JP7116985B2

JP7116985B2 - Semiconductor substrate manufacturing method

Info

Publication number: JP7116985B2
Application number: JP2018037571A
Authority: JP
Inventors: 侑介林; 秀人三宅
Original assignee: Mie University NUC
Current assignee: Mie University NUC
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: JP2019151520A

Description

本発明は、半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate.

従来、半導体デバイスは、半導体基板（以下、単に「基板」ともいう）、または、半導体以外の基板表面に成膜された半導体膜上に形成されている。例えば、サファイア基板の表面にＡｌＮ膜を形成し、当該ＡｌＮ膜に半導体デバイスが形成される。また、サファイア基板の表面にＡｌＮ膜を形成した基板の製造技術は、多岐にわたる。 Conventionally, a semiconductor device is formed on a semiconductor substrate (hereinafter also simply referred to as "substrate") or a semiconductor film formed on the surface of a substrate other than a semiconductor. For example, an AlN film is formed on the surface of a sapphire substrate, and a semiconductor device is formed on the AlN film. Moreover, there are various techniques for manufacturing a substrate in which an AlN film is formed on the surface of a sapphire substrate.

半導体デバイスの性能を向上するためには、サファイア基板の表面に成膜されたＡｌＮ膜の結晶性を向上させ、基板の反りおよびクラック（ひび割れ）を低減させることが求められる。例えば、特許文献１に記載の技術では、基板の反りを低減する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to improve the performance of semiconductor devices, it is required to improve the crystallinity of the AlN film formed on the surface of the sapphire substrate and reduce the warp and cracks of the substrate. For example, the technology described in Patent Document 1 discloses a technology for reducing the warpage of a substrate (see Patent Document 1, for example).

特開２００５－１１６７８５号公報JP 2005-116785 A

ここで、ＡｌＮ膜の結晶性を向上するには、サファイア基板の表面にＡｌＮ膜を成膜した後、アニールを行うことが知られている。しかし、ＡｌＮ膜の結晶性を向上するためにアニールを行うと、基板全体に反りが生じてしまう。また、アニールの温度が高くなるほど、反り量は大きくなるという課題がある。上述した特許文献１に記載の技術では、結晶性を向上するためにアニールを行う場合には、基板の反りを低減することは難しい。 Here, in order to improve the crystallinity of the AlN film, it is known to perform annealing after forming the AlN film on the surface of the sapphire substrate. However, when annealing is performed to improve the crystallinity of the AlN film, the entire substrate is warped. There is also the problem that the higher the annealing temperature, the greater the amount of warpage. With the technique described in Patent Document 1, it is difficult to reduce the warpage of the substrate when annealing is performed to improve the crystallinity.

本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、ＡｌＮ膜の結晶性を向上し、かつ、反りが低減された半導体基板の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate in which the crystallinity of the AlN film is improved and the warp is reduced.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体基板の製造方法は、基板の第１主面に第１のＡｌＮを含む膜の前駆体を形成し、前記基板の前記第１主面と反対側の第２主面に第２のＡｌＮを含む膜の前駆体を形成する第１ステップと、前記第１のＡｌＮを含む膜の前駆体および前記第２のＡｌＮを含む膜の前駆体が形成された前記基板をアニールする第２ステップとを含み、前記第１ステップでは、前記第１のＡｌＮを含む膜の前駆体および前記第２のＡｌＮを含む膜の前駆体それぞれの膜厚の違いによる反りを測定した結果を用いて、前記第１のＡｌＮを含む膜の前駆体および前記第２のＡｌＮを含む膜の前駆体それぞれの膜厚を決定し、決定した膜厚となるように前記第１のＡｌＮを含む膜の前駆体および前記第２のＡｌＮを含む膜の前駆体を形成し、前記第１ステップでは、前記アニール前の前記基板が反りを有するように、前記第１のＡｌＮを含む膜の前駆体および前記第２のＡｌＮを含む膜の前駆体を成膜する。 To achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor substrate according to one aspect of the present invention includes forming a precursor of a film containing a first AlN on a first main surface of a substrate, a first step of forming a second AlN-comprising film precursor on a second major surface opposite to the face; and said first AlN-comprising film precursor and said second AlN-comprising film precursor. and a second step of annealing the substrate with the body formed thereon, wherein in the first step, the film thickness of each of the first AlN-comprising film precursor and the second AlN-comprising film precursor. Using the results of measuring the warpage due to the difference in the thickness, the film thickness of each of the precursor of the first film containing AlN and the precursor of the second film containing AlN is determined, and the determined film thickness is obtained. forming the precursor of the first AlN-containing film and the second precursor of the AlN-containing film in the first step so that the substrate before the annealing has a warp; and a precursor of the second AlN-containing film.

また、本発明の一態様に係る基板製造方法は、サファイア基板の第１主面に第１のＡｌＮ膜を形成し、前記サファイア基板の前記第１主面と反対側の第２主面に第２のＡｌＮ膜を形成する。 Further, in a substrate manufacturing method according to an aspect of the present invention, a first AlN film is formed on a first main surface of a sapphire substrate, and a second main surface is formed on a second main surface opposite to the first main surface of the sapphire substrate. 2 AlN film is formed.

本態様によれば、基板の両面にＡｌＮ膜を成膜することがで、アニールのときに基板の両面にかかる応力を同程度にすることができる。これにより、ＡｌＮ膜の結晶性を向上し、かつ、反りが低減された基板を製造することができる。 According to this aspect, the AlN films can be formed on both surfaces of the substrate, so that the stress applied to both surfaces of the substrate during annealing can be made approximately the same. Thereby, the crystallinity of the AlN film is improved, and a substrate with reduced warpage can be manufactured.

また、前記第１主面に前記第１のＡｌＮ膜の前駆体を形成し、前記第２主面に前記第２のＡｌＮ膜の前駆体を成膜した後、窒素雰囲気中の密閉空間において１４００℃以上１７５０℃以下でアニールすることにより、前記第１のＡｌＮ膜および前記第２のＡｌＮ膜を形成してもよい。 Further, after forming the precursor of the first AlN film on the first main surface and forming the precursor of the second AlN film on the second main surface, the film was placed in a closed space in a nitrogen atmosphere for 1400 degrees. C. to 1750.degree. C. to form the first AlN film and the second AlN film.

本態様によれば、密閉空間で高温でアニールすることにより、より結晶性がよく反りが低減された基板を製造することができる。 According to this aspect, by performing annealing at a high temperature in a closed space, it is possible to manufacture a substrate with better crystallinity and reduced warpage.

また、前記第１のＡｌＮ膜の前駆体および前記第２のＡｌＮ膜の前駆体を、１０００℃以下でスパッタにより成膜してもよい。 Further, the precursor of the first AlN film and the precursor of the second AlN film may be formed by sputtering at 1000° C. or lower.

本態様によれば、スパッタ条件を変更することにより、第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜の膜厚、ならびに、基板にかかる応力を簡便に変更することができる。これにより、基板の反り量を容易に調整することができる。 According to this aspect, the thickness of the first AlN film and the second AlN film and the stress applied to the substrate can be easily changed by changing the sputtering conditions. This makes it possible to easily adjust the amount of warpage of the substrate.

また、前記第１主面および前記第２主面は、前記第１のＡｌＮ膜の前駆体および前記第２のＡｌＮ膜の前駆体の成膜前に、前記第２主面が前記第１主面と同等以上の平坦性を有するように精密研磨されてもよい。 In addition, the first main surface and the second main surface are formed such that the second main surface is the first main surface before forming the precursor of the first AlN film and the precursor of the second AlN film. It may be precision-polished so as to have flatness equal to or greater than that of the surface.

本態様によれば、第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜が形成される、サファイア基板の両面の表面の平坦性を良好にすることにより、サファイア基板上に結晶性が良好な第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜を形成することができる。 According to this aspect, by improving the flatness of both surfaces of the sapphire substrate on which the first AlN film and the second AlN film are formed, the first AlN film having good crystallinity is formed on the sapphire substrate. An AlN film and a second AlN film can be formed.

また、前記第１のＡｌＮ膜の前駆体および前記第２のＡｌＮ膜の前駆体の膜厚を変更することにより、前記基板の反りを調整してもよい。 Further, the warp of the substrate may be adjusted by changing the film thickness of the precursor of the first AlN film and the precursor of the second AlN film.

