JPWO2021079434A1 - 半導体ウエハおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、絶縁膜は窒化ガリウム成長層がシリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力をシリコン基板に及ぼす。

Description

この発明は、半導体ウエハおよびその製造方法に関する。
特許文献１には、サファイアまたは炭化珪素である基板上に、基板とは異なる格子定数を有する半導体層を成長させる方法が開示されている。この方法では、基板上の所定部位に半導体層を選択成長させるための開口部を有する層を形成して、開口部によって基板の所定部位を露出させる。次に、開口部によって露出された基板の表面上に半導体層を選択的にヘテロエピタキシャル成長させる。
日本特開平１０−１３５１４０号公報
シリコン基板に窒化ガリウムを成長させると、両者の格子定数の差から基板が反ることがある。特許文献１の方法では、半導体層を分割することで基板反りを低減できる。しかし、特許文献１の方法では、反りの抑制が十分にできない可能性がある。これにより、露光工程等の後の工程が困難となるおそれがある。
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の反りを抑制できる半導体ウエハおよびその製造方法を得ることである。
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼす。
本願の発明に係る半導体ウエハは、シリコン基板と、該シリコン基板の上面に設けられ、複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層と、該シリコン基板の上面に設けられ、該複数の小区画の間を埋める絶縁層と、を備え、該絶縁層は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼす。
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法では、絶縁膜によりシリコン基板の反りを抑制できる。
本願の発明に係る半導体ウエハでは、絶縁層によりシリコン基板の反りを抑制できる。
実施の形態１に係る半導体ウエハの断面図である。 シリコン基板に熱酸化膜を形成した状態を示す平面図である。 熱酸化膜を除去した状態を示す平面図である。 熱酸化膜を除去した状態を示す断面図である。 絶縁膜を形成した状態を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体ウエハの断面図である。 実施の形態２に係る半導体ウエハの製造方法を説明する断面図である。 複数の小区画の上面を露出させた状態を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体ウエハの断面図である。 実施の形態４に係る半導体ウエハの断面図である。
本発明の実施の形態に係る半導体ウエハおよびその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体ウエハ１００の断面図である。半導体ウエハ１００は、シリコン基板１０を備える。シリコン基板１０の上面には窒化ガリウム成長層１２が設けられる。窒化ガリウム成長層１２は、複数の小区画１３に分割されている。複数の小区画１３は互いに離間している。窒化ガリウム成長層は、例えばＩｎ１−ｘ−ｙＧａｘＡｌｙＮ層を含む多層膜である。ここで、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１である。
シリコン基板１０の上面には絶縁膜１４が設けられる。絶縁膜１４は複数の小区画１３の間を埋める。絶縁膜１４の厚さは例えば１μｍ以上であり、窒化ガリウム成長層１２の厚さ以下である。絶縁膜１４は例えばシリコン窒化膜である。絶縁膜１４はシリコン基板１０の一端から他端まで連なる。
次に、半導体ウエハ１００の製造方法を説明する。まず、シリコン基板１０の上面に熱酸化膜１６を形成する。図２は、シリコン基板１０に熱酸化膜１６を形成した状態を示す平面図である。熱酸化膜１６には、フォトリソグラフィにより格子状のパターンが形成される。これにより、格子状の酸化膜が形成される。シリコン基板１０の上面は、熱酸化膜１６で複数の領域１１に区切られる。
次に、シリコン基板１０に窒化ガリウム成長層１２を形成する。窒化ガリウム成長層１２は、例えば有機金属気相成長法または分子線エピタキシー法により形成される。これにより、シリコン基板１０のうち熱酸化膜１６で被覆されていない部分に、窒化ガリウム成長層１２が形成される。つまり、複数の領域１１に複数の小区画１３をそれぞれ成長させる。なお、窒化ガリウム成長層１２は、窒化ガリウムをエピタキシャル成長させるためのバッファ層を含むものとする。
その後、熱酸化膜１６を除去する。除去には例えばフッ酸が用いられる。図３は、熱酸化膜１６を除去した状態を示す平面図である。図４は、熱酸化膜１６を除去した状態を示す断面図である。以上が、シリコン基板１０の上面に複数の小区画１３に分割された窒化ガリウム成長層１２を形成する第１工程である。
