WO2024122644A1 - 半導体基板、半導体基板の製造方法および製造装置、並びに半導体デバイスの製造方法および製造装置 - Google Patents

半導体基板、半導体基板の製造方法および製造装置、並びに半導体デバイスの製造方法および製造装置 Download PDF

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WO2024122644A1
WO2024122644A1 PCT/JP2023/044088 JP2023044088W WO2024122644A1 WO 2024122644 A1 WO2024122644 A1 WO 2024122644A1 JP 2023044088 W JP2023044088 W JP 2023044088W WO 2024122644 A1 WO2024122644 A1 WO 2024122644A1
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WO
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ridge
tether
semiconductor substrate
substrate
wing
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PCT/JP2023/044088
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English (en)
French (fr)
Inventor
雄一郎 林
祐基 谷口
克明 正木
剛 神川
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

Definitions

  • This disclosure relates to semiconductor substrates, etc.
  • Patent Document 1 discloses a method (ELO method) in which a mask pattern including a mask portion and an opening is formed on a base substrate including a seed layer, and a nitride semiconductor layer is grown laterally on the mask portion, using the seed layer exposed in the opening as the growth starting point.
  • ELO method a method in which a mask pattern including a mask portion and an opening is formed on a base substrate including a seed layer, and a nitride semiconductor layer is grown laterally on the mask portion, using the seed layer exposed in the opening as the growth starting point.
  • the semiconductor substrate disclosed herein comprises a ridge substrate including a ridge portion extending in a first direction, and a first surface portion and a second surface portion that are positioned lower than the ridge portion and adjacent to each other via the ridge portion, and a nitride semiconductor layer located on the ridge substrate, the nitride semiconductor layer including a first tether portion located on the ridge portion, a first wing portion that is connected to the first tether portion while floating above the first surface portion, and a first recess that is located on the ridge portion and has a recessed shape relative to the first tether portion.
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view including lines aa and bb in FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a first tether portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a first wing portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a first wing portion.
  • FIG. 2 is another example of a cross-sectional view taken along line aa and line bb in FIG. 1. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention; 5A to 5C are cross-sectional views showing another method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present embodiment.
  • 13 is a plan view showing an example of separation of the tether portion and the wing portion.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a tether portion and a wing portion being separated.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a tether portion and a wing portion being separated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device configuration.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of a semiconductor device configuration.
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention; 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 13 is a plan view showing an example of separation of the tether portion and the wing portion.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a tether portion and a wing portion being separated.
  • 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention; 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.
  • 1A to 1C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention
  • 1 is a plan view showing a configuration example of a semiconductor substrate according to an embodiment of the present
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the configuration of a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an example of a cross-sectional view including lines a-a and b-b in FIG. 1.
  • the semiconductor substrate 10 includes a ridge portion RJ extending in a first direction X, a ridge substrate RS including a first surface portion F1 and a second surface portion F2 that are located lower than the ridge portion RJ and adjacent to each other via the ridge portion RJ, and a nitride semiconductor layer 8 located on the ridge substrate RS.
  • the nitride semiconductor layer 8 includes a first tether portion T1 located on the ridge portion RJ, a first wing portion W1 that is connected to the first tether portion T1 while floating above the first surface portion F1, and a first recessed portion B1 that is located on the ridge portion RJ and has a recessed shape relative to the first tether portion T1.
  • the direction from the ridge substrate RS to the nitride semiconductor layer 8 is defined as "upward", and a position above the target is defined as a higher position than the target.
  • the first wing portion W1 is raised above (separated from) the first surface portion F1, thereby reducing the internal stress in the first wing portion W1, and the first recess B1 reduces the internal stress on the ridge portion RJ of the nitride semiconductor layer 8. This reduces the warping of the semiconductor substrate 10 including the nitride semiconductor layer 8.
  • the contact area between the nitride semiconductor layer 8 and the ridge substrate RS can be reduced, and the nitride semiconductor layer 8 can be easily peeled off from the ridge substrate RS.
  • the contact area between the nitride semiconductor layer 8 and the ridge substrate RS can be further reduced, and the first wing portion W1 can be easily peeled off from the ridge substrate RS.
  • the first tether portion T1 and the first recessed portion B1 located on the ridge portion RJ the first tether portion T1 can be formed without etching the first wing portion W1, which has low internal stress. Also, compared to the case where the first wing portion W1 is etched, the ease of peeling off the first wing portion W1 can be increased while ensuring the width of the first wing portion W1, which has low internal stress.
  • the ridge substrate RS may include a main substrate 1 having a different lattice constant from the nitride semiconductor layer 8, the nitride semiconductor layer 8 may include a GaN-based semiconductor, and the main substrate 1 may be a silicon substrate or a silicon carbide substrate.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a second wing portion W2 connected to the first tether portion T1 in a state where it is floating from the second surface portion F2.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a second tether portion T2 located on the ridge portion RJ and spaced apart from the first tether portion T1, and the first wing portion W1 may be connected to the second tether portion T2. In this way, the first wing portion W1 can be held by the first and second tether portions T1 and T2, and the stability of the first wing portion W1 is increased.
  • the first tether portion T1 and the second tether portion T2 may be connected to both ends of the first wing portion W1 facing each other in the first direction X, and the first recess B1 may be located between the first tether portion T1 and the second tether portion T2.
  • the size of the first tether portion T1 in the first direction X may be 1 ⁇ 4 or less of the size of the first wing portion W1 in the first direction X. This makes it easier to separate the first tether portion T1 and the first wing portion W1.
  • the boundary BT between the first tether portion T1 and the first recess B1 may be located near the end of the first wing portion W1. This makes it easier to form a separation surface (e.g., a cleavage surface) at the end of the first wing portion W1 when a tape or support substrate is pressed against the surface of the semiconductor substrate 10 to peel off the first wing portion W1, as described below.
  • a separation surface e.g., a cleavage surface
  • the vicinity of the end of the first wing portion W1 may be, for example, a region 1 to 10 ⁇ m from the end of the first wing portion W1.
  • the upper surface of the ridge portion RJ may be a seed region S that serves as the starting point for crystal growth of the nitride semiconductor layer 8.
  • the bottom of the first recess B1 may reach the ridge portion RJ, and the seed region S may be exposed at the bottom of the first recess B1.
  • the ridge portion RJ may have a seed portion that includes a nitride semiconductor (e.g., GaN semiconductor, AlN), and the seed region S may be the upper surface of the seed portion.
  • the nitride semiconductor layer 8 contains a nitride semiconductor as a main component.
  • Specific examples include GaN-based semiconductors, AlN (aluminum nitride), InAlN (indium aluminum nitride), and InN (indium nitride).
  • a GaN-based semiconductor is a semiconductor that contains gallium atoms (Ga) and nitrogen atoms (N), and typical examples include GaN, AlGaN, AlGaInN, and InGaN.
  • the nitride semiconductor layer 8 may be doped (e.g., n-type including a donor) or non-doped.
  • a semiconductor substrate means a substrate including a semiconductor
  • the main substrate 1 of the ridge substrate RS may include a semiconductor (e.g., silicon, silicon carbide) or may not include a semiconductor.
  • An example of a main substrate 1 that does not include a semiconductor is a sapphire substrate.
  • the ridge substrate RS may be called a template substrate or a growth substrate. In the ridge substrate RS, a part of the main substrate 1 may be included in the ridge portion RJ.
  • the first direction X may be the m-axis direction ( ⁇ 1-100> direction) of the nitride semiconductor layer 8.
  • the second direction Y may be the a-axis direction ( ⁇ 11-20> direction) of the nitride semiconductor layer 8.
  • the thickness direction (third direction Z) of the nitride semiconductor layer 8 may be the c-axis direction ( ⁇ 0001> direction) of the nitride semiconductor layer 8, and the elevation direction in the semiconductor substrate 10 may be parallel to the c-axis. Viewing an object with a line of sight parallel to the normal direction (third direction Z) of the semiconductor substrate 10 (including perspective) is sometimes called "planar view".
  • the nitride semiconductor layer 8 can be formed by the ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) method, starting from the top surface (seed region S) of the ridge portion RJ.
  • ELO Epiaxial Lateral Overgrowth
  • the nitride semiconductor layer 8 can be formed by the ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) method, starting from the top surface (seed region S) of the ridge portion RJ.
