JP5515770B2 - 窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法および窒化物半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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- H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
- H01L21/30621—Vapour phase etching
-
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Description
図1を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、転位密度が1×107cm-2以下の窒化物半導体基板10上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層20を介在させて、少なくとも1層の窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程(図1(A))と、窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層20を分解させることにより、窒化物半導体基板10から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離する工程(図1(B))と、を備える。
図1(A)を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、転位密度が1×107cm-2以下の窒化物半導体基板10上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層20を介在させて、少なくとも1層の窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程を備える。かかる工程により、窒化物半導体エピタキシャル層30に比べて化学的に分解しやすい化学的分離層20と、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層30が得られる。
図1(B)を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用い化学的分解層20を分解させることにより、窒化物半導体基板10から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離する工程を備える。かかる工程により、窒化物半導体エピタキシャル層30にダメージをほとんど与えることなく、窒化物半導体基板10から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離することにより、高品質の窒化物半導体エピタキシャル層30が得られる。
図2を参照して、ガス210を用いる化学的分解層20の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、化学的分解層20に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含むガス210を接触させることにより行うことができる。
図3を参照して、電解液220を用いる化学的分解層20の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後において、化学的分解層20に電解液220を接触させることにより行うことができる。
ガスおよび電解液を用いる化学的分解層の分解は、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中において化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかのガスを接触させることにより行い、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後において化学的分解層に電解液を接触させることにより行うことができる。かかる分解方位によれば、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中は上記ガスにより、窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後は上記電解液により、効率的に化学的分解層を分解することができる。ここで、本分解方法のガスを用いる化学的分解層の分解および電解液を用いる化学的分解層の分解について、それぞれ利点を受けることができる。
図7〜図9を参照して、ガス210および電解液220の少なくともいずれかを用いる化学的分解層20の分解は、さらに化学的分解層20の少なくとも一部分に応力Fを加えて行うことができる。化学的分解層20の少なくとも一部分に応力Fを加えることにより、化学的分解層20の少なくとも一部分に応力Fを集中させてその部分の化学的分解を促進させる。
図10〜図12を参照して、ガス210および電解液220の少なくともいずれかを用いる化学的分解層20の分解は、ガス210および電解液220の少なくともいずれかを化学的分解層20の少なくとも一部分に噴流させて行うことができる。化学的分解層20の少なくとも一部分にガス210または電解液220の噴流210j,220jを接触させることにより、その部分の化学的分解を促進させる。
図13〜図15を参照して、ガス210および電解液220の少なくともいずれかを用いる化学的分解層20の分解は、さらに化学的分解層20の少なくとも一部分に光または熱240を加えて行うことができる。化学的分解層20の少なくとも一部分に光または熱240を加えることにより、その部分の化学的分解を促進させる。
図1を参照して、本実施形態の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法は、窒化物半導体基板10から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離する工程(図1(B))の後、分離された窒化物半導体基板10の主面を表面処理して窒化物半導体基板10を再生する工程(図1(D)、図中のTは表面処理を示す)と、再生された窒化物半導体基板10上に、もうひとつの化学的分解層20を介在させて、少なくとも1層のさらなる窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程(図1(A))と、さらなる窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いてもうひとつの化学的分解層20を分解させることにより、再生された窒化物半導体基板10からさらなる窒化物半導体エピタキシャル層30を分離する工程(図1(B))と、をさらに備えることができる。