次に、複数の小区画１３の間を絶縁膜１４で埋める第２工程を実施する。図５は、絶縁膜１４を形成した状態を示す断面図である。絶縁膜１４は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン基板１０上に堆積させる。絶縁膜１４はシリコン基板１０に密着するように形成する。
絶縁膜１４は、窒化ガリウム成長層１２がシリコン基板１０に及ぼす応力と反対方向の応力をシリコン基板１０に及ぼす。絶縁膜１４は、シリコン基板１０に対して窒化ガリウム成長層１２と反対の応力を加える材料から形成される。絶縁膜１４は、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜である。絶縁膜１４は、シリコン基板１０に加える応力が大きい材料から形成されることが好ましい。
一般に、シリコン窒化膜は、成膜条件により数ＧＰａ程度の引っ張り応力または圧縮応力を発生させることができる。製造装置に依存するが、プラズマＣＶＤで形成されたシリコン窒化膜では３００ＭＰａ程度、熱ＣＶＤで形成されたシリコン窒化膜では１ＧＰａ程度の膜応力を得ることができる。また、絶縁膜１４はＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタで形成されても良い。ＥＣＲスパッタで形成されたシリコン窒化膜では３ＧＰａ程度の膜応力を得ることができる。
例えばプロセスガスとしてＳｉＨ４とＮＨ３を用いて、プラズマＣＶＤにより絶縁膜１４を形成しても良い。この場合、ＮＨ３に対するＳｉＨ４の比率を０．５〜２に変化させることで、１００ＭＰａ程度の引っ張り応力〜３００ＭＰａ程度の圧縮応力まで膜応力を変化させることができる。このため、例えばＮＨ３に対するＳｉＨ４の比率を０．５以下に設定することで、絶縁膜１４からシリコン基板１０に引っ張り応力を加えることができる。また、ＮＨ３に対するＳｉＨ４の比率を２以上に設定することで、絶縁膜１４からシリコン基板１０に引っ張り応力を加えることができる。
次に、図１に示されるように、窒化ガリウム成長層１２が露出するまで絶縁膜１４を取り除く。絶縁膜１４の除去は、ドライエッチング等のエッチングにより行う。この際、エッチング時間を調整することにより、絶縁膜１４の厚さを調整する。一般に、絶縁膜１４が厚い程、シリコン基板１０に及ぼす応力は大きい。このため、エッチング時間を調整することで、絶縁膜１４がシリコン基板１０に加える応力の大きさを調整できる。
また、絶縁膜１４の厚さに比例して矯正できる反りが大きくなる。絶縁膜１４の厚さは、窒化ガリウム成長層１２が形成され、絶縁膜１４が形成される前の状態におけるシリコン基板１０の反り量から決定されても良い。絶縁膜１４の厚さは、絶縁膜１４が形成された状態でシリコン基板１０が平らになるように設定されても良い。
一般に、基板の反りを緩和するのに要する絶縁膜の膜厚は、窒化ガリウム成長層間の領域の大きさまたは絶縁膜の膜応力の大きさに依存する。例えば、膜応力が１ＧＰａの絶縁膜１４を１μｍの厚さで堆積させると、絶縁膜１４を設けない場合と比較して、数μｍ〜１０μｍ程度のシリコン基板１０の反りを矯正できる。ここでは、小区画１３の幅に対する隣接する小区画１３に挟まれた絶縁膜１４の幅を１／１０に設定している。また、シリコン基板１０の厚さは６２５μｍに設定している。以上から、例えば絶縁膜１４の厚さを１μｍ以上とすることで、シリコン基板１０の反りを十分に抑制できる。
以上から、絶縁膜１４が形成される。絶縁膜１４は、図３に示されるように、窒化ガリウム成長層１２が除去され格子状にシリコン基板１０が露出した部分に形成される。つまり、絶縁膜１４は格子状に形成される。
次に、絶縁膜１４から露出した窒化ガリウム成長層１２の表面に電極等を形成する。これにより、デバイスが形成される。
一般に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの窒化物ベースの半導体材料を用いることで、ヘテロ構造を作製することができる。このため、これらの材料は高周波デバイス、光デバイスまたはパワーデバイスの作成に利用されることがある。
窒化物ベースの半導体構造は、一般に炭化シリコン、サファイアまたはシリコン基板上にエピタキシャル成長させることで作製される。特にシリコン基板は、炭化シリコンなどに比べて安価である。このため、材料コストを低減できる。
ここで、一般にシリコン基板に窒化ガリウムを成長させると基板が反ることがある。これにより、搬送または露光工程等のプロセスで問題が発生する場合がある。
シリコンの格子定数は０．５４３１ｎｍである。このため、シリコンの（１１１）面上での原子間隔は０．５４３１／√２＝０．３８４０ｎｍである。これに対して、窒化ガリウムの格子定数は０．３８１９ｎｍである。窒化ガリウムの格子間隔はシリコンよりも狭い。このため、シリコン基板は（１１１）面上にヘテロエピタキシャル成長した窒化ガリウムから圧縮応力を受ける。