本態様によれば、第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜の膜厚を変更するだけで、簡便に基板の反りを低減することができる。 According to this aspect, the warp of the substrate can be easily reduced simply by changing the film thicknesses of the first AlN film and the second AlN film.

また、前記アニール前の前記基板が反りを有するように、前記第１のＡｌＮ膜の前駆体および前記第２のＡｌＮ膜の前駆体を成膜してもよい。 Further, the precursor of the first AlN film and the precursor of the second AlN film may be formed such that the substrate before the annealing has warpage.

本態様によれば、オフセットの反り分の膜厚差が生じるように第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜の膜厚を設定することにより、アニール後の基板の反りを低減することができる。 According to this aspect, by setting the film thicknesses of the first AlN film and the second AlN film so as to produce a film thickness difference corresponding to the offset warpage, the warpage of the substrate after annealing can be reduced. .

本発明によれば、ＡｌＮ膜の結晶性を向上し、かつ、反りが低減された基板を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate in which the crystallinity of the AlN film is improved and the warp is reduced.

図１は、実施の形態に係る基板の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate according to an embodiment. 実施の形態に係る基板のそり量を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining the amount of warp of the substrate according to the embodiment. 実施の形態に係る基板の製造方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a method for manufacturing a substrate according to an embodiment; 実施の形態に係る基板の製造方法を示す断面図である。It is a sectional view showing a manufacturing method of a substrate concerning an embodiment. 実施の形態に係る第２のＡｌＮ膜の（０００２）面または（１０－１２）面におけるＸ線回折のロッキングカーブ測定（ＸＲＣ）の半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the full width at half maximum (FWHM) of X-ray diffraction rocking curve measurement (XRC) in the (0002) plane or (10-12) plane of the second AlN film according to the embodiment; 実施の形態に係る第１のＡｌＮ膜の（０００２）面または第２のＡｌＮ膜の（１０－１２）面におけるＸ線回折のロッキングカーブ測定（ＸＲＣ）の半値全幅（ＦＷＨＭ）を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the full width at half maximum (FWHM) of X-ray diffraction rocking curve measurement (XRC) on the (0002) plane of the first AlN film or the (10-12) plane of the second AlN film according to the embodiment; . 実施の形態に係る基板の第１のＡｌＮ膜の膜厚と基板の反り量との関係を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the thickness of the first AlN film of the substrate and the warpage amount of the substrate according to the embodiment; 実施の形態に係る基板の第２のＡｌＮ膜の膜厚を一定とし、第１のＡｌＮ膜の膜厚を変化させたときの第１のＡｌＮ膜の観測画像である。10A and 10B are observed images of the first AlN film when the film thickness of the second AlN film of the substrate according to the embodiment is kept constant and the film thickness of the first AlN film is changed. 実施の形態に係る基板の第２のＡｌＮ膜の膜厚を一定とし、第１のＡｌＮ膜の膜厚を変化させたときの第２のＡｌＮ膜の観測画像である。FIG. 10 is an observed image of the second AlN film when the film thickness of the second AlN film of the substrate according to the embodiment is kept constant and the film thickness of the first AlN film is changed. 実施の形態に係る基板の第１のＡｌＮ膜の膜厚を変化させたときの、第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜の他方におけるクラック密度を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing crack densities in the other of the first AlN film and the second AlN film when the film thickness of the first AlN film of the substrate according to the embodiment is changed;

（概要）
具体的な実施の形態の説明の前に、本発明に関連する主要な技術を説明する。 (Overview)
Prior to describing specific embodiments, main techniques related to the present invention will be described.

窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、深紫外用ＬＥＤ等の半導体デバイス用の材料、特に下地基板としての用途が期待されている。ただし、ＡｌＮ単体の基板は小径でありかつ高価であるため、大口径で安価な基板として、ＡｌＮ膜を他の材料からなる基板の上に形成した異種基板が用いられる。 Aluminum nitride (AlN) is expected to be used as a material for semiconductor devices such as deep ultraviolet LEDs, especially as a base substrate. However, since a single AlN substrate has a small diameter and is expensive, a heterogeneous substrate in which an AlN film is formed on a substrate made of another material is used as a large-diameter, inexpensive substrate.

ＡｌＮ膜を形成する基板として、例えばサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣなどが一般的に用いられるが、性能のよい半導体デバイスを得るには、これらの基板上に形成されたＡｌＮ膜の質が良好であることが求められる。具体的には、結晶欠陥、基板の反り、クラックなどのない結晶性のよいＡｌＮ膜が求められる。 For example, sapphire, Si, SiC, etc. are generally used as a substrate for forming an AlN film, but in order to obtain a semiconductor device with good performance, the quality of the AlN film formed on these substrates should be good. is required. Specifically, an AlN film with good crystallinity without crystal defects, substrate warpage, cracks, or the like is required.

上述した結晶欠陥などが発生する原因としては、基板となる材料とＡｌＮとの格子定数の差、熱膨張係数の差などが挙げられる。サファイアとＡｌＮとの格子定数の差は１３％、熱膨張係数の差は４１％である。したがって、サファイア基板上に形成されたＡｌＮ膜は、上述した結晶欠陥などを有する場合がある。 The above-mentioned crystal defects and the like are caused by a difference in lattice constant between the substrate material and AlN, a difference in thermal expansion coefficient, and the like. The difference in lattice constant between sapphire and AlN is 13%, and the difference in thermal expansion coefficient is 41%. Therefore, the AlN film formed on the sapphire substrate may have the above-described crystal defects and the like.

従来の青色ＬＥＤなどで広く利用されている、サファイア基板上に形成されるＧａＮ膜では、サファイアとＧａＮとの格子定数の差は１６％、熱膨張係数の差は２０％である。したがって、サファイア基板上に形成されるＧａＮ膜では、ＡｌＮ膜の場合と比べて、結晶欠陥などを生じる原因として、格子定数の差による影響が大きい。 In a GaN film formed on a sapphire substrate, which is widely used in conventional blue LEDs, etc., the difference in lattice constant between sapphire and GaN is 16%, and the difference in thermal expansion coefficient is 20%. Therefore, in the GaN film formed on the sapphire substrate, the difference in the lattice constant is more important than the AlN film in causing crystal defects.

これに対し、サファイア基板の上にＡｌＮ膜を形成する場合には、上述のように、格子定数の差とともに熱膨張係数の差による影響が大きい。したがって、サファイア基板の上にＡｌＮ膜を形成する場合に結晶欠陥などを低減させるには、ＧａＮ膜をサファイア基板上に形成する場合と異なる対応が必要である。 In contrast, when an AlN film is formed on a sapphire substrate, as described above, the difference in lattice constant and the difference in thermal expansion coefficient have a large effect. Therefore, in order to reduce crystal defects and the like when forming an AlN film on a sapphire substrate, measures different from those for forming a GaN film on a sapphire substrate are required.

ここで、一般的に、基板の結晶性を向上させるためには、アニールを行うことで結晶格子を整列させ、応力を緩和する方法が効果的である。しかし、サファイアとＡｌＮとの熱膨張係数の差は大きいため、基板をアニールすることにより、基板の反りが大きく生じてしまう。一例を挙げると、２インチ径片面研磨サファイア基板を用いた場合、アニール温度が１４００℃の場合の反り量は２．４μｍ（７．４ｋｍ^－１）、アニール温度が１６００℃の場合の反り量は５．２μｍ（１６ｋｍ^－１）、である。 Here, generally, in order to improve the crystallinity of the substrate, it is effective to perform annealing to align the crystal lattice and relieve the stress. However, since the difference in thermal expansion coefficient between sapphire and AlN is large, annealing the substrate causes large warping of the substrate. For example, when using a 2-inch diameter single-sided polished sapphire substrate, the amount of warpage when the annealing temperature is 1400° C. is 2.4 μm (7.4 km ⁻¹ ), and the amount of warpage when the annealing temperature is 1600° C. is 5.2 μm (16 km ⁻¹ ).

