JPH10229218A - 窒化物半導体基板の製造方法および窒化物半導体基板 - Google Patents

窒化物半導体基板の製造方法および窒化物半導体基板

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JPH10229218A
JPH10229218A JP3173497A JP3173497A JPH10229218A JP H10229218 A JPH10229218 A JP H10229218A JP 3173497 A JP3173497 A JP 3173497A JP 3173497 A JP3173497 A JP 3173497A JP H10229218 A JPH10229218 A JP H10229218A
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JP
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nitride semiconductor
substrate
grown
wafer
gan
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JP3173497A
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English (en)
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Masayuki Senoo
雅之 妹尾
Shuji Nakamura
修二 中村
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Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 結晶性の良い窒化物半導体よりなる基板を提
供する。 【解決手段】 第1の基板1上に窒化物半導体3が成長
された第1のウェーハと、第2の基板1′上に窒化物半
導体3′が成長された第2のウェーハとを用意し、前記
第1と前記第2のウェーハとをそれぞれの窒化物半導体
同士が密着するようにして接着した後、第1の基板1と
第2の基板1′とを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(InX
YGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなる基
板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体を基板上に成長させる際、
その成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半
導体の結晶欠陥が少なくなって結晶性が向上することが
知られている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基
板が現在世の中に存在しないことから、一般にサファイ
ア、スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子
整合しない基板の上に成長されている。
【0003】GaNバルク結晶を作製する試みは、様々
な研究機関において成されているが、未だに数ミリ程度
のものしか得られたという報告しかされておらず、実用
化には程遠い状態である。
【0004】GaN基板を作製する技術として、例えば
特開平7−202265号公報、特開平7−16549
8号に、サファイア基板の上にZnOよりなるバッファ
層を形成して、そのバッファ層の上に窒化物半導体を成
長させた後、バッファ層を溶解除去する技術が記載され
ている。
【0005】しかしながらサファイア基板の上に成長さ
れるZnOバッファ層の結晶性は悪く、そのバッファ層
の上に窒化物半導体を成長させても良質の窒化物半導体
を得ることは難しい。さらに、薄膜のZnOよりなるバ
ッファ層を溶解除去するのは非常に長時間を要し実用は
難しい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情を鑑みて成されたものであって、その目的とするとこ
ろは、結晶性の良い窒化物半導体よりなる基板を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体基
板の製造方法は第1の基板上に窒化物半導体が成長され
た第1のウェーハと、第2の基板上に窒化物半導体が成
長された第2のウェーハとを用意し、前記第1と前記第
2のウェーハとをそれぞれの窒化物半導体同士が密着す
るようにして接着した後、第1の基板と第2の基板とを
除去することを特徴とする。
【0008】さらに、本発明の製造方法では、前記接着
が窒化物半導体の分解圧以上に加圧された窒素雰囲気中
でウェーハを加熱することにより行われることを特徴と
する。
【0009】また本発明の窒化物半導体基板は、少なく
とも2層構造を有する窒化物半導体よりなる基板であっ
て、それら窒化物半導体層のキャリア濃度が互いに異な
ることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法において、窒化
物半導体を成長させる第1の基板、及び第2の基板に
は、従来提案されている窒化物半導体が成長できる基板
であって、窒化物半導体よりなる基板を除いた基板であ
ればどのような基板を使用しても良く、例えばサファイ
ア、スピネル、SiC等が多用され、その他、ZnO、
GaAs、Si、GaP等があり、また特開平2−22
9475公報に記載される窒化物半導体に格子整合した
酸化物基板を用いることができる。
【0011】窒化物半導体を成長させるには、例えばM
OVPE(有機金属気相成長法)、MBE(分子線気相
成長法)、HVPE(ハライド気相成長法)等の従来よ
り知られている気相成長法を用いることができる。
【0012】基板上に窒化物半導体を成長させるには、
まず基板に接して、0.1μm以下の膜厚でGaN、A
lN、AlGaN等のバッファ層を成長させることが望
ましい。バッファ層は例えば特開平4−297023号
公報において詳説されている。
【0013】次に基板上に成長させる窒化物半導体は最
も好ましくはノンドープ、若しくはn型不純物を1×1
19/cm3以下でドープしたGaNを成長させる。n型
不純物はSi、Ge、Sn、S等の第4族元素の内の少
なくとも一種を選択し、特に好ましくはSi、Geを用
いる。窒化物半導体の膜厚は50μm以上、さらに好ま
しくは80μm以上、最も好ましくは100μm以上で
成長させる。上限については特に限定しないが200μ
m以下が望ましい。またn型不純物のドープ量が1×1
19/cm3を超えると基板となる結晶性の良い窒化物半
導体が成長させにくい。なお結晶性が良いとは、例えば
2軸結晶法によるX線ロッキングカーブの半値幅が15
分以下の窒化物半導体を指す。
