JP6827330B2 - Method for manufacturing group III nitride substrate - Google Patents

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Description

本発明は、III族窒化物基板の製造方法およびIII族窒化物基板に関する。 The present invention relates to a method for producing a group III nitride substrate and a group III nitride substrate.

発光素子や高速トランジスタ等の半導体デバイスを作製する際、例えば窒化ガリウム(GaN)等のIII族窒化物の結晶からなる基板(以下、III族窒化物基板、或いは、単に基板とも称する)を用意し、この基板の表面上に、結晶をさらにエピタキシャル成長させてデバイスを作製する処理が行われる場合がある(特許文献1参照)。 When manufacturing a semiconductor device such as a light emitting element or a high-speed transistor, a substrate made of a crystal of Group III nitride such as gallium nitride (GaN) (hereinafter, also referred to as a Group III nitride substrate or simply a substrate) is prepared. On the surface of this substrate, a process of further epitaxially growing crystals to produce a device may be performed (see Patent Document 1).

特開2015−199663号公報JP 2015-199663

しかしながら、上述の基板は、貫通ピットや貫通クラック等の貫通孔を有する場合があり、真空ピンセット等の搬送冶具を使用する際、搬送冶具に真空吸着しなかったり、スピンコート法により基板上にレジスト膜を設けることが難しくなったりすることがある。本発明の目的は、ここに述べた課題を回避し、貫通孔を有するために不良品となっていたIII族窒化物基板を再生させることが可能な技術を提供することにある。 However, the above-mentioned substrate may have through holes such as through pits and through cracks, and when a transfer jig such as vacuum tweezers is used, the substrate may not be vacuum-adsorbed to the transfer jig or resisted on the substrate by the spin coating method. It may be difficult to provide a film. An object of the present invention is to avoid the above-mentioned problems and to provide a technique capable of regenerating a group III nitride substrate which has been a defective product due to having through holes.

本発明の一態様によれば、
III族窒化物の結晶からなり、表裏を貫通する貫通孔を有する基板を用意する準備工程と、
前記基板を、GaまたはInのうち少なくともいずれかのIII族金属を介して保持板上に配置する配置工程と、
前記保持板上に配置された前記基板を、少なくとも窒素源を含む雰囲気中で加熱して前記III族金属を気化させ、前記基板の裏面側から表面側に向かって前記貫通孔内を流れる前記III族金属の蒸気と、前記窒素源と、を前記貫通孔内で反応させることで、前記貫通孔を塞ぐ前記III族金属の窒化物多結晶を前記貫通孔内の少なくとも一部に成長させる埋込工程と、
を有するIII族窒化物基板の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention
A preparatory step of preparing a substrate made of group III nitride crystals and having through holes penetrating the front and back surfaces, and
An arrangement step of arranging the substrate on the holding plate via at least one group III metal of Ga or In,
The substrate arranged on the holding plate is heated in an atmosphere containing at least a nitrogen source to vaporize the group III metal, and the substrate III flows through the through hole from the back surface side to the front surface side of the substrate. By reacting the vapor of the group metal with the nitrogen source in the through hole, the nitride polycrystal of the group III metal that closes the through hole is embedded in at least a part of the through hole. Process and
A method for producing a group III nitride substrate having the above is provided.

本発明の他の態様によれば、
III族窒化物の結晶からなり、
表裏を貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔内の少なくとも一部が、GaまたはInのうち少なくともいずれかのIII族金属の窒化物多結晶によって塞がれてなるIII族窒化物結晶基板が提供される。
According to another aspect of the invention
Consists of group III nitride crystals
It has through holes that penetrate the front and back,
A group III nitride crystal substrate is provided in which at least a part of the through hole is closed by a nitride polycrystal of at least one of Group III metals, Ga or In.

本発明によれば、貫通孔を有するために不良品となっていたIII族窒化物基板を再生させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to regenerate a group III nitride substrate which has been a defective product due to having through holes.

(a)は本実施形態で処理対象として用意した基板10の一例を示す平面構成図であり、(b)は図1(a)に示す基板10のA−A’断面構成図であって保持板12上に基板10を配置した様子の一例を示す模式図であり、(c)、(d)はそれぞれ、保持板12上に基板10を配置した様子の変形例を示す模式図である。(A) is a plan view showing an example of the substrate 10 prepared as a processing target in the present embodiment, and (b) is a sectional view taken along the line AA'of the substrate 10 shown in FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the appearance which the substrate 10 is arranged on a plate 12, and (c) and (d) are schematic diagrams which show the modification of the appearance which the substrate 10 is arranged on the holding plate 12, respectively. 埋込ステップで用いる加熱装置200の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heating apparatus 200 used in the embedding step. (a)は貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10の平面構成図であり、(b)は、図3(a)に示すA−A’断面構成図を示す図であり、(c)、(d)はそれぞれ、GaN多結晶14によって埋め込まれた貫通孔10h周辺の変形例を示す断面構成図である。(A) is a plan view of the substrate 10 in which the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14, and (b) is a view showing a cross-sectional view of AA'shown in FIG. 3 (a). , (C) and (d) are cross-sectional configuration views showing modified examples around the through hole 10h embedded by the GaN polycrystal 14, respectively. 研磨ステップを実施した基板10の断面構成図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional block diagram of the substrate 10 which carried out the polishing step. 配置ステップ、埋込ステップを実施して貫通孔10hをGaN多結晶14で塞いだ基板10の貫通孔10h近傍を撮影した写真である。It is a photograph of the vicinity of the through hole 10h of the substrate 10 in which the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14 by performing the arrangement step and the embedding step. アズグロウン状態の基板10の表面に形成された貫通孔10hの光学顕微鏡像である。It is an optical microscope image of the through hole 10h formed on the surface of the substrate 10 in the asgrown state. (a)は本格成長ステップを実施して基板10上に結晶膜を厚く成長させた様子を示す断面構成図であり、(b)は厚く成長させた結晶膜をスライスすることで1枚以上のIII族窒化物基板を取得する様子を示す模式図である。(A) is a cross-sectional configuration diagram showing a state in which a crystal film is thickly grown on the substrate 10 by performing a full-scale growth step, and (b) is one or more sheets by slicing the thickly grown crystal film. It is a schematic diagram which shows the state of acquiring the group III nitride substrate. 本格成長ステップで用いられるハイドライド気相成長(HVPE)装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hydride vapor phase deposition (HVPE) apparatus used in a full-scale growth step.

<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
<One Embodiment of the present invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)GaN基板の製造方法
本実施形態では、一例として、
GaNの結晶(以下、GaN結晶とも称する)からなり、表裏を貫通する貫通孔10hを有する基板10(以下、基板10とも称する)を用意する準備ステップと、
基板10を、ガリウム(Ga)11を介して保持板12上に配置する配置ステップと、
貫通孔10hを塞ぐGaの窒化物多結晶(GaN多結晶)14を、貫通孔10h内の少なくとも一部に成長させる埋込ステップと、
を行うことで、III族窒化物基板としてのGaN基板を作製する場合について説明する。以下、各ステップの詳細について説明する。
(1) Manufacturing method of GaN substrate In this embodiment, as an example,
A preparatory step for preparing a substrate 10 (hereinafter, also referred to as a substrate 10) which is composed of a GaN crystal (hereinafter, also referred to as a GaN crystal) and has through holes 10h penetrating the front and back surfaces.
An arrangement step of arranging the substrate 10 on the holding plate 12 via gallium (Ga) 11 and
An embedding step of growing Ga's nitride polycrystal (GaN polycrystal) 14 that closes the through hole 10h into at least a part of the through hole 10h.
A case where a GaN substrate as a group III nitride substrate is produced will be described. The details of each step will be described below.

(準備ステップ)
図1(a)、(b)に、処理対象として用意した基板10の平面、断面構成をそれぞれ例示する。ここに示した基板10は、例えば、下地基板(種結晶基板)の表面上にGaN結晶を厚くエピタキシャル成長させ、その後、成長させた結晶インゴットをスライスして自立化させることにより作製できる。本実施形態では、一例として、表面(成長面)が(0001)面、すなわち、Ga極性面(+c面)となるように成長させたGaN結晶のインゴットをスライスし、これにより得られたアズグロウン状態の自立基板を基板10として用いる例について説明する。
(Preparation step)
FIGS. 1 (a) and 1 (b) exemplify the plane and cross-sectional configurations of the substrate 10 prepared as a processing target, respectively. The substrate 10 shown here can be produced, for example, by epitaxially growing a GaN crystal thickly on the surface of a base substrate (seed crystal substrate), and then slicing the grown crystal ingot to make it self-supporting. In the present embodiment, as an example, an ingot of a GaN crystal grown so that the surface (growth surface) becomes the (0001) plane, that is, the Ga polar plane (+ c plane) is sliced, and the asgrown state obtained thereby is obtained. An example of using the self-supporting substrate of No. 1 as the substrate 10 will be described.

基板10としては、例えば、直径が2〜6インチ程度の大きさであって、厚さが0.2〜1.0mmの大きさである円板状の基板を用いることができる。基板10の表面は、GaN結晶の(0001)面に対して平行であるか、±5°以内、好ましくは±1°以内の傾斜を有する面として構成されている。基板10は、シリコン(Si)や鉄(Fe)、ゲルマニウム(Ge)等の添加物を、所定の割合で含有していてもよい。 As the substrate 10, for example, a disk-shaped substrate having a diameter of about 2 to 6 inches and a thickness of 0.2 to 1.0 mm can be used. The surface of the substrate 10 is configured as a surface parallel to the (0001) plane of the GaN crystal or having an inclination of ± 5 ° or less, preferably ± 1 ° or less. The substrate 10 may contain additives such as silicon (Si), iron (Fe), and germanium (Ge) in a predetermined ratio.