基板の反り量が大きくなると、基板上のＡｌＮ膜に形成される半導体デバイスを形成しにくく、半導体デバイスの性能が安定しないという問題が生じる。また、上述のように、アニール温度を上げるにつれて基板の反り量はさらに大きくなる。したがって、結晶性のよいＡｌＮ膜を形成するとともに、基板の反り量をアニール前の段階で低減することが重要である。 When the amount of warping of the substrate increases, it becomes difficult to form a semiconductor device formed on the AlN film on the substrate, and the problem arises that the performance of the semiconductor device is unstable. Moreover, as described above, the warp amount of the substrate increases as the annealing temperature increases. Therefore, it is important to form an AlN film with good crystallinity and reduce the amount of substrate warpage before annealing.

そこで、本発明は、以下に説明するように、ＡｌＮ膜の結晶性を向上し、かつ、反りが低減された基板を提供する。 Accordingly, the present invention provides a substrate with improved AlN film crystallinity and reduced warpage, as described below.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下の説明においては、窒化アルミニウムをＡｌＮと示す。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, aluminum nitride is indicated as AlN.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that each of the embodiments described below is a preferred specific example of the present invention. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present invention. The invention is defined by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in independent claims will be described as optional constituent elements.

（実施の形態）
［１．基板の構成］
図１を参照して本実施の形態に係る基板１について説明する。図１は、本実施の形態に係る基板１の概略構成図である。 (Embodiment)
[1. Substrate configuration]
A substrate 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate 1 according to this embodiment.

基板１は、一方の主面（表面）に半導体デバイスが形成される半導体基板である。詳細には、基板１は、サファイア基板２と、サファイア基板２の裏面である第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａと、サファイア基板２の表面である第２主面に配置された第２のＡｌＮ膜３ｂとを備えている。 The substrate 1 is a semiconductor substrate having a semiconductor device formed on one main surface (front surface). Specifically, the substrate 1 includes a sapphire substrate 2, a first AlN film 3a formed on a first main surface that is the rear surface of the sapphire substrate 2, and a second main surface that is the front surface of the sapphire substrate 2. and a second AlN film 3b.

サファイア基板２は、第１主面および第２主面のそれぞれが精密研磨された基板である。具体的には、第１主面および第２主面のそれぞれが機械的および化学的に研磨された基板である。特に、後にデバイスを形成する表面である第２主面は、機械的研磨の後化学薬品を用いて研磨が行われており、裏面である第１主面と同等または第１主面よりも平坦性が良好で例えば表面粗さが１ｎｍ以下となるように、研磨されている。第１主面は、第２主面よりも平坦性が劣っていてもよく、例えば、機械的研磨のみで研磨されていてもよい。なお、第１主面についても、機械的研磨の後に化学的研磨が行われていてもよい。また、基板２の第１主面、第２主面を工程上見分けやすくするために、基板の切り欠きであるオリフラ（オリエンテーションフラット）を、長さを変えて２つ以上持つことは有効な判別手段になる。 The sapphire substrate 2 is a substrate in which each of the first main surface and the second main surface is precision-polished. Specifically, each of the first principal surface and the second principal surface is a mechanically and chemically polished substrate. In particular, the second main surface, which is the surface on which the device will be formed later, is polished using chemicals after mechanical polishing, and is equal to or flatter than the first main surface, which is the back surface. It is polished so as to have good properties and, for example, a surface roughness of 1 nm or less. The first main surface may be inferior in flatness to the second main surface, and may be polished only by mechanical polishing, for example. The first main surface may also be subjected to chemical polishing after mechanical polishing. In addition, in order to easily distinguish the first main surface and the second main surface of the substrate 2 in the process, it is effective to have two or more orientation flats (orientation flats), which are cutouts of the substrate, with different lengths. become a means.

第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂは、スパッタ法によりそれぞれサファイア基板２の第１主面および第２主面に成膜されている。このときの成膜温度は、例えば１０００℃以下である。サファイア基板２の第２主面は第１主面よりも平坦性が良好であるため、後述するように、第２のＡｌＮ膜３ｂの方が第１のＡｌＮ膜３ａよりも結晶性は良好である。第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚は、０ｎｍより大きく６００ｎｍ以下、例えば２００ｎｍである。なお、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚は、同一であってもよいし異なっていてもよい。基板１の製造方法については、後に詳述する。 The first AlN film 3a and the second AlN film 3b are formed on the first main surface and the second main surface of the sapphire substrate 2 by sputtering, respectively. The film formation temperature at this time is, for example, 1000° C. or less. Since the second main surface of the sapphire substrate 2 has better flatness than the first main surface, the second AlN film 3b has better crystallinity than the first AlN film 3a, as will be described later. be. The film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b are greater than 0 nm and less than or equal to 600 nm, eg, 200 nm. The film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b may be the same or different. A method for manufacturing the substrate 1 will be described in detail later.

また、基板１は、第１主面または第２主面の一方が凹、他方が凸となるように、オフセットの反りを有する構成であってもよい。図２は、実施の形態に係る基板のそり量を説明するための模式図である。図２では、理解を容易にするため基板の反り量を実際の反り量より大きく描いている。図２において、Ｐは曲率半径の中心点、Ｒは曲率半径、ｒは基板１の中心付近の反り量（基板周縁からの深さ：Ｂｏｗｉｎｇ）を示している。なお、反り量の評価には、ＢｏｗｉｎｇまたはＣｕｒｖａｔｕｒｅ（曲率：曲率半径Ｒの逆数）を用いる。 Further, the substrate 1 may have an offset warp such that one of the first main surface and the second main surface is concave and the other is convex. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the amount of warpage of the substrate according to the embodiment. In FIG. 2, the amount of warp of the substrate is drawn larger than the actual amount of warp for easy understanding. In FIG. 2, P is the center point of the radius of curvature, R is the radius of curvature, and r is the amount of warp near the center of the substrate 1 (depth from the peripheral edge of the substrate: Bowing). Bowing or Curvature (curvature: reciprocal of curvature radius R) is used to evaluate the amount of warpage.

図２に示すように、基板１が反りを有する場合、基板１の形状は、中央がほぼ球形に凹状または凸状となっている。 As shown in FIG. 2, when the substrate 1 is warped, the shape of the substrate 1 has a substantially spherical concave or convex shape at the center.

例えば、２インチ径、厚さ４００μｍの円形のサファイア基板２の第１主面および第２主面に、図２に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚がそれぞれ８００ｎｍおよび２μｍ形成されているとする。この場合、基板１の反りは第１のＡｌＮ膜３ａ側から見て凹状である。このときの基板１の中心付近の反り量ｒは例えば３２μｍ、曲率１／Ｒは１００ｋｍ^－１以下である。 For example, as shown in FIG. 2, a first AlN film 3a and a second AlN film 3b are formed on the first and second main surfaces of a circular sapphire substrate 2 having a diameter of 2 inches and a thickness of 400 μm. are formed to 800 nm and 2 μm, respectively. In this case, the warpage of the substrate 1 is concave when viewed from the first AlN film 3a side. At this time, the warp amount r near the center of the substrate 1 is, for example, 32 μm, and the curvature 1/R is 100 km ⁻¹ or less.

サファイア基板２は、後述するように、少なくとも両面に同じ膜厚の第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂが形成された場合に反りを有する構成である。そして、後述するように、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を変更することにより、基板１の反りを調整することができる。これにより、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を変更することにより、反りのない平坦な基板１を形成することができる。 As will be described later, the sapphire substrate 2 is configured to warp when the first AlN film 3a and the second AlN film 3b having the same film thickness are formed on at least both surfaces thereof. As will be described later, the warp of the substrate 1 can be adjusted by changing the film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b. Thus, by changing the film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b, a flat substrate 1 without warping can be formed.

なお、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂが形成される基板は、サファイア基板２だけに限られず、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）の少なくとも一つからなる基板であればよい。 The substrate on which the first AlN film 3a and the second AlN film 3b are formed is not limited to the sapphire substrate 2. At least one of sapphire, silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), and silicon (Si) is used. A single substrate may be used.

［２．基板の製造方法］
次に、上記した基板１の製造方法を、図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る基板１の製造方法を示すフローチャートである。図４は、本実施の形態に係る基板１の製造方法を示すステップ毎の基板１の断面図である。 [2. Substrate manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the substrate 1 described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a flow chart showing the method for manufacturing the substrate 1 according to this embodiment. 4A to 4D are cross-sectional views of the substrate 1 for each step showing the method of manufacturing the substrate 1 according to the present embodiment.

図３に示すように、基板１の製造工程は、次の４つのステップを含んでいる。 As shown in FIG. 3, the manufacturing process of the substrate 1 includes the following four steps.

