JP5075692B2 - Group III nitride semiconductor substrate forming substrate - Google Patents
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Description
本発明は、III族窒化物半導体基板形成用基板に関する。 The present invention relates to a group III nitride semiconductor substrate forming board.
近年、窒化ガリウム(GaN)結晶等のIII族窒化物半導体のバルク結晶を、青紫色レーザや白色発光ダーオード作製用の基板に使用する試みが行なわれている。しかしながら、GaNのようなIII族窒化物半導体の結晶では、窒素の解離圧が高いことにより、GaAsのように溶液から大きなバルク結晶を得ることが難しく、工業的に利用できるバルクIII族窒化物半導体結晶の作製は非常に困難である。 In recent years, attempts have been made to use a bulk crystal of a group III nitride semiconductor such as a gallium nitride (GaN) crystal as a substrate for producing a blue-violet laser or a white light emitting diode. However, in a group III nitride semiconductor crystal such as GaN, it is difficult to obtain a large bulk crystal from a solution like GaAs due to the high dissociation pressure of nitrogen. Crystal production is very difficult.
このため、たとえば、GaN半導体基板の作製には、HVPE(hydride vapor phase epitaxy)法が主に用いられている。
特許文献1には、HVPE法を用いたGaN半導体基板の製造方法が開示されている。この製造方法では、サファイア(Al2O3)基板上に、ストライプ状に配置された断面矩形形状の被覆部および被覆部間に形成された開口部を有するマスクを形成する。このマスクの被覆部は、サファイア基板の<11−20>、GaN半導体の<1−100>方向に延在する。
マスク形成後、その開口部からGaN半導体層を成長させ、前記マスクの被覆部上面を、完全には覆わない状態で成長を止める。次に、マスクをドライエッチングにより除去し、GaN半導体層上にさらにGaN半導体層を成長させる。その後、サファイア基板をそのまま剥離し、GaN半導体基板を得る。
ところが、従来のGaN半導体基板の製造方法では、GaN半導体層からサファイア基板を剥離する際、GaN半導体層が損傷を受けることが多く、ひどい場合にはGaN半導体層が粉々に割れてしまうことがあった。
For this reason, for example, the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method is mainly used to manufacture the GaN semiconductor substrate.
Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a GaN semiconductor substrate using the HVPE method. In this manufacturing method, on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a mask having a rectangular cross-section covering portion arranged in a stripe shape and an opening formed between the covering portions is formed. The covering part of the mask extends in the <11-20> direction of the sapphire substrate and the <1-100> direction of the GaN semiconductor.
After the mask is formed, a GaN semiconductor layer is grown from the opening, and the growth is stopped without completely covering the upper surface of the covering portion of the mask. Next, the mask is removed by dry etching, and a GaN semiconductor layer is further grown on the GaN semiconductor layer. Thereafter, the sapphire substrate is peeled off as it is to obtain a GaN semiconductor substrate.
However, in the conventional method of manufacturing a GaN semiconductor substrate, when the sapphire substrate is peeled from the GaN semiconductor layer, the GaN semiconductor layer is often damaged, and in a severe case, the GaN semiconductor layer may be shattered. It was.
そこで、このような課題を解決するために、サファイア基板を剥離する様々な方法が提案されている。
サファイア基板を剥離する従来の方法としては、たとえば、特許文献2に記載の方法が挙げられる。この方法では、GaN半導体層を加熱しながらサファイア基板側からレーザ光を照射する。レーザ光としては、波長が355nmのYAGレーザを用いる。レーザ光はGaN半導体層で吸収され、これによってサファイア基板とGaN半導体層との界面近傍のGaNは熱分解され、剥離が起こる。
In order to solve such problems, various methods for peeling the sapphire substrate have been proposed.
As a conventional method for peeling the sapphire substrate, for example, a method described in Patent Document 2 can be cited. In this method, laser light is irradiated from the sapphire substrate side while heating the GaN semiconductor layer. As the laser light, a YAG laser having a wavelength of 355 nm is used. The laser light is absorbed by the GaN semiconductor layer, whereby GaN near the interface between the sapphire substrate and the GaN semiconductor layer is thermally decomposed and delamination occurs.
また、サファイア基板を剥離する従来の方法として、特許文献3に記載された方法もあげられる。
この方法では、サファイア基板上に、金属膜(たとえば、アルミニウム膜)を堆積させ、この金属膜上にGaNを成長させ、GaN半導体層を形成する。そして、金属膜をエッチングすることにより、GaN半導体層からサファイア基板を剥離する。
In this method, a metal film (for example, an aluminum film) is deposited on a sapphire substrate, GaN is grown on the metal film, and a GaN semiconductor layer is formed. Then, the sapphire substrate is peeled from the GaN semiconductor layer by etching the metal film.
しかしながら、特許文献2に記載された技術では、剥離のための高額なレーザ照射装置が必要であり、レーザ光を走査しながらサファイア基板を剥離しなければならないため、サファイア基板の剥離に手間を要する。
同様に、特許文献3に記載された技術においても剥離のためのエッチング設備が必要であり、エッチング液がサファイア基板とGaN膜の界面に浸透しにくく、特に大きな面積の金属膜を完全にエッチングで除去するには長時間を必要とする。
However, the technique described in Patent Document 2 requires an expensive laser irradiation device for peeling, and the sapphire substrate must be peeled off while scanning the laser beam. .
Similarly, the technique described in Patent Document 3 also requires an etching facility for peeling, and the etching solution hardly penetrates the interface between the sapphire substrate and the GaN film, and a metal film having a particularly large area can be completely etched. It takes a long time to remove.
本発明の目的は、III族窒化物半導体基板を得るにあたり上述した問題を解消し、手間を要さずにIII族窒化物半導体基板を得ることができるIII族窒化物半導体基板形成用基板を提供することである。 An object of the present invention is to solve the problems described above in obtaining a group III nitride semiconductor substrate, the group III nitride semiconductor substrate forming board which can be obtained a group III nitride semiconductor substrate without requiring labor Is to provide.
本発明によれば、下地基板と、この下地基板上に設けられ、炭化アルミニウム層を窒化した層と、前記炭化アルミニウム層を窒化した層上に設けられたIII族窒化物半導体膜とを備えるIII族窒化物半導体基板形成用基板が提供される。 According to the present invention, there is provided a base substrate, a layer provided on the base substrate and nitrided with an aluminum carbide layer, and a group III nitride semiconductor film provided on the layer nitrided with the aluminum carbide layer. A substrate for forming a group nitride semiconductor substrate is provided.
