JP6279619B2 - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
従来、エピタキシャル成長させた円柱状の結晶の外周縁側の円筒状領域に歪みが生じており、スライス加工の際に、その歪みに起因して、クラックが生じることが知られている。そして、この歪みは、エピタキシャル成長時に結晶に取り込まれる不純物の濃度が上記の円筒状領域とその内側の領域とで異なることに起因して生じる。
図1A、1B、1Cは、円柱状のIII族窒化物半導体単結晶2を基板1上にエピタキシャル成長させる過程を模式的に表す垂直断面図である。図2は、成長したIII族窒化物半導体単結晶2の上面図である。図1A、1B、1C、及び図2に示されるIII族窒化物半導体単結晶2は、III族窒化物半導体単結晶2の一例としてのc面(Ga面)成長したGaN結晶である。
上記のように、III族窒化物半導体単結晶2中の歪みは、不純物濃度分布に起因するため、III族窒化物半導体単結晶2中の外周縁側に円筒状に分布しており、全体としてバランスを保っている。ところが、歪みを含んだ状態のIII族窒化物半導体単結晶2を加工するために、その外周の一部を切ったり削ったりすると、歪みの一部が局所的に解放され、III族窒化物半導体単結晶2中の歪みのバランスが崩れて、クラックが発生するおそれがある。
次に、円筒状領域4の除去により残された円柱状領域3のスライス加工を行う。
第2の実施の形態は、III族窒化物半導体単結晶の歪みを除去する手段において、第1の実施の形態と異なる。なお、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略又は簡略化する。
本実施の形態における円筒状領域4は、円柱状領域3のスライス加工前に、円柱状領域3から分離される領域である。円筒状領域4を円柱状領域3から分離することにより、円筒状領域4を除去する場合と同様に、円柱状領域3のスライス加工時のクラックの発生を防ぐことができる。
上記第1及び第2の実施の形態によれば、エピタキシャル成長させたIII族窒化物半導体単結晶中の歪みをクラックの発生を抑えつつ除去し、それによってクラックを発生させずにIII族窒化物半導体単結晶をスライスして半導体基板を得ることができる。
VAS法で作製した直径62mmのc面を主面とするGaN基板を基板1として、HVPE成長装置50を用いてGaN結晶を成長させた。HVPE成長時のガス流量条件は、キャリアガスである水素ガスが900sccm、窒素ガスが8100sccm、塩化ガリウムガスが180sccm、アンモニアガスが500sccmとした。成長圧力は100kPa、成長時の基板温度は1070℃とし、成長時間は15時間とした。成長中は、基板1を5rpmで回転させ、また、ドーピング原料ガスとしてジクロルシランを基板領域に供給することによりシリコンを約1018cm−3ドープした。この結果、約4.5mmの厚さのSiドープGaN結晶が、基板1上に成長した。
実施例1と同様の方法で成長させたGaN結晶を、円筒状領域4を除去することなくワイヤーソーでスライスしようとしたところ、ワイヤーで切り込みをいれた途端にクラックが発生して2つに割れてしまい、それ以上作業を続行することができなかった。
直径58mmのc面を主面とする単結晶サファイア基板上に、MOCVD法で、トリメチルガリウムとアンモニアを原料として、アンドープGaN層を400nm成長させ、さらにその上に、金属チタン膜を20nm蒸着させた。この基板を基板1として、HVPE成長装置50内に載置し、水素ガスを20%混合したアンモニアの気流中で、1050℃、30minの熱処理を施すことにより、基板1の表面の金属チタン膜を網目状の窒化チタン膜に変化させ、同時に、GaN層に無数の微小ボイドを発生させた。続けて、HVPE成長装置50内で基板1上にアンモニアと塩化ガリウムを供給し、ジクロルシランをドーパントとしてSiドープGaN結晶を約7mmの厚さに成長させた。結晶成長に際しては、キャリアガスとして水素と窒素の混合ガスを用い、その組成を最適化することで、基板1のボイド中にGaN結晶を埋め込んで、成長中にGaN結晶が基板1から剥離しないように調整した。
主面がc面からm軸方向に2°傾いたGaNのオフ基板を基板1として、実施例1と同様の方法により、結晶方位を傾けたGaN結晶を成長させた。次に、得られたGaN結晶に超音波加工機を用いた超音波加工を施し、直径56mmの円柱状領域3と円筒状領域4に分離した。この超音波加工は、図8A、8Bに示されるホールソー8と近い形状の円筒状のカッターを用いて、ダイヤモンドスラリーを供給しながらゆっくりと行った。
次に、GaN結晶の円柱状領域3を、ワイヤーソーを用いてスライスし、厚さ630μmのGaN自立基板を5枚取得した。更に、得られたGaN自立基板の外周縁部にべべリング加工を施して、直径が50.8mmとなるように成型し、オリエンテーションフラット、インデックスフラットを形成した後、表裏面に鏡面研磨加工を施し、その厚さを400〜450μmとした。
実施例1と同様の方法により、VAS法で作製した直径62mmのc面を主面とするGaN基板を基板1として、その上にHVPE法により厚さ約3mmのSiドープGaN結晶を成長させた。
実施例1と同様の方法により、VAS法で作製した直径62mmのc面を主面とするGaN基板を基板1として、その上にHVPE法により厚さ約4mmのSiドープGaN結晶を成長させた。
実施例1と同様の方法により、VAS法で作製した直径62mmのc面を主面とするGaN基板を基板1として、その上にHVPE法により厚さ約3mmのSiドープGaN結晶を成長させた。
実施例1と同様の方法により、VAS法で作製した直径62mmのc面を主面とするGaN基板を基板1として、その上にHVPE法により厚さ約4mmのSiドープGaN結晶を成長させた。
1p 主面
2 III族窒化物半導体単結晶
3 円柱状領域
3p 面
4 円筒状領域
4p ファセット面
5 半導体基板
6 空隙
10 砥石
20 型彫り放電電極
30 保護膜
40 ホールソー
50 HVPE成長装置
Claims (20)
- 円形の基板の主面上に、円柱状のIII族窒化物半導体単結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
前記III族窒化物半導体単結晶の外周縁側の円筒状領域を除去し、前記III族窒化物半導体単結晶の前記円筒状領域の内側の円柱状領域を残す工程と、
前記円筒状領域を除去した後、前記円柱状領域にスライス加工を施す工程と、
を含み、
前記円筒状領域の除去は、前記III族窒化物半導体単結晶中の歪みのバランスが崩れないように、前記III族窒化物半導体単結晶の形状が常に前記III族窒化物半導体結晶の中心軸を対称軸とする軸対称性を保つように実施され、
