN膜複合基板1は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせた複合基板である。GaN膜複合基板1は、支持基板11とGaN膜13との貼り合わせによる接合強度を高くする観点から、支持基板11とGaN膜13との間に介在する接合膜12をさらに含むことが好ましい。
The GaN film
GaN膜複合基板1の支持基板11は、特に制限はないが、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に品質の高いエピ層を形成する観点から、支持基板11の線熱膨張係数がGaN膜13の線熱膨張係数に対して0.8倍以上1.2倍以下が好ましく0.9倍以上1.1倍以下がより好ましく、たとえば、ムライト基板(3Al2O3・2SiO2〜2Al2O3・SiO2)、イットリア安定化ジルコニア−ムライト基板、モリブデン基板などが好ましい。支持基板11の厚さは、GaN膜13を支持できる厚さであれば特に制限はなく、たとえば、250μm以上2500μm以下である。
The
GaN膜複合基板1のGaN膜13の厚さは、特に制限はないが、その上に品質の高いエピ層を形成するとともにGaN膜複合基板1のコストを低減する観点から、50nm以上10μm未満が好ましい。
The thickness of the
GaN膜複合基板1に含まれ得る接合膜12は、特に制限はないが、支持基板11とGaN膜13との貼り合わせによる接合強度を高くする観点から、SiO2膜、SiNx膜などが好ましい。
The
(第1例)
図1を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の第1例は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたInyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24と、を含む。第1例のエピ層付GaN膜複合基板2は、たとえば、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にInyGa1-yNエピ層22が配置され、InyGa1-yNエピ層22上にAlxGa1-xNエピ層24が配置されている。
(First example)
Referring to FIG. 1, a first example of the epilayer-attached GaN film
第1例のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されていることから、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層22で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。
In the GaN film
(第2例)
図2を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の第2例は、図1に示す第1例のエピ層付GaN膜複合基板2において、GaN膜13とInyGa1-yNエピ層22との間に配置されているGaNエピ層26をさらに含む。すなわち、第2例のエピ層付GaN膜複合基板2は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたGaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24と、を含む。第2例のエピ層付GaN膜複合基板2は、たとえば、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にGaNエピ層26が配置され、GaNエピ層26上にInyGa1-yNエピ層22が配置され、InyGa1-yNエピ層22上にAlxGa1-xNエピ層24が配置されている。
(Second example)
Referring to FIG. 2, a second example of the epitaxial layer with GaN film
第2例のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側からGaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されているため、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。また、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。
The GaN film
(第3例)
図3を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の第3例は、図2に示す第2例のエピ層付GaN膜複合基板2において、GaN膜13とGaNエピ層26との間に配置されているAlzGa1-zNエピ層28(0<z<1)をさらに含み、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たす。すなわち、第3例のエピ層付GaN膜複合基板2は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたAlzGa1-zNエピ層28、GaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24と、を含む。第3例のエピ層付GaN膜複合基板2は、たとえば、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にAlzGa1-zNエピ層28が配置され、AlzGa1-zNエピ層28上にGaNエピ層26が配置され、GaNエピ層26上にInyGa1-yNエピ層22が配置され、InyGa1-yNエピ層22上にAlxGa1-xNエピ層24が配置されている。
(Third example)
Referring to FIG. 3, the third example of the epilayer-attached GaN film
z × t z <0.028 (3)
Satisfy the relationship. That is, the GaN film
第3例のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側からAlzGa1-zNエピ層28、GaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されているため、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。また、GaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。ここで、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmが式(3)であるz×tz<0.028の関係を満たす必要があるのは、AlzGa1-zNエピ層28の形成の際AlzGa1-zNエピ層28にクラックが発生するのを抑制するためである。
The GaN film
(第4例)
図4を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の第4例は、図1に示す第1例のエピ層付GaN膜複合基板2において、InyGa1-yNエピ層22とAlxGa1-xNエピ層24との間に配置されているGaNエピ層26をさらに含む。すなわち、第4例のエピ層付GaN膜複合基板2は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたInyGa1-yNエピ層22、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24と、を含む。第4例のエピ層付GaN膜複合基板2は、たとえば、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にInyGa1-yNエピ層22が配置され、InyGa1-yNエピ層22上にGaNエピ層26が配置され、GaNエピ層26上にAlxGa1-xNエピ層24が配置されている。
(Fourth example)
Referring to FIG 4, a fourth example of the epitaxial layer with GaN film
第4例のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側からInyGa1-yNエピ層22、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されているため、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。また、AlxGa1-xNエピ層24のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。