はじめに、図４の（ａ）に示すように、第１主面および第２主面が精密研磨されたサファイア基板２を準備する（ステップＳ１０）。サファイア基板２の第１主面および第２主面は、第２主面が第１主面と同等以上の平坦性を有するように、以下のように精密研磨されている。なお、サファイア基板２の厚さは、例えば４００μｍである。 First, as shown in FIG. 4(a), a sapphire substrate 2 having first and second principal surfaces precision-polished is prepared (step S10). The first and second main surfaces of the sapphire substrate 2 are precision-polished as follows so that the second main surface has flatness equal to or greater than that of the first main surface. Incidentally, the thickness of the sapphire substrate 2 is, for example, 400 μm.

第１主面および第２主面の精密研磨は、例えば機械的および化学的に行われる。後に半導体デバイスが形成される第２主面は、平坦性を良好にするために、はじめに機械的に研磨され、その後化学薬品を用いて研磨が行われる。これにより、第２主面の表面粗さは、例えば１０ｎｍ以下となる。また、第１主面は、例えば機械的研磨のみで研磨されていてもよい。なお、第１主面についても、機械的研磨の後に化学的研磨が行われていてもよい。 Precision polishing of the first main surface and the second main surface is performed mechanically and chemically, for example. The second main surface, on which semiconductor devices are formed later, is first mechanically polished and then chemically polished to improve flatness. Thereby, the surface roughness of the second main surface is, for example, 10 nm or less. Also, the first main surface may be polished only by mechanical polishing, for example. The first main surface may also be chemically polished after mechanically polished.

次に、サファイア基板２の裏面である第１主面に第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体を成膜する（ステップＳ１２）。第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体は、後のアニール（熱処理）の工程において結晶化されて第１のＡｌＮ膜３ａとなる。第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体は、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、スパッタ法により１０００℃以下でＡｌターゲットをスパッタすることで成膜される。例えば、スパッタ条件として、チャンバー温度を６００℃、ＲＦ出力を７００Ｗ、チャンバー圧力を０.２Ｐａ、窒素流量を９５ｓｃｃｍとしてもよい。第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体の膜厚は、例えば２００ｎｍである。なお、サファイア基板２は、一度アニールされ、結晶状態を改善した基板であってもよい。 Next, a precursor of the first AlN film 3a is formed on the first main surface, which is the back surface of the sapphire substrate 2 (step S12). The precursor of the first AlN film 3a is crystallized in the subsequent annealing (heat treatment) step to form the first AlN film 3a. The precursor of the first AlN film 3a is formed by sputtering an Al target at 1000° C. or less by a sputtering method using an RF magnetron sputtering apparatus. For example, the sputtering conditions may be a chamber temperature of 600° C., an RF output of 700 W, a chamber pressure of 0.2 Pa, and a nitrogen flow rate of 95 sccm. The film thickness of the precursor of the first AlN film 3a is, for example, 200 nm. The sapphire substrate 2 may be a substrate that has been annealed once to improve its crystal state.

第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体が成膜された基板１は、図４の（ｂ）に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体側から基板１をみたときに、凹状となるように基板１全体が反りを有している。これは、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体を構成する柱状グレイン間には原子間力が生じており、スパッタ中にグレイン同士が密着する過程で引張応力が発生したためだと考えられる。ここで、第１のＡｌＮ膜３ａの成膜後、続けて基板１のアニールを行うと、サファイア基板２と第１のＡｌＮ膜３ａの熱膨張係数の差により、第１のＡｌＮ膜３ａには圧縮応力が生じ、第１のＡｌＮ膜３ａ側から基板１をみたときに、凸状となるように基板１全体が大きく反る。そこで、基板１の反りを低減するために、基板１のアニールを行う前に、以下のようにサファイア基板２の表面である第２主面に第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体を成膜する（ステップＳ１４）。 The substrate 1 on which the precursor of the first AlN film 3a is deposited is formed in a concave shape when the substrate 1 is viewed from the precursor side of the first AlN film 3a, as shown in FIG. 4(b). , the substrate 1 as a whole has a warp. It is considered that this is because an atomic force is generated between the columnar grains forming the precursor of the first AlN film 3a, and a tensile stress is generated in the process of the grains coming into close contact with each other during sputtering. Here, if the substrate 1 is subsequently annealed after forming the first AlN film 3a, the difference in thermal expansion coefficient between the sapphire substrate 2 and the first AlN film 3a causes the first AlN film 3a to Compressive stress is generated, and the substrate 1 as a whole is largely warped in a convex shape when the substrate 1 is viewed from the side of the first AlN film 3a. Therefore, in order to reduce the warpage of the substrate 1, before annealing the substrate 1, a precursor of the second AlN film 3b is formed on the second main surface, which is the surface of the sapphire substrate 2, as follows. (Step S14).

第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体は、後のアニールの工程において結晶化されて第２のＡｌＮ膜３ｂとなる。第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体は、第１のＡｌＮ膜３ａと同様、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置を用い、スパッタ法により１０００℃以下でＡｌターゲットをスパッタすることで成膜される。スパッタ条件は、第１のＡｌＮ膜３ａと同様、チャンバー温度を６００℃、ＲＦ出力を７００Ｗ、チャンバー圧力を０.２Ｐａ、窒素流量を９５ｓｃｃｍとしてもよい。第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体の膜厚は、０ｎｍより大きく６００ｎｍ以下、例えば２００ｎｍである。 The precursor of the second AlN film 3b is crystallized in the subsequent annealing step to form the second AlN film 3b. Like the first AlN film 3a, the precursor of the second AlN film 3b is formed by sputtering an Al target at 1000° C. or less by sputtering using an RF magnetron sputtering apparatus. As with the first AlN film 3a, the sputtering conditions may be a chamber temperature of 600° C., an RF output of 700 W, a chamber pressure of 0.2 Pa, and a nitrogen flow rate of 95 sccm. The film thickness of the precursor of the second AlN film 3b is greater than 0 nm and less than or equal to 600 nm, eg, 200 nm.

第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体が成膜された基板１は、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体を成膜した場合と同様、第２のＡｌＮ膜３ｂには引張応力が生じる。したがって、サファイア基板２は、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体が成膜されたときに受けた応力と均衡する応力を受けるため、図４の（ｃ）に示すように、基板１全体の反りが低減される。なお、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体の膜厚は、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体の膜厚を変更することにより、基板１の反り量を調整してもよい。 In the substrate 1 on which the precursor of the second AlN film 3b is formed, tensile stress is generated in the second AlN film 3b as in the case where the precursor of the first AlN film 3a is formed. Therefore, since the sapphire substrate 2 receives a stress balanced with the stress received when the precursor of the first AlN film 3a was formed, as shown in FIG. is reduced. The film thickness of the precursor of the first AlN film 3a and the film thickness of the precursor of the second AlN film 3b may be the same or different. Further, the amount of warpage of the substrate 1 may be adjusted by changing the film thickness of the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b.

また、サファイア基板２の第１主面に第１のＡｌＮ膜３ａを成膜した後に、第２主面に第２のＡｌＮ膜３ｂを成膜する順番で説明したが、その逆であっても良い。通常のスパッタリング装置では、基板載置用プレート上にほぼ水平に複数枚の基板を並べてスパッタリングし、一旦常温まで温度を下げて基板を反転し、スパッタ条件まで戻すことで基板の第１および第２主面の両方が成膜されるが、片方の主面に成膜した後に、蓋用のプレートをかぶせ、その後に蓋用のプレートが載置用のプレート位置に来るように自動反転する機構を設けることで、温度を下げずにサファイア基板２の両面の成膜を実現することができる。 In addition, although the order of forming the first AlN film 3a on the first main surface of the sapphire substrate 2 and then forming the second AlN film 3b on the second main surface has been described, the order may be reversed. good. In a typical sputtering apparatus, a plurality of substrates are arranged substantially horizontally on a substrate mounting plate and sputtered, the temperature is once lowered to room temperature, the substrate is turned over, and the sputtering conditions are restored to the first and second substrates. Films are formed on both main surfaces, but after the film is formed on one of the main surfaces, a cover plate is placed on top, and then a mechanism is provided to automatically turn over the cover plate so that the cover plate comes to the position of the mounting plate. By providing them, film formation on both surfaces of the sapphire substrate 2 can be realized without lowering the temperature.