  • the first and second tether portions T1 and T2 located above the ridge portion RJ may be dislocation inheritance portions with many threading dislocations, and the first and second wing portions W1 and W2 may be low-defect portions with a lower threading dislocation density compared to the dislocation inheritance portions.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a third wing portion W3 that is separated from the first wing portion W1 in the first direction X while floating above the first surface portion F1.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a third tether portion T3 located on the ridge portion RJ and separated from the first tether portion T1, and the third wing portion W3 may be connected to the third tether portion T3.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a third recess B3 that is located between the first tether portion T1 and the third tether portion T3 and has a recessed shape relative to the first tether portion T1.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a fourth wing portion W4 that is separated from the first wing portion W1 in the second direction Y while floating above the first surface portion F1.
  • the first wing portion W1 and the fourth wing portion W4 may be adjacent to each other via a gap GP.
  • the first surface portion F1 and the second surface portion F2 may each have a growth suppression function.
  • the first surface portion F1 is the first mask portion 5A
  • the second surface portion F2 is the second mask portion 5B
  • the first wing portion W1 may be located on the first mask portion 5A via the hollow portion JD.
  • the side surface of the ridge portion RJ may have a growth suppression function.
  • the thickness of the first tether portion T1 may be smaller than the thickness of the first wing portion W1.
  • the ratio of the area of the first tether portion T1 to the area of the first wing portion W1 may be 10 or greater.
  • the side surface of the first tether portion T1 may include a curved surface TS, and the inner wall of the first recess B1 may include a curved surface TS.
  • first to fourth wing sections W1 to W4 may be collectively referred to as wing section W, the first to third tether sections T1 to T3 as tether section T, and the first and second mask sections 5A and 5B as mask section 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the first tether portion.
  • the first recess B1 and the first tether portion T1 can be formed by patterning a vertical growth layer (base portion) crystal-grown on the ridge portion RJ.
  • the first tether portion T1 may have a tapered shape that narrows at the top.
  • FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing examples of the configuration of the first wing portion.
  • the first wing portion W1 may include a first edge E1 connected to the first tether portion T1 and extending in a first direction X.
  • the first wing portion W1 may include a second edge E2 connected to the first tether portion T1 and extending in a second direction Y perpendicular to the first direction X.
  • the first and second edges E1 and E2 may be formed by patterning the nitride semiconductor layer 8, and the first wing portion W1 may include a tapered surface WS that tapers upward.
  • FIG. 6 is another example of a cross-sectional view taken along lines a-a and b-b in FIG. 1.
  • the bottom of the first recess B1 reaches the ridge portion RJ (the first recess B1 is an opening that penetrates the nitride semiconductor layer 8), but this is not limited to this.
  • the bottom of the first recess B1 may not reach the ridge portion RJ (the first recess B1 does not penetrate the nitride semiconductor layer 8).
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate according to this embodiment includes a step S10 of forming a ridge substrate RS including a ridge portion RJ extending in a first direction X and a first surface portion F1 and a second surface portion F2 that are lower than the ridge portion RJ and adjacent to each other through the ridge portion RJ, a step S20 of forming a nitride semiconductor layer 8 on the ridge substrate RS, and a step S30 of patterning the nitride semiconductor layer 8, for example, by dry etching, to form a first tether portion T1 located on the ridge portion RJ, a first wing portion W1 connected to the first tether portion T1 in a state of being floating above the first surface portion F1, and a first recess
  • step S20 the ELO method may be used, and the growth of the nitride semiconductor layer 8 may be stopped when the first wing portion W1 and the fourth wing portion W4, which grow toward each other (parallel to the second direction Y), do not meet (a gap GP is formed).
  • step S30 the first recess B1 and the first tether portion T1 may be formed by patterning the base portion UR (vertical growth layer) crystal-grown on the ridge portion RJ. For example, the part of the base portion UR that is not covered with resist and is etched may become the first recess B1, and the part that is covered with resist and is not etched may become the first tether portion T1.
  • a dry etching method may be used to etch the nitride semiconductor layer 8.
  • the second recess B2 and the third recess B3, and the gap (separation groove) between the first and third wing portions W1 and W3 may be formed in step S30.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a semiconductor substrate manufacturing apparatus according to this embodiment.
  • the semiconductor substrate manufacturing apparatus 31 includes an apparatus M10 that performs step S10 in FIG. 7, an apparatus M20 that performs step S20 in FIG. 7, an apparatus M30 that performs step S30 in FIG. 7, and an apparatus M35 that controls the apparatuses M10, M20, and M30.
  • the apparatus M20 may be an MOCVD apparatus.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another method for manufacturing a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • a nitride semiconductor layer 8 in contact with the mask pattern 6 is formed on a template substrate 7 having a seed portion 3 and a mask pattern 6 (including openings that expose the first and second mask portions 5A and 5B and the seed portion 3) formed on a main substrate 1, and then the nitride semiconductor layer 8 is patterned to form a first recess B1 and a first tether portion T1 in a base portion UR (vertical growth layer) grown on the openings of the mask pattern 6, and then the mask pattern 6 is removed to form a semiconductor substrate 10.
  • a base portion UR vertical growth layer
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of the configuration of the semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the semiconductor substrate according to this embodiment.
  • the semiconductor substrate 10 is located on the nitride semiconductor layer 8 and includes a functional layer 9 including an active layer, and the functional layer 9 may be located on the first wing portion W1.
  • An electrode D may be located on the functional layer 9.
  • the functional layer 9 may be located on the first tether portion T1, and the first tether portion T1 and the functional layer 9 may overlap in a planar view.
  • the functional layer 9 may include an active layer and a p-type layer.
  • the first recess B1 may not overlap the functional layer 9 in a planar view, as shown in FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 13 is a plan view showing an example of the separation of the tether portion and the wing portion.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the separation of the tether portion and the wing portion.
  • the first wing portion W1 can be separated from the first and second tether portions T1 and T2, and the laminate 15 can be divided into individual semiconductor devices 20 (semiconductor chips).
  • the adjacent portions A1 and A2 are broken at a plane CF parallel to the m-plane of the nitride semiconductor layer 8, and as shown in FIG. 14, the semiconductor device 20 can be transferred to the tape TP.
  • the cleavage plane the m-plane, the risk of debris due to cleavage is reduced and the transfer yield can be increased.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of the separation of the tether portion and the wing portion.
  • the support substrate ST e.g., a submount substrate
  • a metal layer e.g., a solder layer
  • the support substrate ST is pressed downward (pressed against the semiconductor substrate 10), whereby the adjacent portions A1 and A2 are split at a plane CF parallel to the m-plane of the nitride semiconductor layer 8, and the semiconductor device 20 can be transferred to the support substrate ST as shown in FIG. 15.
  • selective transfer may be performed in which only the laminate 15 including the first wing portion W1 is selectively transferred from among a plurality of laminates 15 each including a plurality of wing portions W.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor device configuration.
  • FIG. 17 is a top view showing an example of a semiconductor device configuration.
  • the semiconductor device 20 may include a first wing portion W1, a functional layer 9, and electrodes D1 and D2.
  • the functional layer 9 may include an n-type layer 9N, an active layer 9A, and a p-type layer 9P.
  • the n-type layer 9N may include an n-type GaN-based semiconductor
  • the p-type layer 9P may include a p-type GaN-based semiconductor.
  • the active layer 9A may have a quantum well structure.
  • the first wing portion W1 may be tapered to include a tapered surface WS, thereby increasing the light extraction efficiency to the back surface WB (the surface opposite to the surface on which the electrode D is located).
  • the electrode D1 may be an anode
  • the electrode D2 may be a cathode.
  • FIG. 18 is a plan view showing an example of the configuration of a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view showing an example of the division of a tether portion and a wing portion.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of the division of a tether portion and a wing portion.
  • the first wing portion W1 can be separated from the first and second tether portions T1 and T2, and the laminate 15 can be divided into individual semiconductor devices 20 (semiconductor chips).
  • the adjacent portions A1 and A2 are cracked at a plane CF (e.g., a cleavage plane) parallel to the m-plane of the nitride semiconductor layer 8, and the semiconductor device 20 can be transferred to the tape TP as shown in Figure 21.
  • a plane CF e.g., a cleavage plane
  • Figure 22 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • Figure 23 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment includes a ridge substrate RS including a ridge portion RJ extending in a first direction X, a first surface portion F1 and a second surface portion F2 that are lower than the ridge portion RJ and adjacent to each other through the ridge portion RJ, and a nitride semiconductor layer 8 located on the ridge substrate RS.
  • the nitride semiconductor layer 8 includes a first tether portion T1 located on the ridge portion RJ, a first wing portion W1 that is connected to the first tether portion T1 while floating above the first surface portion F1, and a first recess B1 located on the ridge portion RJ and having a recessed shape relative to the first tether portion T1.