また、シリコンの線膨張係数は２．６×１０−６Ｋ−１である。これに対して、窒化ガリウムの線膨張係数は５．６×１０−６Ｋ−１である。通常、窒化ガリウムは８００℃以上の高温で成長させる。このため、成長温度から室温に降温する際に、シリコンよりも窒化ガリウムの方が大きく収縮する。従って、シリコン基板は窒化ガリウム成長層から圧縮応力を受ける。
以上から、シリコン基板に窒化ガリウム成長層を形成すると、窒化ガリウム成長層が内側になるように反りが発生する。実際には、エピタキシャル成長の条件またはバッファ層の構成により反りの向きは異なる。
また、窒化ガリウム成長層を小区画に分割して、応力を分散することで、基板反りを低減する方法が考えられる。しかし、このような方法では、一般に基板の反りを完全に無くすことは難しい。例えば４インチ基板において数μｍ〜１０μｍ程度のウエハ反りが残る可能性がある。このような反りは、微細パターンの形成を要するようなゲート露光工程などでは、特に問題となる。
これに対し、本実施の形態の絶縁膜１４は、窒化ガリウム成長層１２がシリコン基板１０に及ぼす応力と反対方向の応力をシリコン基板１０に及ぼす。つまり、窒化ガリウム成長層１２がシリコン基板１０に圧縮応力を及ぼす場合は、絶縁膜１４としてシリコン基板に引っ張り応力を及ぼすものを用いる。また、窒化ガリウム成長層１２がシリコン基板１０に引っ張り応力を及ぼす場合は、絶縁膜１４としてシリコン基板に圧縮応力を及ぼすものを用いる。
これにより、窒化ガリウム成長層１２からシリコン基板１０が受ける応力を、絶縁膜１４で相殺できる。従って、シリコン基板１０の反りを緩和できる。本実施の形態では、窒化ガリウム成長層１２を小区画１３に分割して応力を分散する効果と、絶縁膜１４による応力の相殺効果の両方が得られる。従って、ウエハの反りを抑制し、露光工程を容易に実施できる。
また、絶縁膜１４の厚さにより、シリコン基板１０に及ぼす応力を調節できる。絶縁膜１４の厚さはエッチング時間により調節できる。従って、容易にシリコン基板１０を平らにできる。
なお、図２に示される熱酸化膜１６を厚く形成して、反りを抑制することは困難である。この場合、エピタキシャル成長の前に厚い熱酸化膜１６がシリコン基板１０に形成される。このとき、熱酸化膜１６の膜応力が大きいため、エピタキシャル成長の開始時にウエハが大きく反った状態となるおそれがある。従って、エピタキシャル成長工程が困難となる可能性がある。
このため、熱酸化膜１６はシリコン基板１０が大きく反ることを抑制するように、薄く形成される必要がある。これに対し、絶縁膜１４は、シリコン基板１０に大きな応力を加えるように熱酸化膜１６よりも厚く形成される。
本実施の形態の変形例として、図３に示される窒化ガリウム成長層１２を除去した領域は、格子状に限らない。窒化ガリウム成長層１２を除去した領域は、窒化ガリウム成長層１２を複数の小区画１３に分割できれば、別の形状であっても良い。絶縁膜１４を形成してシリコン基板１０に応力を加えることを考慮して、窒化ガリウム成長層１２を除去した領域は、シリコン基板１０の一端から他端まで縦横に貫いていることが望ましい。
また、第１工程は次のように行っても良い。まず、シリコン基板１０の上面全体に有機金属気相成長法あるいは分子線エピタキシー法により窒化ガリウム成長層１２を形成する。その後、窒化ガリウム成長層１２上にフォトレジストなどのマスク層を形成する。次に、マスク層を用いてシリコン基板１０が露出するまで窒化ガリウム成長層１２をエッチングする。これにより、シリコン基板１０が格子状に露出し、窒化ガリウム成長層１２が複数の小区画１３に分割される。次に、マスク層を取り除く。
これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体ウエハおよびその製造方法について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る半導体ウエハおよびその製造方法については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る半導体ウエハ２００の断面図である。半導体ウエハ２００では、絶縁膜２１４の構造が半導体ウエハ１００と異なる。絶縁膜２１４には、複数の小区画１３のうち互いに隣接する一対の小区画１３の間に凹部２１５が形成される。
次に、半導体ウエハ２００の製造方法を説明する。第１工程は実施の形態と同じである。次に、第２工程を実施する。図７は、実施の形態２に係る半導体ウエハの製造方法を説明する断面図である。まず、シリコン基板１０の上面と、複数の小区画１３の各々の側面および上面を絶縁膜２１４で覆う。
絶縁膜２１４は、シリコン基板１０と複数の小区画１３に沿って形成される。絶縁膜２１４の表面には複数の小区画１３の形状を反映した凹凸が形成される。このとき、絶縁膜２１４のうち互いに隣接する一対の小区画１３の間の部分には凹部２１５が形成される。絶縁膜２１４のうち小区画１３の側面を覆う部分の厚さは、隣接する小区画１３に挟まれた領域の幅の１／２以下である。