The GaN film
(第5例)
図5を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の第5例は、図4に示す第4例のエピ層付GaN膜複合基板2において、GaN膜13とInyGa1-yNエピ層22との間に配置されているAlzGa1-zNエピ層28(0<z<1)をさらに含み、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たす。すなわち、第5例のエピ層付GaN膜複合基板2は、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1と、GaN膜複合基板1のGaN膜13側から順に配置されたAlzGa1-zNエピ層28、InyGa1-yNエピ層22、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24と、を含む。第4例のエピ層付GaN膜複合基板2は、たとえば、GaN膜複合基板1のGaN膜13上にAlzGa1-zNエピ層28が配置され、AlzGa1-zNエピ層28上にInyGa1-yNエピ層22が配置され、InyGa1-yNエピ層22上にGaNエピ層26が配置され、GaNエピ層26上にAlxGa1-xNエピ層24が配置されている。
(Fifth example)
Referring to FIG. 5, the fifth example of the epitaxial layer with GaN film
z × t z <0.028 (3)
Satisfy the relationship. That is, the GaN film
第5例のエピ層付GaN膜複合基板2は、GaN膜複合基板1のGaN膜13側からAlzGa1-zNエピ層28、InyGa1-yNエピ層22、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24がこの順に配置されているため、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。また、InyGa1-yNエピ層22、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24のモフォロジーおよび結晶品質を高めることができる。ここで、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmが式(3)であるz×tz<0.028の関係を満たす必要があるのは、AlzGa1-zNエピ層28の形成の際AlzGa1-zNエピ層28にクラックが発生するのを抑制するためである。
The GaN film
[実施形態2:エピ層付GaN膜複合基板の製造方法]
図1〜図5および図9を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、特に制限はないが、効率よく品質の高いエピ層付GaN膜複合基板2を製造する観点から、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1を準備する工程(図9)と、GaN膜複合基板1のGaN膜側に、少なくともInyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成することによりエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程と、備え、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす。
[Embodiment 2: Manufacturing method of GaN film composite substrate with epi layer]
With reference to FIGS. 1 to 5 and FIG. 9, the manufacturing method of the epitaxial layer-attached GaN film
x × t x ≧ 0.028 (1)
Satisfy the relationship.
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、GaN膜複合基板1のGaN13膜側から、InyGa1-yNエピ層22およびAlxGa1-xNエピ層24をこの順に形成することから、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を、InyGa1-yNエピ層22で発生する圧縮応力により低減することができるため、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、AlxGa1-xNエピ層24にクラックを発生させることなく、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmが式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たす。すなわち、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、クラックの発生がない厚さが(0.028/x)μm以上のAlxGa1-xNエピ層24を含むエピ層付GaN膜複合基板2を製造することができる。
The manufacturing method of the epilayer-attached GaN film
本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmが、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、式(2)
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たすことが好ましい。InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmがAlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たすことにより、AlxGa1-xNエピ層24の形成の際にAlxGa1-xNエピ層24にかかる引張応力を低減するのに適した圧縮応力を発生させるInyGa1-yNエピ層22を形成することができるため、クラックの発生のないAlxGa1-xNエピ層24を含むエピ層付GaN膜複合基板2をより確実に製造することができる。
In the manufacturing method of the epitaxial layer-attached GaN film
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
It is preferable to satisfy the relationship. The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer 22 are expressed by the equation (2) between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24. ) 0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x , the Al x Ga 1-x N epilayer 24 is formed during the formation of the Al x Ga 1− Since the In y Ga 1 -y
(GaN膜複合基板を準備する工程)
図9を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、まず、支持基板11とGaN膜13とを貼り合わせたGaN膜複合基板1を準備する工程を備える。GaN膜複合基板1を準備する工程は、特に制限はないが、品質の高いGaN膜13を含むGaN膜複合基板1を効率よく準備する観点から、支持基板11の主面11m上に接合膜12aを形成するサブ工程(図9(A))と、GaN膜ドナー基板13Dの主面13n上に接合膜12bを形成するとともにGaN膜ドナー基板13Dの主面13nから所定の深さの位置にイオン注入領域13iを形成するサブ工程(図9(B))と、支持基板11に形成された接合膜12aとGaN膜ドナー基板13Dに形成された接合膜12bとを貼り合わせるサブ工程(図9(C))と、GaN膜ドナー基板13Dをイオン注入領域13iで分離することにより、支持基板11と、支持基板11上に配置された接合膜12と、接合膜12上に配置されたGaN膜13と、を含むGaN膜複合基板1を形成するサブ工程(図9(D))と、を含むことが好ましい。