図1を参照して、本実施形態の窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態1の形成方法により形成される窒化物半導体エピタキシャル層を含む窒化物半導体デバイスの製造方法であって、窒化物半導体基板10上に、化学的分解層20を介在させて、少なくとも1層の窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程(図1(A))と、窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、ガスおよび電解液の少なくともいずれかを用いて化学的分解層20を分解させることにより、窒化物半導体基板10から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離する工程と、分離された窒化物半導体エピタキシャル層30を支持基板40に接合する工程と、を備える。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図19(A)を参照して、窒化物半導体基板10として、主面がC面に対して0.6°のオフ角を有するn型の導電性を有する転位密度が5×106cm-2のGaN基板を準備した。
図3および図19(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30のn-型GaNドリフト層30qを仮支持基材100上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、InxGa1-xN化学的分解層20に電解液220を接触させることにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解させて、n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q(窒化物半導体エピタキシャル層30)をGaN基板(窒化物半導体基板10)から分離した。ここで、電解液220としては、12質量%の水酸化カリウムと5質量%のエチレンジアミンとを含む30℃に加温された水溶液を用いた。
次に、窒化物半導体エピタキシャル層30のn+型GaNストップ層30pの主面を、支持基板40であるMo(モリブデン)基板の主面に貼り合わせて接合した。次いで、仮支持基材100を外し、窒化物半導体エピタキシャル層30のn-型GaNドリフト層30qの主面上に、スパッタ法により、ショットキー電極50としてAu/Ni電極を形成した。こうして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧(耐電圧、以下同じ)が600Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。ここで、耐圧およびオン抵抗は、高耐圧プローバーにより測定した。
実施例1においてn+型GaNストップ層およびn-型GaNドリフト層からなる窒化物半導体エピタキシャル層から分離されたn型の導電性を有するGaN基板(窒化物半導体基板)の主面をCMPして、GaN基板(窒化物半導体基板)を再生させた。
実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板)を準備した。このGaN基板(窒化物半導体基板)上に、実施例1と同様にして、GaNバッファ層を成長させた。
実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板)を準備した。このGaN基板(窒化物半導体基板)上に、実施例1と同様にして、GaNバッファ層を成長させた。
図18(A)および図19(A)を参照して、GaN基板(窒化物半導体基板10)上に窒化物半導体エピタキシャル層30を成長させる工程において、GaNバッファ層11とInxGa1-xN化学的分解層20との間に、ホール供給層として、ホール濃度が5×1017cm-3で厚さが0.2μmのGaN層、ホール濃度が1×1016cm-3で厚さが0.05μmのAlxGa1-xN層(x=0.08)、ホール濃度が1×1016cm-3で厚さが0.2μmのGaN層を順次形成したこと以外は、実施例1と同様とした。ここで、ホール濃度は、別途C−V測定法により測定した。その後、実施例1と同様にして、GaN基板(窒化物半導体基板10)から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離した後、SBDを作製した。こうして得られたSBDは、耐圧が600Vで、オン抵抗は0.8mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
図4を参照して、GaN基板(窒化物半導体基板10)からのn+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30qからなる窒化物半導体エピタキシャル層30の分離は、GaN基板(窒化物半導体基板10)上にInxGa1-xN化学的分解層20を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層30を透明な仮支持基材110上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、InxGa1-xN化学的分解層20に電解液220を接触させながら、InxGa1-xN化学的分解層20に波長320〜400nmの光222を照射させることにより行ったこと以外は、実施例1と同様にして、SBDを作製した。
図5を参照して、GaN基板(窒化物半導体基板10)からのn+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30qからなる窒化物半導体エピタキシャル層30の分離を以下のように行ったこと以外は、実施例1と同様にしてSBDを作製した。すなわち、GaN基板(窒化物半導体基板10)上にInxGa1-xN化学的分解層20を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層30について、その窒化物半導体基板10を導電性の仮支持基材122に導電性接着剤などを用いて仮支持させ、その窒化物半導体エピタキシャル層30を導電性の仮支持基材124に導電性接着剤などを用いて仮支持させた。また、電解液220中に陰極224cとして白金(Pt)電極を配置した。次に、上記GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させることにより接触させながら、仮支持基材122を陽極226aとし、仮支持基材124を陰極226cとして、陽極226aと陰極226cとの間に電圧を印加することにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解して、GaN基板(窒化物半導体基板10)から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離した。
図6を参照して、GaN基板(窒化物半導体基板10)からのn+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30qからなる窒化物半導体エピタキシャル層30の分離を以下のように行ったこと以外は、実施例1と同様にしてSBDを作製した。すなわち、GaN基板(窒化物半導体基板10)上にInxGa1-xN化学的分解層20を介在させて形成された窒化物半導体エピタキシャル層30について、その窒化物半導体基板10を導電性の仮支持基材122に導電性接着剤などを用いて仮支持させ、その窒化物半導体エピタキシャル層30を導電性の仮支持基材124に導電性接着剤などを用いて仮支持させた。次に、上記GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させることにより接触させながら、仮支持基材122を陽極226aとし、仮支持基材124を陰極226cとして、陽極226aと陰極226cとの間に電圧を印加することにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解して、GaN基板(窒化物半導体基板10)から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離した。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図20(A)を参照して、窒化物半導体基板10として、実施例1と同様のGaN基板を準備した。次に、実施例1と同様にして、GaN基板(窒化物半導体基板10)上にGaNバッファ層(バッファ層11)を成長させ、GaNバッファ層(バッファ層11)上にInxGa1-xN化学的分解層20(x:0〜0.15)を成長させた。
