JP5568940B2 - 半導体基板、半導体デバイス、半導体基板の製造方法および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
図1(A)〜(D)を参照して、本発明の一実施の形態における半導体基板10を説明する。図1(A)に示すように、本実施の形態における半導体基板10は、異種基板11と、異種基板11上に形成された窒化物層12とを備えている。
図8を参照して、本発明の実施の形態2の半導体基板10bは、基本的には図1に示す半導体基板10aと同様の構成を備えているが、応力緩和領域が異種材料膜19bである点において異なる。異種材料膜19bは、窒化物層12と異なる材料であれば特に限定されず、たとえばSiO2(二酸化珪素)膜、SiN(窒化珪素)膜などを用いることができる。
図13を参照して、本発明の実施の形態3の半導体基板10cは、基本的には図1に示す半導体基板10aと同様の構成を備えているが、応力緩和領域が多結晶19cである点において異なる。
図20を参照して、本発明の実施の形態2の半導体基板10dは、基本的には図1に示す半導体基板10aと同様の構成を備えているが、応力緩和領域が反転層19dである点において異なる。
図21を参照して、本発明の一実施の形態における半導体デバイスとしてのショットキーバリアダイオード(SBD:Schottky Barrier Diode)20を説明する。図21に示すように、SBD20は、半導体基板10と、半導体基板10上に形成されたエピタキシャル層21と、半導体基板10の裏面に形成された電極22と、エピタキシャル層21上に形成されたショットキー電極23とを備えている。
(本発明参考例1〜10、14、15)
本発明参考例1〜10、14、15は、基本的には実施の形態1の半導体基板10aの製造方法にしたがって製造した。
本発明参考例11では、実施の形態3にしたがって、半導体基板10cを製造した。本発明参考例11における半導体基板10cの製造方法は、基本的には本発明参考例1と同様であったが、窒化物基板15を準備するステップS1において異なっていた。
本発明実施例12では、実施の形態4にしたがって、半導体基板10dを製造した。本発明実施例12における半導体基板10dの製造方法は、基本的には本発明参考例1と同様であったが、窒化物基板15を準備するステップS1において異なっていた。
本発明参考例13では、実施の形態2にしたがって、半導体基板10bを製造した。本発明参考例13における半導体基板10bの製造方法は、基本的には本発明参考例1と同様であったが、窒化物基板15を準備するステップS1においてGaN基板に溝を形成した後にSiO2膜を形成した点において異なっていた。
本発明参考例16の半導体基板は、基本的には本発明参考例1と同様に製造したが、貼り合わせ基板16aから窒化物基板の一部を剥離するステップS5の後に、溝19aを形成した点において異なっていた。
本発明参考例17の半導体基板は、基本的には本発明参考例1と同様に製造したが、異種基板11として、サファイア基板を用いた点において異なっていた。
図23に示すように、比較例1の半導体基板40は、基本的には本発明参考例1と同様に製造したが、応力緩衝領域としての溝19aを形成しなかった点において異なっていた。つまり、比較例1の半導体基板40は、溝19aを有していない窒化物層12を備えていた。
図24に示すように、比較例2の半導体基板50は、基本的には本発明参考例1と同様に製造したが、応力緩和領域としても溝19aを形成したなった点、および異種基板としてサファイア基板53を用いた点において異なっていた。つまり、図24に示すように、比較例2の半導体基板50は、本発明参考例17の半導体基板と基本的に同様の構成を備えていたが、溝19aを有していない窒化物層12を備えていた点において異なっていた。
本発明参考例1〜11、13〜17、本発明実施例12および比較例1、2の半導体基板を構成する窒化物層(GaN層)の主面上に、OMVPE法により、3μmの厚さを有するn型GaNエピタキシャル層を形成し、エピタキシャルウエハを製造した。
Si基板を異種基板11として用いる場合には、エピタキシャル層を形成すると、窒化物層12およびエピタキシャル層の積層に、熱膨張率の差から引張応力が加えられる。しかし、表1に示すように、異種基板11としてSi基板を用いた本発明参考例1〜11、13〜16および本発明実施例12は、同じ異種基板11を用いた比較例1と比較して、クラック発生率を低減することができた。このことから、引張応力が加えられる場合には、窒化物層12に応力緩和領域を形成することで、クラックの発生率を低減できることがわかった。
Claims (7)
- 窒化物層の主面上にエピタキシャル層を形成するための半導体基板であって、
異種基板と、
前記異種基板上に形成された前記窒化物層とを備え、
前記窒化物層は応力緩和領域を有し、
前記応力緩和領域は、反転層である、半導体基板。 - 前記応力緩和領域は、前記窒化物層の前記主面において、ドット状、ストライプ状、または格子状である、請求項1に記載の半導体基板。
- 請求項1または2に記載の半導体基板と、
前記半導体基板の前記窒化物層の前記主面上に形成されたエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層に形成された電極とを備えた、半導体デバイス。 - 窒化物層の主面上にエピタキシャル層を形成するための半導体基板の製造方法であって、
主面と、前記主面と反対側の裏面とを有する窒化物基板を準備する工程と、
前記窒化物基板の前記裏面に、イオンを注入する工程と、
前記窒化物基板の前記裏面と、異種基板とを貼り合わせることにより、貼り合わせ基板を形成する工程と、
前記貼り合せ基板から前記窒化物基板の一部を剥離することにより、窒化物層を形成する工程とを備え、
前記窒化物層は応力緩和領域を有し、
前記応力緩和領域は、反転層である、半導体基板の製造方法。 - 前記応力緩和領域は、前記窒化物層の前記主面において、ドット状、ストライプ状、または格子状である、請求項4に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記窒化物基板を準備する工程では、前記裏面に前記応力緩和領域を有する前記窒化物基板を準備する、請求項4または5に記載の半導体基板の製造方法。
- 請求項4〜6のいずれか1項に記載の半導体基板の製造方法により半導体基板を製造する工程と、
前記半導体基板の前記窒化物層上にエピタキシャル層を形成する工程と、
前記エピタキシャル層上に電極を形成する工程とを備えた、半導体デバイスの製造方法。
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