基板10は、上述したように、基板10の表裏を貫通する(基板10を厚さ方向に貫く)貫通ピットや貫通クラック等の貫通孔10hを1つ以上有している。貫通孔10hの大きさは、特に限定されるものではなく、基板10は、例えばアズグロウン状態の基板10が有し得る最大の大きさの貫通孔10hを有していてもよい。 As described above, the substrate 10 has one or more through holes 10h such as through pits and through cracks that penetrate the front and back surfaces of the substrate 10 (penetrate the substrate 10 in the thickness direction). The size of the through hole 10h is not particularly limited, and the substrate 10 may have, for example, the maximum size of the through hole 10h that the substrate 10 in the asgrown state can have.

(配置ステップ)
準備ステップを実施したら、配置ステップを実施する。本ステップでは、貫通孔10hを有する基板10を、Ga11を介して保持板(支持板)12上に配置する。言い換えると、基板10と保持板12との間には、Ga11からなる層が設けられている。
(Placement step)
After performing the preparatory step, perform the placement step. In this step, the substrate 10 having the through hole 10h is arranged on the holding plate (support plate) 12 via Ga11. In other words, a layer made of Ga 11 is provided between the substrate 10 and the holding plate 12.

後述する埋込ステップにおける取り扱いを容易とするため、基板10は、例えば平板として構成された保持板12上に配置する。基板10は、裏面(N極性面、−c面)がGa11と接するように保持板12上に配置する。図1(b)に、Ga11を介して基板10を保持板12上に配置した様子を示す模式図を例示する。 In order to facilitate handling in the embedding step described later, the substrate 10 is arranged on a holding plate 12 configured as, for example, a flat plate. The substrate 10 is arranged on the holding plate 12 so that the back surface (N-polar surface, −c surface) is in contact with Ga 11. FIG. 1B exemplifies a schematic view showing a state in which the substrate 10 is arranged on the holding plate 12 via Ga11.

Ga(融点約30℃)は、一度加熱して融解した後は、室温(常温、20〜30℃の範囲内の所定の温度、例えば300K(ケルビン)、約27℃)において、過冷却状態で液状を維持することができる。本ステップでは、基板10は、室温下で、融解させたGa11(以下、液状Ga11ともいう)を介して保持板12上に配置する。液状Ga11は、後述する埋込ステップにおいて、貫通孔10h内に成長させるGaN多結晶14を形成する材料すなわち埋込材のうちの1つとして機能する。また、液状Ga11は、保持板12と基板10とを一時的に接着する接着剤としても機能する。すなわち、液状Ga11は、埋込ステップにおいて、反応室201内へ基板10(保持板12上に配置した基板10)を搬入し、貫通孔10h内へのGaN多結晶14の成長が開始されるまでの間、保持板12上における基板10の位置ずれを防止するように機能する。 Ga (melting point of about 30 ° C.) is supercooled at a predetermined temperature within the range of room temperature (normal temperature, 20 to 30 ° C., for example, 300 K (Kelvin), about 27 ° C.) after being heated and melted once. It can be kept liquid. In this step, the substrate 10 is placed on the holding plate 12 via the melted Ga 11 (hereinafter, also referred to as liquid Ga 11) at room temperature. The liquid Ga 11 functions as one of the materials for forming the GaN polycrystal 14 to be grown in the through hole 10h, that is, the embedding material in the embedding step described later. The liquid Ga 11 also functions as an adhesive that temporarily adheres the holding plate 12 and the substrate 10. That is, in the embedding step, the liquid Ga 11 carries the substrate 10 (the substrate 10 arranged on the holding plate 12) into the reaction chamber 201 until the growth of the GaN polycrystal 14 into the through hole 10h is started. During that time, it functions to prevent the displacement of the substrate 10 on the holding plate 12.

本ステップでは、図1(b)に例示するように、液状Ga11を介して保持板12上に基板10を配置する際、貫通孔10h内に液状Ga11が侵入する(入り込む)ことがないように、保持板12上に塗布する液状Ga11の量を調整する。上述のようにGaは室温において過冷却状態で液状を維持することができることから、室温下で、所定量の液状Ga11を、保持板12上の所定位置に塗布することができる。液状Ga11の塗布量が多すぎると、液状Ga11を介して保持板12上に基板10を配置する際、図1(d)に例示するように貫通孔10h内に液状Ga11が侵入することがある。 In this step, as illustrated in FIG. 1 (b), when the substrate 10 is placed on the holding plate 12 via the liquid Ga 11, the liquid Ga 11 does not enter (enter) into the through hole 10h. , Adjust the amount of liquid Ga 11 to be applied on the holding plate 12. Since Ga can be maintained in a liquid state in a supercooled state at room temperature as described above, a predetermined amount of liquid Ga 11 can be applied to a predetermined position on the holding plate 12 at room temperature. If the amount of the liquid Ga 11 applied is too large, the liquid Ga 11 may enter the through hole 10h as illustrated in FIG. 1 (d) when the substrate 10 is placed on the holding plate 12 via the liquid Ga 11. ..

また、本ステップでは、貫通孔10h内に液状Ga11が侵入することがないように、保持板12上に塗布する液状Ga11の塗布位置を調整してもよい。例えば、図1(c)に示すように、液状Ga11を介して保持板12上に基板10を配置する際、貫通孔10hが位置することとなる保持板12上の箇所に液状Ga11が存在しないように、液状Ga11の塗布位置を調整してもよい。 Further, in this step, the coating position of the liquid Ga 11 to be applied on the holding plate 12 may be adjusted so that the liquid Ga 11 does not enter the through hole 10h. For example, as shown in FIG. 1C, when the substrate 10 is placed on the holding plate 12 via the liquid Ga 11, the liquid Ga 11 does not exist at the position on the holding plate 12 where the through hole 10h is located. As described above, the coating position of the liquid Ga 11 may be adjusted.

なお、ここでいう「貫通孔10h内に液状Ga11が侵入することがない」とは、液状Ga11が貫通孔10h内に全く侵入しない場合だけでなく、液状Ga11が貫通孔10h内にわずかに侵入する場合を含むものとする。但し、液状Ga11が貫通孔10h内に侵入した場合であっても、その量は、後述する埋込ステップを実施した際、貫通孔10h内に窒化不充分なGaがそのまま残ることがない量、すなわち窒化不充分なGaを内包しない量とする。本明細書で用いる「窒化不充分なGa」という用語は、窒化が不充分なGaだけでなく、窒化されていないGaも含み得る。 The phrase "the liquid Ga 11 does not invade the through hole 10h" here means not only when the liquid Ga 11 does not invade the through hole 10h at all, but also when the liquid Ga 11 slightly invades the through hole 10h. It shall include the case of. However, even when the liquid Ga 11 invades the through hole 10h, the amount thereof is such that insufficient nitriding Ga does not remain in the through hole 10h as it is when the embedding step described later is performed. That is, the amount is set so as not to include Ga with insufficient nitriding. As used herein, the term "insufficient nitriding Ga" may include not only poorly nitriding Ga, but also unnitrided Ga.

また、液状Ga11の塗布量は、上述の要件を満たす範囲内で、貫通孔10hの平面積(貫通孔10hが複数存在する場合は、貫通孔10hの総平面積)等によって適宜設定することが好ましい。というのも、液状Ga11の塗布量に応じて、後述する埋込ステップにおいて生成されるGa蒸気の量が変わり、このGa蒸気の生成量が少なすぎると、貫通孔10hをGaN多結晶14で塞ぐ(埋め込む)ことができない場合があるためである。 Further, the coating amount of the liquid Ga 11 may be appropriately set according to the flat area of the through holes 10h (if there are a plurality of through holes 10h, the total flat area of the through holes 10h) within the range satisfying the above requirements. preferable. This is because the amount of Ga vapor generated in the embedding step described later changes according to the amount of liquid Ga 11 applied, and if the amount of Ga vapor generated is too small, the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14. This is because it may not be possible to (embed).

保持板12の材料としては、後述する埋込ステップでの処理温度、処理雰囲気に耐えられる耐熱性、耐蝕性を有する材料を用いる必要がある。但し、保持板12上に塗布する液状Ga11は、埋込ステップを実施することで自然と消滅する。このため、本実施形態で用いる保持板12の材料はその線膨張係数を不問とすることができる。また、保持板12を、基板10よりも表層が剥離しやすい材料で形成する必要もない。保持板12の材料として、等方性黒鉛、異方性黒鉛(パイロリティックグラファイト(PG))、パイロリティックボロンナイトライド(PBN)、シリコン(Si)、石英、炭化ケイ素(SiC)、サファイア等を用いることができる。また、保持板12の材料として、等方性黒鉛、Si、石英、SiC等の平板基材の表面を、PG等の耐蝕性に優れた材料により被覆(コーティング)してなる複合材料を用いてもよい。 As the material of the holding plate 12, it is necessary to use a material having heat resistance and corrosion resistance that can withstand the treatment temperature and the treatment atmosphere in the embedding step described later. However, the liquid Ga 11 applied on the holding plate 12 disappears naturally by carrying out the embedding step. Therefore, the material of the holding plate 12 used in the present embodiment can have any linear expansion coefficient. Further, it is not necessary to form the holding plate 12 with a material whose surface layer is more easily peeled off than the substrate 10. As the material of the holding plate 12, isotropic graphite, anisotropic graphite (pyrolic graphite (PG)), pyrolytic boron nitride (PBN), silicon (Si), quartz, silicon carbide (SiC), sapphire and the like are used. Can be used. Further, as the material of the holding plate 12, a composite material obtained by coating the surface of a flat plate base material such as isotropic graphite, Si, quartz, or SiC with a material having excellent corrosion resistance such as PG is used. May be good.

(埋込ステップ)
配置ステップを実施したら、貫通孔10h内の少なくとも一部に、貫通孔10hを塞ぐGaN多結晶14を成長させる処理を実施する。
(Embedding step)
After performing the arrangement step, a process of growing a GaN polycrystal 14 that closes the through hole 10h is performed in at least a part of the through hole 10h.