  • the method includes a step S40 of preparing a semiconductor substrate 10, a step S50 of forming a functional layer 9 including an active layer 9A on the first wing portion W1, and a step S60 of obtaining a semiconductor device 20 by dividing the first wing portion W1 and the first tether portion T1.
  • step S50 the functional layer 9 (including, for example, an active layer 9A having a quantum well structure) can be formed on the first wing portion W that is substantially free of distortion, which has the advantage of improving the quality of the functional layer 9.
  • step S50 in addition to a support substrate ST such as a submount (see FIG. 23), a transfer tape can be used.
  • Step S60 may be performed after preparing the semiconductor substrate 10 (including the first tether portion T1, the first recess B1, and the functional layer 9) obtained by steps S40 and S50.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a semiconductor device manufacturing apparatus according to this embodiment.
  • Semiconductor device manufacturing apparatus 61 may include apparatus M40 that performs step S40 in FIG. 22, apparatus M50 that performs step S50, apparatus M60 that performs step S60, and apparatus M65 that controls apparatus M40, M50, and M60.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment includes a step S70 of preparing a semiconductor substrate 10 including a ridge substrate RS including a ridge portion RJ extending in a first direction X, a first surface portion F1 and a second surface portion F2 that are located lower than the ridge portion RJ and adjacent to each other via the ridge portion RJ, and a nitride semiconductor layer 8 that is located on the ridge substrate RS and does not contact the first surface portion F1 and the second surface portion F2 (facing the first and second surface portions F1 and F2 via a hollow portion JS); It may include a step S80 of forming a layer 9 (including, for example, an active layer 9A), a step S85 of patterning the nitride semiconductor layer 8 after
  • the nitride semiconductor layer 8 and the functional layer 9 are patterned to form the first recess B1 and the first tether portion T1, which has the advantage that the nitride semiconductor layer 8 and the functional layer 9 (including the nitride semiconductor) can be formed continuously.
  • the gap between the first and third wing portions W1 and W3 may be formed in step S85.
  • a transfer tape may be used in addition to a support substrate ST such as a submount (see FIG. 26).
  • Step S90 may be performed after preparing the semiconductor substrate 10 (including the first tether portion T1, the first recess B1, and the functional layer 9) obtained by steps S70, S80, and S85.
  • FIG. 27 is a block diagram showing a semiconductor device manufacturing apparatus according to this embodiment.
  • the semiconductor device manufacturing apparatus 91 may include an apparatus M70 that performs step S70 in FIG. 25, an apparatus M80 that performs step S80, an apparatus M85 that performs step S85, an apparatus M90 that performs step S90, and an apparatus M95 that controls the apparatuses M70, M80, M85, and M90.
  • the size of the first and second tether parts T1 and T2 in the first direction X may be greater than 1/4 of the size of the first wing part W1 in the first direction X, and a first recess B1 having a circular opening may be located between the first and second tether parts T1 and T2.
  • the functional layer 9 and the electrode D may be located on the first wing part W1, or the functional layer 9 may be located on the first tether part T1.
  • first wing part W1 and the first and second tether parts T1 and T2 are separated by fracturing the part of the first wing part W1 adjacent to the first tether part T1 and the part of the first wing part W1 adjacent to the second tether part T2, and the laminate 15 including the first wing part W1, the functional layer 9, and the electrode D can be separated into individual semiconductor devices 20.
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a third wing portion W3 that is separated from the first wing portion W1 in the first direction X while floating above the first surface portion F1, and the third wing portion W3 may be connected to the first tether portion T1.
  • the first wing portion W1 and the first and second tether portions T1 and T2 are separated, and the stack 15 including the first wing portion W1, the functional layer 9, and the electrode D can be singulated into semiconductor devices 20.
  • the first wing portion W1 may include a first cutout portion C1 adjacent to the first tether portion T1.
  • the first wing portion W1 may include first and second cutout portions C1 and C2 adjacent to the first tether portion T1, and in a planar view, a straight line CL connecting the tip of the first cutout portion C1 and the tip of the second cutout portion C2 may be oblique to the first direction X.
  • This straight line CL may be parallel to the m-plane of the nitride semiconductor layer 8.
  • the first wing portion W1 is separated from the first and second tether portions T1 and T2, and the laminate 15 including the first wing portion W1, the functional layer 9, and the electrode D can be singulated into individual semiconductor devices 20.
  • the width of the first recess B1 (size in the second direction Y) may be greater than the width of the ridge portion RJ. That is, the entire width of the ridge portion RJ may be exposed under the first recess B1.
  • a portion of the first tether portion T1 may be floating above the ridge substrate RS. That is, there may be a gap between a portion of the first tether portion T1 and the ridge substrate RS (first surface portion F1).
  • the inner circumference WE of the first wing portion W1 and the ridge portion RJ may be separated in the second direction Y.
  • the nitride semiconductor layer 8 is located on the ridge portion RJ and may include a second recess B2 that is recessed relative to the first tether portion T1, and the first tether portion T1 may be located between the first recess B1 and the second recess B2.
  • the first recess B1 may be adjacent to the first wing portion W1 and the second wing portion W2.
  • the first tether portion T1 may be connected to the center of the first wing portion W1 in the first direction X.
  • the size of the first tether portion T1 in the first direction X may be 1 ⁇ 4 or less of the size of the first wing portion W1 in the first direction X.
  • the first wing portion W1 and the first tether portion T1 can be separated by breaking a portion of the first wing portion W1 adjacent to the first tether portion T1, and the laminate 15 including the first wing portion W1, the functional layer 9, and the electrode D can be singulated into semiconductor devices 20.
  • the size of the first tether portion T1 in the first direction X may be greater than 1 ⁇ 4 the size of the first wing portion W1 in the first direction X.
  • the first wing portion W1 and the first tether portion T1 can be separated by breaking a portion of the first wing portion W1 adjacent to the first tether portion T1, and the laminate 15 including the first wing portion W1, the functional layer 9, and the electrode D can be singulated into semiconductor devices 20.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a ridge substrate.
  • a buffer portion 2 may be formed between the convex portion of the main substrate 1 and the seed portion 3.
  • the ridge portion RJ includes a part (convex portion) of the main substrate 1, but this is not limited to this.
  • a striped seed portion 3 may be formed on the main substrate 1 with a flat top surface to form the ridge portion RJ, or a buffer portion 2 may be formed between the main substrate 1 and the striped seed portion 3. In this case, the top surface of the seed portion 3 exposed from the mask pattern 6 becomes the seed region S.
  • a seed portion 3 with striped convex portions may be formed on the main substrate 1 with a flat top surface to form the ridge portion RJ.
  • the seed portion 3 can be made of GaN-based semiconductors, AlN, etc.
  • the buffer portion 2 can be made of Al, AlN, SiC, etc. When using a silicon substrate for the main substrate 1, it is desirable that the buffer portion 2 in contact with the silicon substrate does not contain gallium in order to prevent meltback (melting of silicon gallium).
  • the ridge substrate RS may have a main substrate 1, which is a heterogeneous substrate having a different lattice constant from that of the nitride semiconductor layer 8.
  • the surface orientation of the main substrate 1 is, for example, the (111) surface of a silicon substrate, the (0001) surface of a sapphire substrate, or the 6H-SiC (0001) surface of a SiC substrate. These are merely examples, and any substrate and surface orientation may be used that allows the nitride semiconductor layer 8 to be grown by the ELO method.
  • the mask pattern 6 includes mask portions 5 (5A and 5B).
  • the mask portions 5 may function as selective growth masks (deposition suppression masks) for laterally growing the nitride semiconductor layer 8.
  • the mask portion 5 may be, for example, a single layer film including one of a silicon oxide film (SiOx), a titanium nitride film (TiN, etc.), a silicon nitride film (SiNx), a silicon oxynitride film (SiON), and a metal film having a high melting point (e.g., 1000 degrees or higher), or a laminated film including at least two of these.
  • a thermal oxide film obtained by subjecting a silicon substrate, a silicon nitride substrate, etc. to a thermal oxidation process may also be used as the mask portion 5.
  • the mask portion 5 may be a laminated film in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are formed in this order.
  • the upper film in contact with the semiconductor layer 8 may be a silicon nitride film.
  • the nitride semiconductor layer 8 on the ridge substrate RS can be formed, for example, as follows.
  • the nitride semiconductor layer 8 is a GaN layer
  • the growth temperature is 1000-1200 degrees
  • the V/III ratio is 500-20000
  • the growth pressure is 50 kPa.