【0014】次に2枚の基板上にそれぞれ成長された窒
化物半導体を接着するには、例えばウェーハ接着の方法
を用いることが望ましい。ウェーハ接着とは、成長され
た窒化物半導体の表面をエッチング、研磨等の手法によ
り、鏡面で、平坦な面とした後、その平坦な面同士を張
り合わせて、加圧及び加熱によって接着する技術であ
る。加圧は適当な治具を用いて固定すれば達成できる。
このようにウェーハ接着すると窒化物半導体層と、対向
する窒化物半導体層との界面には他の物質が介在しない
ので、両窒化物半導体のキャリア濃度、移動度、抵抗率
等が同じであれば、それらの特性の均一な基板が得られ
やすい。また後に述べるように、意図的にキャリア濃度
等の異なる基板を作製しても良い。
【0015】特に好ましくは接着する工程は、窒化物半
導体の分解圧以上に加圧された窒素雰囲気中でウェーハ
を加熱することが望ましい。加熱温度は600℃以上、
さらに好ましくは800℃以上で加熱する。GaNの場
合、GaNの分解圧は800℃で約0.01気圧、10
00℃で約1気圧、1100℃で約10気圧程度であ
る。そのため窒素雰囲気中で、GaNの分解圧以上で加
圧しながら加熱すると、GaN中からNが抜けるのを防
止するとともに、接着状態の良い基板を提供することが
できる。
【0016】
【実施例】以下実施例で本発明を詳説する。図1乃至図
3は本発明の方法を説明するためのウェーハの構造を示
す模式断面図であり、実施例における本発明の各工程を
説明するものである。
【0017】[実施例1]図1に示すようにサファイア
基板1、1’上にGaNよりなるバッファ層2’2’を
200オングストロームの膜厚で成長させ、その上にノ
ンドープGaNよりなる窒化物半導体層3’3’を10
0オングストロームの膜厚で成長させた第1のウェーハ
(a)、第2のウェーハ(b)とを用意する。窒化物半
導体は以下のようにしてMOVPE法により成長させ
た。
【0018】2インチφ、厚さ400μmのサファイア
(C面)よりなる基板1を反応容器内にセットし、容器
内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基板の
温度を1050℃まで上昇させ、基板のクリーニングを
行う。
【0019】続いて、温度を510℃まで下げ、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとTMG(トリメ
チルガリウム)とを用い、基板上にGaNよりなるバッ
ファ層2を200オングストロームの膜厚で成長させ
る。
【0020】続いて温度を1050℃まで上昇させ、1
050℃になったら、同じく原料ガスにTMG、アンモ
ニアガスを用い、キャリア濃度1×1018/cm3のノン
ドープGaNよりなる窒化物半導体層3を150μmの
膜厚で成長させる。成長後温度を室温まで戻し、ウェー
ハを反応容器から取り出し、これを第1のウェーハ
(a)とする。同様に別のサファイア基板1’に対して
も同様の操作を行い、これを第2のウェーハ(b)とす
る。なおこのGaN層のX線ロッキングカーブの半値幅
は10分であった。
【0021】次に第1のウェーハ(a)と第2のウェー
ハ(b)とを研磨装置に移送し、GaNの表面を数百オ
ングストローム、ポリシングして鏡面状とする。
【0022】ポリシング後、図2に示すように第1のウ
ェーハGaN層3と、第2のウェーハのGaN層3’と
を張り合わせ、耐熱性の治具で強く固定した状態で、ア
ニール装置に移送する。そして窒素雰囲気中20気圧、
1100℃において、10分間アニーリングを行う。
【0023】アニール装置からウェーハを取り出し、研
磨装置によりサファイア基板1、1’をラッピングして
除去する。除去後の窒化物半導体層の構造が図3であ
る。なお、バッファ層2は低温で成長させた多結晶層を
含む層であるので、研磨時にサファイア基板と同様にラ
ッピング除去する。除去後、露出した両方の基板面をポ
リシングして鏡面状とすることにより、厚さおよそ30
0μm、2インチφのGaN基板を作製することができ
る。
【0024】[実施例2]バッファ層の上にGaN層を
成長させる際に原料ガスにシランガスをSiを1×10
18/cm3ドープしたGaNよりなる窒化物半導体層を1
50μmの膜厚で成長させる。このGaN層のキャリア
濃度は1×1018/cm3であり、X線ロッキングカーブ
の半値幅は12分であった。その他は実施例1と同様に
してSiドープn型GaNよりなる基板を得る。
【0025】[実施例3]実施例1において、基板1、
1’としてサファイアの代わりにスピネル(MgAl2
4)を用いる他は実施例1と同様にしてノンドープG
aN層を100μm成長させる。なおこのGaN層のX
線ロッキングカーブの半値幅は実施例1に比べて膜厚が
薄いため結晶性が向上しており8分であった。後は実施
例1と同様にして厚さ200μm、2インチφのGaN
基板を得る。
【0026】[実施例4]実施例1において、サファイ
ア基板1の上に成長させるGaN層3をキャリア濃度1
×1018/cm3で150μmの膜厚とし、もう一方のサ
ファイア基板1’の上に成長させるGaN層3’をSi
ドープGaNとし、キャリア濃度5×10 18/cm3とし
て、膜厚を120μmとする。そして、それらのGaN
3、3’層を張り合わせてアニーリングした後、膜厚の
薄いGaN層3’を成長させたサファイア基板1’側を
先に研磨して除去する。このように異なる膜厚の窒化物
半導体層を成長させた場合、薄い膜厚の窒化物半導体を
有する基板側を先に研磨すると、研磨途中でウェーハが
割れることが少ない傾向にあるので好ましい。また、異
なる膜厚の窒化物半導体層を成長させて、意図的にキャ
リア濃度の異なる基板を作製しても良い。キャリア濃度
の異なる基板が作製できると、例えばキャリア濃度の高
いn+層をn電極形成面として、低いn−層をクラッド
層とすると、発光効率、受光効率の高い窒化物半導体素
子が作製できる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
ると非常に簡単な操作で結晶性の良いGaN基板を得る
ことができる。GaN基板が得られ、この基板の上にp
−n接合を有する窒化物半導体層を積層して、例えばL
ED、LDのような発光素子を実現すると、従来のよう
に同一面側から同一面側から、p電極、n電極を取り出
す必要が無く、GaAs、GaP等の半導体素子のよう
に基板側から一方の電極が取り出せるので、チップサイ
ズを小さくできる。さらに基板が窒化物半導体と格子整
合しているため、格子欠陥が少ない結晶性の良い窒化物
半導体が成長しやすくなるので、LDでは素子の寿命が
向上する。さらに、従来では絶縁性基板と窒化物半導体
の格子不整合を緩和するために、バッファ層を成長させ
ていたが、GaN基板ができるとバッファ層を成長させ
る必要が無くなる可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法の一工程において得られるウェ
ーハの構造を示す模式断面図。