図20(B)を参照して、実施例8と同様にして、GaN基板(窒化物半導体基板10)から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離した。
次に、図20(C)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30のn+型GaNストップ層30pの主面に、スパッタ法により、支持基板40であるMo(モリブデン)基板を形成した。次いで、仮支持基材100を外し、窒化物半導体エピタキシャル層30のp型GaNガードリング層30rの一部を、ICP(誘導結合プラズマ)エッチングにより除去して、その除去部に、スパッタ法により、ショットキー電極50としてAu/Ni電極を形成した。こうして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧が800Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図21(A)を参照して、窒化物半導体基板10として、主面がC面から0.4°のオフ角を有すること以外は、実施例1と同様のGaN基板を準備した。次に、実施例3と同様にして、GaN基板(窒化物半導体基板10)上にGaNバッファ層(バッファ層11)を成長させ、GaNバッファ層(バッファ層11)上にInxAl1-xN化学的分解層20(x=0.18)を成長させた。
図21(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30のp型GaNガードリング層30rの一部を、ICP(誘導結合プラズマ)エッチングにより除去して、その除去部に、スパッタ法により、ショットキー電極50としてAu/Ni電極を形成した。
図22(B)を参照して、凹部30cpが形成された窒化物半導体エピタキシャル層30のショットキー電極50が形成されたp型GaNガードリング層30rを、ワックス150を用いて仮支持基材100上に仮支持させた後、上記GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxAl1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、InxGa1-xN化学的分解層20に電解液220を接触させることにより、GaN基板(窒化物半導体基板10)から窒化物半導体エピタキシャル層30を分離した。ここで、分離方法としては、実施例8と同様の方法を用いた。
図22(C)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30のn+型GaNストップ層30p上に、スパッタ法により、オーミック電極400としてMo(モリブデン)電極を形成した。次に、かかるオーミック電極400を、メタルボンディング440により、支持基板40に接合した。こうして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧が900Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図23(A)を参照して、実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板10)を準備した。
次に、図23(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30上に形成されたショットキー電極50のSixNyフィールドプレート50bを仮支持基材100上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のGaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、InxGa1-xN化学的分解層20に電解液220を接触させることにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解させて、n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q(窒化物半導体エピタキシャル層30)をGaN基板(窒化物半導体基板10)から分離した。ここで、電解液220としては、12質量%の水酸化カリウムと5質量%のエチレンジアミンとを含む30℃に加温された水溶液を用いた。
次に、図23(C)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30のn+型GaNストップ層30p上に、スパッタ法によりオーミック電極400としてMo電極を形成した。次いで、このMo電極(オーミック電極400)にAuSnを用いて支持基板40としてMo基板を貼り付けた後、仮支持基材を除去した。
こうして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧(耐電圧、以下同じ)が800Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。ここで、耐圧およびオン抵抗は、高耐圧プローバーにより測定した。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図24(A)を参照して、実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板10)を準備した。次いで、このGaN基板(窒化物半導体基板10)上に、実施例11と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層30(n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q)ならびにショットキー電極50(Au/Ni電極50aおよびSixNyフィールドプレート50b)を順次形成した。
次に、図24(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30上に形成されたショットキー電極50のSixNyフィールドプレート50bを仮支持基材100上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、仮支持基材100の外周部を固定してその中央部に圧縮応力として50kPaの圧力をかけて、上記のGaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、InxGa1-xN化学的分解層20に電解液220を接触させたこと以外は、実施例11と同様にして、InxGa1-xN化学的分解層20を分解させて、n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q(窒化物半導体エピタキシャル層30)をGaN基板(窒化物半導体基板10)から分離した。本実施例においては、GaN基板(窒化物半導体基板10)から、窒化物半導体エピタキシャル層30を分離するための時間が実施例11に比べて、約50%に短縮された。