  • SiH 4 may be flowed for doping.
  • the deposition conditions for the nitride semiconductor layer 8 are preferably set in at least two stages. In the first stage, the deposition temperature is set to about 1030° C., the V/III is set to about 2000, and a growth nucleus (vertical growth layer) of the nitride semiconductor layer 8 is formed on the ridge portion RJ.
  • the thickness (height) of the growth nucleus is set to about 1 ⁇ m to 3 ⁇ m, and the width may be set to a size approximately equal to the width of the ridge portion RJ or slightly protruding in the a-axis direction ( ⁇ 11-20> direction).
  • the film formation temperature is increased by about 100° C.
  • the GaN layer is grown laterally (in the a-axis direction) from the growth nucleus, and the growth is stopped when the width of the gap GP between the nitride semiconductor layers 8 (GaN layers) growing in the opposite directions on the gap JS reaches a specified value (for example, 10 ⁇ m or less).
  • the semiconductor substrate 10 (with the nitride semiconductor layer 8 exposed) obtained as described above may be removed from the MOCVD apparatus and stored, or a functional layer 9 including an active layer or the like may be formed in the MOCVD apparatus.
  • the first wing portion W1 may have a ratio of its width in the first direction X to its thickness of 5.0 or more.
  • the first wing portion W1 may have a width in the first direction X of 7.0 ⁇ m or more.
  • the width of the gap GP may be greater than the thickness (height) of the void JS.
  • the ratio of the width of the first wing portion W1 to the width of the ridge portion RJ may be 3.0 or more.
  • the thickness (height) of the void JS may be 3.0 ⁇ m or less.
  • the thickness of the mask portion 5 may be 50 nm or less.
  • the seed portion 3 may be composed of a nitride semiconductor containing argon or oxygen at 2 ⁇ 10 18 /cm 3 or more.
  • FIG. 39 is a plan view showing an example of the configuration of a semiconductor substrate according to this embodiment.
  • FIG. 40 is an example of a cross-sectional view including lines a-a and b-b in FIG. 39.
  • the semiconductor substrate 10 includes a ridge portion RJ extending in the first direction X, a ridge substrate RS including a first surface portion F1 and a second surface portion F2 that are lower than the ridge portion RJ and adjacent to each other via the ridge portion RJ, and a nitride semiconductor layer 8 located on the ridge substrate RS.
  • the nitride semiconductor layer 8 includes a first tether portion T1 located on the ridge portion RJ, a first wing portion W1 that is connected to the first tether portion T1 while floating above the first surface portion F1, and a first recess B1 that is located on the ridge portion RJ and has a shape recessed with respect to the first tether portion T1.
  • the ridge portion RJ includes a crystal portion CS that is connected to the nitride semiconductor layer 8, and a growth suppression film DF that contacts the crystal portion CS.
  • the ridge substrate RS may include a main substrate 1 having a lattice constant different from that of the nitride semiconductor layer 8, the nitride semiconductor layer 8 may include a GaN-based semiconductor, and the main substrate 1 may be a silicon substrate or a silicon carbide substrate.
  • the ridge substrate RS includes an underlayer 4 located above the main substrate 1, the underlayer 4 may include a seed region S and a first surface portion F1 (growth inhibition region DA), and a crystal portion CS may be located on the seed region S.
  • a modified region and a non-modified region are formed in the underlayer 4, the non-modified region functions as the seed region S, and the modified region functions as the growth inhibition region (non-seed region) DA.
  • the modified regions (F1 and F2) can be formed by performing a plasma treatment or the like on the underlayer 4 (e.g., an AlN layer).
  • the first wing portion W1 can be grown laterally while floating above the first surface portion F1 (growth inhibition region DA).
  • the crystal portion CS e.g., GaN-based semiconductor crystal
  • the growth inhibition film DF e.g., silicon nitride film
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a second wing portion W2 connected to the first tether portion T1 while floating above the second surface portion F2 (growth inhibition region DA).
  • the nitride semiconductor layer 8 may include a second tether portion T2 located on the ridge portion RJ and spaced apart from the first tether portion T1, and the first wing portion W1 may be connected to the second tether portion T2. In this way, the first wing portion W1 can be held by the first and second tether portions T1 and T2, and the stability of the first wing portion W1 is increased.
  • the first tether portion T1 and the second tether portion T2 may be connected to both ends of the first wing portion W1 facing each other in the first direction X, and the first recess B1 may be located between the first tether portion T1 and the second tether portion T2.

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Abstract