(Process to prepare GaN film composite substrate)
Referring to FIG. 9, the manufacturing method of the epilayer-attached GaN film
図9(A)を参照して、GaN膜複合基板1の支持基板11は、上記のとおり、支持基板11の線膨張係数はGaN膜13の線膨脹係数に対して0.8倍以上1.2倍以下であることが好ましく、0.9倍以上1.1倍以下であることがより好ましく、たとえば、ムライト基板(3Al2O3・2SiO2〜2Al2O3・SiO2)、イットリア安定化ジルコニア−ムライト基板、モリブデン基板などが好ましい
図9(B)を参照して、GaN膜ドナー基板13Dは、GaN膜13を供給するためのGaN基板である。GaN膜ドナー基板13Dを形成する方法は、特に制限はないが、品質の高いGaN膜ドナー基板13Dを得る観点から、サファイア基板、GaAs基板、GaN基板などの下地基板上に、HVPE(ハイドライド気相成長)法、MOCVD(有機金属化学気相堆積)法、MBE(分子線成長)法、昇華法などの気相法、高窒素圧溶液法、フラックス法などの液相法などが好ましい。
Referring to FIG. 9A, as described above, the
図9(A)および(B)を参照して、接合膜12a,12b,12は、支持基板11とGaN膜13との接合強度を高めるために介在される膜であり、かかる接合強度を高める観点から、SiO2膜、SiNx膜などが好ましい。接合膜12a,12bを形成する方法は、品質の高い接合膜12a,12bを得る観点から、プラズマCVD(化学気相堆積)法、スパッタ法、真空蒸着法などが好ましい。
Referring to FIGS. 9A and 9B, the
図9(C)を参照して、支持基板11に形成された接合膜12aとGaN膜ドナー基板13Dに形成された接合膜12bとを貼り合わせる方法は、特に制限はなく、貼り合わせ面を洗浄しそのまま貼り合わせた後600℃〜1200℃程度に昇温して接合する直接接合法、貼り合わせ面を洗浄しプラズマやイオンなどで活性させた後に室温(たとえば25℃)〜400℃程度の低温で接合する表面活性化法などが好適である。かかる貼り合わせにより、接合膜12aと接合膜12bとが接合により一体化して接合膜12が形成され、支持基板11とGaN膜ドナー基板13Dとが接合膜12を介在させて接合される。
Referring to FIG. 9C, the method for bonding the
図9(D)を参照して、GaN膜ドナー基板13Dをイオン注入領域13iで分離する方法は、GaN膜ドナー基板13Dのイオン注入領域13iに何らかのエネルギーを与える方法であれば特に制限はなく、イオン注入領域13iに、応力を加える方法、熱を加える方法、光を照射する方法、および超音波を印加する方法の少なくともいずれかの方法の少なくともいずれかの方法が可能である。このようにして、支持基板11とGaN膜13とが接合膜12を介在させて貼り合わされたGaN膜複合基板2が得られる。なお、GaN膜ドナー基板13DからGaN膜13が分離された残りのGaN膜ドナー基板13Drは再利用が可能である。
Referring to FIG. 9D, the method for separating the GaN
(エピ層付GaN膜複合基板を形成する工程)
図1〜図5を参照して、本実施形態のエピ層付GaN膜複合基板2の製造方法は、次に、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともInyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成することによりエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程を備える。ここで、InyGa1-yNエピ層22を形成する前にGaNエピ層26をさらに形成することができ、さらにGaNエピ層26を形成する前にAlzGa1-zNエピ層28(0<z<1)をさらに形成することができる。また、InyGa1-yNエピ層22を形成した後AlxGa1-xNエピ層24を形成する前にGaNエピ層26をさらに形成することができ、さらにInyGa1-yNエピ層22を形成する前にAlzGa1-zNエピ層28をさらに形成することができる。具体的には、実施形態1の第1例〜第5例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程は、以下のとおりである。
(Process of forming GaN film composite substrate with epi layer)
With reference to FIGS. 1 to 5, in the manufacturing method of the epitaxial layer-attached GaN film
(第1例)
図1を参照して、実施形態1の第1例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程においては、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともInyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成する。
(First example)
Referring to FIG. 1, in the step of forming the epitaxial layer-attached GaN film
(第2例)
図2を参照して、実施形態1の第2例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程においては、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともGaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成する。
(Second example)
Referring to FIG. 2, in the step of forming the epilayer-attached GaN film
(第3例)
図3を参照して、実施形態1の第3例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程においては、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともAlzGa1-zNエピ層28(0<z<1)、GaNエピ層26、InyGa1-yNエピ層22(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成する。ここで、AlzGa1-zNエピ層28にクラックが発生するのを抑制する観点から、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmが式(3)であるz×tz<0.028の関係を満たす必要がある。
(Third example)
Referring to FIG. 3, in the step of forming the epitaxial layer-attached GaN film
(第4例)
図4を参照して、実施形態1の第4例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程においては、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともInyGa1-yNエピ層22(0<y<1)、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成する。
(Fourth example)
Referring to FIG. 4, in the step of forming the epilayer-attached GaN film
(第5例)
図5を参照して、実施形態1の第5例のエピ層付GaN膜複合基板2を形成する工程においては、GaN膜複合基板1のGaN膜13側に、少なくともAlzGa1-zNエピ層28(0<z<1)、InyGa1-yNエピ層22(0<y<1)、GaNエピ層26およびAlxGa1-xNエピ層24(0<x<1)をこの順に形成する。ここで、AlzGa1-zNエピ層28にクラックが発生するのを抑制する観点から、AlzGa1-zNエピ層28のAl組成比zおよび厚さtzμmが式(3)であるz×tz<0.028の関係を満たす必要がある。