前記円柱状領域の上面は、III族窒化物半導体単結晶のc面であり、
前記円筒状領域は、前記円柱状領域と不純物の濃度が異なる領域を含む、
半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域は、前記III族窒化物半導体単結晶の前記エピタキシャル成長の間に、前記円柱状領域の上面と異なる面方位を有する面を成長界面とする結晶成長により形成された領域を含む、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域は、前記円柱状領域の上面と異なる面方位のファセット面を上面に含む、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域の除去は、除去された領域の形状が常に高さの均一な円筒形を保つように実施される、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域の除去は、砥石を用いる研削、超音波加工、放電加工、エッチング、又はレーザー加工により実施される、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記III族窒化物半導体単結晶は、窒化ガリウム結晶である、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記III族窒化物半導体単結晶は、HVPE法によりエピタキシャル成長した窒化ガリウム結晶であり、
前記不純物は、酸素である、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域の除去は、前記円筒状領域の直下の前記基板の領域を除去しないように実施される、
請求項1に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円柱状領域のスライス加工の後、前記基板の主面に研磨処理を施して、前記基板を種結晶として再利用する、
請求項8に記載の半導体基板の製造方法。 - 円形の基板の主面上に、円柱状のIII族窒化物半導体単結晶をエピタキシャル成長させる工程と、
円筒状の空隙を前記III族窒化物半導体単結晶に形成し、前記III族窒化物半導体単結晶の外周縁側の円筒状領域と、前記III族窒化物半導体単結晶の前記円筒状領域の内側の円柱状領域とに前記III族窒化物半導体単結晶を分離する工程と、
前記III族窒化物半導体単結晶を前記円筒状領域と前記円柱状領域とに分離した後、前記円柱状領域にスライス加工を施す工程と、
を含み、
前記空隙の形成は、前記III族窒化物半導体単結晶中の歪みのバランスが崩れないように、前記III族窒化物半導体単結晶の形状が常に前記III族窒化物半導体単結晶の中心軸を対称軸とする軸対称性を保つように実施され、
前記円柱状領域の上面は、III族窒化物半導体単結晶のc面であり、
前記円筒状領域は、前記円柱状領域と不純物の濃度が異なる領域を含む、
半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域は、前記III族窒化物半導体単結晶の前記エピタキシャル成長の間に、前記円柱状領域の上面と異なる面方位を有するファセット面を成長界面とするファセット成長により形成された領域を含む、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域は、前記円柱状領域の上面と異なる面方位のファセット面を上面に含む、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記空隙の形成は、前記空隙の形状が常に高さの均一な円筒形を保つように実施される、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記空隙の形成は、ホールソーによる掘削、砥石を用いる研削、超音波加工、放電加工、又はレーザー加工により実施される、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記III族窒化物半導体単結晶は、窒化ガリウム結晶である、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記III族窒化物半導体単結晶は、HVPE法によりエピタキシャル成長した窒化ガリウム結晶であり、
前記不純物は、酸素である、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円柱状領域にスライス加工を施す前に、前記円筒状領域を除去する、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円筒状領域を前記円柱状領域の周囲に残した状態で、前記円筒状領域とともに前記円柱状領域にスライス加工を施す、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記空隙の形成は、前記空隙の直下の前記基板の領域を除去しないように実施される、
請求項10に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記円柱状領域のスライス加工の後、前記基板の主面に研磨処理を施して、前記基板を種結晶として再利用する、
請求項19に記載の半導体基板の製造方法。
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US6447604B1 (en) | 2000-03-13 | 2002-09-10 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices |
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JP3631724B2 (ja) * | 2001-03-27 | 2005-03-23 | 日本電気株式会社 | Iii族窒化物半導体基板およびその製造方法 |
US6773504B2 (en) * | 2001-04-12 | 2004-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Oxygen doping method to gallium nitride single crystal substrate and oxygen-doped N-type gallium nitride freestanding single crystal substrate |
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