次に、図24(C)を参照して、実施例11と同様にして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧(耐電圧、以下同じ)が800Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図25(A)を参照して、実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板10)を準備した。次いで、このGaN基板(窒化物半導体基板10)上に、実施例11と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層30(n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q)ならびにショットキー電極50(Au/Ni電極50aおよびSixNyフィールドプレート50b)を順次形成した。
次に、図25(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30上に形成されたショットキー電極50のSixNyフィールドプレート50bを仮支持基材100上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のGaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30をそれらの主面に垂直な中心軸の回りに10rpmで回転させながら、電解液220中に配置された噴流形成装置230である小型ウォータジェット装置(ディスコ社製DAW4110)を用いて電解液220の噴流220jをInxGa1-xN化学的分解層20の外周部から中央部に約100ml/秒の噴流量で順次接触させることにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解させて、n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q(窒化物半導体エピタキシャル層30)をGaN基板(窒化物半導体基板10)から分離した。本実施例においては、GaN基板(窒化物半導体基板10)から、窒化物半導体エピタキシャル層30を分離するための時間が実施例11に比べて、約30%に短縮された。
次に、図25(C)を参照して、実施例11と同様にして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧(耐電圧、以下同じ)が800Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
1.窒化物半導体エピタキシャル層の成長
図26(A)を参照して、実施例1と同様のGaN基板(窒化物半導体基板10)を準備した。次いで、このGaN基板(窒化物半導体基板10)上に、実施例11と同様にして、窒化物半導体エピタキシャル層30(n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q)ならびにショットキー電極50(Au/Ni電極50aおよびSixNyフィールドプレート50b)を順次形成した。
次に、図26(B)を参照して、窒化物半導体エピタキシャル層30上に形成されたショットキー電極50のSixNyフィールドプレート50bを仮支持基材100上に粘着剤などを用いて仮支持させた後、上記のGaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30を電解液220に浸漬させて、GaN基板(窒化物半導体基板10)、InxGa1-xN化学的分解層20および窒化物半導体エピタキシャル層30をそれらの主面に垂直な中心軸の回りに10rpmで回転させながらYAGレーザ(日本レーザー社製brilliant b 532nm)を用いて化学的分解層20の外周部から中央部にピーク波長が1060nmでエネルギーが100mJ/cm2のレーザ光を順次加えてそれらの部分を局所的に加熱することにより、InxGa1-xN化学的分解層20を分解させて、n+型GaNストップ層30pおよびn-型GaNドリフト層30q(窒化物半導体エピタキシャル層30)をGaN基板(窒化物半導体基板10)から分離した。本実施例においては、GaN基板(窒化物半導体基板10)から、窒化物半導体エピタキシャル層30を分離するための時間が実施例11に比べて、約30%に短縮された。
次に、図26(C)を参照して、実施例11と同様にして、窒化物半導体デバイスとしてSBD(ショットキーバリアダイオード)を作製した。こうして得られたSBDは、耐圧(耐電圧、以下同じ)が900Vで、オン抵抗は0.7mΩ・cm2であり、高い特性を有していた。
Claims (31)
- 転位密度が1×107cm-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも1層の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記化学的分解層を分解させることにより、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、を備え、
前記化学的分解層は、インジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。 - 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における前記化学的分解層の分解は、少なくとも前記化学的分解層に電解液を接触させることにより行う請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記電解液は、前記化学的分解層および前記窒化物半導体エピタキシャル層に接触し、前記化学的分解層の分解を促進する化学物質および前記窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質の少なくともいずれかを含む請求項2に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中における前記化学的分解層の分解は少なくとも前記化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含む前記ガスを接触させることにより行い、前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程後における前記化学的分解層の分解は少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させることにより行う請求項1から請求項3までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、化学的分解層にホールを供給するホール供給層を、前記化学的分解層に隣接させかつ前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との間に形成する請求項1から請求項4までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させながら、前記化学的分解層に光を照射する請求項2から請求項5までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記電解液中に陰極を配置し、
少なくとも前記化学的分解層に前記電解液を接触させながら、前記化学的分解層が陽極になるように、前記化学的分解層と前記陰極との間に電圧を印加する請求項2から請求項6までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。 - 前記窒化物半導体基板、前記化学的分解層および前記窒化物半導体エピタキシャル層に前記電解液を接触させながら、
