JP6466194B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、III族窒化物半導体基板およびIII族窒化物半導体基板の製造方法に関する。

特許文献１に、III族窒化物バルク結晶から切り出した複数の結晶基板を横方向に互いに隣接させて配置することで基板を構成し、当該基板の上にIII族窒化物結晶を成長させるIII族窒化物結晶の製造方法が開示されている。また、特許文献１には、結晶基板間に隙間が存在すると、その上に成長する結晶の結晶性が低下するため、結晶基板を互いに隣接させて配置することが開示されている。

特許第５３３２１６８号

特許文献１に記載の技術の場合、基板を構成する複数の結晶基板は互いに分離している。複数の結晶基板が互いに分離している場合、複数の結晶基板からなる基板を移動させる際に複数の結晶片各々を保持し、それらを移動させる必要がある。また、複数の結晶基板からなる基板を所定位置にセットする際、複数の結晶片各々を所定の位置関係で、所定の位置にセットする必要がある。このように、複数の結晶基板が互いに分離している場合、作業性が悪い。

本発明は、III族窒化物半導体基板を製造する新たな技術を提供することを課題とする。

本発明によれば、
互いの間に隙間を挟んで配置された複数のIII族窒化物半導体の結晶片と、
多結晶のIII族窒化物半導体で構成され、前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーと、
を有するIII族窒化物半導体基板が提供される。

また、本発明によれば、
複数のIII族窒化物半導体の結晶片を、互いの間に隙間を挟んで配置する配置工程と、
多結晶のIII族窒化物半導体で構成され、前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーを形成する形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、III族窒化物半導体基板を製造する新たな技術が実現される。

本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の平面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の平面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の断面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の平面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の平面模式図の一例である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。 III族窒化物半導体基板から結晶片を切り出す処理の一例を説明するための模式図である。 III族窒化物半導体基板から結晶片を切り出す処理の一例を説明するための模式図である。 III族窒化物半導体基板から結晶片を切り出す処理の一例を説明するための模式図である。 III族窒化物半導体基板から結晶片を切り出す処理の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の作用効果を説明するための図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。 本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法の一例を説明するための模式図である。

以下、本発明のIII族窒化物半導体基板およびIII族窒化物半導体基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。

図１乃至４に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の断面模式図の一例を示す。そして、図５及び図６に、図１乃至図４のIII族窒化物半導体基板１の平面模式図の一例を示す。

また、図７乃至図１０に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の断面模式図の他の一例を示す。そして、図１１及び図１２に、図７乃至図１０のIII族窒化物半導体基板１の平面模式図の一例を示す。

図１乃至図１２に示すように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、複数の結晶片１０と、バインダー２０とを有する。なお、図示する結晶片１０の数は一例であり、これに限定されない。

結晶片１０は、III族窒化物半導体の単結晶で構成されている。バインダー２０を介して互いにくっついた複数の結晶片１０は、同じ種類のIII族窒化物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｉｎ_ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）、かつ、結晶片１０同士のｘ及びｙが一致）であるのが好ましい。結晶片１０は、III族窒化物半導体の基板や当該基板の破片等から切り出されたものとすることができる。

結晶片１０は、２つの主面（第１の主面１１及び第２の主面１２）と、側面１３とを有する板状体である。第１の主面１１と第２の主面１２は表裏の関係にある。第１の主面１１と第２の主面１２は、互いに平行であってもよい。第１の主面１１と第２の主面１２の形状及び大きさは同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１の主面１１の形状は、例えば、図５、図６、図１１及び図１２に示すように長方形であり、その大きさは、例えば縦２ｍｍ以上１００ｍｍ以下、横２ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。なお、第１の主面１１及び第２の主面１２の形状はその他の形状であってもよい。

側面１３は、図１乃至図４、及び、図９乃至図１２に示すように、第１の主面１１及び第２の主面１２と垂直な関係にあってもよい。また、図示しないが、側面１３と、第１の主面１１及び第２の主面１２とのなす角が９０°と異なっていてもよい。

結晶片１０の厚さ（第１の主面１１及び第２の主面１２間の距離）は、例えば５０μｍ以上２０ｍｍ以下である。

複数の結晶片１０の形状及び大きさ、特に第１の主面１１の形状及び大きさは揃っているのが好ましい。「形状及び大きさが揃っている」とは、形状及び大きさが完全に一致する状態、及び、加工誤差によるズレが存在する状態を含む概念である。

第１の主面１１は、所定の面方位の面である。例えば、第１の主面１１は、＋ｃ面、ｍ面又はａ面であってもよい。その他、第１の主面１１は、｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面（ｈ、ｋ及びｌは整数）、又は、当該｛ｈｋ−（ｈ＋ｋ）ｌ｝面を所定角度傾けた面であって＋ｃ面、ｍ面及びａ面と異なる面であってもよい。