本半導体基板は、第1方向に伸びるリッジ部、並びに、リッジ部よりも低位置であり、リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、リッジ基板上に位置する窒化物半導体層とを備え、窒化物半導体層は、リッジ部上に位置する第1テザー部と、第1表面部から浮いた状態で第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、リッジ部上に位置し、第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを含む。

Description

半導体基板、半導体基板の製造方法および製造装置、並びに半導体デバイスの製造方法および製造装置
 本開示は、半導体基板等に関する。
 特許文献1には、シード層を含むベース基板に、マスク部および開口部を含むマスクパターンを形成し、開口部に露出するシード層を成長起点としてマスク部上に窒化物半導体層を横方向成長させる手法(ELO法)が開示されている。
特開2013-251304号公報
 本開示にかかる半導体基板は、第1方向に伸びるリッジ部、並びに、前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、前記リッジ基板上に位置する窒化物半導体層とを備え、前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを含む。
本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 図1のa-a線およびb-b線を含む断面図の一例である。 第1テザー部の構成例を示す断面図である。 第1ウィング部の構成例を示す断面図である。 第1ウィング部の構成例を示す断面図である。 図1のa-a線およびb-b線による断面図の別例である。 本実施形態に係る半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る半導体基板の製造方法を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体基板の製造装置を示すブロック図である。 本実施形態に係る半導体基板の別の製造方法を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す断面図である。 テザー部およびウィング部の分断例を示す平面図である。 テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。 テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。 半導体デバイス構成例を示す断面図である。 半導体デバイス構成例を示す上面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す断面図である。 テザー部およびウィング部の分断例を示す平面図である。 テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造装置を示すブロック図である。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体デバイスの製造装置を示すブロック図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 リッジ基板の構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。 図39のa-a線およびb-b線を含む断面図の一例である。
 図1は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図2は、図1のa-a線およびb-b線を含む断面図の一例である。図1および図2に示すように、半導体基板10は、第1方向Xに伸びるリッジ部RJ、並びに、リッジ部RJよりも低位置であり、リッジ部RJを介して隣り合う第1表面部F1および第2表面部F2を含むリッジ基板RSと、リッジ基板RS上に位置する窒化物半導体層8とを備え、窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置する第1テザー部T1と、第1表面部F1から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第1ウィング部W1と、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第1凹部B1とを含む。リッジ基板RSから窒化物半導体層8への向きを「上向き」とし、対象よりも上側の位置を対象よりも高位置とする。
 半導体基板10では、第1ウィング部W1を第1表面部F1から浮かす(第1表面部F1から離隔させる)ことで、第1ウィング部W1の内部応力を低減し、第1凹部B1によって窒化物半導体層8のリッジ部RJ上の内部応力を低減することができる。これにより、窒化物半導体層8を含む半導体基板10の反りを低減することができる。
 窒化物半導体層8が、第1テザー部T1および第1凹部B1を有することにより、窒化物半導体層8とリッジ基板RSとの接触面積を減らすことができ、窒化物半導体層8をリッジ基板RSから剥離させ易くなる。具体的には、第1ウィング部W1が第1表面部F1から離れていることにより、窒化物半導体層8とリッジ基板RSとの接触面積をより減らすことができ、第1ウィング部W1をリッジ基板RSから剥離させ易くなる。さらに、第1テザー部T1および第1凹部B1がリッジ部RJ上に位置することにより、内部応力が少ない第1ウィング部W1をエッチングすることなく第1テザー部T1を形成することができる。また、第1ウィング部W1をエッチングする場合と比較して、内部応力が少ない第1ウィング部W1の広さを担保しながら、第1ウィング部W1の剥離容易性を高めることができる。
 リッジ基板RSは、窒化物半導体層8と格子定数が異なる主基板1を含んでよく、窒化物半導体層8がGaN系半導体を含み、主基板1がシリコン基板または炭化シリコン基板であってよい。
 窒化物半導体層8は、第2表面部F2から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第2ウィング部W2を含んでよい。窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1から離隔した第2テザー部T2を含み、第1ウィング部W1は第2テザー部T2に繋がってよい。こうすれば、第1および第2テザー部T1・T2によって第1ウィング部W1を保持することができ、第1ウィング部W1の安定性が高まる。第1テザー部T1および第2テザー部T2は、第1ウィング部W1の第1方向Xに向かい合う両端部に繋がってよく、第1凹部B1が、第1テザー部T1および第2テザー部T2の間に位置してよい。第1テザー部T1の第1方向Xのサイズは、第1ウィング部W1の第1方向Xのサイズの1/4以下であってよい。こうすれば、第1テザー部T1および第1ウィング部W1の分断が容易になる。
 第1テザー部T1および第1凹部B1の境界BTは、第1ウィング部W1の端部近傍に位置していてもよい。これにより、後述するように半導体基板10の表面にテープまたは支持基板を押し付けて第1ウィング部W1を剥離する際に、分断面(例えば劈開面)を第1ウィング部W1の端部に形成し易くすることができる。ここで、第1ウィング部W1の端部近傍とは、例えば第1ウィング部W1の端部から1~10μmの領域であってよい。
 リッジ部RJの上面は、窒化物半導体層8の結晶成長の起点となるシード領域Sであってよい。半導体基板10では、第1凹部B1の底がリッジ部RJに至ってよく、第1凹部B1の底にシード領域Sが露出してもよい。リッジ部RJが窒化物半導体(例えば、GaN半導体、AlN)を含むシード部を有し、シード領域Sは、シード部の上面であってよい。
 窒化物半導体層8は主成分として窒化物半導体を含む。窒化物半導体は、例えば、AlxGayInzN(0≦x≦1;0≦y≦1;0≦z≦1;x+y+z=1)と表すことができ、具体例として、GaN系半導体、AlN(窒化アルミニウム)、InAlN(窒化インジウムアルミニウム)、InN(窒化インジウム)を挙げることができる。GaN系半導体とは、ガリウム原子(Ga)および窒素原子(N)を含む半導体であり、典型的な例として、GaN、AlGaN、AlGaInN、InGaNを挙げることができる。
 窒化物半導体層8は、ドープ型(例えば、ドナーを含むn型)でもノンドープ型でもよい。半導体基板とは、半導体を含む基板という意味であり、リッジ基板RSの主基板1は、半導体(例えば、シリコン、炭化シリコン)を含んでもよいし、半導体を含まなくてもよい。半導体を含まない主基板1として、例えばサファイア基板が挙げられる。リッジ基板RSをテンプレート基板あるいは成長用基板と呼んでもよい。リッジ基板RSにおいては、リッジ部RJに主基板1の一部が含まれてもよい。
 第1方向Xは、窒化物半導体層8のm軸方向(<1-100>方向)であってよい。第2方向Yは、窒化物半導体層8のa軸方向(<11-20>方向)であってよい。窒化物半導体層8の厚さ方向(第3方向Z)が窒化物半導体層8のc軸方向(<0001>方向)であってよく、半導体基板10における高低方向がc軸と平行であってよい。半導体基板10の法線方向(第3方向Z)と平行な視線で対象物を視る(透視的な場合を含む)ことを「平面視」と呼ぶことがある。
 窒化物半導体層8は、リッジ部RJの上面(シード領域S)を起点として、ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)法によって形成することができる。リッジ部RJ上に成長した基部(縦成長層)から横方向(第2方向Y)に伸び、第1表面部F1から分離されて空隙上に位置する第1ウィング部W1を形成することで、欠陥密度が低くかつ平坦性の高い幅広の第1ウィング部W1を得ることができる。
 窒化物半導体層8のうち、リッジ部RJの上方に位置する第1および第2テザー部T1・T2は、貫通転位が多い転位継承部であってよく、第1および第2ウィング部W1・W2は、転位継承部と比較して貫通転位密度が小さい低欠陥部であってよい。
 窒化物半導体層8は、第1表面部F1から浮いた状態で第1ウィング部W1から第1方向Xに離隔する第3ウィング部W3を含んでよい。窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1から離隔した第3テザー部T3を含み、第3ウィング部W3は第3テザー部T3に繋がってよい。窒化物半導体層8は、第1テザー部T1と第3テザー部T3との間に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第3凹部B3を含んでよい。窒化物半導体層8は、第1表面部F1から浮いた状態で第1ウィング部W1から第2方向Yに離隔する第4ウィング部W4を含んでよい。第1ウィング部W1および第4ウィング部W4は、ギャップGPを介して隣り合っていてよい。
 半導体基板10では、第1表面部F1および第2表面部F2それぞれが成長抑制機能を有してよい。第1表面部F1は第1マスク部5A、第2表面部F2は第2マスク部5Bであり、第1マスク部5A上に、中空部JDを介して第1ウィング部W1が位置してよい。リッジ部RJの側面が成長抑制機能を有してよい。
 第1テザー部T1の厚みは、第1ウィング部W1の厚みよりも小さくてよい。第1テザー部T1の面積に対する第1ウィング部W1の面積の比の値が10以上であってよい。第1テザー部T1の側面に曲面TSが含まれてもよく、第1凹部B1の内壁に曲面TSが含まれてもよい。