本発明のIII族窒化物半導体基板形成用基板は、III族窒化物半導体基板を得るために使用されるものであり、III族窒化物半導体膜上にIII族窒化物半導体層を積層させ、下地基板を除去することで、III族窒化物半導体基板が得られる。 The substrate for forming a group III nitride semiconductor substrate of the present invention is used to obtain a group III nitride semiconductor substrate, and a group III nitride semiconductor layer is laminated on the group III nitride semiconductor film, By removing the substrate, a group III nitride semiconductor substrate can be obtained.
本発明においては、前記炭化アルミニウム層を窒化した層は、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含有する。
ここで、III族窒化物半導体基板形成用基板を使用したIII族窒化物半導体基板の形成方法について説明する。
III族窒化物半導体基板形成用基板のIII族窒化物半導体膜上にIII族窒化物半導体層を形成する過程において、炭化アルミニウム層を窒化した層中に、III族窒化物半導体から供給される窒素原子が拡散し、炭化アルミニウムから窒化アルミニウムと、炭素とが生成される。
そして、III族窒化物半導体層を形成する間にAlNはIII族窒化物半導体と混晶を形成し、最終的にIII族窒化物半導体基板形成用基板の下地基板との境界面にCが濃縮したIII族窒化物半導体層が形成される。
CはIII族窒化物半導体層や下地基板に対して不活性であるため、Cが濃縮した境界面では、III族窒化物半導体層と下地基板との結合強度が低下し、極めて小さな応力で下地基板を分離することが可能となる。
従って、本発明のIII族窒化物半導体基板形成用基板を使用することで、容易にIII族窒化物半導体基板を得ることができる。
In the present invention, the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer contains aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon.
Here, a method for forming a group III nitride semiconductor substrate using a group III nitride semiconductor substrate forming substrate will be described.
In the process of forming the group III nitride semiconductor layer on the group III nitride semiconductor film of the group III nitride semiconductor substrate forming substrate, nitrogen supplied from the group III nitride semiconductor in the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer Atoms diffuse to produce aluminum nitride and carbon from aluminum carbide.
During the formation of the group III nitride semiconductor layer, AlN forms a mixed crystal with the group III nitride semiconductor, and finally C is concentrated on the boundary surface between the substrate for forming the group III nitride semiconductor substrate and the base substrate. Thus, the group III nitride semiconductor layer is formed.
Since C is inactive with respect to the group III nitride semiconductor layer and the base substrate, the bond strength between the group III nitride semiconductor layer and the base substrate is reduced at the boundary surface where C is concentrated, and the base is formed with extremely small stress. The substrate can be separated.
Therefore, a group III nitride semiconductor substrate can be easily obtained by using the group III nitride semiconductor substrate forming substrate of the present invention.
以上の原理をより詳細に説明すると以下のようである。
炭化アルミニウムは窒化によって(1)式に示すようにAlNとCH4を生成する。炭化アルミニウムを窒化すると下地基板と接する部分にはAl4C3が残り、その上にはAl4C3の結晶情報を引き継いだAlNを有する、窒化された炭化アルミニウム層が形成される。
The above principle will be described in detail as follows.
Aluminum carbide produces AlN and CH 4 by nitriding as shown in the formula (1). When aluminum carbide is nitrided, Al 4 C 3 remains in the portion in contact with the base substrate, and a nitrided aluminum carbide layer having AlN that inherits the crystal information of Al 4 C 3 is formed thereon.
Al4C3からAlNへの結晶情報の引継ぎは、炭化物と窒化物の結晶構造が同一で、格子不整合が小さいため極めて良好である。さらに、Al4C3、AlNの結晶構造が六方晶に属するため、III族窒化物半導体膜を成長させるのに適している。 Inheritance of crystal information from Al 4 C 3 to AlN is very good because the crystal structures of carbide and nitride are the same and the lattice mismatch is small. Furthermore, since the crystal structure of Al 4 C 3 and AlN belongs to hexagonal crystal, it is suitable for growing a group III nitride semiconductor film.
Al4C3+4NH3→4AlN+3CH4・・・(1)式 Al 4 C 3 + 4NH 3 → 4AlN + 3CH 4 (1)
窒化された炭化アルミニウム層の上部にIII族窒化物半導体膜を成長させる過程においては、式(1)に示したように、AlN上にIII族窒化物半導体を成長させることとなるが、下地基板上に残ったAl4C3は、III族窒化物半導体から供給される窒素原子がAlNを介して拡散し、(2)式で示す窒化反応が進行する。 In the process of growing the group III nitride semiconductor film on the nitrided aluminum carbide layer, as shown in the formula (1), the group III nitride semiconductor is grown on the AlN. In the remaining Al 4 C 3 , nitrogen atoms supplied from the group III nitride semiconductor diffuse through AlN, and the nitriding reaction expressed by the formula (2) proceeds.
Al4C3+4N→4AlN+3C・・・・・・・・・・・・(2)式 Al 4 C 3 + 4N → 4AlN + 3C (2) Formula
従って、本発明の形成用基板の炭化アルミニウム層を窒化した層は、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウム、と、炭素とを含有する構成となる。
この形成用基板を使用し、III族窒化物半導体層を成長させると、AlNはIII族窒化物半導体と混晶を形成し、最終的に下地基板との境界面にCが濃縮したIII族窒化物半導体層が形成される。
Therefore, the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer of the formation substrate of the present invention has a structure containing aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon.
When a group III nitride semiconductor layer is grown using this forming substrate, AlN forms a mixed crystal with the group III nitride semiconductor, and finally group III nitride in which C is concentrated on the boundary surface with the base substrate. A physical semiconductor layer is formed.
CはIII族窒化物半導体や下地基板に対して不活性であるため、Cが濃縮した境界面では、III族窒化物半導体層と下地基板との結合強度が低下し、極めて小さな応力で下地基板を分離することが可能となる。 Since C is inactive to the group III nitride semiconductor and the base substrate, the bond strength between the group III nitride semiconductor layer and the base substrate is reduced at the interface where C is concentrated, and the base substrate is reduced with extremely small stress. Can be separated.
従って、本発明によれば、従来のように手間をかけることなくIII族窒化物半導体層から、下地基板を容易に除去することができ、III族窒化物半導体基板の製造方法が簡便なものとなる形成用基板を提供することができる。
なお炭化アルミニウムは、定比組成でC/Mモル比(Mは、Al)3/4であるが、定比組成に限定せず、主成分として炭化アルミニウムが形成されていればよい。
Therefore, according to the present invention, the base substrate can be easily removed from the group III nitride semiconductor layer without taking time and effort as in the prior art, and the method for manufacturing the group III nitride semiconductor substrate is simple. A forming substrate can be provided.