この処理は、例えば、図2に示す加熱装置200を用いて行うことができる。加熱装置200は、石英等の耐熱性材料からなり、反応室(結晶成長室)201が内部に構成された気密容器203を備えている。反応室201内には、1つまたは複数の基板10を保持する保持具208が設けられている。保持具208は、1つまたは複数の基板10を、それぞれの基板10が液状Ga11を介して保持板12上に配置された状態で、垂直方向に多段に保持するように構成されている。気密容器203の一端には、反応室201内へ窒素源としてのアンモニア(NH)ガス、窒素(N)ガスを供給するガス供給管232a,232bが接続されている。ガス供給管232a,232bには、上流側から順に、流量制御器241a,241b、バルブ243a,243bがそれぞれ設けられている。ガス供給管232a,232bの下流側には、これらのガス供給管から供給された各種ガスを保持具208上に保持した基板10に向けて供給するノズル249a,249bが、それぞれ接続されている。気密容器203の他端には、反応室201内を排気する排気管230が設けられている。排気管230にはポンプ231が設けられている。気密容器203の外周には、保持具208に保持した基板10を所望の温度に加熱するヒータ207が設けられている。気密容器203内には、反応室201内の温度を測定する温度センサ209が設けられている。加熱装置200が備える各部材は、コンピュータとして構成されたコントローラ280に接続されており、コントローラ280上で実行されるプログラムによって、後述する処理手順や処理条件が制御されるように構成されている。 This process can be performed, for example, by using the heating device 200 shown in FIG. The heating device 200 includes an airtight container 203 made of a heat-resistant material such as quartz and having a reaction chamber (crystal growth chamber) 201 inside. A retainer 208 for holding one or more substrates 10 is provided in the reaction chamber 201. The holder 208 is configured to hold one or more substrates 10 in multiple stages in the vertical direction in a state where each of the substrates 10 is arranged on the holding plate 12 via the liquid Ga 11. Gas supply pipes 232a and 232b for supplying ammonia (NH 3 ) gas and nitrogen (N 2 ) gas as nitrogen sources into the reaction chamber 201 are connected to one end of the airtight container 203. The gas supply pipes 232a and 232b are provided with flow rate controllers 241a and 241b and valves 243a and 243b in this order from the upstream side. On the downstream side of the gas supply pipes 232a and 232b, nozzles 249a and 249b that supply various gases supplied from these gas supply pipes toward the substrate 10 held on the holder 208 are connected, respectively. At the other end of the airtight container 203, an exhaust pipe 230 for exhausting the inside of the reaction chamber 201 is provided. A pump 231 is provided in the exhaust pipe 230. A heater 207 that heats the substrate 10 held by the holder 208 to a desired temperature is provided on the outer periphery of the airtight container 203. Inside the airtight container 203, a temperature sensor 209 for measuring the temperature inside the reaction chamber 201 is provided. Each member included in the heating device 200 is connected to a controller 280 configured as a computer, and is configured so that a processing procedure and processing conditions described later are controlled by a program executed on the controller 280.

埋込ステップでは、上述の加熱装置200により、例えば以下の処理手順が実施される。まず、液状Ga11を介して保持板12上に配置した基板10を保持具208上に保持(載置)する。そして、反応室201内の加熱および排気を実施しながら、反応室201内へ、NHガス、或いはNHガスとNガスとの混合ガスを供給する。 In the embedding step, for example, the following processing procedure is carried out by the heating device 200 described above. First, the substrate 10 arranged on the holding plate 12 via the liquid Ga 11 is held (placed) on the holder 208. Then, while heating and exhausting the inside of the reaction chamber 201, NH 3 gas or a mixed gas of NH 3 gas and N 2 gas is supplied into the reaction chamber 201.

このように、液状Ga11を介して保持板12上に配置した基板10を、少なくともNHガスを含む雰囲気中で加熱することで、まず、液状Ga11が、反応室201内の昇温に伴って徐々に気化してGa蒸気となる。そして、このGa蒸気が基板10の裏面側から表面側に向かって貫通孔10h内を流れる(通過する)際、貫通孔10h内で、Ga蒸気と、基板10の表面側から供給したNHガスと、を反応させてGaを窒化させ、貫通孔10h内にGaN多結晶14を成長させる。これにより、貫通孔10hがGaN多結晶14で埋め込まれて気密に塞がれる。図3(a)に貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10の平面構成図を示し、図3(b)にその断面構成図を示す。なお、液状Ga11は、埋込ステップを実施することで、例えば埋込ステップの昇温中に、その殆ど、或いは、全てが蒸発し、自然と消滅する。 By heating the substrate 10 arranged on the holding plate 12 via the liquid Ga 11 in an atmosphere containing at least NH 3 gas, the liquid Ga 11 first becomes warmer in the reaction chamber 201 as the temperature rises. It gradually vaporizes into Ga vapor. Then, when the Ga vapor flows (passes) in the through hole 10h from the back surface side to the front surface side of the substrate 10, the Ga vapor and the NH 3 gas supplied from the front surface side of the substrate 10 in the through hole 10h. And are reacted to nitrid Ga, and the GaN polycrystal 14 is grown in the through hole 10h. As a result, the through hole 10h is embedded with the GaN polycrystal 14 and is airtightly closed. FIG. 3A shows a plan view of the substrate 10 in which the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14, and FIG. 3B shows a cross-sectional view thereof. By carrying out the embedding step, the liquid Ga 11 evaporates almost or all of the liquid Ga 11 during the temperature rise of the embedding step, and disappears naturally.

GaN多結晶14の成長は、液状Ga11の気化の開始(Ga蒸気の生成の開始)とほぼ同時に開始する。したがって、本ステップでは、貫通孔10hの埋め込みに寄与せずに、反応室201内から排出されるGa蒸気の量を減らすため、液状Ga11の気化が始まる前から反応室201内(雰囲気中)へNHガスを供給するのが好ましい。また、本ステップでは、基板10を構成する結晶の分解を防止するため、例えば反応室201内の加熱前から反応室201内へNHガスを供給するのがより好ましい。 The growth of the GaN polycrystal 14 starts almost at the same time as the start of vaporization of the liquid Ga 11 (the start of the formation of Ga vapor). Therefore, in this step, in order to reduce the amount of Ga vapor discharged from the reaction chamber 201 without contributing to the embedding of the through hole 10h, the liquid Ga 11 enters the reaction chamber 201 (in the atmosphere) before the vaporization of the liquid Ga 11 starts. It is preferable to supply NH 3 gas. Further, in this step, in order to prevent degradation of the crystal constituting the substrate 10, for example, it is more preferable to supply NH 3 gas before the heating in the reaction chamber 201 into the reaction chamber 201.

本ステップでは、基板10の温度が例えば550℃以上1200℃以下、好ましくは900℃以上1000℃以下の温度となるように、ヒータ207により調整することが望ましい。 In this step, it is desirable to adjust the temperature of the substrate 10 by the heater 207 so that the temperature of the substrate 10 is, for example, 550 ° C or higher and 1200 ° C or lower, preferably 900 ° C or higher and 1000 ° C or lower.

基板10の温度が550℃未満では、Gaの窒化が進行しにくく、貫通孔10h内にGaN多結晶14を成長させることができないことがある。基板10の温度を550℃以上とすることでGaの窒化を進行させることができ、900℃以上とすることで、Gaの窒化を確実に進行させることができる。基板10の温度が1200℃を超えると、基板10の表面がサーマルエッチングされたり、基板10を構成する結晶の分解が促進されたりして、基板10の表面から窒素(N)原子が抜けて(飛んで)しまう、すなわちN原子が脱落することがある。その結果、基板10の表面が荒れたり、欠陥が増加したりすることがある。基板10の温度を1200℃以下とすることでこれらの問題を解決でき、1000℃以下とすることで、これらの問題を確実に解決することができる。 If the temperature of the substrate 10 is less than 550 ° C., nitriding of Ga is difficult to proceed, and the GaN polycrystal 14 may not be able to grow in the through hole 10h. Nitriding of Ga can be advanced by setting the temperature of the substrate 10 to 550 ° C. or higher, and nitriding of Ga can be reliably promoted by setting the temperature of the substrate 10 to 900 ° C. or higher. When the temperature of the substrate 10 exceeds 1200 ° C., the surface of the substrate 10 is thermally etched or the decomposition of the crystals constituting the substrate 10 is promoted, so that nitrogen (N) atoms are released from the surface of the substrate 10 ( It may fly), that is, the N atom may drop out. As a result, the surface of the substrate 10 may be roughened or defects may increase. By setting the temperature of the substrate 10 to 1200 ° C. or lower, these problems can be solved, and by setting the temperature to 1000 ° C. or lower, these problems can be surely solved.

埋込ステップの処理条件としては、以下が例示される。
処理温度(基板10の温度):550〜1200℃、好ましくは、900〜1000℃
処理圧力(反応室201内の圧力):90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
NHガスの分圧:9〜20kPa
The following are examples of processing conditions for the embedding step.
Processing temperature (temperature of substrate 10): 550 to 1200 ° C., preferably 900 to 1000 ° C.
Processing pressure (pressure in reaction chamber 201): 90-105 kPa, preferably 90-95 kPa
Partial pressure of NH 3 gas: 9 to 20 kPa

本ステップでは、図3(b)に例示するように、貫通孔10h内の全てをGaN多結晶14で埋め込む必要はない。本ステップでは、後述の研磨ステップを行うことから、図3(b)(d)に例示するように、基板10の表面とGaN多結晶の表面とが非面一の面であってもよく、また、貫通孔10hをGaN多結晶14で気密に塞ぐことができれば、図3(c)(d)に例示するように、貫通孔10h内の少なくとも一部にのみGaN多結晶14を成長させてもよい。 In this step, as illustrated in FIG. 3B, it is not necessary to embed the entire inside of the through hole 10h with the GaN polycrystal 14. In this step, since the polishing step described later is performed, the surface of the substrate 10 and the surface of the GaN polycrystal may be non-planetary as illustrated in FIGS. 3 (b) and 3 (d). Further, if the through hole 10h can be airtightly closed with the GaN polycrystal 14, the GaN polycrystal 14 is grown only in at least a part of the through hole 10h as illustrated in FIGS. 3C and 3D. May be good.

貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれたら、反応室201内へNHガス、或いはNHガスとNガスとの混合ガスを供給しつつ、反応室201内を排気した状態で、ヒータ207による加熱を停止する。そして、反応室201内の温度が500℃以下となったらNHガスの供給を停止し、その後、反応室201内の雰囲気をNガスへ置換して大気圧に復帰させるとともに、反応室201内を搬出可能な温度にまで降温させた後、反応室201内から基板10を搬出する。 When the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14, NH 3 gas or a mixed gas of NH 3 gas and N 2 gas is supplied into the reaction chamber 201, and the inside of the reaction chamber 201 is exhausted. The heating by the heater 207 is stopped. Then, when the temperature in the reaction chamber 201 becomes 500 ° C. or lower, the supply of NH 3 gas is stopped, and then the atmosphere in the reaction chamber 201 is replaced with N 2 gas to restore the atmospheric pressure, and the reaction chamber 201 is restored. After the temperature is lowered to a temperature at which the inside can be carried out, the substrate 10 is carried out from the inside of the reaction chamber 201.

(研磨ステップ)
埋込ステップを実施したら、スラリー等を用いて基板10の表裏面を研磨する処理を実施する。本ステップを行うことで、図3(b)〜(d)に例示するように貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10は、図4に断面構成図を示すように、基板10の表面とGaN多結晶14の表面とが面一の面となるとともに、基板10の裏面とGaN多結晶14の裏面とが面一の面となる。なお、本ステップでは、必ずしも基板10の表裏面を研磨する必要はなく、少なくとも基板10の表面を研磨する処理を実施すればよい。
(Polishing step)
After performing the embedding step, a process of polishing the front and back surfaces of the substrate 10 with a slurry or the like is performed. By performing this step, as illustrated in FIGS. 3 (b) to 3 (d), the substrate 10 in which the through holes 10h are closed with the GaN polycrystal 14 is a substrate as shown in FIG. The front surface of 10 and the surface of the GaN polycrystal 14 are flush with each other, and the back surface of the substrate 10 and the back surface of the GaN polycrystal 14 are flush with each other. In this step, it is not always necessary to polish the front and back surfaces of the substrate 10, and at least the surface of the substrate 10 may be polished.

(2)本実施形態で得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
(2) Effects obtained in the present embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.

(a)本実施形態では、貫通孔10hを有する基板10を、液状Ga11を介して保持板12上に配置し、この状態で、反応室201内に少なくともNHガスを供給しながら基板10を加熱することで、貫通孔10h内の少なくとも一部にGaN多結晶14を成長させ、貫通孔10hを塞ぐことができる。図5は、上述の配置ステップ、埋込ステップの実施後であって研磨ステップの実施前の貫通孔をGaN多結晶で塞いだGaN基板の貫通孔近傍を撮影した写真である。このように、配置ステップ、埋込ステップを実施することで、貫通孔を気密に塞ぐことができることを、本発明者は確認済みである。 (A) In the present embodiment, a substrate 10 having a through hole 10h, located on the holding plate 12 via a liquid GA11, in this state, the substrate 10 while supplying at least the NH 3 gas into the reaction chamber 201 By heating, the GaN polycrystal 14 can be grown in at least a part of the through hole 10h, and the through hole 10h can be closed. FIG. 5 is a photograph of the vicinity of the through hole of the GaN substrate in which the through hole after the above-mentioned arrangement step and embedding step is performed and before the polishing step is performed is closed with a GaN polycrystal. The present inventor has confirmed that the through hole can be airtightly closed by carrying out the placement step and the embedding step in this way.

(b)GaN多結晶14で貫通孔10hを塞ぐことで、例えば、真空ピンセット等の搬送冶具を使用する際、貫通孔10hから空気が漏れて上記搬送冶具への基板10の真空吸着が阻害されることを防ぐことができる。また例えば、基板10の表面上にスピンコート法等によりレジスト膜を設ける際、レジスト液が貫通孔10hを介して基板10に吸い込まれたり、真空吸着用のポンプが貫通孔10hを介して基板10に吸い込まれたレジスト液を吸い込んでポンプが故障したりすることを回避できる。 (B) By closing the through hole 10h with the GaN polycrystal 14, for example, when a transfer jig such as vacuum tweezers is used, air leaks from the through hole 10h and the vacuum adsorption of the substrate 10 to the transfer jig is hindered. Can be prevented. Further, for example, when a resist film is provided on the surface of the substrate 10 by a spin coating method or the like, the resist liquid is sucked into the substrate 10 through the through holes 10h, or a pump for vacuum suction passes through the through holes 10h. It is possible to prevent the pump from malfunctioning by sucking in the resist liquid sucked into the pump.

このように、本実施形態では、貫通孔10hを有するために上述のような基板10上にデバイスを作製する後工程を実施することができず、従来では不良品となっていた基板10を再生させることができる。 As described above, in the present embodiment, since the through hole 10h is provided, the post-process of manufacturing the device on the substrate 10 as described above cannot be performed, and the substrate 10 which has been a defective product in the past cannot be regenerated. Can be made to.

なお、貫通孔10hをGaN多結晶14で塞いだ基板10上に例えばGaN結晶膜を成長させると、基板10の主面(すなわちGaNの単結晶)上にはGaN単結晶がエピタキシャル成長し、GaN多結晶14上にはGaN多結晶がさらに成長する。この場合、GaN多結晶上にはデバイスを作製することはできないが、GaN単結晶上にはデバイスを問題なく作製することができる。 When, for example, a GaN crystal film is grown on the substrate 10 in which the through holes 10h are closed with the GaN polycrystal 14, the GaN single crystal grows epitaxially on the main surface of the substrate 10 (that is, the GaN single crystal), and the GaN polycrystal is present. A GaN polycrystal grows further on the crystal 14. In this case, the device cannot be formed on the GaN polycrystal, but the device can be formed on the GaN single crystal without any problem.

(c)本実施形態によれば、基板10の裏面側から表面側に向かってGa蒸気が貫通孔10h内を流れる際、Ga蒸気と、基板10の表面側から供給したNHガスと、を貫通孔10h内で反応させて、貫通孔10h内にGaN多結晶14を成長させることが可能となる。これにより、貫通孔10h内をGaN多結晶14のみで塞ぐことができる。 (C) According to the present embodiment, when Ga vapor flows in the through hole 10h from the back surface side to the front surface side of the substrate 10, Ga vapor and NH 3 gas supplied from the front surface side of the substrate 10 are mixed. It is possible to grow the GaN polycrystal 14 in the through hole 10h by reacting in the through hole 10h. As a result, the inside of the through hole 10h can be closed only with the GaN polycrystal 14.

この手法に対し、貫通孔内にあらかじめGa(液状Ga)を注入した基板を、窒素源を含む雰囲気中で加熱してGaと窒素源とを反応させ、貫通孔内に窒化物多結晶を成長させる手法も考えられる。しかしながら、この代替手法では、貫通孔内がGaで埋め込まれた状態となっている。このため、このような基板に対してGaの窒化処理を行っても、窒素源を含む雰囲気中に露出しているGa(基板の表面側付近に位置するGa)しか窒化せず、貫通孔の内部に位置するGaを窒化させることが困難となる。この代替手法で貫通孔が塞がれた基板は、一見すると、貫通孔がGaN多結晶で塞がれているが、貫通孔の内部には窒化不充分なGaがそのまま残ることを本発明者は確認済みである。このような基板に対して例えば塩化水素(HCl)を用いた洗浄処理を行い、GaN多結晶をエッチングすると、貫通孔内の窒化不充分なGaが流れ出て、その結果、GaN基板に貫通孔が再度出現することがある。また、このような基板を用いて上述の後工程が行われた際、窒化不充分なGaがコンタミネーションの発生源になる場合もある。例えば、このような基板上にGaN結晶膜をエピタキシャル成長させると、貫通孔内から窒化不充分なGaが出てきてGaN結晶膜の品質が低下することがある。さらにまた、このような基板に対してワックス等を用いた研磨処理が施された際、貫通孔内にワックス等が残りやすくなる。 In contrast to this method, a substrate in which Ga (liquid Ga) is previously injected into the through hole is heated in an atmosphere containing a nitrogen source to react Ga with the nitrogen source, and a nitride polycrystal grows in the through hole. A method of making it possible is also conceivable. However, in this alternative method, the inside of the through hole is filled with Ga. Therefore, even if Ga nitriding treatment is performed on such a substrate, only Ga (Ga located near the surface side of the substrate) exposed in the atmosphere containing a nitrogen source is nitrided, and the through hole It becomes difficult to nitrid the Ga located inside. At first glance, in a substrate in which the through holes are closed by this alternative method, the through holes are closed with GaN polycrystals, but the present inventor presents that Ga with insufficient nitriding remains inside the through holes as it is. Has been confirmed. When such a substrate is cleaned with, for example, hydrogen chloride (HCl) and the GaN polycrystal is etched, insufficient Ga in the through holes flows out, and as a result, through holes are formed in the GaN substrate. It may reappear. Further, when the above-mentioned post-process is performed using such a substrate, Ga with insufficient nitriding may become a source of contamination. For example, when a GaN crystal film is epitaxially grown on such a substrate, insufficient Ga nitriding may come out from the through holes and the quality of the GaN crystal film may deteriorate. Furthermore, when such a substrate is subjected to a polishing treatment using wax or the like, wax or the like tends to remain in the through holes.

これに対し、本実施形態では、GaN多結晶14の成長を、貫通孔10h内にGa蒸気を流すことで行っていることから、上述の課題を回避することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, since the GaN polycrystal 14 is grown by flowing Ga vapor through the through hole 10h, the above-mentioned problem can be avoided.