(Fifth example)
Referring to FIG. 5, in the step of forming the epitaxial layer-attached GaN film
(実施例A1)
本実施例A1は、実施形態1の第3例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example A1)
Example A1 is an example of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the third example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図3を参照して、支持基板11である厚さ350μmのムライト基板(Al2O3とSiO2とのモル比が3:2)と、その上に配置された接合膜12である厚さ0.5μmのSiO2膜と、その上に配置された厚さ0.2μmのGaN膜13と、を含む直径100mmのGaN膜複合基板1を準備した。
1. 3. Preparation of GaN Film Composite Substrate Referring to FIG. 3, a mullite substrate (thickness ratio of Al 2 O 3 and SiO 2 of 3: 2) having a thickness of 350 μm, which is a
上記のGaN膜複合基板1は、図9に示すように、支持基板11とイオン注入領域13iが形成されたGaN膜ドナー基板13DであるGaN基板とを接合膜12を介在させて貼り合わせた後、GaN膜ドナー基板13Dをイオン注入領域13iにおいてGaN膜13と残りのGaN膜ドナー基板13Drとに分離することにより得られた。
As shown in FIG. 9, the GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図3を参照して、MOCVD法により、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、厚さ0.05μmのAl組成比zが0.05のAlzGa1-zNエピ層28(z×tz=0.0025)、厚さ4.5μmのGaNエピ層26、および厚さ0.05μmでIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)をこの順に形成し、さらにInyGa1-yNエピ層22上にAl組成比xが異なるAlxGa1-xNエピ層24を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAl組成比xが、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、および0.12のとき、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、ノマルスキー顕微鏡によるノマルスキー像および/または蛍光顕微鏡による蛍光像から測定したところ、それぞれ2.25μm、1.13μm、0.75μm、0.56μm、0.45μm、および0.38μmであった。
2. Formation of epilayer-attached GaN film composite substrate Referring to FIG. 3, an Al z Ga having a thickness of 0.05 μm and an Al composition ratio z of 0.05 is formed on
Here, when the Al composition ratio x when forming the Al x Ga 1-x N epilayer 24 is 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, and 0.12. The critical thickness at which cracks begin to occur in the Al x Ga 1-x N epilayer 24 (that is, the minimum thickness at which cracks occur) was measured from a Nomarski image and / or a fluorescence image using a fluorescence microscope. They were 2.25 μm, 1.13 μm, 0.75 μm, 0.56 μm, 0.45 μm, and 0.38 μm, respectively.
実施例A1のAlxGa1-xNエピ層24について、Al組成比と臨界厚さとの関係を図10にプロットしたところ、曲線EA1に示す関係が見られた。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.045の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。 Regarding the Al x Ga 1-x N epilayer 24 of Example A1, the relationship between the Al composition ratio and the critical thickness was plotted in FIG. 10, and the relationship shown by the curve EA1 was found. That is, the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24 have a relationship of x × t x ≈0.045, and x × t x ≧ 0 represented by the formula (1). .028 relationship was satisfied. The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer 22 are between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer, There was a relationship of y × t y ≈0.08x × t x, and the relationship of 0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x which is the expression (2) was satisfied.
(実施例A2)
本実施例A2は、実施例1と同様に、実施形態1の第3例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例であって、図3を参照して、In組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22の厚さを1μmとしたこと(y×ty=0.07)以外は、実施例1と同様のエピ層構造を有するエピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAl組成比xが、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、および0.12のとき、AlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、それぞれ8.10μm、4.05μm、2.70μm、2.03μm、1.62μm、および1.35μmであった。
(Example A2)
This Example A2 is an example of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the third example of
Here, when the Al composition ratio x when forming the Al x Ga 1-x N epilayer 24 is 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, and 0.12. The critical thickness at which cracks begin to occur in the Al x Ga 1-x N epilayer 24 (ie, the minimum thickness at which cracks occur) are 8.10 μm, 4.05 μm, 2.70 μm, 2.03 μm, 1 0.62 μm and 1.35 μm.