Aluminum carbide has a stoichiometric composition and a C / M molar ratio (M is Al) 3/4, but is not limited to a stoichiometric composition, and it is sufficient that aluminum carbide is formed as a main component.
この際、前記III族窒化物半導体膜の厚みは、20nm以上、50μm以下である。 In this case, the thickness of the III nitride semiconductor film, 20 nm or more, Ru der below 50 [mu] m.
前記III族窒化物半導体膜の厚みを、20nm以上とすることで、炭化アルミニウム層を窒化した前記層を、確実に炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含有するものとすることができる。これにより、III族窒化物半導体層を成長させた後、下地基板を分離除去することが容易となる。
なお、III族窒化物半導体膜の厚みが20nm未満の場合には、炭化アルミニウム層を窒化した層を炭素を含むものとすることが困難となり、III族窒化物半導体層を成長させた後、下地基板を分離除去することが困難となる可能性がある。
また、III族窒化物半導体膜の厚みを50μm以下とすることで、炭化アルミニウム層を窒化した層を、確実に、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含有するものとすることができる。これにより、III族窒化物半導体層を成長させた後、下地基板を分離除去することが容易となる。
なお、III族窒化物半導体膜の厚みが50μmを超える場合には、炭化アルミニウム層を窒化した層と、下地基板との界面全面に炭素の層が形成されてしまう可能性があり、下地基板が剥離してしまうおそれがある。
By setting the thickness of the group III nitride semiconductor film to 20 nm or more, the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer can surely contain aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon. Thereby, after the group III nitride semiconductor layer is grown, it becomes easy to separate and remove the base substrate.
When the thickness of the group III nitride semiconductor film is less than 20 nm, it is difficult to make the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer contain carbon, and after growing the group III nitride semiconductor layer, the base substrate is formed. Separation and removal may be difficult.
Moreover, by setting the thickness of the group III nitride semiconductor film to 50 μm or less, the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer can surely contain aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon. Thereby, after the group III nitride semiconductor layer is grown, it becomes easy to separate and remove the base substrate.
If the thickness of the group III nitride semiconductor film exceeds 50 μm, a carbon layer may be formed on the entire interface between the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer and the base substrate. There is a risk of peeling.
さらに、前記炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みが20nm以上、140nm以下である。
前記炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みを20nm以上とすることで、III族窒化物半導体基板を形成する過程において、炭化アルミニウムがほとんど窒化アルミニウムとなり、III族窒化物半導体膜が下地基板と密着してしまい、下地基板が分離除去されにくくなってしまうことを抑制することができる。
また、炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みを140nm以下とすることで、III族窒化物半導体基板を形成する過程において、下地基板が分離除去されにくくなってしまうことを抑制することができる。
すなわち、炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みを140nmを超えるものとした場合には、III族窒化物半導体基板形成用基板上にIII族窒化物半導体層を形成した際においても炭化アルミニウム層が残留し、炭化アルミニウム層により、下地基板とIII族窒化物半導体層とが強固に結合するため、下地基板を分離することが困難となる場合がある。
また、炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みを140nm以下とすることで、III族窒化物半導体基板形成用基板を用いて作成されるIII族窒化物半導体基板の結晶性を良好なものとすることができる。
Further, the thickness of the aluminum carbide layer was nitrided layer 20nm or more, Ru der below 140 nm.
By setting the thickness of the nitrided aluminum carbide layer to 20 nm or more, in the process of forming the group III nitride semiconductor substrate, the aluminum carbide becomes almost aluminum nitride, and the group III nitride semiconductor film adheres to the base substrate. Therefore, it is possible to prevent the base substrate from being easily separated and removed.
In addition, by setting the thickness of the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer to 140 nm or less, it is possible to prevent the base substrate from being easily separated and removed in the process of forming the group III nitride semiconductor substrate.
That is, when the thickness of the nitrided carbide Arumini c beam layer layer was in excess of 140nm, the aluminum carbide layer even when forming a group III nitride semiconductor layer in the group III nitride semiconductor substrate formed on a substrate for In some cases, the base substrate and the group III nitride semiconductor layer are firmly bonded to each other by the aluminum carbide layer, so that it may be difficult to separate the base substrate.
In addition, by making the thickness of the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer 140 nm or less, the crystallinity of the group III nitride semiconductor substrate produced using the group III nitride semiconductor substrate forming substrate should be improved. Can do.
さらに、前記炭化アルミニウム層を窒化した層は、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含む。
このようにすることで、本発明にかかるIII族窒化物半導体基板形成用基板上にIII族窒化物半導体層を形成した際において、下地基板の剥離性を良好なものとすることができる。
Further, a layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer includes a carbide of aluminum, and aluminum nitride, including the carbon.
Thus, when the group III nitride semiconductor layer is formed on the group III nitride semiconductor substrate forming substrate according to the present invention, the peelability of the base substrate can be improved.
さらに、前記下地基板と、前記炭化アルミニウム層を窒化した層との界面に炭素の層が形成されておらず、前記炭化アルミニウム層を窒化した層中に炭素が分散している。
このようにすることで、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板からIII族窒化物半導体膜が剥離してしまうことを抑制することができる。
Furthermore, said base substrate, not formed with a layer of carbon at the interface between the layer formed by nitriding the aluminum carbide layer, the carbon in the layer by nitriding the AlC layer you are dispersed.
By doing in this way, it can suppress that a group III nitride semiconductor film peels from a base substrate in the board | substrate for group III nitride semiconductor substrate formation.
本発明によれば、手間を要さずにIII族窒化物半導体基板を得ることができるIII族窒化物半導体基板形成用基板が提供される。
According to the present invention, III-nitride semiconductor substrate forming board which can be obtained a group III nitride semiconductor substrate without the need for labor is provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
はじめに、本実施形態の概要について説明する。
図1に示すように、本実施形態のIII族窒化物半導体基板形成用基板1は、下地基板11と、この下地基板11上に設けられ、炭化アルミニウム層を窒化した層12と、炭化アルミニウム層を窒化した層12上に設けられたIII族窒化物半導体膜13とを備える。
このIII族窒化物半導体基板形成用基板1は、III族窒化物半導体膜13上に、III族窒化物半導体層を成長させ、下地基板11を除去し、III族窒化物半導体基板を得るために使用されるものである。このIII族窒化物半導体基板形成用基板1は、III族窒化物半導体基板形成用のいわゆるテンプレートとして使用されるものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an outline of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the substrate for forming a group III nitride semiconductor substrate 1 of this embodiment includes a
This group III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 is used for growing a group III nitride semiconductor layer on a group III
次に、本実施形態のIII族窒化物半導体基板形成用基板1について詳細に説明する。
下地基板11は、サファイア基板、ZnO基板、SiC基板、GaAs基板、Ga2O3基板、スピネル基板等である。
炭化アルミニウム層を窒化した層12は、下地基板11上に設けられている。
Next, the III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 of this embodiment will be described in detail.