また例えば、塩化ガリウム(GaCl)ガスとNHガスとを反応させることで、貫通孔10h内にGaN多結晶14を成長させる手法も考えられる。しかしながら、この代替手法では、ハイドライド気相成長(HVPE)装置等の気相成長装置を用いて埋込ステップを実施する必要がある。また、この代替手法では、GaN多結晶14を成長させる際、気相成長装置の反応炉(成長室)内にもGaN等が付着することから、反応炉内のクリーニングを頻繁に行う必要があり、メンテナンス頻度が高くなるという課題もある。 Further, for example, by reacting a gallium chloride (GaCl) gas and NH 3 gas, a method of growing a GaN polycrystal 14 in the through hole 10h is also conceivable. However, in this alternative method, it is necessary to carry out the implantation step using a vapor phase growth device such as a hydride vapor phase growth (HVPE) device. Further, in this alternative method, when the GaN polycrystal 14 is grown, GaN and the like also adhere to the inside of the reaction furnace (growth chamber) of the vapor phase growth apparatus, so that it is necessary to frequently clean the inside of the reaction furnace. There is also a problem that the maintenance frequency becomes high.

これに対し、本実施形態では、上述のように気相成長装置よりも簡易かつ低価な加熱装置200で埋込ステップを実施することができる。また、加熱装置200を用いることで、複数の基板10の貫通孔10hの穴埋めを同時に実施できる。これらの結果、気相成長装置を用いて埋込ステップを行う場合よりも処理コストを低減することができる。また、本実施形態では、基板10の裏面側に液状Ga11を配置した状態で、GaClガスを流すことなく、NHガスを流すことで、GaN多結晶14を成長させている。このため、GaClガスを流す場合よりも、反応室201内(気密容器203の内壁等)に付着するGaN等の量を少なくすることができ、反応室201内のクリーニングの頻度を低くする、すなわち、加熱装置200のメンテナンス頻度を低くすることができる。その結果、基板10の穴埋め処理のスループットを高めることができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, the embedding step can be carried out by the heating device 200, which is simpler and less expensive than the vapor deposition device. Further, by using the heating device 200, it is possible to simultaneously fill the through holes 10h of the plurality of substrates 10. As a result, the processing cost can be reduced as compared with the case where the embedding step is performed using the vapor phase growth apparatus. Further, in the present embodiment, in the state in which the liquid Ga11 on the back side of the substrate 10, without flowing the GaCl gas, by flowing the NH 3 gas, thereby growing a GaN polycrystal 14. Therefore, the amount of GaN or the like adhering to the inside of the reaction chamber 201 (the inner wall of the airtight container 203, etc.) can be reduced as compared with the case where the GaCl gas is flowed, and the frequency of cleaning inside the reaction chamber 201 is reduced, that is, , The maintenance frequency of the heating device 200 can be reduced. As a result, the throughput of the hole filling process of the substrate 10 can be increased.

(d)本実施形態によれば、貫通孔10h内に液状Ga11が侵入することがないので、貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10は、窒化不充分なGaを内包しない。すなわち、本実施形態によれば、貫通孔10h内をGaN多結晶14のみで確実に塞ぐことができる。 (D) According to the present embodiment, since the liquid Ga 11 does not enter the through hole 10h, the substrate 10 in which the through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14 does not contain Ga with insufficient nitriding. .. That is, according to the present embodiment, the inside of the through hole 10h can be reliably closed only by the GaN polycrystal 14.

(e)本実施形態の手法によれば、アズグロウン状態の基板10が有し得る最大サイズの貫通孔10hを塞ぐことができる。例えば、図6に光学顕微鏡像で示すような、GaN単結晶では埋め込むことができないような大きな貫通孔10h(例えば基板10の表面側から見たときの最小幅(差し渡し最小幅)が300μmより大きい貫通孔10h)であっても塞ぐことができる。なお、基板10の表面側から見たときの貫通孔10hの最大幅(差し渡し最大幅)については特に限定されないが、アズグロウン状態の基板10が有し得る貫通孔10hの最大幅は通常3mm程度である。本実施形態によれば、最大幅が3mmの貫通孔10hであっても、GaN多結晶14で塞ぐことができる。 (E) According to the method of the present embodiment, it is possible to close the through hole 10h having the maximum size that the substrate 10 in the asgrown state can have. For example, as shown in the optical microscope image in FIG. 6, a large through hole 10h that cannot be embedded by a GaN single crystal (for example, the minimum width (minimum width across) when viewed from the surface side of the substrate 10 is larger than 300 μm). Even the through hole 10h) can be closed. The maximum width of the through hole 10h (maximum width across the board) when viewed from the surface side of the substrate 10 is not particularly limited, but the maximum width of the through hole 10h that the substrate 10 in the asgrown state can have is usually about 3 mm. is there. According to this embodiment, even a through hole 10h having a maximum width of 3 mm can be closed with the GaN polycrystal 14.

(f)基板10の表面(主面)がc面であって、基板10と、貫通孔10h内に成長させたIII族金属の多結晶と、が同じ窒化物結晶で構成されている場合(例えばともにGaN結晶で構成されている場合)、これらは殆ど同等の線膨張係数、同等の熱伝導率、同等の耐加工性(研磨耐性)を有する。 (F) When the surface (main surface) of the substrate 10 is the c-plane, and the substrate 10 and the polycrystal of the Group III metal grown in the through hole 10h are composed of the same nitride crystal ( For example, when both are composed of GaN crystals), they have almost the same coefficient of linear expansion, the same thermal conductivity, and the same work resistance (polishing resistance).

このように基板10と貫通孔10h内の多結晶とが殆ど同等の線膨張係数を有することで、基板10に温度変化が生じた際、基板10と貫通孔10h内の多結晶との膨張量を揃えることができ、基板10と貫通孔10h内の多結晶との界面から基板10にクラックが入ることを抑制できる。また、これらが殆ど同等の熱伝導率を有することで、加熱による基板10等の昇降温時において、基板10の表面温度を面内均一にしやすくなる。さらにまた、これらが殆ど同等の耐加工性を有することで、上述の研磨ステップを実施することが容易となり、基板10等の表裏面を、それぞれの領域区分(単結晶領域、多結晶領域)によらず連続した平滑な表面とすることが容易となる。 As described above, since the substrate 10 and the polycrystal in the through hole 10h have almost the same coefficient of linear expansion, the amount of expansion of the substrate 10 and the polycrystal in the through hole 10h when the temperature of the substrate 10 changes. It is possible to prevent cracks from entering the substrate 10 from the interface between the substrate 10 and the polycrystals in the through holes 10h. Further, since these have almost the same thermal conductivity, it becomes easy to make the surface temperature of the substrate 10 uniform in the plane when the substrate 10 or the like is raised or lowered by heating. Furthermore, since these have almost the same processing resistance, it becomes easy to carry out the above-mentioned polishing step, and the front and back surfaces of the substrate 10 and the like are divided into respective region divisions (single crystal region, polycrystalline region). Therefore, it becomes easy to obtain a continuous smooth surface.

(g)本実施形態によれば、保持板12上に塗布した液状Ga11上に基板10を配置し、この状態で窒素源を含む雰囲気中で基板10を加熱するという簡便な手法で貫通孔10hを塞ぐことができることから、基板10の穴埋めの処理コストを抑えることができる。 (G) According to the present embodiment, the through hole 10h is a simple method in which the substrate 10 is placed on the liquid Ga 11 coated on the holding plate 12 and the substrate 10 is heated in an atmosphere containing a nitrogen source in this state. It is possible to suppress the processing cost of filling the holes in the substrate 10 because the substrate 10 can be closed.

(h)本実施形態によれば、上述のように、液状Ga11が基板10と保持板12とを一時的に接着する接着剤として機能することから、基板10と保持板12との接着が、加熱装置200内への搬入(投入)前に行われる。このため、基板10を例えば加熱装置200内へ搬送(移送)する際、保持板12上における基板10の位置ずれや、貫通孔10h内への液状Ga11の侵入を抑制できる。また基板10の位置ずれを抑制できることから、貫通孔10hを有する基板10が複数得られるまで、液状Ga11を介して保持板12上に配置した状態で基板10を保管することが容易になる。また、Gaは一度融解した後であっても、室温未満の所定温度となると過冷却状態を維持できず、再び固化する。このため、液状Ga11を介して保持板12上に配置した基板10を所定温度以下まで冷却して液状Ga11を固化させることで、基板10と保持板12との接着強度を高めることができ、その結果、上述の基板10の搬送時における位置ずれ等を確実に抑制することができる。また、液状Ga11を固化させることで、保持板12上に配置した基板10を傾けたり、基板10の主面が垂直となるように立てたりすることも可能となる。その結果、保持板12上に配置した基板10を保管する際、基板10の主面が水平になるように保管する必要がなく、基板10の保管がさらに容易となるとともに、保管場所の制限も少なくすることができる。 (H) According to the present embodiment, as described above, since the liquid Ga 11 functions as an adhesive for temporarily adhering the substrate 10 and the holding plate 12, the adhesion between the substrate 10 and the holding plate 12 can be achieved. This is performed before the loading (loading) into the heating device 200. Therefore, when the substrate 10 is transported (transferred) into, for example, the heating device 200, it is possible to suppress the displacement of the substrate 10 on the holding plate 12 and the invasion of the liquid Ga 11 into the through hole 10h. Further, since the misalignment of the substrate 10 can be suppressed, it becomes easy to store the substrate 10 in a state of being arranged on the holding plate 12 via the liquid Ga 11 until a plurality of substrates 10 having through holes 10h are obtained. Further, even after Ga has been melted once, it cannot maintain the supercooled state when it reaches a predetermined temperature lower than room temperature, and it solidifies again. Therefore, the adhesive strength between the substrate 10 and the holding plate 12 can be increased by cooling the substrate 10 arranged on the holding plate 12 via the liquid Ga 11 to a predetermined temperature or lower to solidify the liquid Ga 11. As a result, it is possible to reliably suppress the misalignment of the substrate 10 during transportation. Further, by solidifying the liquid Ga 11, it is possible to tilt the substrate 10 arranged on the holding plate 12 or to stand the substrate 10 so that the main surface of the substrate 10 is vertical. As a result, when the substrate 10 arranged on the holding plate 12 is stored, it is not necessary to store the substrate 10 so that the main surface of the substrate 10 is horizontal, which makes it easier to store the substrate 10 and also limits the storage location. Can be reduced.

