JP2021014376A - 電子デバイス用基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記接合基板は、複数のシリコン単結晶基板を接合した基板であって、厚さが2000μmより厚く、
前記複数のシリコン単結晶基板は、CZ法により製造された基板であって、抵抗率が0.1Ωcm以下のものであることを特徴とする電子デバイス用基板を提供する。
複数のシリコン単結晶基板を接合して、厚さが2000μmより厚い接合基板とする工程と、
前記接合基板上に窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程とを含み、
前記複数のシリコン単結晶基板として、CZ法により製造された、抵抗率が0.1Ωcm以下のものを用いることを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法を提供する。
即ち、本発明は、シリコン単結晶の接合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、
前記接合基板は、複数のシリコン単結晶基板を接合した基板であって、厚さが2000μmより厚く、
前記複数のシリコン単結晶基板は、CZ法により製造された基板であって、抵抗率が0.1Ωcm以下のものであることを特徴とする電子デバイス用基板である。
また、本発明は、シリコン単結晶の接合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、
複数のシリコン単結晶基板を接合して、厚さが2000μmより厚い接合基板とする工程と、
前記接合基板上に窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程とを含み、
前記複数のシリコン単結晶基板として、CZ法により製造された、抵抗率が0.1Ωcm以下のものを用いることを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法を提供する。
抵抗率が0.007Ωcm、酸素濃度が7×1017atoms/cm3(ASTM’79)のCZシリコン単結晶基板の厚みが1100μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))を2枚準備した。
次に以下のようにして、図1(a)に示すような電子デバイス用基板を作製した。CZシリコン単結晶基板(ベースウェーハ)1及び両面研磨したCZシリコン単結晶基板(ボンドウェーハ)2を熱酸化し、それぞれに厚さ100nmのSiO2膜を形成した。そして、結合工程を経て、結合熱処理を1150℃で2時間行った。その後、酸化膜除去として、10%HFに浸漬し表面酸化膜を除去し、得られた厚さ2200μm(1100μm基板2枚+接合層200nm)の接合基板を作製した。そして、作製した接合基板をMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。エピタキシャル成長後のウェーハの反りは、10μmであった。
比較例1では、CZシリコン単結晶基板の厚みを変更した以外は実施例1と同様にして基板を作製した。抵抗率が0.007Ωcm、酸素濃度が7×1017atoms/cm3(ASTM’79)のCZシリコン単結晶基板の厚みが500μm、625μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))をそれぞれ2枚準備した。
CZシリコン単結晶基板(ベースウェーハ)を熱酸化(厚さ100nm)、両面研磨したCZシリコン単結晶基板(ボンドウェーハ)を熱酸化(厚さ100nm)し、結合工程を経て、結合熱処理を1150℃で2時間行った。その後、酸化膜除去として、10%HFに浸漬し表面酸化膜を除去し、得られた厚さ1000μm(500μm基板2枚+接合層200nm)、1250μm(625μm基板2枚+接合層200nm)の結合基板を作製した。そしてそれぞれの結合基板を同一のMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。基板厚み1250μmのウェーハの反りは、20μmであった。基板厚み1000μmのウェーハでは、50μmであった。
比較例2では、FZシリコン単結晶基板とCZシリコン単結晶基板とを貼り合わせた結合基板を作製し、作製した結合基板にエピタキシャル層を成長させた。抵抗率が0.007Ωcm、酸素濃度が7×1017atoms/cm3(ASTM’79)のCZシリコン単結晶基板と、抵抗率が5000Ωcm、窒素濃度が8×1014atoms/cm3のFZシリコン単結晶基板それぞれの基板の厚みが625μm、675μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))を準備した。
CZシリコン単結晶基板(ベースウェーハ)を熱酸化(厚さ100nm)、両面研磨したFZシリコン単結晶基板(ボンドウェーハ)を熱酸化(厚さ100nm)し、結合工程を経て、結合熱処理を1150℃で2時間行った。その後、酸化膜除去として、10%HFに浸漬し表面酸化膜を除去し、得られた厚さ1250μm(625μm基板2枚+接合層200nm)、1350μm(675μm基板2枚+接合層200nm)の結合基板を作製した。そしてそれぞれの結合基板を同一のMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。基板厚み1250μmのウェーハの反りは、25μmであった。基板厚み1350μmのウェーハでは、15μmであった。