例えば、第１の主面１１は＋ｃ面、＋ｃ面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、ｍ面、ｍ面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、ａ面、ａ面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛１１−２２｝面、｛１１−２２｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛１１−２４｝面、｛１１−２４｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛１０−１２｝面、｛１０−１２｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛１０−１１｝面、｛１０−１１｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛２０−２１｝面、｛２０−２１｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面、｛２０−２３｝面、及び、｛２０−２３｝面を所定角度（例：±１０°以下）傾けた面の中のいずれかの面であってもよい。

複数の結晶片１０の第１の主面１１の面方位は揃っているのが好ましい。「面方位が揃っている」とは、複数の結晶片１０の第１の主面１１の面方位が互いに一致する状態、及び／又は、所望の基準となる面方位と、複数の結晶片１０各々の第１の主面１１の面方位との差が±０．５°以下である状態を含む概念である。

複数の結晶片１０は、第１の主面１１の向く方向が揃っているのが好ましい。「第１の主面１１の向く方向が揃っている」とは、複数の結晶片１０の第１の主面１１の法線方向が互いに一致する状態、及び／又は、所望の基準となる方向と、複数の結晶片１０各々の第１の主面１１の法線方向との差が±０．５°以下である状態を含む概念である。

また、複数の結晶片１０は、第１の主面１１に平行な方向における方位精度が±０．５°以下であるのが好ましい。すなわち、複数の結晶片１０は、図５、図６、図１１及び図１２における紙面に平行な方向の方位精度、換言すれば、紙面に垂直な回転軸周りに回転して調整される方位精度が±０．５°以下であるのが好ましい。「方位精度が±０．５°以下」とは、所望の基準となる方向からの差が±０．５°以下であることを意味する。

図１乃至図１２に示すように、第１の主面１１は露出している。第１の主面１１が、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の成長面（III族窒化物半導体結晶を成長させる面）となる。

図１乃至図１２に示すように、複数の結晶片１０は、側面１３同志で他の結晶片１０と対向するように配置される。

図３、４、９及び１０に示すように、第２の主面１２は露出していてもよい。また、図１、２、７及び８に示すように、第２の主面１２はバインダー２０で覆われ、露出していなくてもよい。また、図示しないが、第２の主面１２は、一部がバインダー２０で覆われ、一部が露出していてもよい。

複数の結晶片１０は、所定の規則性に従い配列されているのが好ましい。例えば図５、図６、図１１及び図１２に示すように、長方形の第１の主面１１の長手方向が互いに平行になるように複数の結晶片１０が配列されてもよい。また、複数の結晶片１０は、直線的に一列又は複数の列で並ぶように配列されてもよい。

複数の結晶片１０は、互いの間に隙間３０を挟んで配置される。隙間３０の幅Ｇは、例えば５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。隣接する結晶片１０の隙間３０は、隣接する結晶片１０間の最短距離と定義される。

なお、図１乃至図１２では、結晶片１０の外周沿いすべてに隙間３０が存在しているが、結晶片１０の外周沿いの少なくとも一部に隙間３０が存在すればよい。例えば、第１の主面１１及び第２の主面１２が四角形である板状体である場合、結晶片１０は４つの側面１３を有することになる。この場合、結晶片１０は、少なくとも１つの側面１３の前に隙間３０が存在すればよい。そして、他の側面１３は他の結晶片１０の側面１３と接していてもよい。

当然、図１乃至図１２に示すように、結晶片１０の外周沿いすべてに隙間３０が存在してもよい。この場合、結晶片１０は、他の結晶片１０と全く接触しない。

バインダー２０は、図１乃至図１２に示すように、結晶片１０間の隙間３０に介在し、複数の結晶片１０を保持する。隙間３０に介在するバインダー２０は、結晶片１０の側面１３と接し、密着している。隙間３０に介在するバインダー２０の高さは、隙間３０の深さの３分の１以上、好ましくは２分の１以上、さらに好ましくは３分の２以上である。

バインダー２０は、多結晶のIII族窒化物半導体で構成される。バインダー２０は、結晶片１０と同じ種類のIII族窒化物半導体であってもよいし、異なる種類であってもよい。

バインダー２０は、図１、図２、図７及び図８に示すように、隙間３０から第２の主面１２側に延在してもよい。そして、バインダー２０は、側面１３及び第２の主面１２において結晶片１０と接し、密着して、複数の結晶片１０を保持してもよい。この場合、第２の主面１２からの厚さＭは、０μｍより大２０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０μｍより大１ｍｍ以下である。