さらに、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体が成膜されたサファイア基板２のアニールを行う（ステップＳ１６）。アニールは、電気炉などを用いた熱処理である。アニールにより、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体が結晶化され、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂが得られる。このとき、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂには熱膨張係数差に起因した圧縮応力が生じ、これによってサファイア基板２に生じる応力は均衡する方向に近づく。つまり、アニール後には、基板１全体の反りが低減されることになる。 Further, the sapphire substrate 2 on which the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b are formed is annealed (step S16). Annealing is heat treatment using an electric furnace or the like. The annealing crystallizes the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b to obtain the first AlN film 3a and the second AlN film 3b. At this time, compressive stress due to the difference in thermal expansion coefficient is generated in the first AlN film 3a and the second AlN film 3b, and the stress generated in the sapphire substrate 2 is brought closer to balance. That is, after annealing, the warpage of the entire substrate 1 is reduced.

アニールの工程では、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体が成膜されたサファイア基板２を、窒素雰囲気中で１４００℃以上１７５０℃以下の温度でアニール処理を行う。アニール時間は、例えば３時間である。アニール時間は、１０分以上１０時間以下が許容範囲であり、好ましくは３０分以上３時間以下程度である。 In the annealing step, the sapphire substrate 2 on which the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b are formed is annealed at a temperature of 1400° C. or more and 1750° C. or less in a nitrogen atmosphere. conduct. Annealing time is, for example, 3 hours. The allowable range of annealing time is 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 3 hours.

このとき、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体に、ＡｌＮ膜が形成された他のサファイア基板のＡｌＮ膜をそれぞれ対向配置させてもよい。この配置により、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体は、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体と他のサファイア基板のＡｌＮ膜との間、および、第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体と他のサファイア基板のＡｌＮ膜との間に密閉空間を設けた状態でアニール処理が行われることとなる。 At this time, an AlN film of another sapphire substrate on which an AlN film is formed may be arranged to face the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b. With this arrangement, the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b are placed between the precursor of the first AlN film 3a and the AlN film of the other sapphire substrate and the second AlN film 3a. Annealing is performed in a state in which a closed space is provided between the precursor of the AlN film 3b of the sapphire substrate and the AlN film of the other sapphire substrate.

アニール中は、アニールが行われる炉の内部を不活性ガスの窒素等により、０．３気圧以上３気圧以下程度で保ちつつ、不純物を排出するために、窒素ガスなどの不活性ガスを常時、供給し排出する制御を行っている。ここで、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体に、ＡｌＮ膜が形成された他のサファイア基板のＡｌＮ膜をそれぞれ対向配置させることにより、第１主面および第２主面の周囲では、ガスが実質的に流れない滞留状態となっており、熱処理時にＡｌＮの成分が解離して抜け出すのが抑制される。 During annealing, the inside of the furnace where the annealing is performed is maintained at approximately 0.3 to 3 atmospheres by inert gas such as nitrogen, and an inert gas such as nitrogen gas is constantly supplied to discharge impurities. It controls supply and discharge. Here, the AlN film of another sapphire substrate on which the AlN film is formed is opposed to the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b. The surroundings of the second main surface are in a stagnant state in which the gas does not substantially flow, which suppresses dissociation and escape of AlN components during heat treatment.

これにより、表面が平坦でかつ高品質の第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂが形成された基板１が得られる。また、サファイア基板２の反り量が低減された状態でアニールされるので、アニール後の基板１の反り量も低減されることとなる。 As a result, the substrate 1 having the flat surface and the high-quality first AlN film 3a and the second AlN film 3b is obtained. Further, since the sapphire substrate 2 is annealed with the amount of warpage reduced, the amount of warpage of the substrate 1 after annealing is also reduced.

［３．基板の特性］
以下、上述した方法で作成された基板１の特性について説明する。 [3. Characteristics of Substrate]
The characteristics of the substrate 1 produced by the method described above will now be described.

［３－１．基板の結晶性］
はじめに、図５を用いて、第２のＡｌＮ膜３ｂの（０００２）面または（１０－１２）面における配向性(結晶性)について説明する。ここでは、第２のＡｌＮ膜３ｂの結晶性を、Ｘ線回折のロッキングカーブ測定（ＸＲＣ）の半値全幅（ＦＷＨＭ）により評価している。計測された第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂ試料は、上述したようにスパッタ法により成膜したものである。スパッタ条件は、チャンバー温度が６００℃、ＲＦ出力が７００Ｗ、チャンバー圧力が０.２Ｐａ、窒素流量が９５ｓｃｃｍである。 [3-1. Crystallinity of Substrate]
First, the orientation (crystallinity) of the (0002) plane or (10-12) plane of the second AlN film 3b will be described with reference to FIG. Here, the crystallinity of the second AlN film 3b is evaluated by the full width at half maximum (FWHM) of X-ray diffraction rocking curve measurement (XRC). The samples of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b that were measured were formed by the sputtering method as described above. The sputtering conditions are a chamber temperature of 600° C., an RF output of 700 W, a chamber pressure of 0.2 Pa, and a nitrogen flow rate of 95 sccm.

図５は、第２のＡｌＮ膜３ｂの（０００２）面または（１０－１２）面におけるＸＲＣの半値全幅を示す図である。図５に示す実線は第２のＡｌＮ膜３ｂの（０００２）面回折において得られた測定結果、破線は第２のＡｌＮ膜３ｂの（１０－１２）面回折において得られた測定結果である。なお、（０００２）面および（１０－１２）面のいずれの場合も、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚が０ｎｍ、２００ｎｍ、４００ｎｍ、６００ｎｍの場合について測定している。 FIG. 5 is a diagram showing the full width at half maximum of XRC in the (0002) plane or (10-12) plane of the second AlN film 3b. The solid line shown in FIG. 5 is the measurement result obtained from the (0002) plane diffraction of the second AlN film 3b, and the dashed line is the measurement result obtained from the (10-12) plane diffraction of the second AlN film 3b. For both the (0002) plane and the (10-12) plane, the thicknesses of the first AlN film 3a are 0 nm, 200 nm, 400 nm and 600 nm.

図５に示すように、第２のＡｌＮ膜３ｂの（０００２）面回折において得られた測定結果から、ＸＲＣの半値全幅は、２０ａｒｃｓｅｃ以上４４ａｒｃｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。また、第２のＡｌＮ膜３ｂの（１０－１２）面回折において得られた測定結果から、ＸＲＣの半値全幅は、２１２ａｒｃｓｅｃ以上２６０ａｒｃｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。 As shown in FIG. 5, the XRC full width at half maximum is a value within the range of 20 arcsec to 44 arcsec from the measurement results obtained in the (0002) plane diffraction of the second AlN film 3b. Further, from the measurement results obtained in the (10-12) plane diffraction of the second AlN film 3b, the full width at half maximum of XRC is a value within the range of 212 arcsec or more and 260 arcsec or less.

これらの値によると、（０００２）面および（１０－１２）面のいずれの場合も、第２のＡｌＮ膜３ｂは、膜厚によらず５００ａｒｃｓｅｃ以下の半値全幅が得られており、良好な結晶性を有していることがわかる。 According to these values, in both the (0002) plane and the (10-12) plane, the second AlN film 3b has a full width at half maximum of 500 arcsec or less regardless of the film thickness. It can be seen that the

なお、上述したサファイア基板２ついては、第１のＡｌＮ膜３ａのＸＲＣの半値全幅についても測定を行っている。図６は、第１のＡｌＮ膜３ａのＸＲＣの半値全幅を示す図である。図６に示す実線は第２のＡｌＮ膜３ｂの測定結果であり、図５に示した測定結果と同一のものである。図６に示す破線は第１のＡｌＮ膜３ａの測定結果である。 For the sapphire substrate 2 described above, the full width at half maximum of XRC of the first AlN film 3a is also measured. FIG. 6 is a diagram showing the full width at half maximum of XRC of the first AlN film 3a. The solid line shown in FIG. 6 is the measurement result of the second AlN film 3b, which is the same as the measurement result shown in FIG. The dashed line shown in FIG. 6 is the measurement result of the first AlN film 3a.

図６に示すように、ＸＲＣの半値全幅は、１２０ａｒｃｓｅｃ以上２７０ａｒｃｓｅｃ以下の範囲内の値となっている。 As shown in FIG. 6, the full width at half maximum of XRC is a value within the range of 120 arcsec or more and 270 arcsec or less.

