JP2017112324A - 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化合物半導体からなる活性層用ウェーハ11の表面11Aに分子イオン15を照射し、活性層用ウェーハ11の内部に欠陥領域16を形成する分子イオン照射工程と、活性層用ウェーハ11とシリコンからなる支持基板用ウェーハ12とを活性層用ウェーハ11の欠陥領域16側表面11Aを介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせた活性層用ウェーハ11および支持基板用ウェーハ12に対して熱処理を施して、欠陥領域16で劈開して活性層用ウェーハ11の一部11Bを剥離する剥離熱処理工程と、支持基板用ウェーハ12上の活性層用ウェーハ11の残部11Cの上に、上記化合物半導体をエピタキシャル成長させてエピタキシャル層13を形成するエピタキシャル層形成工程とを有する。
【選択図】図1
Description
(1)化合物半導体からなる活性層用ウェーハの表面に分子イオンを照射し、前記活性層用ウェーハの内部に欠陥領域を形成する分子イオン照射工程と、前記活性層用ウェーハと、シリコンからなる支持基板用ウェーハとを、前記活性層用ウェーハの前記欠陥領域側表面を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、貼り合わせた前記活性層用ウェーハおよび前記支持基板用ウェーハに対して熱処理を施して、前記欠陥領域で劈開して前記活性層用ウェーハの一部を剥離する剥離熱処理工程と、前記支持基板用ウェーハ上の前記活性層用ウェーハの残部の上に、前記化合物半導体をエピタキシャル成長させてエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程とを有することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。図1は、本発明による貼り合わせウェーハの製造方法のフローチャートを示している。本発明による貼り合わせウェーハの製造方法は、化合物半導体からなる活性層用ウェーハ11(図1(A))の表面11Aに分子イオン15を照射し(図1(B))、活性層用ウェーハ11の内部に欠陥領域16を形成する分子イオン照射工程(図1(C))と、活性層用ウェーハ11と、シリコンからなる支持基板用ウェーハ12とを、活性層用ウェーハ11の欠陥領域16側表面11Aを介して貼り合わせる貼り合わせ工程(図1(D))と、貼り合わせた活性層用ウェーハ11および支持基板用ウェーハ12に対して熱処理を施して、欠陥領域16で劈開して活性層用ウェーハ12の一部11Bを剥離する剥離熱処理工程(図1(E))と、支持基板用ウェーハ12上の活性層用ウェーハ11の残部11Cの上に、上記化合物半導体をエピタキシャル成長させてエピタキシャル層13を形成するエピタキシャル層形成工程(図1(F))とを有することを特徴とする。図1(F)は、この製造方法により得られた貼り合わせウェーハ1の模式断面図を示している。以下、各工程を具体的に説明する。
次に、本発明による貼り合わせウェーハについて説明する。上記本発明による貼り合わせウェーハの製造方法により製造された、図1(F)に示したシリコンウェーハ1は、シリコンからなる支持基板用ウェーハ12と、該支持基板用ウェーハ12上の化合物半導体からなる活性層用ウェーハ11(11C)と、活性層用ウェーハ11上の上記化合物半導体からなるエピタキシャル層13とを有する。ここで、エピタキシャル層13の転位密度が1×106/cm2以下であることを特徴とする。
図1に示したフローチャートに従って、貼り合わせウェーハを製造した。すなわち、まず、活性層用ウェーハとして、HVPE法により製造したGaNウェーハ(直径:2インチ、面方位:c面(<0001>)、厚さ:350μm)を、支持基板用ウェーハとして、CZ法により得られた単結晶シリコンインゴットから採取されたシリコンウェーハ(直径:2インチ、面方位:<001>、厚さ:350μm、酸素濃度:1.1×1018atoms/cm3)を用意した。次いで、分子イオン発生装置(日新イオン機器社製、型番:CLARIS)を用いて、分子イオンとしてB2H5を生成し、加速電圧:40keV/分子、ドーズ量:5×1016分子/cm2、ホウ素1原子当たりの加速電圧:16keV/原子の条件で、活性層用ウェーハの表面に照射し、活性層用ウェーハの内部に欠陥領域を形成した。続いて、活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハをチャンバー内に導入し、チャンバー内を真空度:6×10−4Paの真空状態にした後、Arイオンを照射して活性層用ウェーハおよび支持基板用ウェーハの表面を活性化処理した後、常温にて、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハとを、活性層用ウェーハの欠陥領域側表面を介して貼り合わせた。その後、貼り合わせたウェーハをチャンバーから取り出した後、バッチ式横型熱処理炉内に搬送し、窒素雰囲気において、500℃にて30分の剥離熱処理を行った。その後、ウェーハをMOCVD装置に搬送し、剥離後の活性層用ウェーハの残部(GaN)上にGaNを2μmエピタキシャル成長させた。こうして、本発明の発明例1による貼り合わせウェーハを作製した。この貼り合わせウェーハと同じものを、さらに2枚作製した。