他の例として、バインダー２０は、図３、図４、図９及び図１０に示すように、隙間３０のみに存在し、第１の主面１１及び第２の主面１２には延在していなくてもよい。この場合、上記Ｍの値は０となる。

また、バインダー２０は、図１乃至図６に示すように、複数の結晶片１０の外周沿いに、複数の結晶片１０を内包するように存在してもよい。

他の例として、バインダー２０は、図７乃至図１２に示すように、複数の結晶片１０の外周沿いには存在せず、結晶片１０間の隙間３０のみに存在してもよい。

本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図１乃至図１２に示すように、第１の主面１１が露出する側の露出面において、結晶片１０とバインダー２０とが露出している。

図１、図４、図７及び図１０に示すように、結晶片１０とバインダー２０は面一となっていてもよい。また、図２、図３、図８及び図９に示すように、結晶片１０が凸部となり、バインダー２０が凹部となっていてもよい。

後者の場合、隣接する結晶片１０とバインダー２０との段差Ｄの上限は、基板厚（III族窒化物半導体基板１の厚さ）に応じた所定の値にすることができる。例えば、段差Ｄは１μｍ以上、（基板厚−１００）μｍ以下とすることができる。すなわち、基板厚が４００μｍの場合、段差Ｄは１μｍ以上３００μｍ以下とし、基板厚が６００μｍの場合、段差Ｄは１μｍ以上５００μｍ以下とし、基板厚が８００μｍの場合、段差Ｄは１μｍ以上７００μｍ以下とすることができる。このようにすれば、バインダー２０の厚さを、１００μｍ以上とすることができる。結果、バインダー２０による複数の結晶片１０の保持力を、十分に強くすることができる。

次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の製造方法の一例を説明する。図示するように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の製造方法は、準備工程Ｓ１０と、配置工程Ｓ２０と、形成工程Ｓ３０とを有する。

準備工程Ｓ１０では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片１０を準備する。例えば、III族窒化物半導体基板や、当該基板の破片などから、所定形状の結晶片１０を切り出すことで、複数の結晶片１０を準備する。

切り出す手段は特段制限されず、バンドソー、内周刃、外周刃などを用いて結晶片１０を切り出してもよいし、劈開面で劈開することで結晶片１０を切出してもよい。また、切り出した結晶片１０に対して研磨等の加工を施すことで、結晶片１０の形状及び大きさを調整してもよい。

図１４及び図１５を用いて、III族窒化物半導体基板から結晶片１０を切り出す処理の一例を説明する。図１４はIII族窒化物半導体基板４０の側面模式図、図１５はIII族窒化物半導体基板４０の平面模式図である。III族窒化物半導体基板４０は、図示するように＋ｃ面成長して得られた基板であってもよいし、その他であってもよい。

例えば、図１４及び図１５に示すように、ｍ軸方向に平行な第１の切断面４１、及び、ｍ軸方向に垂直な第２の切断面４２により、III族窒化物半導体基板４０から複数の結晶片１０を切り出してもよい。第１の切断面４１、及び、第２の切断面４２各々の間隔を調整することで、第１の切断面４１、又は、第２の切断面を、結晶片１０の第１の主面１１とすることができる。第２の切断面４２はｍ面となる。第１の切断面４１の＋ｃ軸方向に対する傾きを調整することで、第１の主面１１の面方位を、ａ面又は所望の半極性面とすることができる。

図１６及び図１７を用いて、III族窒化物半導体基板から結晶片１０を切り出す処理の他の一例を説明する。図１６はIII族窒化物半導体基板４０の側面模式図、図１７はIII族窒化物半導体基板４０の平面模式図である。III族窒化物半導体基板４０は、図示するように＋ｃ面成長して得られた基板であってもよいし、その他であってもよい。

例えば、図１６及び図１７に示すように、ｍ軸方向に平行な第１の切断面４１、及び、ｍ軸方向に垂直な第２の切断面４２により、III族窒化物半導体基板４０から複数の結晶片１０を切り出してもよい。第１の切断面４１、及び、第２の切断面４２各々の間隔を調整することで、III族窒化物半導体基板４０の露出面４３を、結晶片１０の第１の主面１１とすることができる。図１６及び図１７に示す例の場合、第１の主面１１は＋ｃ面となる。

図１３に戻り、配置工程Ｓ２０では、複数のIII族窒化物半導体の結晶片１０を、互いの間に隙間３０を挟んで配置する。隙間３０の幅Ｇは、例えば５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。配置工程Ｓ２０では、各結晶片１０の向きが所望の状態となるように配置する。