(i)また、貫通孔10h内を単結晶で埋め込む場合には、埋込ステップを実施する前に、貫通孔10hの内面をエッチングし、貫通孔10hの内面に付着した異物および貫通孔10hの内面に形成されたダメージ層のうち少なくともいずれかを除去する洗浄工程が必要である。これに対し、本実施形態では、貫通孔10hを多結晶(GaN多結晶14)で埋め込むため、上述の洗浄工程は不要である。 (I) When embedding the inside of the through hole 10h with a single crystal, the inner surface of the through hole 10h is etched before the embedding step is performed, and the foreign matter adhering to the inner surface of the through hole 10h and the through hole 10h A cleaning step is required to remove at least one of the damaged layers formed on the inner surface. On the other hand, in the present embodiment, since the through holes 10h are embedded with polycrystals (GaN polycrystals 14), the above-mentioned cleaning step is unnecessary.

(j)基板10として、基板10の主面のうち貫通孔10hを含まない連続する領域の面積が100mm以上である基板を用意するとより好ましい。これにより、貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10上にデバイスを作製する際における、有効面積が減少しにくくなる。 (J) It is more preferable to prepare as the substrate 10 a substrate having an area of 100 mm 2 or more in a continuous region of the main surface of the substrate 10 that does not include the through hole 10h. This makes it difficult to reduce the effective area when the device is formed on the substrate 10 in which the through holes 10h are closed with the GaN polycrystal 14.

(3)変形例
本実施形態は、上述の態様に限定されず、以下に示す変形例のように変更することが可能である。
(3) Modified Example This embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as shown in the modified example below.

(変形例1)
準備ステップでは、基板10として、自然に発生した貫通孔を有する基板だけでなく、故意に貫通孔を形成した基板を用意してもよい。例えば、基板10として、結晶の母相に比べて酸素濃度が局所的に大きくなっている領域や、極性反転領域や転位密集領域等がレーザ等により打ち抜かれて形成された貫通孔を有する基板を用意してもよい。この場合、基板10の表面、裏面については、それぞれ、アズグロウン状態であってもよく、また、所定の表面処理(研磨処理やエッチング処理)が施されていてもよい。本変形例によっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
(Modification example 1)
In the preparation step, as the substrate 10, not only a substrate having naturally generated through holes but also a substrate having through holes intentionally formed may be prepared. For example, as the substrate 10, a substrate having a through hole formed by punching out a region where the oxygen concentration is locally higher than that of the matrix of the crystal, a polarity inversion region, a dislocation dense region, and the like by a laser or the like. You may prepare it. In this case, the front surface and the back surface of the substrate 10 may be in an as-grown state, respectively, or may be subjected to a predetermined surface treatment (polishing treatment or etching treatment). The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by this modification.

(変形例2)
配置ステップでは、III族金属であるインジウム(In)を介して保持板12上に基板10を配置するようにしてもよい。In(融点約150℃)は室温において固体であるため、本変形例では、平坦な基板支持(保持)面を有するホットプレート等の加熱装置を用いて保持板12を所定温度に加熱することでInを融解して液状Inとし、この液状In上に基板10を配置する。本変形例では、埋込ステップを実施することで、貫通孔10hがInの窒化物多結晶(InN多結晶)で埋め込まれて塞がれる。本変形例によっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。また本変形例によれば、Gaを用いる場合よりも埋込ステップを低温条件で行うことができることから、上述のN原子の脱落を確実に抑制できる。
(Modification 2)
In the arrangement step, the substrate 10 may be arranged on the holding plate 12 via indium (In) which is a group III metal. Since In (melting point of about 150 ° C.) is solid at room temperature, in this modification, the holding plate 12 is heated to a predetermined temperature by using a heating device such as a hot plate having a flat substrate supporting (holding) surface. In is melted into a liquid In, and the substrate 10 is placed on the liquid In. In this modification, by carrying out the embedding step, the through hole 10h is embedded with the In nitride polycrystal (InN polycrystal) and closed. The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by this modification. Further, according to this modification, since the embedding step can be performed under low temperature conditions as compared with the case of using Ga, the above-mentioned loss of N atoms can be reliably suppressed.

(変形例3)
準備ステップでは、窒化アルミニウム(AlN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化インジウム(InN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)等のIII族窒化物結晶、すなわち、AlInGa1−x―yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式で表されるIII族窒化物の単結晶からなり、その表面が(0001)面である基板を用意してもよい。これらの基板であっても、GaN基板と同様、表裏を貫通する貫通孔を有する場合があるからである。これらの場合においても、準備ステップ〜埋込ステップに至る一連のステップを実施することで、GaN多結晶又はInN多結晶で貫通孔を塞ぐことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
(Modification 3)
In the preparatory step, group III nitride crystals such as aluminum nitride (AlN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium nitride (InN), indium gallium nitride (InGaN), and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN), that is, Al x In. It is composed of a single crystal of Group III nitride represented by the composition formula of y Ga 1-x-y N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and its surface is (0001). A substrate that is a surface may be prepared. This is because even these substrates may have through holes penetrating the front and back surfaces as in the case of GaN substrates. Also in these cases, by carrying out a series of steps from the preparation step to the embedding step, the through hole can be closed with the GaN polycrystal or the InN polycrystal, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. ..

<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
The embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

(a)上述の実施形態では、準備ステップ〜埋込ステップに至る一連のステップを実施することで1枚のGaN基板を取得する手法について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、準備ステップ〜埋込ステップに至る一連のステップを実施した後、図7(a)に示すように、貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10の表面上にハイドライド気相成長法(HVPE法)等の気相成長法によりGaN結晶膜21を厚くエピタキシャル成長させる本格成長ステップを実施し、その後、このGaN結晶膜21をスライスすることにより、図7(b)に示すように、1枚以上のIII族窒化物基板(GaN基板)20を取得するようにしてもよい。この場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。 (A) In the above-described embodiment, a method of acquiring one GaN substrate by carrying out a series of steps from the preparation step to the embedding step has been described. However, the present invention is not limited to such aspects. For example, after performing a series of steps from the preparation step to the embedding step, as shown in FIG. 7A, the hydride vapor phase is placed on the surface of the substrate 10 in which the through holes 10h are closed with the GaN polycrystal 14. A full-scale growth step of thickly epitaxially growing the GaN crystal film 21 by a vapor phase growth method such as a growth method (HVPE method) is carried out, and then the GaN crystal film 21 is sliced as shown in FIG. 7 (b). One or more group III nitride substrates (GaN substrates) 20 may be acquired. Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

本格成長ステップは、図8に示すハイドライド気相成長(HVPE)装置を用いて行うことができる。HVPE装置300は、石英等の耐熱性材料からなり、成膜室301が内部に構成された気密容器303を備えている。成膜室301内には、基板10を保持するサセプタ308が設けられている。サセプタ308は、回転機構316が有する回転軸315に接続されており、回転自在に構成されている。気密容器303の一端には、成膜室301内へHClガス、NHガス、Nガスを供給するガス供給管332a〜332cが接続されている。ガス供給管332cにはHガスを供給するガス供給管332dが接続されている。ガス供給管332a〜332dには、上流側から順に、流量制御器341a〜341d、バルブ343a〜343dがそれぞれ設けられている。ガス供給管332aの下流には、原料としてのGa融液を収容するガス生成器333aが設けられている。ガス生成器333aには、HClガスとGa融液との反応により生成された原料ガス(原料のハロゲン化物)であるGaClガスを、サセプタ308上に保持された基板10に向けて供給するノズル349aが接続されている。ガス供給管332b,332cの下流側には、これらのガス供給管から供給された各種ガスをサセプタ308上に保持された基板10に向けて供給するノズル349b,349cがそれぞれ接続されている。気密容器303の他端には、成膜室301内を排気する排気管330が設けられている。排気管330にはポンプ331が設けられている。気密容器303の外周にはガス生成器333a内やサセプタ308上に保持された基板10を所望の温度に加熱するゾーンヒータ307が、気密容器303内には成膜室301内の温度を測定する温度センサ309が、それぞれ設けられている。HVPE装置300が備える各部材は、コンピュータとして構成されたコントローラ380に接続されており、コントローラ380上で実行されるプログラムによって、後述する処理手順や処理条件が制御されるように構成されている。 The full-scale growth step can be performed using the hydride vapor phase growth (HVPE) apparatus shown in FIG. The HVPE apparatus 300 includes an airtight container 303 made of a heat-resistant material such as quartz and having a film forming chamber 301 inside. A susceptor 308 for holding the substrate 10 is provided in the film forming chamber 301. The susceptor 308 is connected to the rotation shaft 315 of the rotation mechanism 316 and is rotatably configured. Gas supply pipes 332a to 332c for supplying HCl gas, NH 3 gas, and N 2 gas into the film forming chamber 301 are connected to one end of the airtight container 303. A gas supply pipe 332d for supplying H 2 gas is connected to the gas supply pipe 332c. The gas supply pipes 332a to 332d are provided with flow rate controllers 341a to 341d and valves 343a to 343d in this order from the upstream side. A gas generator 333a for accommodating a Ga melt as a raw material is provided downstream of the gas supply pipe 332a. The gas generator 333a has a nozzle 349a that supplies GaCl gas, which is a raw material gas (halide of the raw material) generated by the reaction of HCl gas and Ga melt, toward the substrate 10 held on the susceptor 308. Is connected. On the downstream side of the gas supply pipes 332b and 332c, nozzles 349b and 349c that supply various gases supplied from these gas supply pipes toward the substrate 10 held on the susceptor 308 are connected, respectively. At the other end of the airtight container 303, an exhaust pipe 330 for exhausting the inside of the film forming chamber 301 is provided. A pump 331 is provided in the exhaust pipe 330. A zone heater 307 that heats the substrate 10 held in the gas generator 333a or the susceptor 308 to a desired temperature is provided on the outer periphery of the airtight container 303, and the temperature in the film forming chamber 301 is measured in the airtight container 303. A temperature sensor 309 is provided for each. Each member included in the HVPE apparatus 300 is connected to a controller 380 configured as a computer, and is configured so that a processing procedure and processing conditions described later are controlled by a program executed on the controller 380.