実施例A2のAlxGa1-xNエピ層24について、Al組成比と臨界厚さとの関係を図10にプロットしたところ、曲線EA2に示す関係が見られた。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.162)の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.43x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。 Regarding the Al x Ga 1-x N epilayer 24 of Example A2, the relationship between the Al composition ratio and the critical thickness was plotted in FIG. 10, and the relationship shown by the curve EA2 was found. That is, the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24 have a relationship of x × t x ≈0.162), and x × t x ≧ equation (1) The relationship of 0.028 was satisfied. The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer 22 are between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer, There was a relationship of y × t y ≈0.43x × t x, and the relationship of 0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x which is the expression (2) was satisfied.
(比較例A)
図7を参照して、In組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層を形成しなかったこと以外は実施例A1と同様にしてエピ層付GaN膜複合基板を形成した。すなわち、MOCVD法により、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、厚さ0.05μmのAl組成比zが0.05のAlzGa1-zNエピ層28および厚さ4.5μmのGaNエピ層26(z×tz=0.0025)をこの順に形成し、さらにGaNエピ層26上にAl組成比xが異なるAlxGa1-xNエピ層24を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
(Comparative Example A)
Referring to FIG. 7, an epitaxial layer-attached GaN film composite substrate was formed in the same manner as Example A1 except that the In y Ga 1-y N epilayer having an In composition ratio y of 0.07 was not formed. . That is, by MOCVD, an Al z Ga 1 -z N epilayer 28 having a thickness of 0.05 μm and an Al composition ratio z of 0.05 μm and a thickness of 4.5 μm are formed on the
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAl組成比xが、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、および0.12のとき、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、それぞれ1.35μm、0.68μm、0.45μm、0.34μm、0.27μm、および0.23μmであった。 Here, when the Al composition ratio x when forming the Al x Ga 1-x N epilayer 24 is 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, and 0.12. The critical thickness at which cracks start to occur in the Al x Ga 1-x N epilayer (that is, the minimum thickness at which cracks occur) are 1.35 μm, 0.68 μm, 0.45 μm, 0.34 μm,. 27 μm and 0.23 μm.
比較例AのAlxGa1-xNエピ層24について、Al組成比と臨界厚さとの関係を図10にプロットしたところ、曲線RAに示す関係が見られた。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.027の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていなかった。 Regarding the Al x Ga 1-x N epilayer 24 of Comparative Example A, the relationship between the Al composition ratio and the critical thickness was plotted in FIG. 10, and the relationship shown by the curve RA was found. That is, the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24 have a relationship of x × t x ≈0.027, and x × t x ≧ 0 expressed by Equation (1). .028 relationship was not satisfied.
(参考例A)
図8を参照して、直径100mmで厚さ850μmのサファイア基板31上に、MOCVD法により、厚さ3μmのGaNエピ層を形成し、さらにInyGa1-yNエピ層上にAl組成比xが異なるAlxGa1-xNエピ層を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2Sを形成した。
(Reference Example A)
Referring to FIG. 8, a GaN epilayer having a thickness of 3 μm is formed by MOCVD on a
ここで、AlxGa1-xNエピ層を形成する際のAl組成比xが、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、および0.12のとき、AlxGa1-xNエピ層にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、それぞれ6.08μm、3.04μm、2.03μm、1.52μm、1.22μm、および1.02μmであった。 Here, when the Al composition ratio x when forming the Al x Ga 1-x N epilayer is 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, and 0.12, The critical thickness at which cracks begin to occur in the Al x Ga 1-x N epilayer (ie, the minimum thickness at which cracks occur) are 6.08 μm, 3.04 μm, 2.03 μm, 1.52 μm, and 1.22 μm, respectively. And 1.02 μm.
参考例AのAlxGa1-xNエピ層24について、Al組成比と臨界厚さとの関係を図10にプロットしたところ、曲線SAに示す関係が見られた。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.122の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。 Regarding the Al x Ga 1-x N epilayer 24 of Reference Example A, the relationship between the Al composition ratio and the critical thickness was plotted in FIG. 10, and the relationship shown by the curve SA was found. That is, the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer 24 have a relationship of x × t x ≈0.122, and x × t x ≧ 0 expressed by Equation (1). .028 relationship was satisfied.