The
The layer 12 obtained by nitriding the aluminum carbide layer is provided on the
この炭化アルミニウム層を窒化した層12は、金属炭化物である炭化アルミニウムと、金属窒化物である窒化アルミニウムと、炭素とを含有する。
この層12は、炭化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭素を含有する第一層121と、この第一層121上に設けられた窒化アルミニウム層である第二層122とを有する。
なお、ここでは、層12が第一層121と第二層122とで構成されるとしたが、これに限らず、層12は2層に明確に分離していない状態であってもよい。
炭素は、第一層121中に分散して析出しており、下地基板11と第一層121との界面全面を覆っていない。換言すると、第一層121と下地基板11との間には炭素の層が形成されていない。
この層12の厚みは、20nm以上、140nm以下であることが好ましい。
なかでも、20nm以上、70nm以下であることがとくに好ましい。
The layer 12 obtained by nitriding the aluminum carbide layer contains aluminum carbide, which is a metal carbide, aluminum nitride, which is a metal nitride, and carbon.
The layer 12 includes a
In addition, although the layer 12 was comprised with the
Carbon is dispersed and precipitated in the
The thickness of this layer 12 is preferably 20 nm or more and 140 nm or less.
Especially, it is especially preferable that it is 20 nm or more and 70 nm or less.
III族窒化物半導体膜13は、たとえば、GaxAl1-xN(0≦x≦1)、GaxIn1-xN(0≦x≦1)である。なかでもIII族窒化物半導体膜13はGaNであることが好ましい。
このIII族窒化物半導体膜13は、20nm以上、50μm以下であることが好ましい。なかでも、70nm以上、50μm以下であることが特に好ましい。
The group III
The group III
このようなIII族窒化物半導体基板形成用基板1は以下のようにして製造することができる。図2を参照して説明する。
はじめに、III族窒化物半導体基板形成用基板1の製造方法の概要について説明する。
(i)下地基板11上に、炭化アルミニウム層14を形成する工程と、
(ii)炭化アルミニウム層14を窒化し、窒化された炭化アルミニウム層15を形成する工程と、
(iii)窒化された炭化物層15の上にIII族窒化物半導体膜13を設ける工程と、
を含む。
Such a group III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 can be manufactured as follows. This will be described with reference to FIG.
First, an outline of a method for manufacturing the group 1 nitride semiconductor substrate forming substrate 1 will be described.
(i) forming an
(ii) nitriding the
(iii) providing a group III
including.
以下、III族窒化物半導体基板形成用基板1の製造方法について、詳述する。
(炭化アルミニウム層の形成工程)
まず、下地基板11上に、炭化アルミニウム層14を形成する(図2(A))。炭化アルミニウム層14は、有機アルミニウムガス(例えば、トリメチルアルミニウム)を原料ガスとして形成される。
炭化アルミニウム層14の成膜条件は、例えば以下のようにする。
Hereinafter, the manufacturing method of the substrate 1 for forming a group III nitride semiconductor substrate will be described in detail.
(Formation process of aluminum carbide layer)
First, the
The film forming conditions for the
成膜方法:有機金属気相成長(MOVPE)法
原料ガス:トリメチルアルミニウム(TMAl)、水素(H2)ガス、窒素(N2)ガス
成膜温度:300℃〜1000℃
成膜時間:5分〜60分
膜厚:20nm〜140nm
Film formation method: metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method Raw material gas: Trimethylaluminum (TMAl), hydrogen (H2) gas, nitrogen (N2) gas Film formation temperature: 300 ° C to 1000 ° C
Deposition time: 5 minutes to 60 minutes Film thickness: 20 nm to 140 nm
キャリアガスとしては、水素、窒素、アルゴンなどトリメチルアルミニウムと反応し難いガスを選択すればよいが、ここでは水素ガスまたは/および窒素ガスをキャリアガスとして使用している。
キャリアガスとして窒素ガスを使用する場合、窒素ガスのモル分圧をTMAlのモル分圧に対して一定以上にすると、炭化アルミニウムでなく、窒化アルミニウム(AlN)が形成されてしまうことがある。そのため、窒素ガスのモル分圧をTMAlのモル分圧に対して所定値以下にする必要がある。本実施形態では、TMAlのモル分圧に対する窒素ガスのモル分圧比を1.8×105以下としている(TMAl、18℃)。好ましくはキャリアガスとして水素ガスのみを使用すればAlNの形成は起こらない。
また、炭化アルミニウム層14の成膜温度は、300℃〜1000℃であればよいが、400℃以上であることが好ましく、600℃以下であることが好ましい。
As the carrier gas, a gas that does not easily react with trimethylaluminum such as hydrogen, nitrogen, and argon may be selected. Here, hydrogen gas and / or nitrogen gas is used as the carrier gas.
When nitrogen gas is used as the carrier gas, aluminum nitride (AlN) may be formed instead of aluminum carbide if the molar partial pressure of nitrogen gas is set to a certain level or more with respect to the molar partial pressure of TMAl. Therefore, it is necessary to set the molar partial pressure of nitrogen gas to a predetermined value or less with respect to the molar partial pressure of TMAl. In this embodiment, the molar partial pressure ratio of nitrogen gas to the molar partial pressure of TMAl is 1.8 × 10 5 or less (TMAl, 18 ° C.). Preferably, if only hydrogen gas is used as the carrier gas, the formation of AlN does not occur.