次に、レジスト２１８を塗布する。レジスト２１８は、凹部２１５を埋めるように、絶縁膜２１４の上に設けられる。レジスト２１８の上面は平らである。レジスト２１８は、レジスト２１８の上面に絶縁膜２１４の表面の凹凸が反映されない厚さを有する。
次に、エッチング工程を実施する。これにより複数の小区画１３の上面を絶縁膜２１４から露出させる。図８は、複数の小区画１３の上面を露出させた状態を示す断面図である。エッチング工程では、窒化ガリウム成長層１２が露出するまで、ドライエッチングでレジスト２１８ごと絶縁膜２１４を取り除く。これにより、レジスト２１８のうち複数の小区画１３の上面よりも上に設けられた部分と、絶縁膜２１４のうち複数の小区画１３の上面よりも上に設けられた部分とを除去する。
このとき、レジスト２１８と絶縁膜２１４のエッチングレートが等しくなるようなエッチング条件を用いるのが望ましい。一般にシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜では、レジストと同じエッチングレートとなるようなエッチング条件を見出すことが可能である。これにより、精度よく複数の小区画１３の上面を露出させることができる。
エッチング工程の後に、レジスト２１８のうち凹部２１５を埋める部分を除去する。以上から絶縁膜２１４が形成される。
複数の小区画１３を覆うように絶縁膜２１４を設けると、図７に示されるように、絶縁膜２１４の表面に格子状の凹凸が形成される場合がある。レジスト２１８を塗布せずに、実施形態１と同様に絶縁膜２１４のみを窒化ガリウム成長層１２が露出するまでエッチングすると、シリコン基板１０上の絶縁膜２１４もエッチングされる。このため、シリコン基板１０上に絶縁膜２１４がほとんど残らない可能性がある。
絶縁膜２１４にカバレッジ性が０の膜を用いるような極端な例では、窒化ガリウム成長層１２上とシリコン基板１０上において、絶縁膜２１４の厚さは同じになる。このため、窒化ガリウム成長層１２が露出するまで絶縁膜２１４をエッチングすると、シリコン基板１０上の絶縁膜２１４も完全に除去されることとなる。
これに対し、本実施の形態では、絶縁膜２１４の表面に凹凸が形成される場合にも、シリコン基板１０上に絶縁膜２１４を厚く残すことができる。従って、絶縁膜２１４によってシリコン基板１０の反りを十分に抑制できる。
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る半導体ウエハ３００の断面図である。半導体ウエハ３００はシリコン基板３１０の構造が半導体ウエハ１００と異なる。シリコン基板３１０の上面側には複数の凸部３１０ａが形成される。複数の小区画１３は、複数の凸部３１０ａの上にそれぞれ設けられる。
次に、半導体ウエハ３００の製造方法を説明する。まず、シリコン基板３１０の上面に窒化ガリウム成長層１２を形成する。この状態では、シリコン基板３１０の上面は平らである。また、窒化ガリウム成長層１２はシリコン基板３１０の上面全体に形成する。
次に、エッチング工程を実施する。エッチング工程では、まず窒化ガリウム成長層１２の上にフォトレジストなどのマスク層を形成する。次に、マスク層を用いて窒化ガリウム成長層１２の一部をエッチングにより除去する。エッチングは例えばドライエッチングである。これにより、窒化ガリウム成長層１２が格子状に取り除かれ、シリコン基板３１０が露出する。エッチング工程により、窒化ガリウム成長層１２は複数の小区画１３に分割される。
また、シリコン基板３１０が露出したあともエッチングを続行する。これにより、シリコン基板３１０がエッチングされ、シリコン基板３１０に溝が形成される。つまり、シリコン基板３１０の上面側には複数の凸部３１０ａが形成される。
次に、絶縁膜１４を形成する。絶縁膜１４は隣接する凸部３１０ａの間を埋める。後の工程は実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、シリコン基板３１０に形成された溝の深さだけ、絶縁膜１４を厚くすることができる。従って、絶縁膜１４によって実施の形態１よりも大きな応力をシリコン基板３１０に加えることができる。また、反りの抑制のために必要な絶縁膜１４の厚さよりも窒化ガリウム成長層１２が薄い場合にも、絶縁膜１４の厚さを確保できる。
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る半導体ウエハ４００の断面図である。本実施の形態では、シリコン基板１０の上面に熱酸化膜１６が設けられる。熱酸化膜１６の上には絶縁膜１４が設けられる。熱酸化膜１６と絶縁膜１４は絶縁層を形成する。
次に、半導体ウエハ４００の製造方法を説明する。窒化ガリウム成長層１２を成長させる工程までは実施の形態１と同様である。本実施の形態では、熱酸化膜１６を除去しない。次に、熱酸化膜１６の上に絶縁膜１４を形成する。後の工程は、実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、熱酸化膜１６を除去しない為、製造工程を簡略化できる。また、熱酸化膜１６がシリコン基板１０の反りを矯正するような応力を及ぼす場合には、熱酸化膜１６を反りの抑制のために有効利用できる。