【図2】 本発明の方法の一工程において得られるウェ
ーハの構造を示す模式断面図。
【図3】 本発明の方法の一工程において得られるウェ
ーハの構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
1、1’・・・・基板 2、2’・・・・バッファ層 3、3’・・・・GaN層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の基板上に窒化物半導体が成長され
    た第1のウェーハと、第2の基板上に窒化物半導体が成
    長された第2のウェーハとを用意し、前記第1と前記第
    2のウェーハとをそれぞれの窒化物半導体同士が密着す
    るようにして接着した後、第1の基板と第2の基板とを
    除去することを特徴とする窒化物半導体基板の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記接着が窒化物半導体の分解圧以上に
    加圧された窒素雰囲気中でウェーハを加熱することによ
    り行われることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半
    導体基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも2層構造を有する窒化物半導
    体よりなる基板であって、それら窒化物半導体層のキャ
    リア濃度が互いに異なることを特徴とする窒化物半導体
    基板。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306722A (ja) * 2004-03-17 2006-11-09 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN単結晶基板の製造方法及びGaN単結晶基板
JP2007150331A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Philips Lumileds Lightng Co Llc 発光デバイスのための発光セラミック素子
JP2007251178A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Samsung Electro Mech Co Ltd 窒化物半導体単結晶基板、その製造方法、及び、これを用いた垂直構造窒化物発光素子の製造方法
JP2008010766A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN薄膜貼り合わせ基板およびその製造方法、ならびにGaN系半導体デバイスおよびその製造方法
JP2011084469A (ja) * 1997-10-30 2011-04-28 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN単結晶基板の製造方法及びインゴット
US9722148B2 (en) 2004-06-03 2017-08-01 Lumileds Llc Luminescent ceramic for a light emitting device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011084469A (ja) * 1997-10-30 2011-04-28 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN単結晶基板の製造方法及びインゴット
JP2006306722A (ja) * 2004-03-17 2006-11-09 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN単結晶基板の製造方法及びGaN単結晶基板
US9722148B2 (en) 2004-06-03 2017-08-01 Lumileds Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
US10290775B2 (en) 2004-06-03 2019-05-14 Lumileds Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
JP2007150331A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Philips Lumileds Lightng Co Llc 発光デバイスのための発光セラミック素子
JP2007251178A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Samsung Electro Mech Co Ltd 窒化物半導体単結晶基板、その製造方法、及び、これを用いた垂直構造窒化物発光素子の製造方法
US7859086B2 (en) 2006-03-17 2010-12-28 Samsung Led Co., Ltd. Nitride semiconductor single crystal substrate, and methods of fabricating the same and a vertical nitride semiconductor light emitting diode using the same
US8334156B2 (en) 2006-03-17 2012-12-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Nitride semiconductor single crystal substrate, and methods of fabricating the same and a vertical nitride semiconductor light emitting diode using the same
JP2008010766A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Sumitomo Electric Ind Ltd GaN薄膜貼り合わせ基板およびその製造方法、ならびにGaN系半導体デバイスおよびその製造方法
US8143140B2 (en) 2006-06-30 2012-03-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Substrate having thin film of GaN joined thereon and method of fabricating the same, and a GaN-based semiconductor device and method of fabricating the same

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