Moreover, although the film-forming temperature of the
(炭化アルミニウム層を窒化する工程)
次に、図2(B)に示すように、炭化アルミニウム層14を300℃〜900℃の雰囲気下で窒化し、窒化した炭化アルミニウム層15を形成する。
炭化アルミニウム層14の窒化条件は、例えば以下のようにする。
(Step of nitriding the aluminum carbide layer)
Next, as shown in FIG. 2B, the
The nitriding conditions for the
窒化ガス:アンモニア(NH3)ガス、H2ガス、N2ガス
窒化温度:300℃〜900℃
窒化時間:5分〜60分
なお、窒化温度は500℃以上700℃以下であることがより好ましく、特に好ましくは550℃以下である。550℃より高温にすると、(5)式に示すとおりCH4が分解してCが析出し、CがAlNに混入することでIII族窒化物半導体層の結晶性が低下する場合がある。Cの析出を抑制するには、水素の導入やアンモニア分圧を高めるのが有効である。
CH4→C+2H2・・・・・・・・・・・・・・・・(5)式
また、窒化時間は、30分以下であることがより好ましい。窒化時間を30分程度とすることで、炭化アルミニウム層14を適度に窒化することができる。
Nitriding gas: ammonia (NH 3 ) gas, H 2 gas, N 2 gas Nitriding temperature: 300 ° C. to 900 ° C.
Nitriding time: 5 minutes to 60 minutes The nitriding temperature is more preferably 500 ° C. or more and 700 ° C. or less, and particularly preferably 550 ° C. or less. When the temperature is higher than 550 ° C., CH 4 is decomposed and C is precipitated as shown in the formula (5), and the crystallinity of the group III nitride semiconductor layer may be deteriorated by mixing C with AlN. In order to suppress the precipitation of C, it is effective to increase the introduction of hydrogen and the partial pressure of ammonia.
CH 4 → C + 2H 2 (5) Further, the nitriding time is more preferably 30 minutes or less. By setting the nitriding time to about 30 minutes, the
なお、炭化アルミニウム層14を窒化する際の反応ガスとしては、アンモニアが好ましい。反応ガスとしてアンモニア以外に窒素を使用してもAlNを形成できるが、(6)式で示すようにAlNとCが生成し、AlNにCが混入した場合にはIII族窒化物半導体基板の結晶品質に影響を与える可能性がある。
Al4C3+2N2→4AlN+3C・・・・・・・・・・・(6)式
炭化アルミニウム層14の窒化は、MOVPE装置内で炭化アルミニウム層の形成工程から連続で行うことができる。
なお、図2(B)に示す符号151は、炭化アルミニウムの層を示し、符号152は、窒化アルミニウムの層を示している。すなわち、基板11と接する部分にはAl4C3が残り、その上にはAl4C3の結晶情報を引き継いだAlN層が形成されていることを示している。
この窒化工程では、下地基板11と層151との界面全面を炭素が覆わず、さらに、この界面に炭素の層が形成されない程度に炭化アルミニウム層14を窒化する。
Note that ammonia is preferable as a reaction gas when nitriding the
Al 4 C 3 + 2N 2 → 4AlN + 3C (6) Formula The nitriding of the
Note that
In this nitriding step, the entire surface of the interface between the
(III族窒化物半導体膜13の形成工程)
次に、窒化した炭化アルミニウム層15上に、III族窒化物半導体膜13を設ける(図1参照)。
III族窒化物半導体膜13は、たとえば、GaNであり、成膜条件は、たとえば、以下のようにすることができる。
(Step of forming group III nitride semiconductor film 13)
Next, a group III
The group III
成膜方法:MOVPE法
成膜温度:300℃〜1050℃
成膜ガス:トリメチルガリウム(TMG)ガス、H2ガス、N2ガス、NH3ガス
膜厚:20nm〜50μm
成膜時間:10分〜40分
なお、III族窒化物半導体膜13の形成は、MOVPE装置内で炭化アルミニウム層を窒化する工程から連続で行うことができる。
このIII族窒化物半導体膜13の形成工程において、 III族窒化物半導体膜13の膜厚が増加していく過程で炭化アルミニウムの層151はIII族窒化物半導体膜13から供給される窒素原子で窒化され、窒化アルミニウムとカーボンを生成する。従って、図1に示したように、炭素、炭化アルミニウム、窒化アルミニウムを含む層121と、窒化アルミニウム層122とが形成されることとなる。これが、炭化物層を窒化した層12に該当する。
ここで、III族窒化物半導体膜13の形成は、下地基板11が炭化物層を窒化した層12から剥離しない程度、すなわち、下地基板11と、層12との界面に炭素の層が析出せず、界面全面を炭素が覆わない程度に行う必要がある。たとえば、300℃で成膜する場合には、成膜時間を40分とし、700℃で成膜する場合には、成膜時間を15分とする。さらに、1000℃で成膜する場合には、成膜時間を11分とし、1050℃で成膜する場合には、成膜時間を10分とする。
このようにして製造されたIII族窒化物半導体基板形成用基板1は、常温まで冷却されるが、この冷却工程において、下地基板11が剥離してしまうことはない。
以上の工程はMOVPE装置の中で一貫して行うことが可能であるため、大気に浮遊する微粒子やガスによる汚染がなく短時間でかつ簡便にIII族窒化物半導体基板形成用基板1の製造が可能である。
Film forming method: MOVPE film forming temperature: 300 ° C. to 1050 ° C.
Film forming gas: Trimethylgallium (TMG) gas, H2 gas, N2 gas, NH3 gas Film thickness: 20 nm to 50 [mu] m
Film formation time: 10 minutes to 40 minutes The formation of the group III
In the process of forming the group III
Here, the group III
The group 1 nitride semiconductor substrate forming substrate 1 manufactured in this way is cooled to room temperature, but the
Since the above steps can be performed consistently in the MOVPE apparatus, the substrate 1 for forming a group III nitride semiconductor substrate can be easily produced in a short time without contamination by fine particles or gas floating in the atmosphere. Is possible.
次に、図3を参照し、以上のようにして製造されたIII族窒化物半導体基板形成用基板1を用いたIII族窒化物半導体基板の製造方法について説明する。
はじめに、図3(A)に示すように、III族窒化物半導体膜13上にIII族窒化物半導体層21をエピタキシャル成長させる。
III族窒化物半導体層21は、III族窒化物半導体膜13と同じIII族窒化物であり、たとえば、GaNである。
III族窒化物半導体層21の成長条件は、たとえば、以下のようにすることができる。
Next, a method for manufacturing a group III nitride semiconductor substrate using the substrate for forming a group III nitride semiconductor substrate 1 manufactured as described above will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3A, a group III
The group III
The growth conditions of group III
成膜方法:HVPE(hydride vapor phase epitaxy)法
成膜温度:1000℃〜1050℃
成膜時間:30分〜270分
膜厚:250μm〜2000μm
HVPE装置(図示略)中には、Gaソースが配置され、このGaソースに対し、HClガスを供給する。HClガスと、Gaソースを反応させ、GaClをIII族窒化物半導体膜13近傍の領域に輸送する。III族窒化物半導体膜13近傍の領域には、NH3ガスも供給されているので、NH3ガスと、GaClが反応してGaNが成長し、III族窒化物半導体層21が形成されることとなる。III族窒化物半導体層21の膜厚が増加していく過程で窒化アルミニウム122はGaNと混晶を形成する。炭化アルミニウム121はGaNから供給される窒素原子で窒化され、窒化アルミニウムとカーボンを生成する。窒化アルミニウムはGaNと混晶を形成するため、最終的に図3(A)に示すように、下地基板11との境界面にCが濃縮したGaN半導体層が生成する。なお、図3(A)において、符号16は、Cの濃縮部である炭素の層を示している。
Film forming method: HVPE (hydride vapor phase epitaxy) film forming temperature: 1000 ° C. to 1050 ° C.