 以下では、第1~第4ウィング部W1~W4の総称をウィング部W、第1~第3テザー部T1~T3の総称をテザー部T、第1および第2マスク部5A・5Bの総称をマスク部5と表現することがある。
 図3は、第1テザー部の構成例を示す断面図である。第1凹部B1および第1テザー部T1は、リッジ部RJ上に結晶成長した縦成長層(基部)のパターニングによって形成することができる。図3に示すように、第1テザー部T1が、上細り型のテーパ形状であってよい。
 図4および図5は、第1ウィング部の構成例を示す断面図である。図1並びに図4および図5に示すように、第1ウィング部W1は、第1テザー部T1に繋がり、第1方向Xに伸びる第1エッジE1を含んでよい。第1ウィング部W1は、第1テザー部T1に繋がり、第1方向Xと直交する第2方向Yに伸びる第2エッジE2を含んでよい。第1および第2エッジE1・E2は、窒化物半導体層8のパターニングによって形成することができ、第1ウィング部W1に、上細り型のテーパ面WSが含まれてよい。
 図6は、図1のa-a線およびb-b線による断面図の別例である。図2では、第1凹部B1の底がリッジ部RJに至る(第1凹部B1が窒化物半導体層8を貫通する開口である)がこれに限定されない。図6のように、第1凹部B1の底がリッジ部RJに至らない(第1凹部B1が窒化物半導体層8を貫通しない)構成でもよい。
 図7は、本実施形態に係る半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。図8は、本実施形態に係る半導体基板の製造方法を示す断面図である。図7および図8に示すように、本実施形態に係る半導体基板の製造方法は、第1方向Xに伸びるリッジ部RJ、並びに、リッジ部RJよりも低位置であり、リッジ部RJを介して隣り合う第1表面部F1および第2表面部F2を含むリッジ基板RSを形成する工程S10と、リッジ基板RS上に窒化物半導体層8を形成する工程S20と、窒化物半導体層8を、例えばドライエッチングを用いてパターニングし、リッジ部RJ上に位置する第1テザー部T1と、第1表面部F1から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第1ウィング部W1と、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第1凹部B1とを形成する工程S30とを含む。
 工程S20にはELO法を用いてよく、互いに近づく(第2方向Yに平行な)向きに成長する第1ウィング部W1および第4ウィング部W4が会合しない(ギャップGPが形成されている)状態で窒化物半導体層8の成長を止めてよい。工程S30では、リッジ部RJ上に結晶成長した基部UR(縦成長層)のパターニングによって第1凹部B1および第1テザー部T1が形成されてよい。例えば、基部URのうち、レジストで覆われずにエッチングされた部分が第1凹部B1となり、レジストで覆われてエッチングされなかった部分が第1テザー部T1となってよい。窒化物半導体層8のエッチングにはドライエッチング法を用いることができる。第2凹部B2および第3凹部B3、並びに第1および第3ウィング部W1・W3の間隙(分離溝)は、工程S30で形成されてよい。
 図9は、本実施形態に係る半導体基板の製造装置を示すブロック図である。半導体基板の製造装置31は、図7の工程S10を行う装置M10と、図7の工程S20を行う装置M20と、図7の工程S30を行う装置M30と、装置M10・M20・M30を制御する装置M35とを備える。装置M20がMOCVD装置であってよい。
 図10は、本実施形態に係る半導体基板の別の製造方法を示す断面図である。図10に示すように、主基板1上にシード部3およびマスクパターン6(第1および第2マスク部5A・5Bとシード部3を露出させる開口部を含む)が形成されたテンプレート基板7上に、マスクパターン6と接する窒化物半導体層8を形成し、その後、窒化物半導体層8のパターニングによって、マスクパターン6の開口部上に成長した基部UR(縦成長層)に第1凹部B1および第1テザー部T1を形成し、その後にマスクパターン6を除去することで、半導体基板10を形成してもよい。
 図11は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図12は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す断面図である。図11および図12に示すように、半導体基板10は、窒化物半導体層8上に位置し、活性層を含む機能層9を備え、第1ウィング部W1上に機能層9が位置してよい。機能層9上に電極Dが位置してもよい。第1テザー部T1上に機能層9が位置してよく、平面視で第1テザー部T1および機能層9が重なってよい。機能層9が活性層およびp型層を含んでもよい。リッジ基板RSの上方に窒化物半導体層8および機能層9を形成した後に、窒化物半導体層8および機能層9をパターニングして第1凹部B1および第1テザー部T1を形成する場合は、図11および図12に示すように、平面視において第1凹部B1が機能層9に重ならない構造となってよい。
 図13は、テザー部およびウィング部の分断例を示す平面図である。図14は、テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。図11~図14に示すように、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15うち、第1テザー部T1との隣接部A1、および第2テザー部T2との隣接部A2それぞれを破断させることで、第1ウィング部W1を第1および第2テザー部T1・T2から分離し、積層体15を半導体デバイス20(半導体チップ)として個片化することができる。例えば、半導体基板10の表面にテープTPを押し付けることで、隣接部A1・A2が窒化物半導体層8のm面に平行な面CFで割れ、図14に示すように、半導体デバイス20をテープTPに転写することができる。このとき、劈開面をm面にすることで、劈開によるデブリが生じるおそれが低減し、転写歩留まりを高めることができる。
 図15は、テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。図15に示すように、半導体基板10の電極Dを金属層(例えば半田層)Hを介して支持基板ST(例えば、サブマウント基板)に接合した後に、支持基板STを下押しする(半導体基板10に押し付ける)ことで、隣接部A1・A2が窒化物半導体層8のm面に平行な面CFで割れ、図15に示すように、半導体デバイス20を支持基板STに転写することができる。この場合、複数のウィング部Wをそれぞれ含む複数の積層体15のうち、第1ウィング部W1を含む積層体15のみを選択的に転写する選択転写を行ってもよい。
 図16は、半導体デバイス構成例を示す断面図である。図17は、半導体デバイス構成例を示す上面図である。図16および図17に示すように、半導体デバイス20が、第1ウィング部W1、機能層9および電極D1・D2を備えてよい。機能層9がn型層9N、活性層9Aおよびp型層9Pを含んでもよい。n型層9Nがn型GaN系半導体を含んでよく、p型層9Pがp型GaN系半導体を含んでよい。活性層9Aが量子井戸構造であってよい。半導体デバイス20が発光素子(例えば、LED素子、レーザ素子)である場合、第1ウィング部W1を、テーパ面WSを含むテーパ形状とすることで、裏面WB(電極Dが位置する面の反対側となる面)への光取り出し効率を高めることができる。半導体デバイス20では、電極D1をアノードとし、電極D2をカソードとしてもよい。
 図18は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図19は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す断面図である。図20は、テザー部およびウィング部の分断例を示す平面図である。図21は、テザー部およびウィング部の分断例を示す断面図である。リッジ基板RSの上方に窒化物半導体層8を形成した後に窒化物半導体層8をパターニングして第1凹部B1および第1テザー部T1を形成し、その後に機能層9を形成した場合は、図18および図19に示すように、平面視において第1凹部B1が機能層9に重なる構造となってよい。第1テザー部T1上に機能層9が位置してよく、平面視で第1テザー部T1および機能層9が重なってよい。
 図18~図21に示すように、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15のうち、第1テザー部T1との隣接部A1、および第2テザー部T2との隣接部A2それぞれを破断させることで、第1ウィング部W1を第1および第2テザー部T1・T2から分離し、積層体15を半導体デバイス20(半導体チップ)として個片化することができる。例えば、半導体基板10の表面にテープTPを押し付けることで、隣接部A1・A2が窒化物半導体層8のm面に平行な面CF(例えば、劈開面)で割れ、図21に示すように、半導体デバイス20をテープTPに転写することができる。
 図22は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図23は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法は、図22および図23に示すように、第1方向Xに伸びるリッジ部RJ、並びに、リッジ部RJよりも低位置であり、リッジ部RJを介して隣り合う第1表面部F1および第2表面部F2を含むリッジ基板RSと、リッジ基板RS上に位置する窒化物半導体層8とを備え、窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置する第1テザー部T1と、第1表面部F1から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第1ウィング部W1と、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第1凹部B1とを含む半導体基板10を準備する工程S40と、第1ウィング部W1上に、活性層9Aを含む機能層9を形成する工程S50と、第1ウィング部W1および第1テザー部T1を分断して半導体デバイス20を得る工程S60とを含む。
 工程S50においては、実質的に歪のない第1ウィング部W上に、機能層9(例えば量子井戸構造を有する活性層9Aを含む)を形成することができ、機能層9の品質が高まるというメリットがある。工程S50には、サブマウント等の支持基板ST(図23参照)のほかに転写用のテープを用いることができる。工程S40・S50によって得られる半導体基板10(第1テザー部T1、第1凹部B1および機能層9含む)を準備した後に工程S60を行ってもよい。
 図24は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造装置を示すブロック図である。半導体デバイスの製造装置61は、図22の工程S40を行う装置M40と、工程S50を行う装置M50と、工程S60を行う装置M60と、装置M40・M50・M60を制御する装置M65とを備えてよい。