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
１０ シリコン基板、１１ 領域、１２ 窒化ガリウム成長層、１３ 小区画、１４ 絶縁膜、１６ 熱酸化膜、１００、２００ 半導体ウエハ、２１４ 絶縁膜、２１５ 凹部、２１８ レジスト、３００ 半導体ウエハ、３１０ シリコン基板、３１０ａ 凸部、４００ 半導体ウエハ
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該複数の小区画は該シリコン基板の上面と垂直な断面が矩形である。
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該絶縁膜はシリコン窒化膜である。
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該第２工程は、該シリコン基板の上面と、該複数の小区画の各々の側面および上面と、を該絶縁膜で覆い、該絶縁膜のうち互いに隣接する一対の小区画の間の部分に凹部を形成する工程と、該凹部を埋めるように、該絶縁膜の上にレジストを設ける工程と、該レジストのうち該複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、該絶縁膜のうち該複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、をエッチングにより除去し、該複数の小区画の上面を該絶縁膜から露出させるエッチング工程と、該エッチング工程の後に、該レジストのうち該凹部を埋める部分を除去する工程と、を備える。
本願の発明に係る半導体ウエハは、シリコン基板と、該シリコン基板の上面に設けられ、複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層と、該シリコン基板の上面に設けられ、該複数の小区画の間を埋める絶縁層と、を備え、該絶縁層は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該絶縁層は、シリコン窒化膜を含む

本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該絶縁膜はシリコン窒化膜である。
本願の発明に係る半導体ウエハの製造方法は、シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、該複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、を備え、該絶縁膜は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該第２工程は、該シリコン基板の上面と、該複数の小区画の各々の側面および上面と、を該絶縁膜で覆い、該絶縁膜のうち互いに隣接する一対の小区画の間の部分に凹部を形成する工程と、該凹部を埋めるように、該絶縁膜の上にレジストを設ける工程と、該レジストのうち該複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、該絶縁膜のうち該複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、をエッチングにより除去し、該複数の小区画の上面を該絶縁膜から露出させるエッチング工程と、該エッチング工程の後に、該レジストのうち該凹部を埋める部分を除去する工程と、を備える。
本願の発明に係る半導体ウエハは、シリコン基板と、該シリコン基板の上面に設けられ、複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層と、該シリコン基板の上面に設けられ、該複数の小区画の間を埋める絶縁層と、を備え、該絶縁層は該窒化ガリウム成長層が該シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を該シリコン基板に及ぼし、該絶縁層は、シリコン窒化膜を含む。

Claims (19)

  1. シリコン基板の上面に複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層を形成する第１工程と、
    前記複数の小区画の間を絶縁膜で埋める第２工程と、
    を備え、
    前記絶縁膜は前記窒化ガリウム成長層が前記シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を前記シリコン基板に及ぼすことを特徴とする半導体ウエハの製造方法。
  2. 前記絶縁膜の厚さは１μｍ以上であり、前記窒化ガリウム成長層の厚さ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハの製造方法。
  3. 前記絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウエハの製造方法。
  4. 前記窒化ガリウム成長層は、前記シリコン基板に圧縮応力を及ぼし、