例えば、図１８に示すように、保持部材５０上に複数の結晶片１０を並べて配置する。保持部材５０は複数の結晶片１０が載置される載置面５１を有する。複数の結晶片１０は、例えば所定の規則性に従い、当該載置面５１上に配列される。

図２３及び図２４に、図１８の平面模式図の一例を示す。保持部材５０上には、結晶片１０の第１の主面１１に平行な方向の向きを合わせるための調整部材５３が存在する。調整部材５３は、結晶片１０の所定の面が面接触する方位調整面を有する。図２３及び図２４に示すように、すべての結晶片１０が、「所定の側面１３が調整部材５３の方位調整面と面接触する状態」で配置される。所定の側面１３は、所定の面方位の面である。例えば、結晶片１０は、このような所定の面方位の側面１３を有するように加工されている。

このような配置方法によれば、複数の結晶片１０各々の第１の主面１１に平行な方向の向きが所望の状態となる。なお、図２３に示すように、調整部材５３に平行な方向に隣接する結晶片１０間に、幅Ｇ（例：５０μｍ以上１０ｍｍ以下）の隙間３０を設けてもよい。または、図２４に示すように、所定の側面１３が調整部材５３と面接触した状態で、調整部材５３に平行な方向に隣接する他の結晶片１０と接触できる場合、調整部材５３に平行な方向に隣接する結晶片１０を接触させてもよい。しかし、「調整部材５３に平行な方向に隣接する結晶片１０間の接触」よりも、「所定の側面１３が調整部材５３の方位調整面と面接触した状態」の方が優先される。このため、図２４に示すように、所定の側面１３が調整部材５３と面接触した状態で、調整部材５３に平行な方向に隣接する他の結晶片１０と接触できない場合、調整部材５３に平行な方向に隣接する結晶片１０間に隙間３１が形成される。

調整部材５３は保持部材５０から取り外し可能であってもよい。そして、結晶片１０が所望の状態で配置され、その位置に固定されると、形成工程Ｓ３０の前に、調整部材５３は保持部材５０から取り外されてもよい。この場合、調整部材５３が取り外された後、調整部材５３が存在した場所は隙間３０となる。調整部材５３の幅は、例えば、５０μｍ以上１０ｍｍ以下である。

なお、調整部材５３は、形成工程Ｓ３０の間も保持部材５０上に位置してもよい。この場合、図２５に示すように、調整部材５３の高さは、結晶片１０の厚さよりも小さく構成される。図２５は、図２３及び図２４を図中、左から右方向に見た側面図の一例である。この場合、図２５に示すように、結晶片１０の間であって、調整部材５３の上方に、例えば幅が５０μｍ以上１０ｍｍ以下である隙間３０が形成される。

他の配置例として、例えば、図１９に示すように、保持部材５０は、所定形状の結晶片１０が嵌る複数の穴５２を有してもよい。そして、複数の結晶片１０各々は、各穴５２に嵌め込まれてもよい。この場合、穴５２の間隔により、結晶片１０の隙間３０の間隔Ｇを調整することができる。

なお、配置工程Ｓ２０では、図１８及び図１９に示すように、第１の主面１１が載置面５１と対向し、第２の主面１２が露出するように、複数の結晶片１０を配置する。また、複数の結晶片１０が、互いの側面１３同士で対向するように配置する。

保持部材５０に結晶片１０を保持させる手段は特段制限されないが、例えば、不純物汚染を起こさず、バインダー２０の形成に悪影響を与えにくい接着剤を用いて複数の結晶片１０を接着保持させてもよい。保持部材５０は例えばセラミック等で構成されてもよい。

図１３に戻り、形成工程Ｓ３０では、複数の結晶片１０の上に、隙間３０に介在するように、多結晶のIII族窒化物半導体からなるバインダー２０を形成する（図２０及び図２１参照）。図２０及び図２１に示すように、バインダー２０は、隙間３０に介在するとともに、第２の主面１２上に形成される。バインダー２０を形成する手法としては、気相エピタキシャル成長法（例えばＨＶＰＥ法、ＭＯＶＰＥ法）、ナトリウムフラックス液相成長法、アモノサーマル成長法、スパッタ法、分子線エピタキシャル成長法、焼結法などが考えられる。

形成条件は一般的なものと同様とすることができる。本実施形態の場合、結晶片１０間の隙間３０が５０μｍ以上である。このため、例えばＨＶＰＥ法の一般的な成長条件でIII族窒化物半導体結晶を形成すると、隙間３０に原料ガスが侵入し、例えば隙間３０に介在したバインダー２０が形成される。