 図25は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。図26は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す断面図である。本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法は、図25および図26に示すように、第1方向Xに伸びるリッジ部RJ、並びに、リッジ部RJよりも低位置であり、リッジ部RJを介して隣り合う第1表面部F1および第2表面部F2を含むリッジ基板RSと、リッジ基板RS上に位置し、第1表面部F1および第2表面部F2に接触しない(中空部JSを介して第1および第2表面部F1・F2に対向する)窒化物半導体層8とを備える半導体基板10を準備する工程S70と、窒化物半導体層8上に機能層9(例えば、活性層9Aを含む)を形成する工程S80と、機能層9を形成した後に窒化物半導体層8をパターニングし、窒化物半導体層8に、リッジ部RJ上に位置する第1テザー部T1と、第1表面部F1から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第1ウィング部W1と、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第1凹部B1とを形成する工程S85と、第1ウィング部W1および第1テザー部T1を分断して半導体デバイス20を得る工程S90とを含んでよい。
 このように、リッジ基板RSの上方に窒化物半導体層8および機能層9を形成した後に、窒化物半導体層8および機能層9をパターニングして第1凹部B1および第1テザー部T1を形成することで、窒化物半導体層8および機能層9(窒化物半導体を含む)を連続形成することができるメリットがある。第1および第3ウィング部W1・W3の間隙は、工程S85で形成されてよい。工程S90には、サブマウント等の支持基板ST(図26参照)のほかに転写用のテープを用いることができる。工程S70・S80・S85によって得られる半導体基板10(第1テザー部T1、第1凹部B1および機能層9含む)を準備した後に工程S90を行ってもよい。
 図27は、本実施形態に係る半導体デバイスの製造装置を示すブロック図である。半導体デバイスの製造装置91は、図25の工程S70を行う装置M70と、工程S80を行う装置M80と、工程S85を行う装置M85と、工程S90を行う装置M90と、装置M70・M80・M85・M90を制御する装置M95とを備えてよい。
 図28および図29は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図28の半導体基板10のように、第1および第2テザー部T1・T2の第1方向Xのサイズが、第1ウィング部W1の第1方向Xのサイズの1/4よりも大きく、第1および第2テザー部T1・T2の間に円形状の開口をもつ第1凹部B1が位置する構成でもよい。図28に示すように、第1ウィング部W1上に機能層9および電極Dが位置してもよく、第1テザー部T1上に機能層9が位置してもよい。この場合、第1ウィング部W1のうち第1テザー部T1に隣接する部分および第2テザー部T2に隣接する部分を破断させることで、第1ウィング部W1と第1および第2テザー部T1・T2とを分断し、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15を半導体デバイス20として個片化することができる。
 図30および図31は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図30の半導体基板10のように、窒化物半導体層8は、第1表面部F1から浮いた状態で第1ウィング部W1から第1方向Xに離隔する第3ウィング部W3を含んでよく、第3ウィング部W3は第1テザー部T1に繋がってよい。この場合、第1ウィング部W1のうち第1テザー部T1に隣接する部分および第2テザー部T2に隣接する部分を破断させることで、第1ウィング部W1と第1および第2テザー部T1・T2とを分断し、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15を半導体デバイス20として個片化することができる。
 図32Aおよび図32B並びに図33は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図32Aおよび図33に示すように、第1ウィング部W1は、第1テザー部T1に隣接する第1切り欠き部C1を含んでよい。第1ウィング部W1は、第1テザー部T1に隣接する第1および第2切り欠き部C1・C2を含み、平面視において、第1切り欠き部C1の先端および第2切り欠き部C2の先端を結ぶ直線CLが第1方向Xに対して斜めをなしてよい。この直線CLは、窒化物半導体層8のm面に平行であってよい。この場合、第1ウィング部W1を、第1テザー部T1に隣接する直線CLを含む面CFと、第2テザー部T2に隣接する直線CLを含む面CFとで破断させることで、第1ウィング部W1と第1および第2テザー部T1・T2とを分断し、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15を半導体デバイス20として個片化することができる。
 図32Bに示すように、第1凹部B1の幅(第2方向Yのサイズ)は、リッジ部RJの幅よりも大きくてもよい。すなわち、第1凹部B1下にリッジ部RJの全幅が露出する構成でもよい。第1テザー部T1の一部がリッジ基板RSから浮いていてもよい。すなわち、第1テザー部T1の一部とリッジ基板RS(第1表面部F1)との間に空隙があってよい。平面視において、第1ウィング部W1の内周WEとリッジ部RJとが第2方向Yに離れていてもよい。
 図34および図35は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図34の半導体基板10のように、窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第2凹部B2を含んでよく、第1テザー部T1は、第1凹部B1および第2凹部B2の間に位置してよい。平面視において、第1凹部B1が第1ウィング部W1および第2ウィング部W2に隣接してよい。
 第1テザー部T1は、第1ウィング部W1の第1方向Xの中央部に繋がってよい。第1テザー部T1の第1方向Xのサイズが、第1ウィング部W1の第1方向Xのサイズの1/4以下であってよい。この場合、第1ウィング部W1のうち第1テザー部T1に隣接する部分を破断させることで、第1ウィング部W1および第1テザー部T1を分断し、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15を半導体デバイス20として個片化することができる。
 図36および図37は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図36の半導体基板10のように、第1テザー部T1の第1方向Xのサイズが、第1ウィング部W1の第1方向Xのサイズの1/4よりも大きくてもよい。この場合、第1ウィング部W1のうち第1テザー部T1に隣接する部分を破断させることで、第1ウィング部W1と第1テザー部T1とを分断し、第1ウィング部W1並びに機能層9および電極Dを含む積層体15を半導体デバイス20として個片化することができる。
 図38は、リッジ基板の構成例を示す断面図である。図2等のリッジ基板RSにおいて主基板1の凸部およびシード部3の間にバッファ部2を形成してもよい。図2等では、リッジ部RJに主基板1の一部(凸部)が含まれているがこれに限定されない。上面フラットな主基板1上に、ストライプ状のシード部3を形成してリッジ部RJとしてもよく、主基板1とストライプ状のシード部3との間にバッファ部2を形成してもよい。この場合、マスクパターン6から露出したシード部3の上面がシード領域Sとなる。上面フラットな主基板1上に、ストライプ状の凸部を有するシード部3を形成してリッジ部RJとしてもよい。
 シード部3として、GaN系半導体、AlN等を用いることができる。バッファ部2として、Al、AlN、SiC等を用いることができる。主基板1にシリコン基板を用いる場合は、メルトバック(シリコンガリウム溶融)抑制のため、シリコン基板に接するバッファ部2がガリウムを含んでいないことが望ましい。
 リッジ基板RSは、窒化物半導体層8と格子定数の異なる異種基板である主基板1を有してもよい。主基板1の面方位は、例えば、シリコン基板の(111)面、サファイア基板の(0001)面、SiC基板の6H-SiC(0001)面である。これらは例示であって、窒化物半導体層8をELO法で成長させることができる基板および面方位であればよい。
 マスクパターン6は、マスク部5(5A・5B)を含む。マスク部5は、窒化物半導体層8を横方向成長させるための選択成長マスク(堆積抑制マスク)として機能してよい。
 マスク部5として、例えば、シリコン酸化膜(SiOx)、窒化チタン膜(TiN等)、シリコン窒化膜(SiNx)、シリコン酸窒化膜(SiON)、および高融点(例えば1000度以上)をもつ金属膜のいずれか1つを含む単層膜、またはこれらの少なくとも2つを含む積層膜を用いることができる。シリコン基板、窒化シリコン基板等を熱酸化処理を施して得られる熱酸化膜をマスク部5として用いてもよい。マスク部5として、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜をこの順に形成した積層膜を用いることができる。半導体層8に接する上層膜はシリコン窒化膜としてもよい。
 リッジ基板RS上の窒化物半導体層8は、例えば以下のように形成することができる。本例では、窒化物半導体層8をGaN層とし、成長温度を1000-1200度、V/III比を500-20000、成長圧力を50kPaとした。なお、窒化物半導体層8をn型とするために、SiHを流してドーピングしてもよい。窒化物半導体層8の成膜条件は、少なくとも2段階に分けて設定することが好ましい。第1段階では、成膜温度を1030℃程度とし、V/IIIは2000程度として、リッジ部RJ上に窒化物半導体層8の成長核(縦成長層)を形成する。成長核の厚さ(高さ)は1μm~3μm程度とし、その幅はリッジ部RJの幅と同程度あるいは少しa軸方向(<11-20>方向)にはみ出したサイズとしてよい。第2段階では、成膜温度を100℃程度上げて、GaN層を成長核から横方向(a軸方向)に成長させ、空隙JS上を逆方向に成長する窒化物半導体層8(GaN層)同士のギャップGPの幅が規定値(例えば、10μm以下)になった時点で成長を止めた。以上により得られた半導体基板10(窒化物半導体層8が露出した状態)については、MOCVD装置から取り出してストックしてもよいし、引き続いてMOCVD装置内で活性層等を含む機能層9を形成してもよい。
 第1ウィング部W1は、第1方向Xの幅の厚さに対する比が5.0以上であってよい。第1ウィング部W1は、第1方向Xの幅が7.0〔μm〕以上であってよい。ギャップGPの幅が空隙JSの厚さ(高さ)よりも大きくてもよい。第1ウィング部W1の幅のリッジ部RJの幅に対する比が、3.0以上であってよい。空隙JSの厚さ(高さ)は、3.0〔μm〕以下であってよい。マスク部5の厚さは、50〔nm〕以下であてよい。シード部3は、アルゴンまたは酸素を2×1018/cm以上含む窒化物半導体で構成されていてよい。
 図39は、本実施形態に係る半導体基板の構成例を示す平面図である。図40は、図39のa-a線およびb-b線を含む断面図の一例である。図39および図40に示すように、半導体基板10は、第1方向Xに伸びるリッジ部RJ、並びに、リッジ部RJよりも低位置であり、リッジ部RJを介して隣り合う第1表面部F1および第2表面部F2を含むリッジ基板RSと、リッジ基板RS上に位置する窒化物半導体層8とを備え、窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置する第1テザー部T1と、第1表面部F1から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第1ウィング部W1と、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1に対して凹んだ形状である第1凹部B1とを含む。リッジ部RJは、窒化物半導体層8と繋がる結晶部CSと、結晶部CSに接する成長抑制膜DFとを含む。