上述の本格成長ステップをこのHVPE装置300を用いて行う場合、例えば以下の処理手順で実施することができる。まず、ガス生成器333a内に原料としてGa融液を収容し、また、貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれた基板10を、気密容器303内へ投入(搬入)し、サセプタ308上に保持する。そして、成膜室301内の加熱および排気を実施しながら、成膜室301内へ、Hガス(或いは、HガスとNガスとの混合ガス)を供給する。そして、成膜室301内が所望の成膜温度、成膜圧力に到達し、また、成膜室301内の雰囲気が所望の雰囲気となった状態で、ガス供給管332a,332bからガス供給を行い、基板10の主面に対し、成膜ガスとしてGaClガスとNHガスとを供給する。これにより、図7(a)に示すように、基板10の主面上にGaN結晶膜21が成長する。このとき、基板10の表面(すなわちGaNの単結晶)上にはGaN単結晶がエピタキシャル成長し、GaN多結晶14上にはGaN多結晶がさらに成長する。GaN結晶膜21の成長が完了したら、成膜室301内へNHガス、Nガスを供給し、成膜室301内を排気した状態で、ガス生成器333a内へのHClガス、成膜室301内へのHガスの供給、ヒータ307による加熱をそれぞれ停止する。そして、成膜室301内の温度が500℃以下となったらNHガスの供給を停止し、その後、成膜室301内の雰囲気をNガスへ置換して大気圧に復帰させるとともに、成膜室301内を搬出可能な温度にまで低下させた後、成膜室301内からGaN結晶膜21が成長された基板10を搬出する。 When the above-mentioned full-scale growth step is performed using the HVPE apparatus 300, it can be carried out by, for example, the following processing procedure. First, the Ga melt is housed in the gas generator 333a as a raw material, and the substrate 10 whose through hole 10h is closed with the GaN polycrystal 14 is put (carried) into the airtight container 303 and placed on the susceptor 308. Hold on. Then, H 2 gas (or a mixed gas of H 2 gas and N 2 gas) is supplied into the film forming chamber 301 while heating and exhausting the inside of the film forming chamber 301. Then, gas is supplied from the gas supply pipes 332a and 332b in a state where the film forming temperature and the film forming pressure in the film forming chamber 301 are reached and the atmosphere in the film forming chamber 301 is a desired atmosphere. perform, with respect to the main surface of the substrate 10, and supplies the GaCl gas and the NH 3 gas as the film forming gas. As a result, as shown in FIG. 7A, the GaN crystal film 21 grows on the main surface of the substrate 10. At this time, the GaN single crystal grows epitaxially on the surface of the substrate 10 (that is, the GaN single crystal), and the GaN polycrystal further grows on the GaN polycrystal 14. When the growth of the GaN crystal film 21 is completed, NH 3 gas and N 2 gas are supplied into the film forming chamber 301, and the HCl gas and the film are formed in the gas generator 333a with the inside of the film forming chamber 301 exhausted. The supply of H 2 gas into the chamber 301 and the heating by the heater 307 are stopped. Then, when the temperature in the film forming chamber 301 becomes 500 ° C. or less, the supply of NH 3 gas is stopped, and then the atmosphere in the film forming chamber 301 is replaced with N 2 gas to restore the atmospheric pressure, and the film is formed. After lowering the temperature inside the film chamber 301 to a temperature at which it can be carried out, the substrate 10 on which the GaN crystal film 21 is grown is carried out from the film forming chamber 301.

なお、上述と同様の理由から、本格成長ステップでは、HClガスよりも先行して(例えば成膜室301内の加熱前から)NHガスを供給するのが好ましい。また、基板10上に成長させるGaN結晶膜21の面内膜厚均一性を高めるため、本格成長ステップは、サセプタ308を回転させた状態で行うことが好ましい。 Incidentally, for the same reason as described above, in the full growth step, (before heating, for example film forming chamber 301) ahead of the HCl gas preferably supplied NH 3 gas. Further, in order to improve the in-plane film thickness uniformity of the GaN crystal film 21 to be grown on the substrate 10, it is preferable that the full-scale growth step is performed in a state where the susceptor 308 is rotated.

本格成長ステップを実施する際の処理条件としては、以下が例示される。
処理温度(基板10の温度):980〜1100℃
処理圧力(成膜室301内の圧力):90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
NHガスの分圧/GaClガスの分圧:4〜20
ガスの分圧/Hガスの分圧:0〜1
The following are examples of processing conditions when carrying out the full-scale growth step.
Processing temperature (temperature of substrate 10): 980 to 1100 ° C.
Processing pressure (pressure in the film forming chamber 301): 90 to 105 kPa, preferably 90 to 95 kPa.
Partial pressure of GaCl gas: 1.5 to 15 kPa
Partial pressures of / GaCl gas of the NH 3 gas: 4-20
Partial pressure of N 2 gas / Partial pressure of H 2 gas: 0 to 1

なお、本格成長ステップで基板10上に成長させる結晶膜は、GaN結晶膜に限定されず、AlInGa1−x―yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式で表されるIII族窒化物の結晶膜を成長させることができる。 The crystal film grown on the substrate 10 in the full-scale growth step is not limited to the GaN crystal film, and Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦). A crystal film of a group III nitride represented by the composition formula of x + y ≦ 1) can be grown.

(b)また例えば、埋込ステップを、上述のHVPE装置300を用いて行ってもよい。これによっても、貫通孔10hをGaN多結晶14で塞ぐことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。但し、埋込ステップを、上述の加熱装置200を用いて実施する方が、HVPE装置300を用いて実施する場合よりも、装置コストを低減できる点、一度に複数の基板10の貫通孔10hの埋め込みを行うことができる点、基板10の穴埋め処理のスループットを高めることができる点等で好ましいことは上述の通りである。 (B) Further, for example, the embedding step may be performed using the above-mentioned HVPE device 300. Also by this, the through hole 10h can be closed with the GaN polycrystal 14, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. However, when the embedding step is carried out using the above-mentioned heating device 200, the device cost can be reduced as compared with the case where the embedding step is carried out using the HVPE device 300, and the through holes 10h of a plurality of substrates 10 at a time. As described above, it is preferable in that it can be embedded and that the throughput of the hole filling process of the substrate 10 can be increased.

HVPE装置300を用いて埋込ステップを行う場合、基板10の温度が所定温度になったら、成膜室301内へのNHガスの供給を維持した状態で、ガス供給管332aからガス供給を行い、基板10の主面に対しGaClガスを供給してもよい。これにより、貫通孔10hがGaN多結晶14で塞がれる前に液状Ga11が全て気化してしまった場合であっても、貫通孔10h内にGaN多結晶14を成長させることができ、貫通孔10hをGaN多結晶14で塞ぐことができる。 When the embedding step is performed using the HVPE apparatus 300, when the temperature of the substrate 10 reaches a predetermined temperature, the gas is supplied from the gas supply pipe 332a while maintaining the supply of NH 3 gas into the film forming chamber 301. Then, GaCl gas may be supplied to the main surface of the substrate 10. As a result, even if all the liquid Ga 11 is vaporized before the through hole 10h is closed by the GaN polycrystal 14, the GaN polycrystal 14 can be grown in the through hole 10h, and the through hole can be grown. 10h can be closed with GaN polycrystal 14.

また、この場合、埋込ステップと本格成長ステップとを同一のHVPE装置300を用い連続して行うことが好ましい。これにより、これらのステップ間に、基板10を成膜室301外へ搬出する必要がなくなるため、基板10の表面への不純物の付着が抑制され、その結果、基板10上に成膜されるGaN結晶膜21の品質を高めることができる。 Further, in this case, it is preferable that the embedding step and the full-scale growth step are continuously performed using the same HVPE device 300. As a result, it is not necessary to carry the substrate 10 out of the film forming chamber 301 between these steps, so that the adhesion of impurities to the surface of the substrate 10 is suppressed, and as a result, the GaN formed on the substrate 10 is suppressed. The quality of the crystal film 21 can be improved.

(c)また例えば、本実施形態では、本格成長ステップ、埋込ステップにおいて気相成長法としてHVPE法を用いる場合について説明したが、本発明はこのような態様に限定されない。例えば、本格成長ステップ等において、有機金属気相成長法(MOCVD法)や酸化物気相成長法(OVPE法)等のHVPE法以外の気相成長法を用いるようにしてもよい。また例えば、本格成長ステップにおいて、フラックスとしてナトリウム(Na)等を用いるフラックス法、高圧高温化で行う融液成長法、アモノサーマル法等の手法を用いて液相成長を行うようにしてもよい。 (C) Further, for example, in the present embodiment, the case where the HVPE method is used as the vapor phase growth method in the full-scale growth step and the implantation step has been described, but the present invention is not limited to such an aspect. For example, in the full-scale growth step or the like, a vapor phase growth method other than the HVPE method such as the organic metal vapor phase growth method (MOCVD method) or the oxide vapor phase growth method (OVPE method) may be used. Further, for example, in the full-scale growth step, liquid phase growth may be carried out by using a method such as a flux method using sodium (Na) as a flux, a melt growth method performed at high pressure and high temperature, or an amonothermal method. ..

<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferable Aspect of the Present Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be added.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
III族窒化物の結晶からなり、表裏を貫通する貫通孔を(1つ以上)有する基板を用意する準備工程と、
前記基板を、GaまたはInのうち少なくともいずれかのIII族金属を介して保持板上に配置する配置工程と、
前記保持板上に配置した前記基板を、少なくとも窒素源を含む雰囲気中で加熱して前記III族金属を気化させ、前記基板の裏面側から表面側に向かって前記貫通孔内を流れる前記III族金属の蒸気と、前記窒素源と、を前記貫通孔内で反応させることで、前記貫通孔を塞ぐ前記III族金属の窒化物多結晶を前記貫通孔内の少なくとも一部に成長させる埋込工程と、
を有するIII族窒化物基板の製造方法が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention
A preparatory step for preparing a substrate which is composed of group III nitride crystals and has (one or more) through holes penetrating the front and back surfaces.
An arrangement step of arranging the substrate on the holding plate via at least one group III metal of Ga or In,
The substrate arranged on the holding plate is heated in an atmosphere containing at least a nitrogen source to vaporize the group III metal, and the group III flows through the through hole from the back surface side to the front surface side of the substrate. An embedding step in which a nitride polycrystal of a group III metal that closes the through hole is grown in at least a part of the through hole by reacting the metal vapor and the nitrogen source in the through hole. When,
A method for producing a group III nitride substrate having the above is provided.