(比較例B)
図3および図7を参照して、本比較例Bは、実施形態1の第3例のエピ層付GaN膜複合基板2(図3)からInyGa1-yNエピ層22が除外されたエピ層付GaN膜複合基板2R(図7)についての比較例である。
(Comparative Example B)
3 and 7, in this comparative example B, the In y Ga 1-y N epilayer 22 is excluded from the epilayer - attached GaN film composite substrate 2 (FIG. 3) of the third example of the first embodiment. This is a comparative example of the epitaxial layer-attached GaN
1.GaN膜複合基板の準備
図7を参照して、実施例A1と同様にして、支持基板11である厚さ350μmのムライト基板(Al2O3とSiO2とのモル比が3:2)と、その上に配置された接合膜12である厚さ0.5μmのSiO2膜と、その上に配置された厚さ0.2μmのGaN膜13と、を含む直径100mmのGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN film composite substrate Referring to FIG. 7, in the same manner as in Example A1, a mullite substrate having a thickness of 350 μm (a molar ratio of Al 2 O 3 and SiO 2 of 3: 2) is used as
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図7を参照して、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、MOCVD法により、厚さ0.05μmのAl組成比zが0.05のAlzGa1-zNエピ層28(z×tz=0.0025)および厚さ4.5μmのGaNエピ層26をこの順に形成し、さらにGaNエピ層26上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24をこの順に形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Referring to epi layer with GaN film
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.34μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.027の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていなかった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
(実施例B1)
本実施例B1は、実施形態1の第1例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example B1)
This Example B1 is an example of the GaN film composite substrate with an epi layer of the first example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図1を参照して、実施例A1と同様にして、支持基板11である厚さ350μmのムライト基板(Al2O3とSiO2とのモル比が3:2)と、その上に配置された接合膜12である厚さ0.5μmのSiO2膜と、その上に配置された厚さ0.2μmのGaN膜13と、を含む直径100mmのGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN Film Composite Substrate With reference to FIG. 1, in the same manner as in Example A1, a 350 μm thick mullite substrate (Molar ratio of Al 2 O 3 and SiO 2 is 3: 2) as a support substrate 11 A GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図1を参照して、MOCVD法により、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に厚さ0.05μmのIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)を形成し、さらにInyGa1-yNエピ層22上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Formation of epilayer-attached GaN film composite substrate Referring to FIG. 1, In y Ga 1 having a thickness of 0.05 μm and an In composition ratio y of 0.07 is formed on
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.56μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.045の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。また、実施例B1におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さは、比較例BにおけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さより大きく、比較例Bと対比される後述の実施例B3におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さと同等であった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
(実施例B2)
本実施例B2は、実施形態1の第2例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example B2)
Example B2 is an example of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the second example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図2を参照して、実施例A1と同様のGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN Film Composite Substrate With reference to FIG. 2, a GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図2を参照して、MOCVD法により、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、厚さが3μmのGaNエピ層26および厚さ0.05μmのIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)をこの順に形成し、さらにInyGa1-yNエピ層22上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Formation of epilayer-attached GaN film composite substrate Referring to FIG. 2,
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.58μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.046の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。また、実施例B2におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さは、実施例B1におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さと同等であった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
(実施例B3)
本実施例B3は、実施形態1の第3例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example B3)
Example B3 is an example of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the third example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図3を参照して、実施例A1と同様のGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN Film Composite Substrate With reference to FIG. 3, a GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図3を参照して、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、MOCVD法により、厚さ0.05μmのAl組成比zが0.05のAlzGa1-zNエピ層28(z×tz=0.0025)、厚さ4.5μmのGaNエピ層26、および厚さ0.05μmでIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)をこの順に形成し、さらにInyGa1-yNエピ層22上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24をこの順に形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Referring to form Figure 3 GaN film composite substrate epilayer, on the
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.55μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.044の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。また、実施例B3におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さは、対比される比較例BにおけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さより大きく、実施例B1におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さと同等であった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
(実施例B4)
本実施例B4は、実施形態1の第4例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example B4)
Example B4 is an example of the GaN film composite substrate with an epi layer of the fourth example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図4を参照して、実施例A1と同様のGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN Film Composite Substrate With reference to FIG. 4, a GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図4を参照して、MOCVD法により、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、厚さ0.05μmのIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)および厚さが3μmのGaNエピ層26(※15:比較例Bおよび実施例B3、B5におけるGaNエピ層の厚さは4.5μmであり、本実施例B4と厚さが異なっています。対比の観点からは、比較例Bおよび実施例B2〜B5の間で同じ厚さが好ましいと思料致します。同じ厚さのデータがありましたら、ご教示下さい。)をこの順に形成し、さらにGaNエピ層26上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24を形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Formation of epilayer-attached GaN film composite substrate Referring to FIG. 4, an In y Ga having a thickness of 0.05 μm and an In composition ratio of 0.07 is formed on
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.57μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.046の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。また、実施例B4におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さは、実施例B1におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さと同等であった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
(実施例B5)
本実施例B5は、実施形態1の第5例のエピ層付GaN膜複合基板についての実施例である。
(Example B5)
Example B5 is an example of the epitaxial layer-attached GaN film composite substrate of the fifth example of the first embodiment.