比較例3では、FZシリコン単結晶基板同士を貼り合わせた結合基板を作製し、作製した結合基板にエピタキシャル層を成長させた。抵抗率が5000Ωcm、窒素濃度が8×1014atoms/cm3のFZシリコン単結晶基板の厚みが625μm、675μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))それぞれ2枚を準備した
FZシリコン単結晶基板(ベースウェーハ)1を熱酸化(厚さ100nm)、両面研磨したFZシリコン単結晶基板(ボンドウェーハ)2を熱酸化(厚さ100nm)し、結合工程を経て、結合熱処理を1150℃で2時間行った。その後、酸化膜除去として、10%HFに浸漬し表面酸化膜を除去し、得られた厚さ1250μm(625μm基板2枚+接合層200nm)、1350μm(675μm基板2枚+接合層200nm)の結合基板を作製した。そしてそれぞれの結合基板を同一のMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。基板厚み1250μmのウェーハの反りは、30μmであった。基板厚み1350μmのウェーハでは、20μmであった。
比較例4では、CZシリコン単結晶基板の厚みを比較例1よりもさらに薄くして、比較例1と同様に基板を作製した。抵抗率が0.007Ωcm以下、酸素濃度が7×1017atoms/cm3(ASTM’79)のCZシリコン基板で、基板の厚みが400μmと400μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))を準備した。
CZシリコン単結晶基板(ベースウェーハ)1を熱酸化(厚さ50nm)、両面研磨したCZシリコン単結晶基板(ボンドウエーハ)2を熱酸化(厚さ50nm)し、結合工程を経て、結合熱処理を1150℃で2時間行った。その後、酸化膜除去として、10%HFに浸漬し表面酸化膜を除去し、得られた厚さ800μm(400μm基板2枚+接合層100nm)の結合基板を作製した。そして基板をMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。ウェーハの反りは200μmであった。
比較例5では、CZシリコン単結晶基板の貼り合わせを行わずにエピタキシャル層を成長させた。抵抗率が0.007Ωcm以下、酸素濃度が7×1017atoms/cm3(ASTM’79)のCZシリコン基板で、基板の厚みが625μmのウェーハ(直径150mm、結晶方位(111))を準備した。
そして基板をMOVPE炉で8μm厚のGaN(中間層:4μm、デバイス層4μm)をエピタキシャル成長した。ウェーハの反りは300μmであった。
1、2…(複数の)シリコン単結晶基板、 3…接着層、 4…中間層、
5…窒化物半導体膜(デバイス層)、 6…接合基板。
Claims (6)
- シリコン単結晶の接合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、
前記接合基板は、複数のシリコン単結晶基板を接合した基板であって、厚さが2000μmより厚く、
前記複数のシリコン単結晶基板は、CZ法により製造された基板であって、抵抗率が0.1Ωcm以下のものであることを特徴とする電子デバイス用基板。 - 前記複数のシリコン単結晶基板は、酸素濃度が3.0×1017〜1×1018atoms/cm3(ASTM’79)のものであることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイス用基板。
- 前記接合基板は、複数のCZシリコン単結晶基板がSiO2膜を介して接合されたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子デバイス用基板。
- シリコン単結晶の接合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、
複数のシリコン単結晶基板を接合して、厚さが2000μmより厚い接合基板とする工程と、
前記接合基板上に窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程とを含み、
前記複数のシリコン単結晶基板として、CZ法により製造された、抵抗率が0.1Ωcm以下のものを用いることを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法。 - 前記複数のシリコン単結晶基板として、酸素濃度が3.0×1017〜1×1018atoms/cm3(ASTM’79)のものを用いることを特徴とする請求項4に記載の電子デバイス用基板の製造方法。
- 前記接合基板とする工程において、複数のCZシリコン単結晶基板をSiO2膜を介して接合することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電子デバイス用基板の製造方法。
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