 リッジ基板RSは、窒化物半導体層8と格子定数が異なる主基板1を含んでよく、窒化物半導体層8がGaN系半導体を含み、主基板1がシリコン基板または炭化シリコン基板であってよい。リッジ基板RSは、主基板1の上方に位置する下地層4を備え、下地層4は、シード領域Sと、第1表面部F1(成長抑制領域DA)とを含み、シード領域S上に結晶部CSが位置してよい。リッジRS基板では、下地層4に、改質領域および非改質領域が形成され、非改質領域がシード領域Sとして機能し、改質領域が成長抑制領域(非シード領域)DAとして機能する。改質領域(F1・F2)は、下地層4(例えば、AlN層)にプラズマ処理等を施して形成することができる。
 図39・図40の半導体基板10では、シード領域S(非改質領域)上の結晶部CS(例えばGaN系半導体結晶)と、結晶部CSに接する成長抑制膜DF(例えば窒化珪素膜)とを連続形成した後に、第1ウィング部W1を、第1表面部F1(成長抑制領域DA)から浮かした状態で横方向成長させることができる。
 窒化物半導体層8は、第2表面部F2(成長抑制領域DA)から浮いた状態で第1テザー部T1に繋がる第2ウィング部W2を含んでよい。窒化物半導体層8は、リッジ部RJ上に位置し、第1テザー部T1から離隔した第2テザー部T2を含み、第1ウィング部W1は第2テザー部T2に繋がってよい。こうすれば、第1および第2テザー部T1・T2によって第1ウィング部W1を保持することができ、第1ウィング部W1の安定性が高まる。第1テザー部T1および第2テザー部T2は、第1ウィング部W1の第1方向Xに向かい合う両端部に繋がってよく、第1凹部B1が、第1テザー部T1および第2テザー部T2の間に位置してよい。
 (附記事項)
 以上の開示は例示および説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。これら例示および説明に基づけば、多くの変形形態が当業者にとって自明となるのであるから、これら変形形態も実施形態に含まれることに留意されたい。
 1 主基板
 2 バッファ部
 3 シード部
 5A 第1マスク部(第1表面部)
 5B 第2マスク部(第2表面部)
 8 窒化物半導体層
 9 機能層
 9A 活性層
 10 半導体基板
 15 積層体
 20 半導体デバイス
 31 半導体基板の製造装置
 61,91 半導体デバイスの製造装置
 D 電極
 S シード領域
 B1 第1凹部
 B2 第2凹部
 T1 第1テザー部
 T2 第2テザー部
 W1 第1ウィング部
 W2 第2ウィング部
 W3 第3ウィング部
 F1 第1表面部
 F2 第2表面部
 JD 空隙
 RJ リッジ部
 RS リッジ基板

 

Claims (40)

  1.  第1方向に伸びるリッジ部、並びに、前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、前記リッジ基板上に位置する窒化物半導体層とを備え、
     前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを含む、半導体基板。
  2.  前記窒化物半導体層は、前記第2表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第2ウィング部を含む、請求項1に記載の半導体基板。
  3.  前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部から離隔した第2テザー部を含み、
     前記第1ウィング部は前記第2テザー部に繋がる、請求項1に記載の半導体基板。
  4.  前記第1テザー部および前記第2テザー部は、前記第1ウィング部の前記第1方向に向かい合う両端部に繋がる、請求項3に記載の半導体基板。
  5.  前記第1凹部が、前記第1テザー部および前記第2テザー部の間に位置する、請求項3に記載の半導体基板。
  6.  前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第2凹部を含み、
     前記第1テザー部は、前記第1凹部および第2凹部の間に位置する、請求項1に記載の半導体基板。
  7.  前記第1凹部の底が前記リッジ部に至る、請求項1に記載の半導体基板。
  8.  前記第1凹部の底が前記リッジ部に至らない、請求項1に記載の半導体基板。
  9.  前記リッジ部の上面はシード領域である、請求項1に記載の半導体基板。
  10.  前記窒化物半導体層は、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1ウィング部から前記第1方向に離隔する第3ウィング部を含む、請求項1に記載の半導体基板。
  11.  前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置する第3テザー部と、前記リッジ部上に位置し、前記第3テザー部に対して凹んだ形状である第3凹部とを含み、
     前記第3凹部は、前記第1テザー部および前記第3テザー部の間に位置し、
     前記第3ウィング部は、前記前記第3テザー部に繋がる、請求項10に記載の半導体基板。
  12.  前記第3ウィング部は、前記第1テザー部に繋がる、請求項10に記載の半導体基板。
  13.  前記第1表面部および前記第2表面部それぞれが成長抑制機能を有する、請求項1に記載の半導体基板。
  14.  前記第1表面部は第1マスク部、前記第2表面部は第2マスク部であり、
     前記第1マスク部上に、中空部を介して前記第1ウィング部が位置する、請求項13に記載の半導体基板。
  15.  前記リッジ基板は、前記窒化物半導体層と格子定数が異なる主基板を含む、請求項1に記載の半導体基板。
  16.  前記リッジ部に、前記主基板の一部が含まれる、請求項15に記載の半導体基板。
  17.  前記第1テザー部の厚みは、前記第1ウィング部の厚みよりも小さい、請求項1に記載の半導体基板。
  18.  前記第1テザー部の面積に対する前記第1ウィング部の面積の比の値が10以上である、請求項1に記載の半導体基板。
  19.  前記第1ウィング部は、前記第1テザー部に隣接する第1切り欠き部を含む、請求項1に記載の半導体基板。
  20.  前記第1ウィング部は、前記第1テザー部に隣接する第2切り欠き部を含み、
     平面視において、前記第1切り欠き部の先端および前記第2切り欠き部の先端を結ぶ直線が第1方向に対して斜めをなす、請求項19に記載の半導体基板。
  21.  前記直線は、前記窒化物半導体層のm面に平行である、請求項20に記載の半導体基板。
  22.  前記第1ウィング部の側面に、上細り型のテーパ面が含まれる、請求項1に記載の半導体基板。
  23.  前記第1テザー部の前記第1方向のサイズは、前記第1ウィング部の前記第1方向のサイズの1/4以下である、請求項1に記載の半導体基板。
  24.  前記リッジ基板の上方に、活性層を含む機能層を備え、
     前記第1ウィング部の上方に前記機能層が位置する、請求項1に記載の半導体基板。
  25.  前記第1テザー部の上方に前記機能層が位置する、請求項24に記載の半導体基板。
  26.  前記機能層は、平面視で前記第1凹部と重ならない、請求項24に記載の半導体基板。
  27.  前記機能層は、平面視で前記第1凹部と重なる、請求項24に記載の半導体基板。
  28.  前記窒化物半導体層がGaN系半導体を含み、前記主基板がシリコン基板、サファイア基板あるいは炭化シリコン基板である、請求項15に記載の半導体基板。
  29.  前記リッジ部は、前記窒化物半導体層と繋がる結晶部と、前記結晶部に接する成長抑制膜とを含む、請求項15に記載の半導体基板。
  30.  前記リッジ基板は、前記主基板の上方に位置する下地層を備え、
     前記下地層は、シード領域と、前記第1表面部である非シード領域とを含み、
     前記シード領域上に前記結晶部が位置する、請求項29に記載の半導体基板。
  31.  前記非シード領域は、前記下地層の改質領域であり、
     前記シード領域は、前記下地層の非改質領域である、請求項30に記載の半導体基板。
  32.  第1方向に伸びるリッジ部、並びに前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板の上に窒化物半導体層を形成する工程と、
     前記窒化物半導体層をパターニングして、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを形成する工程とを含む、半導体基板の製造方法。
  33.  第1方向に伸びるリッジ部、並びに、前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、前記リッジ基板上に位置する窒化物半導体層と、機能層とを備え、前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを含んでおり、前記第1ウィング部上に前記機能層が位置する半導体基板を準備する工程と、
     前記第1ウィング部および前記第1テザー部を分断する工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
  34.  第1方向に伸びるリッジ部、並びに、前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、前記リッジ基板上に位置する窒化物半導体層とを備え、前記窒化物半導体層は、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部とを含む半導体基板を準備する工程と、
     前記第1ウィング部上に機能層を形成する工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
  35.  第1方向に伸びるリッジ部、並びに、前記リッジ部よりも低位置であり、前記リッジ部を介して隣り合う第1表面部および第2表面部を含むリッジ基板と、前記リッジ基板上に位置し、前記第1表面部および前記第2表面部に接触しない窒化物半導体層とを備える半導体基板を準備する工程と、
     前記窒化物半導体層上に機能層を形成する工程と、
     前記機能層を形成した後に前記窒化物半導体層をパターニングし、前記窒化物半導体層に、前記リッジ部上に位置する第1テザー部と、前記第1表面部から浮いた状態で前記第1テザー部に繋がる第1ウィング部と、前記リッジ部上に位置し、前記第1テザー部に対して凹んだ形状である第1凹部を形成する工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
  36.  前記窒化物半導体層をELO法を用いて形成する、請求項32に記載の半導体基板の製造方法。
  37.  前記機能層は、GaN系半導体を含む、量子井戸構造の活性層を有する、請求項33または34に記載の半導体デバイスの製造方法。
  38.  前記第1テザー部および前記第1ウィング部を分断する工程を含む、請求項34または35に記載の半導体デバイスの製造方法。
  39.  請求項32に記載の各工程を行う、半導体基板の製造装置。
  40.  請求項33~35のいずれか1項に記載の各工程を行う、半導体デバイスの製造装置。
     

     
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