発明例1と同様に、貼り合わせウェーハを製造した。ただし、剥離熱処理工程とエピタキシャル層形成工程との間に、活性層用ウェーハの残部の表面(剥離面)を平坦化する処理を行った。具体的には、プラズマエッチング装置(スピードファム社製、型番:DCP−200X)を用いて活性層用ウェーハ表面の平坦化加工を行い、装置を用いて行い、発明例2による貼り合わせウェーハを作製した。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1と同様に、貼り合わせウェーハを製造した。ただし、活性層用ウェーハの表面に分子イオンB2H5を照射する代わりに、イオン注入装置(アプライドマテリアル製、型番:QuantumII−80)により、水素イオンを加速電圧:40keV、ドーズ量:4×1017cm−2の条件で注入して、従来例による貼り合わせウェーハを作製した。その他の条件は、発明例1と全て同じである。
発明例1および2、並びに従来例に対するそれぞれ3枚の貼り合わせウェーハについて、エピタキシャル層の転位密度を評価した。この評価は、具体的には、カソードルミネッセンス法に基づいて行い、黒点状に出力した箇所をカウントし、単位面積当たりの黒点数に換算した。評価箇所は、ウェーハ中心、ウェーハ中心とウェーハ端との中央位置、およびウェーハ端からウェーハ径方向内側に5mmの位置、の3カ所であり、これら3カ所での測定値の平均値を求めた。得られた結果を表1に示す。
11 活性層用ウェーハ
11A 活性層用ウェーハの表面
11B 活性層用ウェーハの一部
11C 活性層用ウェーハの残部
12 支持基板用ウェーハ
13 エピタキシャル層
14 デバイス形成領域
15 分子イオン
16 欠陥領域
Claims (8)
- 化合物半導体からなる活性層用ウェーハの表面に分子イオンを照射し、前記活性層用ウェーハの内部に欠陥領域を形成する分子イオン照射工程と、
前記活性層用ウェーハと、シリコンからなる支持基板用ウェーハとを、前記活性層用ウェーハの前記欠陥領域側表面を介して貼り合わせる貼り合わせ工程と、
貼り合わせた前記活性層用ウェーハおよび前記支持基板用ウェーハに対して熱処理を施して、前記欠陥領域で劈開して前記活性層用ウェーハの一部を剥離する剥離熱処理工程と、
前記支持基板用ウェーハ上の前記活性層用ウェーハの残部の上に、前記化合物半導体をエピタキシャル成長させてエピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程と、
を有することを特徴とする貼り合わせウェーハの製造方法。 - 前記分子イオンの構成元素は、前記化合物半導体の構成元素と同族の元素か、該同族の元素および水素である、請求項1に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記貼り合わせ工程は、真空状態下のチャンバー内において常温にて行う、請求項1または2に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記剥離熱処理工程と前記エピタキシャル層形成工程との間に、前記活性層用ウェーハの残部の表面を平坦化する工程をさらに有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- 前記化合物半導体は窒化ガリウムまたは炭化シリコンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の貼り合わせウェーハの製造方法。
- シリコンからなる支持基板用ウェーハと、該支持基板用ウェーハ上の化合物半導体からなる活性層用ウェーハと、該活性層用ウェーハ上の前記化合物半導体からなるエピタキシャル層とを有する貼り合わせウェーハにおいて、
前記エピタキシャル層の転位密度が1×105/cm2以下であることを特徴とする貼り合わせウェーハ。 - 前記エピタキシャル層の転位密度が5×104/cm2以下である、請求項6に記載の貼り合わせウェーハ。
- 前記化合物半導体は窒化ガリウムまたは炭化シリコンである、請求項6または7に記載の貼り合わせウェーハ。
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