Deposition time: 30 minutes to 270 minutes Film thickness: 250 μm to 2000 μm
In the HVPE apparatus (not shown), a Ga source is disposed, and HCl gas is supplied to the Ga source. HCl gas and Ga source are reacted to transport GaCl to a region near the group III
(下地基板の剥離工程)
次に、図3(B)に示すように、下地基板11との境界面にCが濃縮したGaN半導体層から、下地基板11を剥離して除去する。
具体的には、GaN半導体層を形成したHVPE装置の温度を降温し、前記GaN半導体層を常温まで、冷却する。
この冷却中に、前記GaN半導体層と下地基板11の熱膨張係数の違いからこれらの積層体に歪みが生じ、前記GaN半導体層と下地基板11とが分離されることとなる。Cは下地基板11に対して不活性であるため、Cが濃縮した境界面では、下地基板11との結合強度が低下し、極めて小さな応力で下地基板11を分離することが可能となる。
その後、剥離したGaN半導体層の表面および裏面を研磨することで、平坦化した自立基板であるGaN基板を作製することができる。
(Undersubstrate peeling process)
Next, as shown in FIG. 3B, the
Specifically, the temperature of the HVPE apparatus in which the GaN semiconductor layer is formed is lowered, and the GaN semiconductor layer is cooled to room temperature.
During this cooling, the stacked body is distorted due to the difference in thermal expansion coefficient between the GaN semiconductor layer and the
Thereafter, by polishing the front surface and the back surface of the separated GaN semiconductor layer, a GaN substrate that is a flattened self-supporting substrate can be manufactured.
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
窒化した層12は、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含有する。
III族窒化物半導体膜13上にIII族窒化物半導体層21を形成する過程において、窒化した層12中に、III族窒化物半導体から供給される窒素原子が拡散し、炭化アルミニウムから窒化アルミニウムと、炭素とが生成される。
そして、III族窒化物半導体層21を形成する間にAlNはIII族窒化物半導体と混晶を形成し、最終的に下地基板11との境界面にCが濃縮したIII族窒化物半導体層が形成される。
CはIII族窒化物半導体層や下地基板11に対して不活性であるため、Cが濃縮した境界面では、III族窒化物半導体層と下地基板11との結合強度が低下し、極めて小さな応力で下地基板11を分離することが可能となる。
従って、本実施形態のIII族窒化物半導体基板形成用基板1を使用することで、容易にIII族窒化物半導体基板を得ることができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
The nitrided layer 12 contains aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon.
In the process of forming the group III
During the formation of the group III
Since C is inactive with respect to the group III nitride semiconductor layer and the
Therefore, the group III nitride semiconductor substrate can be easily obtained by using the group III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 of the present embodiment.
また、III族窒化物半導体膜13の厚みを、20nm以上とすることで、炭化アルミニウム層を窒化した層12を、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと炭素とを含有するものとすることができる。これにより、III族窒化物半導体層21を成長させた後、下地基板11を分離除去することが容易となる。
なお、III族窒化物半導体膜13の厚みが20nm未満の場合には、窒化された前記層12は炭素を含むものとすることが困難となり、III族窒化物半導体層21を成長させた後、下地基板11を分離除去することが困難となる可能性がある。
Further, by setting the thickness of the group III
When the thickness of the group III
また、III族窒化物半導体膜13の厚みを50μm以下とすることで、炭化アルミニウム層を窒化した層12を、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含有するものとすることができる。これにより、III族窒化物半導体層21を成長させた後、下地基板11を分離除去することが容易となる。
なお、III族窒化物半導体膜13の厚みが50μmを超える場合には、炭化アルミニウム層を窒化した層12と、下地基板11との界面全面を炭素が覆ってしまう可能性があり、下地基板11が剥離してしまうおそれがある。
なお、III族窒化物半導体膜13を70nm以上とすることで、III族窒化物半導体層21の結晶性を良好なものとすることができる。
Further, by setting the thickness of the group III
When the thickness of the group III
In addition, the crystallinity of the group III
さらに、炭化アルミニウム層を窒化した層12の厚みを20nm以上とすることで、III族窒化物半導体膜13が下地基板11と密着してしまうことを抑制することができる。
すなわち、層12の厚みが20nm未満である場合には、層12はほとんど窒化アルミニウムとなり、III族窒化物半導体膜13が下地基板11に窒化アルミニウムを介して強固に結合してしまうことがある。そのため、III族窒化物半導体層21を成長させた後、下地基板11を分離除去することが困難となる場合がある。
なお、炭化アルミニウム層を窒化した層12の厚みを70nm以下とすることにより、III族窒化物半導体層21の結晶性を良好なものとすることができる。
Furthermore, the group 12
That is, when the thickness of the layer 12 is less than 20 nm, the layer 12 is almost aluminum nitride, and the group III
The crystallinity of the group III
炭化アルミニウム層を窒化した層12の厚みを140nm以下とすることで、III族窒化物半導体膜13が下地基板11と密着してしまうことを抑制することができる。
すなわち、層12の厚みが140nmを超える場合には、III族窒化物半導体層21を成長させた後においても炭化アルミニウム層が残留し、炭化アルミニウム層により、下地基板11と、III族窒化物半導体膜13が強固に結合するため、下地基板11を分離除去することが困難となる場合がある。
さらに、炭化アルミニウム層を窒化した層12の厚みを140nm以下とすることで、III族窒化物半導体基板形成用基板1を用いて作成されるIII族窒化物半導体基板の結晶性を良好なものとすることができる。
By setting the thickness of the layer 12 obtained by nitriding the aluminum carbide layer to 140 nm or less, the group III
That is, when the thickness of the layer 12 exceeds 140 nm, the aluminum carbide layer remains even after the group III
Furthermore, by making the thickness of the layer 12 obtained by nitriding the aluminum carbide layer 140 nm or less, the crystallinity of the group III nitride semiconductor substrate produced using the group III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 is improved. can do.