前記窒化物半導体基板が陽極となり、前記窒化物半導体エピタキシャル層が陰極となるように、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体エピタキシャル層との間に電圧を印加する請求項2から請求項6までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。 - 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおける前記化学的分解層の分解は、前記化学的分解層に水素ガスおよびアンモニアガスの少なくともいずれかを含む前記ガスを接触させることにより行う請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程において、900℃以下の雰囲気温度で前記化学的分解層を成長させ、1000℃以上の雰囲気温度で前記化学的分解層を分解させる請求項4または請求項9に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、さらに前記化学的分解層の少なくとも一部分に応力を加えて行う請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを前記化学的分解層の少なくとも一部分に噴流させて行う請求項1または請求項11に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いる前記化学的分解層の分解は、さらに前記化学的分解層の少なくとも一部分に光または熱を加えて行う請求項1、請求項11および請求項12のいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかは、前記窒化物半導体エピタキシャル層の分解を抑制する化学物質を含む請求項11から請求項13までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層は、インジウム以外のIII族元素を含む請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が15mol%以上である請求項1から請求項15までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が前記化学的分解層において第1の主面から内部にかけて増大し前記内部から第2の主面にかけて減少する、インジウム組成の傾斜構造を有する請求項1から請求項16までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記化学的分解層は、アルミニウムをさらに含む請求項1から請求項17までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記化学的分解層の格子定数とGaN半導体の格子定数との差が、前記GaN半導体の格子定数に対して1%以下である請求項18に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記化学的分解層は、窒素に対する前記インジウムの組成が15mol%以上20mol%以下である請求項19に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記電解液は、インジウムのイオンと選択的に配位する化合物を含む請求項1から請求項20までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層の転位密度が1×107cm-2以下である請求項1から請求項21までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体基板はGaN基板であり、前記窒化物半導体エピタキシャル層はGaNエピタキシャル層である請求項1から請求項22までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記電解液は、ガリウムのイオンを含む請求項23に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 分離された前記窒化物半導体エピタキシャル層の厚さが3μm以上100μmである請求項1から請求項24までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 分離された前記窒化物半導体エピタキシャル層は、厚さが3μm以上20μm以下かつキャリア濃度が2×1016cm-3以下の層を含む請求項1から請求項25までのいずれかに記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。
- 前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の後、
分離された前記窒化物半導体基板の主面を表面処理して前記窒化物半導体基板を再生する工程と、
再生された前記窒化物半導体基板上に、もうひとつの化学的分解層を介在させて、少なくとも1層のさらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
前記さらなる窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記もうひとつの化学的分解層を分解させることにより、再生された前記窒化物半導体基板から前記さらなる窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、をさらに備える請求項1に記載の窒化物半導体エピタキシャル層の形成方法。 - 転位密度が1×107cm-2以下の窒化物半導体基板上に、ガスおよび電解液の少なくともいずれかにより化学的に分解する化学的分解層を介在させて、少なくとも1層の窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程と、
前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程中およびこの工程後の少なくともいずれかにおいて、前記ガスおよび前記電解液の少なくともいずれかを用いて前記化学的分解層を分解させることにより、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程と、
分離された前記半導体エピタキシャル層を支持基板に接合する工程と、を備え、
前記化学的分解層は、インジウムを含む窒化物半導体層である窒化物半導体デバイスの製造方法。 - 前記支持基板は、面抵抗が0.05mΩ・cm2以下の導電性支持基板である請求項28に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。
- 前記窒化物半導体エピタキシャル層を成長させる工程の後、前記窒化物半導体基板から前記窒化物半導体エピタキシャル層を分離する工程の前に、
前記窒化物半導体エピタキシャル層の主面から前記化学的分解層に達する深さの凹部を形成する工程を、さらに備える請求項28または請求項29に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。 - 前記凹部は、気相エッチングを用いて形成する請求項30に記載の窒化物半導体デバイスの製造方法。
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