(付記2)
付記1の方法であって、好ましくは、
前記配置工程では、前記III族金属を介して前記保持板上に前記基板を配置する際、前記貫通孔内に前記III族金属が侵入することがないように、前記保持板上に塗布する前記III族金属の量を調整する。
(Appendix 2)
The method of Appendix 1, preferably
In the arrangement step, when the substrate is arranged on the holding plate via the group III metal, the substrate is applied onto the holding plate so that the group III metal does not enter the through hole. Adjust the amount of group III metals.

(付記3)
付記1または2の方法であって、好ましくは、
前記配置工程では、前記III族金属を介して前記保持板上に前記基板を配置する際、前記貫通孔内に前記III族金属が侵入することがないように、前記保持板上に塗布する前記III族金属の位置を調整する。
(Appendix 3)
The method of Appendix 1 or 2, preferably
In the arrangement step, when the substrate is arranged on the holding plate via the group III metal, the substrate is applied onto the holding plate so that the group III metal does not enter the through hole. Adjust the position of group III metals.

(付記4)
付記1〜3のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記埋込工程では、前記III族金属の気化が始まる前から前記雰囲気中に前記窒素源を供給する。
(Appendix 4)
Any of the methods of Appendix 1 to 3, preferably.
In the embedding step, the nitrogen source is supplied into the atmosphere even before the vaporization of the group III metal starts.

(付記5)
付記1〜4のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記埋込工程では、前記基板の温度を550℃以上1200℃以下、好ましくは900℃以上1000℃以下の範囲内の所定温度にする。
(Appendix 5)
Any of the methods of Appendix 1 to 4, preferably.
In the embedding step, the temperature of the substrate is set to a predetermined temperature within the range of 550 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, preferably 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.

(付記6)
付記1〜5のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記準備工程では、前記基板として、前記基板の表面側から見たときの前記貫通孔の最小幅が300μmより大きい基板を用意する。好ましくは、前記貫通孔の最大幅が3mm以下である。
(Appendix 6)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 5, preferably.
In the preparation step, as the substrate, a substrate having a minimum width of the through hole larger than 300 μm when viewed from the surface side of the substrate is prepared. Preferably, the maximum width of the through hole is 3 mm or less.

(付記7)
付記1〜6のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記準備工程では、前記基板として、AlInGa1−x―yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の単結晶からなり、その表面が(0001)面である基板を用意する。
(Appendix 7)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 6, preferably.
In the preparatory step, the substrate is made of a single crystal of Al x In y Ga 1-x-y N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and its surface is (0001). ) Prepare a substrate that is a surface.

(付記8)
付記1〜7のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記埋込工程を実施することで得られたIII族窒化物基板上に、III族金属の窒化物結晶からなる結晶膜を成長させる本格成長工程と、
前記結晶膜から1枚以上のIII族窒化物基板を切り出すスライス工程と、をさらに備える。
(Appendix 8)
The method according to any one of Supplementary notes 1 to 7, preferably.
A full-scale growth step of growing a crystal film composed of a nitride crystal of a group III metal on a group III nitride substrate obtained by carrying out the embedding step, and a full-scale growth step.
Further comprising a slicing step of cutting out one or more group III nitride substrates from the crystal film.

(付記9)
本発明の他の態様によれば、
III族窒化物の結晶からなり、
表裏を貫通する貫通孔を(1つ以上)有し、
前記貫通孔内の少なくとも一部が、GaまたはInのうち少なくともいずれかのIII族金属の窒化物多結晶によって塞がれてなるIII族窒化物基板が提供される。
(Appendix 9)
According to another aspect of the invention
Consists of group III nitride crystals
Has (one or more) through holes that penetrate the front and back
A group III nitride substrate is provided in which at least a part of the through hole is closed by a nitride polycrystal of at least one group III metal of Ga or In.

(付記10)
本発明のさらに他の態様によれば、
III族窒化物の結晶からなる基板であって、
前記基板は、表裏を貫通する貫通孔を(1つ以上)有し、
前記貫通孔内の少なくとも一部には、GaまたはInのうち少なくともいずれかのIII族金属を加熱することで気化して生成されて前記基板の裏面側から表面側に向かって前記貫通孔内を流れる前記III族金属の蒸気と、窒素源と、が前記貫通孔内で反応することで、前記貫通孔を塞ぐ前記III族金属の窒化物多結晶が成長されているIII族窒化物基板が提供される。
(Appendix 10)
According to yet another aspect of the invention.
A substrate made of group III nitride crystals.
The substrate has (one or more) through holes penetrating the front and back surfaces.
At least a part of the through hole is generated by vaporizing at least one of the group III metals of Ga or In by heating, and the inside of the through hole is formed from the back surface side to the front surface side of the substrate. Provided is a group III nitride substrate in which a nitride polycrystal of the group III metal that closes the through hole is grown by reacting the flowing vapor of the group III metal with a nitrogen source in the through hole. Will be done.

(付記11)
付記9または10の基板であって、好ましくは、
前記貫通孔は、前記III族金属の窒化物多結晶のみで塞がれている。
(Appendix 11)
The substrate of Appendix 9 or 10, preferably
The through hole is closed only with the nitride polycrystal of the group III metal.

(付記12)
付記9〜11のいずれかの基板であって、好ましくは、
前記貫通孔内には、窒化不充分な前記III族金属が存在しない。
(Appendix 12)
The substrate according to any one of Appendix 9 to 11, preferably
The group III metal having insufficient nitriding is not present in the through hole.

(付記13)
付記9〜12のいずれかの基板であって、好ましくは、
前記基板の表面側から見たときの前記貫通孔の最小幅が300μmより大きい。
(Appendix 13)
The substrate according to any one of Appendix 9 to 12, preferably
The minimum width of the through hole when viewed from the surface side of the substrate is larger than 300 μm.

(付記14)
付記9〜13のいずれかの基板であって、好ましくは、
前記基板は、AlInGa1−x―yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の単結晶からなる。
(Appendix 14)
The substrate according to any one of Appendix 9 to 13, preferably
The substrate is composed of a single crystal of Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1).

10 GaN基板(貫通孔を有する処理対象基板)
10h 貫通孔
14 GaN多結晶(III族金属の窒化物多結晶)
20 GaN基板(III族窒化物基板)
10 GaN substrate (processed substrate with through holes)
10h through hole 14 GaN polycrystal (nitride polycrystal of group III metal)
20 GaN substrate (group III nitride substrate)

Claims (6)

III族窒化物の結晶からなり、表裏を貫通する貫通孔を有する基板を用意する準備工程と、
前記基板を、GaまたはInのうち少なくともいずれかの液状のIII族金属を介して保持板上に配置する配置工程と、
前記保持板上に配置した前記基板を、少なくとも窒素源を含む雰囲気中で加熱して前記III族金属を気化させ、前記基板の裏面側から表面側に向かって前記貫通孔内を流れる前記III族金属の蒸気と、前記窒素源と、を前記貫通孔内で反応させることで、前記貫通孔を塞ぐ前記III族金属の窒化物多結晶を前記貫通孔内の少なくとも一部に成長させる埋込工程と、
を有するIII族窒化物基板の製造方法。
A preparatory step of preparing a substrate made of group III nitride crystals and having through holes penetrating the front and back surfaces, and
An arrangement step of arranging the substrate on the holding plate via at least one liquid group III metal of Ga or In,
The substrate arranged on the holding plate is heated in an atmosphere containing at least a nitrogen source to vaporize the group III metal, and the group III flows through the through hole from the back surface side to the front surface side of the substrate. An embedding step in which a nitride polycrystal of a group III metal that closes the through hole is grown in at least a part of the through hole by reacting the metal vapor and the nitrogen source in the through hole. When,
A method for producing a group III nitride substrate having the above.
前記配置工程では、前記III族金属を介して前記保持板上に前記基板を配置する際、前記貫通孔内に前記III族金属が侵入することがないように、前記保持板上に塗布する前記III族金属の量を調整する請求項1に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 In the arrangement step, when the substrate is arranged on the holding plate via the group III metal, the substrate is applied onto the holding plate so that the group III metal does not enter the through hole. The method for producing a group III nitride substrate according to claim 1, wherein the amount of the group III metal is adjusted. 前記埋込工程では、前記III族金属の気化が始まる前から前記雰囲気中に前記窒素源を供給する請求項1または2に記載のIII族窒化物基板の製造方法。 The method for producing a group III nitride substrate according to claim 1 or 2, wherein in the embedding step, the nitrogen source is supplied into the atmosphere before the vaporization of the group III metal starts. 前記埋込工程では、前記基板の温度を550℃以上1200℃以下の範囲内の所定温度にする請求項1〜3のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。 The method for producing a group III nitride substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein in the embedding step, the temperature of the substrate is set to a predetermined temperature within the range of 550 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower. 前記準備工程では、前記基板として、前記基板の表面側から見たときの前記貫通孔の最小幅が300μmより大きい基板を用意する請求項1〜4のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。 The group III nitride substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein in the preparation step, a substrate having a minimum width of the through hole larger than 300 μm when viewed from the surface side of the substrate is prepared as the substrate. Production method. 前記準備工程では、前記基板として、AlInGa1−x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の単結晶からなり、その表面が(0001)面である基板を用意する請求項1〜5のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。 In the preparatory step, the substrate is made of a single crystal of Al x In y Ga 1-x-y N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and its surface is (0001). The method for producing a group III nitride substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein a substrate that is a surface is prepared.
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