    前記第２工程では、プロセスガスとしてＳｉＨ４とＮＨ３を用い、ＮＨ３に対するＳｉＨ４の比率を０．５以下に設定してプラズマＣＶＤにより前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハの製造方法。
  5. 前記第２工程は、
    前記シリコン基板の上面と、前記複数の小区画の各々の側面および上面と、を前記絶縁膜で覆い、前記絶縁膜のうち互いに隣接する一対の小区画の間の部分に凹部を形成する工程と、
    前記凹部を埋めるように、前記絶縁膜の上にレジストを設ける工程と、
    前記レジストのうち前記複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、前記絶縁膜のうち前記複数の小区画の上面よりも上に設けられた部分と、をエッチングにより除去し、前記複数の小区画の上面を前記絶縁膜から露出させるエッチング工程と、
    前記エッチング工程の後に、前記レジストのうち前記凹部を埋める部分を除去する工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体ウエハの製造方法。
  6. 前記第１工程は、
    前記シリコン基板の上面に熱酸化膜を形成し、前記シリコン基板の上面を前記熱酸化膜で複数の領域に区切る工程と、
    前記複数の領域に前記複数の小区画をそれぞれ成長させる工程と、
    を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体ウエハの製造方法。
  7. 前記第１工程では、前記複数の小区画を成長させたあとに前記熱酸化膜を除去することを特徴とする請求項６に記載の半導体ウエハの製造方法。
  8. 前記第２工程では、前記熱酸化膜の上に前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体ウエハの製造方法。
  9. 前記絶縁膜は、前記熱酸化膜よりも厚いことを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の半導体ウエハの製造方法。
  10. 前記第１工程は、
    前記シリコン基板の上面に前記窒化ガリウム成長層を形成する工程と、
    前記窒化ガリウム成長層の一部をエッチングにより除去して前記シリコン基板を露出させ、前記窒化ガリウム成長層を前記複数の小区画に分割するエッチング工程と、
    を備え、
    前記エッチング工程では、前記シリコン基板が露出したあともエッチングを続行し、前記シリコン基板に溝を形成することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体ウエハの製造方法。
  11. 前記絶縁膜は、前記シリコン基板の一端から他端まで連なることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の半導体ウエハの製造方法。
  12. シリコン基板と、
    前記シリコン基板の上面に設けられ、複数の小区画に分割された窒化ガリウム成長層と、
    前記シリコン基板の上面に設けられ、前記複数の小区画の間を埋める絶縁層と、
    を備え、
    前記絶縁層は前記窒化ガリウム成長層が前記シリコン基板に及ぼす応力と反対方向の応力を前記シリコン基板に及ぼすことを特徴とする半導体ウエハ。
  13. 前記絶縁層の厚さは１μｍ以上であり、前記窒化ガリウム成長層の厚さ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウエハ。
  14. 前記絶縁層は、シリコン窒化膜を含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体ウエハ。
  15. 前記絶縁層には、前記複数の小区画のうち互いに隣接する一対の小区画の間に凹部が形成されることを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
  16. 前記シリコン基板の上面側には複数の凸部が形成され、
    前記複数の小区画は、前記複数の凸部の上にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１２から１５の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
  17. 前記絶縁層は、前記シリコン基板の上面に設けられた熱酸化膜と、前記熱酸化膜の上に設けられた絶縁膜と、を有することを特徴とする請求項１２から１５の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
  18. 前記絶縁膜は、前記熱酸化膜よりも厚いことを特徴とする請求項１７に記載の半導体ウエハ。
  19. 前記絶縁層は、前記シリコン基板の一端から他端まで連なることを特徴とする請求項１２から１８の何れか１項に記載の半導体ウエハ。
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