1.GaN膜複合基板の準備
図5を参照して、実施例A1と同様のGaN膜複合基板1を準備した。
1. Preparation of GaN Film Composite Substrate With reference to FIG. 5, a GaN film
2.エピ層付GaN膜複合基板の形成
図5を参照して、GaN膜複合基板1のGaN膜13上に、MOCVD法により、厚さ0.05μmのAl組成比zが0.05のAlzGa1-zNエピ層28(z×tz=0.0025)、厚さ0.05μmでIn組成比yが0.07のInyGa1-yNエピ層22(y×ty=0.0035)、および厚さ4.5μmのGaNエピ層26をこの順に形成し、さらにGaNエピ層26上にAl組成比xが0.08のAlxGa1-xNエピ層24をこの順に形成することにより、エピ層付GaN膜複合基板2を形成した。
2. Referring to formation Figure 5 GaN film composite substrate epilayer, on the
ここで、AlxGa1-xNエピ層24を形成する際のAlxGa1-xNエピ層24にクラックが発生し始める臨界厚さ(すなわちクラックが発生する最小厚さ)は、実施例A1と同様に測定したところ、0.55μmであった。すなわち、AlxGa1-xNエピ層24のAl組成比xおよび厚さtxμmは、x×tx≒0.044の関係があり、式(1)であるx×tx≧0.028の関係を満たしていた。また、InyGa1-yNエピ層22のIn組成比yおよび厚さtyμmは、AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmとの間で、y×ty≒0.08x×txの関係があり、式(2)である0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×txの関係を満たしていた。また、実施例B5におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さは、実施例B1におけるAlxGa1-xNエピ層24の臨界厚さと同等であった。
Here, Al x Ga 1-x N critical thickness of Al x Ga 1-x N cracks in
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 GaN膜複合基板
2 エピ層付GaN膜複合基板
11 支持基板
11m,13n 主面
12,12a,12b 接合膜
13 GaN膜
13i イオン注入領域
13D,13Dr GaN膜ドナー基板
22 InyGa1-yNエピ層
24 AlxGa1-xNエピ層
26 GaNエピ層
28 AlzGa1-zNエピ層
31 サファイア基板。
1 GaN film
Claims (9)
前記AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす、エピ層付GaN膜複合基板。 A GaN film composite substrate obtained by bonding a support substrate and a GaN film, an In y Ga 1-y N epilayer (0 <y <1) and Al x arranged in order from the GaN film side of the GaN film composite substrate. Ga 1-x N epilayer (0 <x <1), and
The Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer are expressed by the formula (1)
x × t x ≧ 0.028 (1)
A GaN film composite substrate with an epi layer that satisfies the above relationship.
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たす、請求項1に記載のエピ層付GaN膜複合基板。 The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer are expressed by the formula between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer. (2)
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
The GaN film composite substrate with an epi layer according to claim 1, satisfying the relationship:
前記AlzGa1-zNエピ層のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たす、請求項4に記載のエピ層付GaN膜複合基板。 An Al z Ga 1 -z N epi layer (0 <z <1) disposed between the GaN film and the GaN epi layer;
The Al composition ratio z and the thickness t z μm of the Al z Ga 1-z N epilayer are expressed by the formula (3).
z × t z <0.028 (3)
The GaN film composite substrate with an epi layer according to claim 4, satisfying the relationship:
前記AlzGa1-zNエピ層のAl組成比zおよび厚さtzμmは、式(3)
z×tz<0.028 (3)
の関係を満たす、請求項6に記載のエピ層付GaN膜複合基板。 An Al z Ga 1-z N epilayer (0 <z <1) disposed between the GaN film and the In y Ga 1-y N epilayer;
The Al composition ratio z and the thickness t z μm of the Al z Ga 1-z N epilayer are expressed by the formula (3).
z × t z <0.028 (3)
The GaN film composite substrate with an epi layer according to claim 6, satisfying the relationship:
前記GaN膜複合基板の前記GaN膜側に、少なくともInyGa1-yNエピ層(0<y<1)およびAlxGa1-xNエピ層(0<x<1)をこの順に形成することによりエピ層付GaN膜複合基板を形成する工程と、を備え、
前記AlxGa1-xNエピ層のAl組成比xおよび厚さtxμmは、式(1)
x×tx≧0.028 (1)
の関係を満たす、エピ層付GaN膜複合基板の製造方法。 Preparing a GaN film composite substrate obtained by bonding a support substrate and a GaN film;
At least an In y Ga 1-y N epilayer (0 <y <1) and an Al x Ga 1-x N epilayer (0 <x <1) are formed in this order on the GaN film side of the GaN film composite substrate. A step of forming a GaN film composite substrate with an epi layer by,
The Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer are expressed by the formula (1)
x × t x ≧ 0.028 (1)
The manufacturing method of the GaN film | membrane composite substrate with an epi layer which satisfy | fills these relationships.