形成工程Ｓ３０の後、保持部材５０からIII族窒化物半導体基板１を取り外し、その後、ＣＭＰ等の研磨、及び／又は、薬液によるエッチング等による表面加工を行ってもよい。同様に、III族窒化物半導体基板１の側面を加工してもよい。

例えば、形成工程Ｓ３０により図２０のような状態が得られた後、保持部材５０からIII族窒化物半導体基板１を取り外すと、図１に示す状態となる。その後、研磨などの加工により、外周沿いのバインダー２０を除去すると、図７の状態が得られる。また、図１に示す状態、及び、図７に示す状態から、研磨などの加工により、第２の主面１２側のバインダー２０を除去すると、図４及び図１０に示す状態が得られる。

その他、形成工程Ｓ３０により図２１のような状態が得られた後、保持部材５０からIII族窒化物半導体基板１を取り外すと、図２に示す状態となる。その後、研磨などの加工により、外周沿いのバインダー２０を除去すると、図８の状態が得られる。また、図２に示す状態、及び、図８に示す状態から、研磨などの加工により、第２の主面１２側のバインダー２０を除去すると、図３及び図９に示す状態が得られる。

なお、外周沿いのバインダー２０及び第２の主面１２側のバインダー２０を除去する順番は、これに限定されない。

以上により、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１が得られる。なお、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、その上に電子デバイスや光デバイスを形成される自立基板、また、その上にIII族窒化物半導体層を形成して自立基板を得るための下地基板として用いることができる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、複数の結晶片１０で構成される。複数の結晶片１０の間には、隙間３０が存在する。そして、当該隙間３０にバインダー２０が存在し、結晶片１０を保持している。このように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は複数の結晶片１０で構成されるが、それらが互いの間に存在するバインダー２０により保持されている。すなわち、複数の結晶片１０が一塊になっている。

複数の結晶片１０が互いに分離している場合、複数の結晶片１０からなる基板を移動させる際、複数の結晶片１０各々を保持し、それらを移動させる必要がある。また、複数の結晶片１０からなる基板を所定位置にセットする際、複数の結晶片１０各々を所定の位置関係で、所定の位置にセットする必要がある。このように、複数の結晶片１０が互いに分離している場合、作業性が悪い。本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、上述の通り、バインダー２０により複数の結晶片１０が一塊となっている。このため、III族窒化物半導体基板１を移動させたり、所定の位置にセットしたりする際の作業性が良好である。

また、複数の結晶片１０が互いに分離しているままであると、複数の結晶片１０からなる基板の作製工程や、後工程での当該基板のハンドリング時に割れる恐れがある。また、分離している複数の結晶片１０部分を加工除去するとした場合にも、分離部分への応力集中により割れる恐れがある。本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、このような不都合を軽減できる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、結晶片１０の大きさを所定の大きさに制御することができる。例えば、結晶片１０の主面（第１の主面１１及び第２の主面１２）は、縦２ｍｍ以上１００ｍｍ以下、横２ｍｍ以上１００ｍｍ以下の四角形とすることができる。主面の大きさの上限をこのように設定した場合、バインダー２０により結晶片１０を十分な強度で保持することができ、結晶片１０が剥がれ落ちにくくなる。また、主面の大きさの下限をこのように設定した場合、主面の大きさを、デバイスを形成するために十分な大きさとすることができる。

また、III族窒化物半導体基板１の厚さを、５０μｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。厚さの下限をこのように設定した場合、結晶片１０間の隙間３０に存在するバインダー２０と、結晶片１０の側面１３との接触面積を十分に大きくすることができる。結果、バインダー２０により結晶片１０を十分な強度で保持することができる。また、厚さの上限をこのように設定した場合、III族窒化物半導体基板１の厚さが不要に厚くなる不都合を回避できる。結果、III族窒化物半導体基板１の軽量化及び薄型化が実現され、III族窒化物半導体基板１の持ち運び時の作業性が良好になったり、保管時に場所を取らなくなったりする効果が期待される。