さらに、本実施形態では、III族窒化物半導体基板形成用基板1において下地基板11と、炭化物層を窒化した層12との界面全面に炭素が析出しておらず、炭素の層も形成されていない。
このようにすることで、III族窒化物半導体基板形成用基板1において下地基板11からIII族窒化物半導体膜13が剥離してしまうことを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, carbon is not deposited on the entire interface between the
By doing in this way, it can suppress that the group III
また、本発明者らは、以前、下地基板を容易に除去することができるIII族窒化物半導体基板の製造方法を提案している。この方法は、下地基板上に、炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウムまたは炭化タンタルから選択されるいずれかの炭化物層を形成し、この炭化物層を窒化した後、III族窒化物半導体層をエピタキシャル成長させ、III族窒化物半導体層から、前記下地基板を除去し、前記III族窒化物半導体層を含むIII族窒化物半導体基板を得る方法である。
この方法では、炭化物層の形成から下地基板の除去までの工程を連続的に行うことが好ましい。
これに対し、本実施形態のIII族窒化物半導体基板形成用基板1を使用することで、炭化物層の形成から下地基板の除去までの工程を連続的に行う必要がなくなる。
In addition, the present inventors have previously proposed a method of manufacturing a group III nitride semiconductor substrate that can easily remove the base substrate. In this method, a carbide layer selected from aluminum carbide, titanium carbide, zirconium carbide, hafnium carbide, vanadium carbide, or tantalum carbide is formed on a base substrate, and the carbide layer is nitrided, and then a group III nitride is formed. This is a method of epitaxially growing a compound semiconductor layer, removing the base substrate from the group III nitride semiconductor layer, and obtaining a group III nitride semiconductor substrate including the group III nitride semiconductor layer.
In this method, it is preferable to continuously perform the steps from the formation of the carbide layer to the removal of the base substrate.
In contrast, by using the group III nitride semiconductor substrate forming substrate 1 of the present embodiment, it is not necessary to continuously perform the steps from the formation of the carbide layer to the removal of the base substrate.
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、III族窒化物半導体膜13をMOVPE法により形成したが、これに限らず、HVPE法により形成してもよい。またはスパッタ法により炭化アルミニウム層を形成し、III族窒化物半導体膜13をHVPE法により形成してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the embodiment, the group III
また、前記実施形態では、III族窒化物半導体層をHVPE法により形成したが、これに限らず、たとえば、フラックス法、アモノサーマル法で形成してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the group III nitride semiconductor layer was formed by HVPE method, you may form not only this but a flux method and an ammonothermal method, for example.
また、III族窒化物半導体層を形成する際に、FIELO法により形成してもよい。具体的には、III族窒化物半導体基板形成用基板1表面に、マスクとなるSiO2膜を作製し、サファイア基板(下地基板11)の<1−100>方向((GaNの<11−20>方向))に沿った方向でストライプ状の開口部を設け、開口部内で{1−101}を側壁とするファセット構造を形成させながらGaN半導体層を成長させると、最終的に生成するGaN半導体層中に結晶欠陥が伝達されることが抑制される。このため、得られるGaN半導体基板の品質を向上させることができる。 Further, when forming the group III nitride semiconductor layer, it may be formed by the FIELO method. Specifically, an SiO 2 film serving as a mask is formed on the surface of the substrate for forming a group III nitride semiconductor substrate 1 and a <1-100> direction ((<11-20 of GaN) of the sapphire substrate (underlying substrate 11). GaN semiconductor layer finally formed when a GaN semiconductor layer is grown while forming a facet structure having a {1-101} side wall in the opening provided with a stripe-shaped opening in a direction along the> direction)) Transmission of crystal defects in the layer is suppressed. For this reason, the quality of the obtained GaN semiconductor substrate can be improved.
また、前記実施形態では、窒化ガスを用い、炭化アルミニウム層の窒化を行ったが、これに限らず、たとえば、炭化アルミニウム層上に窒化アルミニウム層を形成することで、前記炭化物層を窒化してもよい。 In the embodiment, the nitriding gas is used to nitride the aluminum carbide layer. However, the present invention is not limited to this. For example, by forming an aluminum nitride layer on the aluminum carbide layer, the carbide layer is nitrided. Also good.
以下、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により制限されるものではない。
(実施例1)
前記実施形態で説明したのと同様のプロセスを行い、III族窒化物半導体基板形成用基板を製造した。
(炭化アルミニウム層の形成工程)
成膜方法:MOVPE法
成膜温度:500℃
成膜時間:5分
成膜ガス:TMAl20cc/min(18℃)、H2ガス6L/min、N2ガス10.5L/min
膜厚 :70nm
Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
The same process as described in the above embodiment was performed to manufacture a group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
(Formation process of aluminum carbide layer)
Film formation method: MOVPE film formation temperature: 500 ° C.
Deposition time: 5 minutes Deposition gas: TMAl 20 cc / min (18 ° C.), H 2 gas 6 L / min, N 2 gas 10.5 L / min
Film thickness: 70nm
(炭化アルミニウム層を窒化する工程)
窒化温度:500℃
窒化時間:30分
窒化ガス:NH3ガス5L/min、H2ガス6L/min、N2ガス4.5L/min
(Step of nitriding the aluminum carbide layer)
Nitriding temperature: 500 ° C
Nitriding time: 30 minutes Nitriding gas: NH 3 gas 5 L / min, H 2 gas 6 L / min, N 2 gas 4.5 L / min
(GaN半導体膜の形成工程)
成膜方法:MOVPE法
成膜温度:500℃
成膜ガス:TMG 4cc/min(10℃)、NH3ガス5L/min、H2ガス6L/min、N2ガス4.5L/min
膜厚 : 70 nm
成膜時間:30分
(Process for forming GaN semiconductor film)
Film formation method: MOVPE film formation temperature: 500 ° C.
Deposition gas: TMG 4 cc / min (10 ° C.), NH 3 gas 5 L / min, H 2 gas 6 L / min, N 2 gas 4.5 L / min
Film thickness: 70 nm
Deposition time: 30 minutes
このようにして得られたIII族窒化物半導体基板形成用基板を常温まで冷却したが、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
次に、このIII族窒化物半導体基板形成用基板を用いてGaN半導体層をエピタキシャル成長させ、III族窒化物半導体基板を得た。
The group III nitride semiconductor substrate forming substrate thus obtained was cooled to room temperature, but the base substrate was not peeled off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Next, a GaN semiconductor layer was epitaxially grown using this group III nitride semiconductor substrate forming substrate to obtain a group III nitride semiconductor substrate.