0.01×x×tx≦y×ty≦2×x×tx (2)
の関係を満たす、請求項8に記載のエピ層付GaN膜複合基板の製造方法。 The In composition ratio y and the thickness t y μm of the In y Ga 1-y N epilayer are expressed by the formula between the Al composition ratio x and the thickness t x μm of the Al x Ga 1-x N epilayer. (2)
0.01 × x × t x ≦ y × t y ≦ 2 × x × t x (2)
The manufacturing method of the GaN film | membrane composite substrate with an epi layer of Claim 8 which satisfy | fills the relationship of these.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10115802B2 (en) | 2016-06-20 | 2018-10-30 | Advantest Corporation | Manufacturing method for compound semiconductor device |
JP2019201205A (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | インフィニオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG | Method for processing wide band gap semiconductor wafer, method for forming plurality of thin film wide band gap semiconductor wafers, and wide band gap semiconductor wafer |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1140847A (en) * | 1997-07-16 | 1999-02-12 | Toshiba Corp | Gallium nitride semiconductor device and manufacture thereof |
JP2002176197A (en) * | 2000-05-22 | 2002-06-21 | Ngk Insulators Ltd | Substrate for photonic device and its fabricating method |
JP2003060212A (en) * | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Sanken Electric Co Ltd | Schottky barrier diode and manufacturing method therefor |
JP2004179452A (en) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Hetero epitaxial wafer |
JP2006339675A (en) * | 2006-09-07 | 2006-12-14 | Sharp Corp | Nitride semiconductor laser element and semiconductor optical device |
JP2010182936A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Composite substrate, epitaxial substrate, semiconductor device, and method of manufacturing composite substrate |
JP2011029218A (en) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light emitting element structure, and method of forming the same |
JP2012230969A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | GaN-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD |
JP2014003056A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Nagoya Institute Of Technology | Semiconductor laminate structure and semiconductor element using the same |
JP2014157977A (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Group iii nitride composite substrate, method for manufacturing the same, lamination group iii nitride composite substrate, group iii nitride semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2014
- 2014-09-09 JP JP2014183079A patent/JP2016058512A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1140847A (en) * | 1997-07-16 | 1999-02-12 | Toshiba Corp | Gallium nitride semiconductor device and manufacture thereof |
JP2002176197A (en) * | 2000-05-22 | 2002-06-21 | Ngk Insulators Ltd | Substrate for photonic device and its fabricating method |
JP2003060212A (en) * | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Sanken Electric Co Ltd | Schottky barrier diode and manufacturing method therefor |
JP2004179452A (en) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Hetero epitaxial wafer |
JP2006339675A (en) * | 2006-09-07 | 2006-12-14 | Sharp Corp | Nitride semiconductor laser element and semiconductor optical device |
JP2010182936A (en) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Composite substrate, epitaxial substrate, semiconductor device, and method of manufacturing composite substrate |
JP2011029218A (en) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Sharp Corp | Nitride semiconductor light emitting element structure, and method of forming the same |
JP2012230969A (en) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | GaN-BASED SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD |
JP2014003056A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Nagoya Institute Of Technology | Semiconductor laminate structure and semiconductor element using the same |
JP2014157977A (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Group iii nitride composite substrate, method for manufacturing the same, lamination group iii nitride composite substrate, group iii nitride semiconductor device and method for manufacturing the same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10115802B2 (en) | 2016-06-20 | 2018-10-30 | Advantest Corporation | Manufacturing method for compound semiconductor device |
JP2019201205A (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | インフィニオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG | Method for processing wide band gap semiconductor wafer, method for forming plurality of thin film wide band gap semiconductor wafers, and wide band gap semiconductor wafer |
JP7381221B2 (en) | 2018-05-14 | 2023-11-15 | インフィニオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | Methods of processing wide bandgap semiconductor wafers, methods of forming multiple thin film wide bandgap semiconductor wafers, and wide bandgap semiconductor wafers |
US11887894B2 (en) | 2018-05-14 | 2024-01-30 | Infineon Technologies Ag | Methods for processing a wide band gap semiconductor wafer using a support layer and methods for forming a plurality of thin wide band gap semiconductor wafers using support layers |
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