なお、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、第１の主面１１が露出する露出面を成長面とする。そして、当該露出面においては、第１の主面１１のみならず、バインダー２０も露出する。本発明者らは、このような成長面上にIII族窒化物半導体の単結晶を成長させた場合、バインダー２０の上方には多くの転位が発生するが、第１の主面１１の上方の結晶性は良好であることを確認した。すなわち、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１によれば、III族窒化物半導体基板１上の適切なエリア（結晶性が良好な第１の主面１１の上方のエリア）を選択することで、所定のデバイスを形成することができる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、複数の結晶片１０の形状及び大きさ、特に第１の主面１１の形状及び大きさを揃えることができる。上述の通り、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の上にデバイスを形成する場合、第１の主面１１が露出する部分の上に選択的に形成する必要がある。本実施形態のように、第１の主面１１の形状及び大きさが揃い、複数の結晶片１０が規則的に配列されている場合、当該規則性に基づいて、III族窒化物半導体基板１の成長面上における第１の主面１１が露出する位置を容易に特定することが可能となる。結果、デバイス作成時の作業性が良好となる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、結晶片１０間の隙間３０の幅Ｇを、５０μｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。隙間３０の下限をこのように設定すると、バインダー２０を形成する処理時に、バインダー２０の原料となるガスが隙間３０に十分に入り込むことができる。結果、隙間３０内にバインダー２０を形成することができる。また、隙間３０の上限をこのように設定すると、III族窒化物半導体基板１の成長面におけるバインダー２０の露出の割合を十分に小さくすることができる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図１、図２、図７及び図８に示すように、バインダー２０が隙間３０から第２の主面１２側に延在した構成とすることができる。そして、側面１３及び第２の主面１２において結晶片１０と接し、密着したバインダー２０により、複数の結晶片１０を保持することができる。当該構成によれば、結晶片１０とバインダー２０との接触面積が大きくなる。結果、バインダー２０による結晶片１０の保持力が大きくなり好ましい。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図３、図４、図９及び図１０に示すように、バインダー２０が第１の主面１１及び第２の主面１２には延在せず、隙間３０のみに存在する構成とすることができる。当該構成によれば、III族窒化物半導体基板１の軽量化及び薄型化が実現される。また、裏面電極を必要とするデバイス作製時には、裏面側の結晶片１０と電極とのコンタクトが必要となるが、当該構成の場合、バインダー２０を落とす必要が無くなったり、基板厚みを落とすとしても設計自由度が高くなる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図１乃至図６に示すように、バインダー２０が複数の結晶片１０の外周沿いに、複数の結晶片１０を内包するように存在する構成とすることもできる。当該構成によれば、結晶片１０とバインダー２０との接触面積が大きくなる。結果、バインダー２０による結晶片１０の保持力が大きくなり好ましい。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図７乃至図１２に示すように、バインダー２０が複数の結晶片１０の外周沿いに存在せず、結晶片１０間の隙間３０のみに存在する構成とすることもできる。当該構成によれば、III族窒化物半導体基板１の軽量化及び小型化（表面の面積の小型化）が実現される。また、デバイスの歩留向上や、III族窒化物半導体基板１の側面を利用したオリフラ方位の測定が可能となる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図１、図２、図７及び図８に示すように、バインダー２０が第２の主面１２側に延在する構成とする場合、バインダー２０の第２の主面１２からの厚さＭを１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。このようにすると、裏打ち層としてのバインダー２０の強度が十分になる。結果、III族窒化物半導体基板１全体としての折れ曲がりに対する強度が大きくなり、結晶片１０がバインダー２０から剥がれ落ちる不都合を抑制できる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、隙間３０に介在するバインダー２０の高さが、隙間３０の深さの３分の１以上、好ましくは２分の１以上、さらに好ましくは３分の２以上、さらに好ましくはバインダー２０の露出面と結晶片１０の第１の主面１１とが面一となる状態とすることができる。このように、隙間３０に十分にバインダー２０を介在させることができるので、結晶片１０とバインダー２０との接触面積を大きくすることができる。結果、結晶片１０とバインダー２０との接着力をより強くすることができる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１の製造方法では、図２３及び図２４に、すべての結晶片１０が、「所定の面方位の側面１３が調整部材５３と面接触する状態」で配置される。これにより、複数の結晶片１０各々の第１の主面１１に平行な方向の向きが所望の状態となる。このような製造方法で製造された本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、複数の結晶片１０が他の結晶片１０と接触していない面（調整部材５３と面接触していた側面１３）を有する構成となる。

ところで、複数の結晶片１０を並べて配置する手法として、隣接する結晶片１０同志を互いの側面同志が面接触するように配置する方法が考えられる。結晶片１０間の隙間を小さくすることを優先して配置する場合、当該配置方法が好ましい。しかし、この方法の場合、ある結晶片１０の第１の主面１１に平行な方向における向きは、他の結晶片１０の状態（他の結晶片１０の配置の向き、他の結晶片１０の側面の平行度・垂直度の加工精度等）の影響を受けてしまうという問題がある。当該影響について、図２２を用いて説明する。

図２２に示す矢印Ａは、結晶片１０の所定の軸方向（例：ｍ軸方向）である。所望の配置状態は、結晶片１０の所定の軸方向（例：ｍ軸方向）が第１の方向と平行になる状態である。