(GaN半導体層をエピタキシャル成長させる工程)
成膜方法:HVPE法
成膜温度:1040℃
成膜ガス:HClガス 0.15L/min、NH3ガス1.5L/min
ソース :Gaソース(850℃)
膜厚 :310μm
温度プロファイル:図4
なお、図4において、GaClの下側の矢印は、50分〜80分、90〜180分の間でGaClが発生していることを示し、NH3の上側の矢印は、矢印で示す間中、NH3ガスを供給している時間を示している。
(Process for epitaxial growth of GaN semiconductor layer)
Deposition method: HVPE Deposition temperature: 1040 ° C
Deposition gas: HCl gas 0.15 L / min, NH 3 gas 1.5 L / min
Source: Ga source (850 ° C.)
Film thickness: 310μm
Temperature profile: Fig. 4
In FIG. 4, the arrow on the lower side of GaCl indicates that GaCl is generated between 50 minutes and 80 minutes and 90 to 180 minutes, and the arrow on the upper side of NH 3 is the middle of the arrow. , NH 3 gas supply time is shown.
(サファイア基板の剥離工程)
GaN半導体層を形成したHVPE装置中の温度を降温し、常温まで、冷却した。冷却過程において、下地基板は良好に剥離され、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ600arcsecであった。
(Sapphire substrate peeling process)
The temperature in the HVPE apparatus on which the GaN semiconductor layer was formed was lowered and cooled to room temperature. In the cooling process, the base substrate was peeled off satisfactorily, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. When the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured, it was 600 arcsec.
(実施例2)
GaN半導体膜の厚みを20nmとした。
他の条件は実施例1と同じである。
実施例2においても、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
また、GaN半導体基板の製造の際には、下地基板は剥離でき、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ650arcsecであった。
(Example 2)
The thickness of the GaN semiconductor film was 20 nm.
Other conditions are the same as those in Example 1.
Also in Example 2, the base substrate did not peel off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Further, when the GaN semiconductor substrate was manufactured, the base substrate could be peeled off, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. The half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured and found to be 650 arcsec.
(実施例3)
GaN半導体膜の厚みを50μmとした。
他の条件は実施例1と同じである。
実施例3においても、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
実施例3においても、GaN半導体基板の製造の際には、下地基板は良好に剥離され、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ250arcsecであった。
(Example 3)
The thickness of the GaN semiconductor film was 50 μm.
Other conditions are the same as those in Example 1.
Also in Example 3, the base substrate did not peel off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Also in Example 3, when the GaN semiconductor substrate was manufactured, the base substrate was peeled off satisfactorily, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. When the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured, it was 250 arcsec.
(実施例4)
GaN半導体膜の厚みを20μmとした。
他の条件は実施例1と同じである。
実施例4においても、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
実施例4においても、GaN半導体基板の製造の際には、下地基板は良好に剥離でき、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ300arcsecであった。
Example 4
The thickness of the GaN semiconductor film was 20 μm.
Other conditions are the same as those in Example 1.
Also in Example 4, the base substrate did not peel off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Also in Example 4, when the GaN semiconductor substrate was manufactured, the base substrate could be peeled well, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. When the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured, it was 300 arcsec.
(実施例5)
炭化アルミニウム層の厚みを20nmとした。
他の条件は実施例1と同じである。
実施例5においても、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
また、GaN半導体基板の製造の際には、下地基板は良好に剥離され、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ250arcsecであった。
(Example 5)
The thickness of the aluminum carbide layer was 20 nm.
Other conditions are the same as those in Example 1.
Also in Example 5, the base substrate did not peel off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Further, when the GaN semiconductor substrate was manufactured, the base substrate was peeled off satisfactorily, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. When the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured, it was 250 arcsec.
(実施例6)
炭化アルミニウム層の厚みを140nmとした。
他の条件は実施例1と同じである。
実施例6においても、III族窒化物半導体基板形成用基板において下地基板が剥離してしまうことはなかった。
また、実施例6においても、GaN半導体基板の製造の際には、下地基板は良好に剥離され、膜厚約300μmのGaN半導体基板を得ることができた。このGaN半導体基板の(0002)面のX線ロッキングカーブ半値幅を測定したところ700arcsecであった。
(Example 6)
The thickness of the aluminum carbide layer was 140 nm.
Other conditions are the same as those in Example 1.
Also in Example 6, the base substrate did not peel off in the group III nitride semiconductor substrate forming substrate.
Also in Example 6, when the GaN semiconductor substrate was manufactured, the base substrate was peeled off satisfactorily, and a GaN semiconductor substrate having a film thickness of about 300 μm could be obtained. When the half width of the X-ray rocking curve of the (0002) plane of this GaN semiconductor substrate was measured, it was 700 arcsec.
1 III族窒化物半導体基板形成用基板
11 下地基板
12 炭化物層を窒化した層
13 III族窒化物半導体膜
14 炭化アルミニウム層
15 窒化した炭化アルミニウム層
16 Cの濃縮部である炭素の層
21 族窒化物半導体層
121 第一層
122 第二層
151 炭化アルミニウムの層
152 窒化アルミニウムの層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Group III nitride semiconductor
Claims (1)
この下地基板上に設けられ、炭化アルミニウム層を窒化した層と、
前記炭化アルミニウム層を窒化した層上に設けられたIII族窒化物半導体膜とを備え、
前記III族窒化物半導体膜の厚みが、20nm以上、50μm以下であり、
前記炭化アルミニウム層を窒化した層の厚みが20nm以上、140nm以下であり、
前記炭化アルミニウム層を窒化した層は、炭化アルミニウムと、窒化アルミニウムと、炭素とを含み、
前記下地基板と、前記炭化アルミニウム層を窒化した層との界面に炭素の層が形成されておらず、前記炭化アルミニウム層を窒化した層中に前記炭素が分散しているIII族窒化物半導体基板形成用基板。 A base substrate;
A layer provided on the base substrate and nitrided an aluminum carbide layer;
A group III nitride semiconductor film provided on a layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer,
The thickness of the group III nitride semiconductor film is 20 nm or more and 50 μm or less,
The thickness of the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer is 20 nm or more and 140 nm or less,
The layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer includes aluminum carbide, aluminum nitride, and carbon.
A group III nitride semiconductor substrate in which no carbon layer is formed at the interface between the base substrate and the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer, and the carbon is dispersed in the layer obtained by nitriding the aluminum carbide layer Substrate for forming.
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