したがって、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚にもよるが、第１のＡｌＮ膜３ａは良好な結晶性を有していることがわかる。 Therefore, although it depends on the thickness of the first AlN film 3a, it can be seen that the first AlN film 3a has good crystallinity.

［３－２．基板の反り量］
次に、基板１の反り量について説明する。基板の反り量は、上述したＸＲＣのピーク角度の推移から、結晶面に由来する曲率（Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を概算している。図７は、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚と基板１の曲率との関係を説明するための図である。 [3-2. Warpage amount of substrate]
Next, the amount of warpage of the substrate 1 will be described. The amount of warpage of the substrate is obtained by estimating the curvature derived from the crystal plane from the transition of the XRC peak angle described above. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b and the curvature of the substrate 1. FIG.

基板１の反り量を制御するため、上述したように両面に精密研磨を行ったサファイア基板２の第２主面に形成される第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、第１主面に形成される第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を０、２００、４００、６００ｎｍに変化させたときの基板１の反り量をＸ線回折法（ＸＲＤ）により測定した。図７に示す実線は、第２主面に形成された第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍとし、第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を変更した場合における、第２のＡｌＮ膜３ｂ側から測定した基板１の曲率（第２主面側の反り）である。また、図７に示す破線は、第２主面に形成された第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍとし、第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を変更した場合における、第１のＡｌＮ膜３ａ側から測定した基板１の曲率（第１主面側の反り）である。 In order to control the amount of warpage of the substrate 1, the film thickness of the second AlN film 3b formed on the second main surface of the sapphire substrate 2, which is precision-polished on both sides as described above, is kept constant at 200 nm. The amount of warpage of the substrate 1 was measured by X-ray diffraction (XRD) when the film thickness of the first AlN film 3a formed on the main surface was changed to 0, 200, 400 and 600 nm. The solid line in FIG. 7 indicates the case where the film thickness of the second AlN film 3b formed on the second main surface is set to 200 nm and the film thickness of the first AlN film 3a formed on the first main surface is changed. , the curvature of the substrate 1 measured from the side of the second AlN film 3b (warpage on the side of the second main surface). Further, the dashed line shown in FIG. 7 indicates that the film thickness of the second AlN film 3b formed on the second main surface is set to 200 nm and the film thickness of the first AlN film 3a formed on the first main surface is changed. 4 shows the curvature of the substrate 1 measured from the side of the first AlN film 3a (warpage on the side of the first main surface) in the case shown in FIG.

第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂは、上述したようにスパッタ法により成膜したものである。スパッタ条件は、チャンバー温度が６００℃、ＲＦ出力が７００Ｗ、チャンバー圧力が０.２Ｐａ、窒素流量が９５ｓｃｃｍである。 The first AlN film 3a and the second AlN film 3b are formed by the sputtering method as described above. The sputtering conditions are a chamber temperature of 600° C., an RF output of 700 W, a chamber pressure of 0.2 Pa, and a nitrogen flow rate of 95 sccm.

図７の実線に示すように、サファイア基板２の表面である第２主面に形成される第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、裏面である第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを０、２００、４００、６００ｎｍに変化させることで、基板１の曲率を－２４ｋｍ^－１から＋２７ｋｍ^－１まで線形的に制御することができることがわかる。図７の破線は、サファイア基板２の第１主面側の反りを測定したものである。 As shown by the solid line in FIG. 7, the film thickness of the second AlN film 3b formed on the second main surface, which is the front surface of the sapphire substrate 2, is fixed at 200 nm, and is formed on the first main surface, which is the back surface. It can be seen that the curvature of the substrate 1 can be linearly controlled from −24 km ⁻¹ to +27 km ⁻¹ by changing the film thickness h of the first AlN film 3a to 0, 200, 400 and 600 nm. A dashed line in FIG. 7 indicates the measurement of the warp on the first main surface side of the sapphire substrate 2 .

１４００℃以上１７５０℃以下の温度でアニール処理を行う場合、サファイア基板２と第２のＡｌＮ膜３ｂとの熱膨張係数の違いにより、サファイア基板２の方が第２のＡｌＮ膜３ｂよりも熱による収縮量が大きいため、第２のＡｌＮ膜３ｂが形成された側が凸となる方向にサファイア基板２が応力を受ける。一般に、第１のＡｌＮ膜３ａと第２のＡｌＮ膜３ｂのうち、膜厚が厚いほうがアニール処理を行ったときの反り量が大きいため、基板１は、膜厚の厚いＡｌＮ膜側が形成された面側が凸となるように反りを生じる。したがって、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚の方が第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚よりも厚い場合には、第１のＡｌＮ膜３ａ側に凸となるように反りが生じる。また、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚の方が第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚よりも厚い場合には、第２のＡｌＮ膜３ｂ側に凸となるように反りが生じる。 When annealing is performed at a temperature of 1400° C. or higher and 1750° C. or lower, the sapphire substrate 2 is more susceptible to heat than the second AlN film 3b due to the difference in thermal expansion coefficient between the sapphire substrate 2 and the second AlN film 3b. Since the amount of shrinkage is large, the sapphire substrate 2 receives stress in the direction in which the side on which the second AlN film 3b is formed becomes convex. In general, the thicker the first AlN film 3a or the second AlN film 3b, the thicker the AlN film 3b. A warp is generated so that the surface side becomes convex. Therefore, when the film thickness of the first AlN film 3a is thicker than the film thickness of the second AlN film 3b, the first AlN film 3a is warped so as to be convex toward the first AlN film 3a. If the second AlN film 3b is thicker than the first AlN film 3a, the second AlN film 3b is warped to be convex.

ここで、図７に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚と第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚が２００ｎｍで同一の場合であっても基板１の反りは発生している。つまり、基板１はオフセットの反りを有していることがわかる。オフセットの反りの量は、例えば負の方向（第２のＡｌＮ膜３ｂ側に凸となる方向）に５ｋｍ^－１である。このようなオフセットが生じているのは、サファイア基板２の第１主面および第２主面の結晶面が納品時において負の方向に反っていたためである。また、図７に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を２００ｎｍとして第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を１５０ｎｍ程度とした場合、または、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍとして第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を２８０ｎｍ程度とする場合に、基板１の反り量を０ｋｍ^－１とすることができることがわかる。 Here, as shown in FIG. 7, even when the film thickness of the first AlN film 3a and the film thickness of the second AlN film 3b are 200 nm, which is the same, the substrate 1 is warped. That is, it can be seen that the substrate 1 has an offset warp. The warp amount of the offset is, for example, 5 km ⁻¹ in the negative direction (the direction convex toward the second AlN film 3b side). The reason why such an offset occurs is that the crystal planes of the first principal surface and the second principal surface of the sapphire substrate 2 were warped in the negative direction at the time of delivery. As shown in FIG. 7, when the film thickness of the first AlN film 3a is set to 200 nm and the film thickness of the second AlN film 3b is set to about 150 nm, or when the film thickness of the second AlN film 3b is set to 200 nm. It can be seen that when the film thickness of the first AlN film 3a is about 280 nm, the amount of warpage of the substrate 1 can be 0 km ⁻¹ .

つまり、サファイア基板２の裏面である第１主面に形成される第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚よりも若干厚く形成すると、基板１の反りが発生しないことがわかる。 That is, if the thickness of the first AlN film 3a formed on the first main surface, which is the back surface of the sapphire substrate 2, is slightly thicker than the thickness of the second AlN film 3b, the substrate 1 will not warp. I understand.

よって、基板１の反りを発生させないために、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚よりも厚く形成してもよい。このときの第１のＡｌＮ膜３ａと第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚は、各膜の厚さおよび比率によっても異なるが、例えば、上述したオフセットの反り分の膜厚差が生じるような第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚としてもよい。 Therefore, in order to prevent the substrate 1 from warping, the film thickness of the first AlN film 3a may be formed thicker than the film thickness of the second AlN film 3b. The film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b at this time differ depending on the thickness and ratio of each film. The film thickness of the AlN film 3a and the second AlN film 3b may be the same.