図２２に示す左側の結晶片１０は、矢印Ａで示される所定の軸方向が第１の方向と平行になっている。しかし、右側の結晶片１０は、矢印Ａで示される所定の軸方向が第１の方向と平行になっていない。これは、左側の結晶片１０の右側側面の加工精度が悪く、やや斜めに切り出されていること、及び、当該側面に、右側の結晶片１０の側面を面接触させて配置したことに起因する。

このように、複数の結晶片１０を互いの側面同士で接する状態で配列する場合は、ある箇所で結晶片１０の配置の向きがずれてしまった場合や、結晶片１０の個々に平行度・垂直度等の加工精度が存在することにより、他の結晶片１０の状態の影響を受けてしまう。さらに、結晶片１０の数が多くなるほど接触する箇所が多くなり、結晶片１０の状態の影響が蓄積されて、方位ずれが増大する可能性が高くなる。結果、第１の主面１１に平行な方向における向きが所望の状態からずれた結晶片１０が多く存在することとなってしまう。

本実施形態の場合、すべての結晶片１０が、「所定の面方位の側面１３が調整部材５３の方位調整面と面接触する状態」で配置される。このため、上述のような不都合を回避できる。結果、複数の結晶片１０の第１の主面１１に平行な方向における方位精度を、±０．５°以下とすることができる。このような方位精度を持ったIII族窒化物半導体基板１によれば、III族窒化物半導体基板１の上に成長するIII族窒化物半導体の結晶性が良好となる。

また、本実施形態の場合、バインダー２０を多結晶のIII族窒化物半導体で構成することができる。この場合、単結晶のIII族窒化物半導体でバインダー２０を構成する場合に比べて、短時間で、所望の厚さのバインダー２０を形成することができる。

また、本実施形態の場合、単結晶のIII族窒化物半導体の破片などから結晶片１０を切り出して、利用することができる。このような破片は、従来、破棄等されていた。本実施形態によれば、従来破棄等されていた破片を利用することができるので、コスト面において有益である。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、自立基板や下地基板として利用される。いずれにおいても、III族窒化物半導体基板１の上にIII族窒化物半導体を成長させる場合がある。本発明者らは、複数の結晶片を接触させて並べた基板上にIII族窒化物半導体を成長させ、各結晶片から成長したIII族窒化物半導体を接合させてIII族窒化物半導体層を形成した場合、結晶片間の界面直上に大量の転位が発生することを確認している。

また、当該大量の転位は、III族窒化物半導体層の厚みが増すにつれて、成長モフォロジーの荒れなどによって進行方向が曲げられ、広がって伝播しやすい。このため、III族窒化物半導体層の露出面（成長面）上において、転位は局所的に存在するのでなく、広く分布することとなる。結果、当該露出面において転位の少ないエリアが得られにくくなる。

本発明者らは、本実施形態のように結晶片１０間に所定の隙間３０を設けている場合、結晶片１０間の界面直上に発生した転位が、III族窒化物半導体層の厚みが増すにつれて進行方向が曲げられ、広がって伝播する不都合を軽減できることを確認している。このため、III族窒化物半導体基板１の上に形成されたIII族窒化物半導体層の露出面において、転位は結晶片１０間の界面直上、すなわち、バインダー２０の上方に集中する。結果、当該界面直上を除く部分、例えば結晶片１０の露出面中心付近の直上のエリア等は、転位が少なくなる。このため、当該エリア上に選択的にデバイスを形成することができる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、図２、図３、図８及び図９に示すように、III族窒化物半導体基板１の成長面において、結晶片１０が凸部となり、バインダー２０が凹部となっていてもよい。この場合、当該露出面の上に単結晶のIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させた場合に、結晶片１０とバインダー２０との界面部分で異常成長等の不都合が発生することを軽減できる。例えば、成長の過程で凹部内に多結晶が形成されたとしても、多結晶が凸部よりも上方に突出することが抑制される。結果、デバイス作製時のリソグラフィー工程などへの影響が軽減される。また、凹部を挟んで互いに隣接する２つの凸部各々から成長した結晶同志が、互いの間の凹部から成長した結晶に覆い被さる状態で互いに接合する。結果、凸部から成長した結晶が凹部から成長した結晶に覆い被さる状態となる。このため、凹部から成長した結晶が成長面に現れる不都合を軽減できる。すなわち、多結晶のIII族窒化物半導体（バインダー２０）から成長した結晶が成長面に現れる不都合を軽減できる。