例えば、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体を形成したときに、基板１がオフセットの反りを有するように、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体および第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体の膜厚を調整してもよい。このときの基板１のオフセットの反りは、例えば、サファイア基板を用いた場合、第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体の厚さを１００ｎｍとしたときに、８ｋｍ^－１である。 For example, the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b are formed such that the substrate 1 has an offset warpage when the precursor of the first AlN film 3a and the precursor of the second AlN film 3b are formed. The film thickness of the precursor of the AlN film 3b may be adjusted. The offset warpage of the substrate 1 at this time is 8 km ⁻¹ when, for example, a sapphire substrate is used and the thickness of the precursor of the first AlN film 3a is 100 nm.

なお、図７に一点鎖線で囲む領域のように、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚と第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚が同程度の場合には、基板１の反りはほぼ発生していないとしてもよい。基板１の反りが発生していないといえる反り量（Ｂｏｗｉｎｇ）は、例えば５０μｍである。この範囲の反り量であれば、後に第２のＡｌＮ膜３ｂに形成される半導体デバイスの特性には影響がない。したがって、第１のＡｌＮ膜３ａと第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚により基板１の反り量を調整する場合、図７に破線で囲む領域内で調整してもよい。またＬＥＤ等の構造を積層後に、ほぼ反りをゼロにする基板も実現することができる。反り量は基板２の上部に設けられるＬＥＤ等の層構造によって変わるが、図７の反り係数から計算で求めても良いし、試作工程で図７の係数を用いて第１主面膜厚を変えながら第１主面膜厚値を収斂させる製造方法も有効である。 It should be noted that when the film thickness of the first AlN film 3a and the film thickness of the second AlN film 3b are approximately the same as in the area surrounded by the dashed line in FIG. May not be. The warp amount (bowing) at which it can be said that the substrate 1 does not warp is, for example, 50 μm. If the amount of warpage is within this range, there is no effect on the characteristics of the semiconductor device formed later on the second AlN film 3b. Therefore, when adjusting the amount of warpage of the substrate 1 by adjusting the film thicknesses of the first AlN film 3a and the second AlN film 3b, the adjustment may be performed within the area enclosed by the dashed line in FIG. In addition, it is possible to realize a substrate that has substantially zero warpage after laminating structures such as LEDs. The amount of warpage varies depending on the layer structure of the LED or the like provided on the upper part of the substrate 2, but it may be obtained by calculation from the warpage coefficient of FIG. However, a manufacturing method that converges the film thickness value of the first main surface is also effective.

［３－３．基板に発生するクラック］
次に、基板１に発生するクラックについて説明する。基板１に形成された第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂに発生するクラックについては、光学顕微鏡で第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂのクラックを観測した。 [3-3. Cracks generated in the substrate]
Next, cracks generated in the substrate 1 will be described. For cracks generated in the first AlN film 3a and the second AlN film 3b formed on the substrate 1, cracks in the first AlN film 3a and the second AlN film 3b were observed with an optical microscope.

図８は、サファイア基板２の表面である第２主面に形成された第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、裏面である第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを２００、４００、６００ｎｍに変化させたときの第２のＡｌＮ膜３ｂの観測画像である。図８において、（ａ）はｈ＝２００ｎｍ、（ｂ）はｈ＝４００ｎｍ、（ｃ）はｈ＝６００ｎｍの場合の観測画像である。 In FIG. 8, the film thickness of the second AlN film 3b formed on the second main surface, which is the surface of the sapphire substrate 2, is constant at 200 nm, and the first AlN film formed on the first main surface, which is the back surface. It is an observation image of the second AlN film 3b when the film thickness h of 3a is changed to 200, 400, and 600 nm. In FIG. 8, (a) is an observation image when h=200 nm, (b) is an observation image when h=400 nm, and (c) is an observation image when h=600 nm.

図８の（ａ）～（ｃ）に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを変化させた場合には、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚に関わらず、第２主面に形成された第２のＡｌＮ膜３ｂにはクラックは見られなかった。 As shown in (a) to (c) of FIG. 8, when the film thickness h of the first AlN film 3a is changed, the second main surface No cracks were observed in the second AlN film 3b formed in .

また、図９は、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを２００、４００、６００ｎｍに変化させたときの第１のＡｌＮ膜３ａの観測画像である。図９において、（ａ）はｈ＝２００ｎｍ、（ｂ）はｈ＝４００ｎｍ、（ｃ）はｈ＝６００ｎｍの場合の観測画像である。 FIG. 9 shows the thickness of the first AlN film 3a when the film thickness of the second AlN film 3b is kept constant at 200 nm and the film thickness h of the first AlN film 3a is changed to 200, 400, and 600 nm. It is an observation image. In FIG. 9, (a) is an observation image when h=200 nm, (b) is an observation image when h=400 nm, and (c) is an observation image when h=600 nm.

第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを変化させた場合には、第１主面に形成された第１のＡｌＮ膜３ａにはクラックが発生していることが観測された。特に、図９の（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚が４００ｎｍおよび６００ｎｍの場合には、明確にクラックが観測されている。したがって、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚が大きくなるにつれてクラックの数は増加していることがわかる。 When the film thickness h of the first AlN film 3a was changed, it was observed that cracks were generated in the first AlN film 3a formed on the first main surface. In particular, as shown in FIGS. 9(b) and 9(c), cracks are clearly observed when the film thickness of the first AlN film 3a is 400 nm and 600 nm. Therefore, it can be seen that the number of cracks increases as the film thickness of the first AlN film 3a increases.

これは、膜厚が厚いＡｌＮではアニール処理で生じる歪エネルギーが開放されてクラックが発生するため、または、サファイア基板２の第１主面は第２主面ほど平坦性が良好でないことにより、第１のＡｌＮ膜３ａは第２のＡｌＮ膜３ｂほど結晶性が良好ではなくクラックが発生するため、と理解される。 This is because strain energy generated by the annealing process is released in AlN having a large film thickness and cracks are generated, or because the flatness of the first main surface of the sapphire substrate 2 is not as good as that of the second main surface. This is because the AlN film 3a of No. 1 is not as good in crystallinity as the AlN film 3b of No. 2, and cracks occur.

また、図８および図９に示した観測画像より、観測画像内のクラックの総長を画像面積で割ることでクラック密度を算出した。図１０は、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚を変化させたときの、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂにおけるクラック密度を示した図である。図１０に示す実線は、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを０、２００、４００、６００ｎｍに変化させたときの第２のＡｌＮ膜３ｂのクラック密度を示している。また、図１０に示す破線は、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を２００ｎｍの一定とし、第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを０、２００、４００、６００ｎｍに変化させたときの第１のＡｌＮ膜３ａのクラック密度を示している。 Also, from the observed images shown in FIGS. 8 and 9, the crack density was calculated by dividing the total length of cracks in the observed image by the image area. FIG. 10 is a diagram showing crack densities in the first AlN film 3a and the second AlN film 3b when the film thickness of the first AlN film 3a is changed. The solid line shown in FIG. 10 indicates the second AlN film thickness when the film thickness of the second AlN film 3b is constant at 200 nm and the film thickness h of the first AlN film 3a is changed to 0, 200, 400, and 600 nm. It shows the crack density of film 3b. Further, the dashed line shown in FIG. 10 indicates the first variation when the film thickness of the second AlN film 3b is constant at 200 nm and the film thickness h of the first AlN film 3a is changed to 0, 200, 400, and 600 nm. shows the crack density of the AlN film 3a.

図１０に示すように、第２のＡｌＮ膜３ｂの膜厚を一定とし第１のＡｌＮ膜３ａの膜厚ｈを変化させた場合、第２のＡｌＮ膜３ｂにおいてクラック密度はほぼ０に近い値を示しているのに対し、第１のＡｌＮ膜３ａにはクラックが発生しており、膜厚が４００ｎｍおよび６００ｎｍのときにそれぞれクラック密度が４ｍｍ^－１および７０ｍｍ^－１となっている。したがって、第２のＡｌＮ膜３ｂは、第１のＡｌＮ膜３ａよりも結晶性が良好であることがわかる。 As shown in FIG. 10, when the film thickness of the second AlN film 3b is constant and the film thickness h of the first AlN film 3a is varied, the crack density in the second AlN film 3b is almost zero. , cracks are generated in the first AlN film 3a, and the crack densities are 4 mm ⁻¹ and 70 mm ⁻¹ when the film thicknesses are 400 nm and 600 nm, respectively. Therefore, it can be seen that the second AlN film 3b has better crystallinity than the first AlN film 3a.

以上の結果として、第１のＡｌＮ膜３ａにはクラックが発生しているものの、第２のＡｌＮ膜３ｂにはクラックは発生しておらず、第２のＡｌＮ膜３ｂに半導体構造を形成する場合に影響はないといえる。 As a result of the above, although cracks have occurred in the first AlN film 3a, cracks have not occurred in the second AlN film 3b. It can be said that there is no effect on

［４．効果等］
以上、本実施の形態に係る基板１によると、アニール前にサファイア基板２の裏面である第１主面に第１のＡｌＮ膜３ａの前駆体を成膜し、サファイア基板２の表面である第２主面に第２のＡｌＮ膜３ｂの前駆体を成膜する。その後、アニールを行うことにより、第２のＡｌＮ膜３ｂの結晶性を向上するとともに、アニール後の基板１内部の応力分布を平衡させて基板１の反りを低減することができる。これにより、半導体デバイスが形成される第２のＡｌＮ膜３ｂの結晶性を向上し、かつ、基板１全体の反りを低減することができる。 [4. effects, etc.]
As described above, according to the substrate 1 according to the present embodiment, the precursor of the first AlN film 3a is formed on the first principal surface which is the back surface of the sapphire substrate 2 before annealing, and the first AlN film 3a which is the front surface of the sapphire substrate 2 is deposited. A precursor of the second AlN film 3b is formed on the two main surfaces. Annealing is then performed to improve the crystallinity of the second AlN film 3b, balance the stress distribution inside the substrate 1 after annealing, and reduce the warpage of the substrate 1. FIG. Thereby, the crystallinity of the second AlN film 3b on which the semiconductor device is formed can be improved, and the warping of the substrate 1 as a whole can be reduced.

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る窒化物半導体基板、窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体デバイスについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、複数の実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。 (Other embodiments)
Although the nitride semiconductor substrate, the method for manufacturing the nitride semiconductor substrate, and the nitride semiconductor device according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. The present invention also includes a form obtained by modifying the embodiment conceived by a person skilled in the art, and another form realized by arbitrarily combining the constituent elements of a plurality of embodiments.

例えば、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂが形成される基板は、サファイア基板２だけに限られず、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン（Ｓｉ）の少なくとも一つからなる基板であればよい。また、第１のＡｌＮ膜および第２のＡｌＮ膜は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）だけに限られず、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{（１－ｘ－ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、（ｘ＋ｙ）≦１）で表わされる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、または、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）であってもよい。また、第１のＡｌＮ膜３ａおよび第２のＡｌＮ膜３ｂは、同じ材質であってもよいし異なる材質であってもよい。 For example, the substrate on which the first AlN film 3a and the second AlN film 3b are formed is not limited to the sapphire substrate 2, and includes at least sapphire, silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), and silicon (Si). A single substrate may be used. Further, the first AlN film and the second AlN film are not limited to aluminum nitride (AlN), and may be Al _x Ga _y In _(1−x−y) N (0≦x≦1, 0≦y≦1). , (x+y)≦1), aluminum gallium nitride (AlGaN), or aluminum gallium indium nitride (AlGaInN). Further, the first AlN film 3a and the second AlN film 3b may be made of the same material or different materials.

また、ＡｌＮ膜の前駆体の成膜は、スパッタ法に限らず、ＭＯＶＰＥ法、ハイドライド気相成長（Ｈｙｄｒｉｄｅｖａｐｏｒｐｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ：ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシャル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）法などであってもよい。 In addition, the deposition of the precursor of the AlN film is not limited to the sputtering method, but may be the MOVPE method, the hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method, the molecular beam epitaxial (MBE) method, or the like. good too.

また、第１のＡｌＮ膜の前駆体を成膜するときのスパッタ条件と、第２のＡｌＮ膜の前駆体を成膜するときのスパッタ条件を異なるものとしてもよい。例えば、第１のＡｌＮ膜の前駆体を成膜するときにはＡｌターゲットに窒素プラズマを照射することによりスパッタを行い、第２のＡｌＮ膜の前駆体を成膜するときには窒素雰囲気中でＡｌＮターゲットを用いてスパッタを行ってもよい。また、サファイア基板の第１主面にはＡｌＮ膜を一層のみ成膜し、第２主面にはＡｌＮ膜を２層成膜するとしてもよい。 Also, the sputtering conditions for depositing the precursor of the first AlN film may be different from the sputtering conditions for depositing the precursor of the second AlN film. For example, when forming the precursor of the first AlN film, sputtering is performed by irradiating the Al target with nitrogen plasma, and when forming the precursor of the second AlN film, the AlN target is used in a nitrogen atmosphere. Sputtering may also be performed. Alternatively, only one AlN film may be formed on the first main surface of the sapphire substrate, and two AlN films may be formed on the second main surface.

また、ＡｌＮ膜の前駆体が成膜されるサファイア基板の面方位は、サファイアｃ面（（０００２）面）に限られず、ａ面（（１０－１２）面）、ｒ面、ｎ面、ｍ面等であってもよい。さらに、ＡｌＮ膜が両面に形成される基板の材料は、サファイアに限られず、ＳｉＣ、ＡｌＮ、シリコンなどの基板を用いてもよい。また、ＡｌＮ膜が両面に形成される基板は、一度アニールされ、結晶状態を改善した基板としてもよい。 Further, the plane orientation of the sapphire substrate on which the precursor of the AlN film is formed is not limited to the sapphire c-plane ((0002) plane), but also the a-plane ((10-12) plane), r-plane, n-plane, and m-plane. It may be a surface or the like. Furthermore, the material of the substrate on which the AlN films are formed on both sides is not limited to sapphire, and substrates such as SiC, AlN, and silicon may be used. Also, the substrate on which the AlN films are formed on both sides may be a substrate that has been annealed once to improve the crystal state.

また、サファイア基板の研磨方法は、上述した機械的方法および化学的方法に限らず、他の方法であってもよい。 Further, the method for polishing the sapphire substrate is not limited to the mechanical method and chemical method described above, and other methods may be used.

また、スパッタ条件およびアニール条件は、上述した条件に限らず、所望のＡｌＮ膜の特性および環境等に応じて適宜変更してもよい。 Moreover, the sputtering conditions and annealing conditions are not limited to the conditions described above, and may be appropriately changed according to the desired properties of the AlN film, the environment, and the like.

本発明は、半導体デバイスが形成されるＡｌＮ膜等の半導体膜を有する基板に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a substrate having a semiconductor film such as an AlN film on which a semiconductor device is formed.

１基板
２サファイア基板
３ａ第１のＡｌＮ膜
３ｂ第２のＡｌＮ膜 1 substrate 2 sapphire substrate 3a first AlN film 3b second AlN film

Claims

forming a precursor of a film containing a first AlN on a first main surface of a substrate, and forming a precursor of a second film containing AlN on a second main surface of the substrate opposite to the first main surface; a first step to
a second step of annealing the substrate on which the first AlN-comprising film precursor and the second AlN-comprising film precursor were formed;
In the first step, the first AlN-containing film precursor and the second AlN-containing film precursor are measured for warpage due to differences in film thickness. and the second AlN-containing film precursor, and the first AlN-containing film precursor and the second AlN-containing film precursor are deposited so as to have the determined film thicknesses. forming a film precursor comprising AlN;
In the first step, the first AlN-containing film precursor and the second AlN-containing film precursor are formed such that the substrate before the annealing has warpage.
A method for manufacturing a semiconductor substrate.

the substrate is made of at least one of sapphire, silicon carbide, aluminum nitride, and silicon;
The first AlN-containing film and the second AlN-containing film are Al _x Ga _y In _(1−x−y) N (0 < x≦1, 0≦y≦1, (x+y)≦1 ),
In the first step, the first AlN-containing film precursor and the second AlN-containing film precursor are formed by sputtering at 1000° C. or lower,
In the second step, after forming a precursor of the film containing the first AlN on the first main surface and forming a precursor of the film containing the second AlN on the second main surface, forming the first film containing AlN and the second film containing AlN by annealing at 1400° C. or more and 1750° C. or less in a closed space in a nitrogen atmosphere;
The first principal surface and the second principal surface are arranged such that the second principal surface is the second principal surface before the formation of the first AlN-containing film precursor and the second AlN-containing film precursor. It is precision-polished so as to have flatness equal to or greater than that of one main surface,
A method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1 .