また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１は、隣接する結晶片１０とバインダー２０との段差Ｄが１μｍ以上（基板厚（μｍ）−１００（μｍ））μｍ以下とすることができる。段差Ｄを１μｍ以上とすることで、上述した、凹部上の多結晶が凸部よりも突出することが抑制されたり、凸部から成長した結晶が凹部から成長した結晶に覆い被さる状態が得られやすくなる。また、段差Ｄを（基板厚−１００）μｍ以下とすることで、バインダー２０の厚さを１００μｍ以上とすることができる。結果、ハンドリング時の基板割れを防止し、デバイス作製時の基板厚みを落とす際に結晶片が分割されるのを抑制する等の効果が得られる。

以下、参考形態の例を付記する。
１． 互いの間に隙間を挟んで配置された複数のIII族窒化物半導体の結晶片と、
前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーと、
を有するIII族窒化物半導体基板。
２． １に記載のIII族窒化物半導体基板において、
複数の前記結晶片は、他の前記結晶片と接触していない面を有するIII族窒化物半導体基板。
３． ２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片は表裏の関係にある２つの主面と、側面とを有し、前記側面が他の前記結晶片の前記側面と対向するように配置されており、
複数の前記結晶片は、第１の前記主面に平行な方向における方位精度が±０．５°以下であるIII族窒化物半導体基板。
４． ３に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１の主面が、III族窒化物半導体結晶を成長させる成長面となるIII族窒化物半導体基板。
５． １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記結晶片は表裏の関係にある２つの主面と、側面とを有し、前記側面が他の前記結晶片の前記側面と対向するように配置されており、
前記バインダーは、前記隙間に介在して前記側面に接するとともに、一方の前記主面まで延在して当該主面と接しているIII族窒化物半導体基板。
６． １から５のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バインダーは、多結晶のIII族窒化物半導体で構成されるIII族窒化物半導体基板。
７． １から６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体基板の第１の露出面において、前記結晶片と前記バインダーとが露出し、前記結晶片が凸部に、前記バインダーが凹部になっているIII族窒化物半導体基板。
８． ７に記載のIII族窒化物半導体基板において、
隣接する前記結晶片と前記バインダーとの段差は、１μｍ以上（III族窒化物半導体基板の厚さ（μｍ）−１００（μｍ））μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
９． ７又は８に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第１の露出面が、III族窒化物半導体結晶を成長させる成長面となるIII族窒化物半導体基板。
１０． 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を、互いの間に隙間を挟んで配置する配置工程と、
前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーを形成する形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。

１ III族窒化物半導体基板
１０ 結晶片
１１ 第１の主面
１２ 第２の主面
１３ 側面
２０ バインダー
３０ 隙間
３１ 隙間
４０ III族窒化物半導体基板
４１ 第１の切断面
４２ 第２の切断面
４３ 露出面
５０ 保持部材
５１ 載置面
５２ 穴
５３ 調整部材

Claims (9)

1. 互いの間に隙間を挟んで配置された複数のIII族窒化物半導体の結晶片と、
   多結晶のIII族窒化物半導体で構成され、前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーと、
   を有するIII族窒化物半導体基板。
2. 請求項１に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   複数の前記結晶片は、他の前記結晶片と接触していない面を有するIII族窒化物半導体基板。
3. 請求項２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記結晶片は表裏の関係にある２つの主面と、側面とを有し、前記側面が他の前記結晶片の前記側面と対向するように配置されており、
   複数の前記結晶片は、第１の前記主面に平行な方向における方位精度が±０．５°以下であるIII族窒化物半導体基板。
4. 請求項３に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記第１の主面が、III族窒化物半導体結晶を成長させる成長面となるIII族窒化物半導体基板。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記結晶片は表裏の関係にある２つの主面と、側面とを有し、前記側面が他の前記結晶片の前記側面と対向するように配置されており、
   前記バインダーは、前記隙間に介在して前記側面に接するとともに、一方の前記主面まで延在して当該主面と接しているIII族窒化物半導体基板。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記III族窒化物半導体基板の第１の露出面において、前記結晶片と前記バインダーとが露出し、前記結晶片が凸部に、前記バインダーが凹部になっているIII族窒化物半導体基板。
7. 請求項６に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   隣接する前記結晶片と前記バインダーとの段差は、１μｍ以上（III族窒化物半導体基板の厚さ（μｍ）−１００（μｍ））μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
8. 請求項６又は７に記載のIII族窒化物半導体基板において、
   前記第１の露出面が、III族窒化物半導体結晶を成長させる成長面となるIII族窒化物半導体基板。
9. 複数のIII族窒化物半導体の結晶片を、互いの間に隙間を挟んで配置する配置工程と、
   多結晶のIII族窒化物半導体で構成され、前記隙間に介在し、複数の前記結晶片を保持するバインダーを形成する形成工程と、
   を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。

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