專利名稱：Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及in-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法。
背景技術(shù)：
用式InxGayAlzN(其中，OSxSl、 OSySl、 0》^1、 x+y+z^)示出的III-V 族(日本的元素周期表)氮化物半導(dǎo)體，用于紫外、藍色或綠色發(fā)光二極 管元件，或紫外、藍色或綠色激光二極管元件等半導(dǎo)體發(fā)光元件中。半導(dǎo) 體發(fā)光元件應(yīng)用于顯示裝置。
由于ni-v族氮化物半導(dǎo)體大量結(jié)晶生長困難，所以in-v族氮化物半 導(dǎo)體獨立基板的制造方法無法實用化。因此，通過使用有機金屬汽相生長 法(MovpE)等在藍寶石基板之上外延生長m-v族氮化物半導(dǎo)體的方法， 制造m-v族氮化物半導(dǎo)體基板。
但是，由于藍寶石基板的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)與m-v族氮化物半導(dǎo) 體不同，所以在使用藍寶石基板的方法中，在得到的ni-v族氮化物半導(dǎo)體 基板中會存在導(dǎo)入高密度的位錯、發(fā)生翹曲、并產(chǎn)生裂紋的情形。
此外，提案有將在藍寶石這樣的襯底基板上生長的m-v族氮化物半導(dǎo) 體與此襯底基板分離從而制造ni-v族氮化物半導(dǎo)體基板的方法。例如提案
有利用氫化物汽相生長法(HVPE)、在藍寶石基板上生長GaN層、此后 研磨并機械地去除藍寶石基板的方法；或者，利用HVPE在藍寶石基板上 生長GaN層、此后照射激光脈沖從而剝離GaN層的方法。此外，在特開 2000-12900號公報中，公開了作為容易去除的基板使用GaAs基板、利用 HVPE在GaAs基板上生長GaN、此后用王水溶解去除GaAs基板的方法。 并且，在特開2004-55799號公報中，公開了凹凸加工藍寶石基板、在凸部 的側(cè)面及上面形成Si02膜后生長GaN、此后冷卻、剝離從而得到III-V族 氮化物半導(dǎo)體基板的方法。
但是，這些方法無論哪一種方法也沒有實用化，因而正尋求一種制造
m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法。 本發(fā)明者等研討ni-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法的結(jié)果，直至完成本 發(fā)明。
艮P，本發(fā)明提供一種包括工序(i-i) (I-6)的m-v族氮化物半導(dǎo) 體基板的制造方法
(i-i)在襯底基板上配置無機粒子，
(I-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板上形 成凸部，
(I-3)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜， (I-4)去除無機粒子形成襯底基板的露出面， (i-5)在襯底基板的露出面上生長ni-v族氮化物半導(dǎo)體， (i-6)將m-v族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。 此外，本發(fā)明提供一種包括工序(n-i) (n-7)的m-v族氮化物半 導(dǎo)體基板的制造方法
(n-i)在襯底基板上配置無機粒子，
(II-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板上形 成凸部，
(n-3)去除無機粒子，
(n-4)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜， (n-5)去除凸部的頂部的被膜形成襯底基板的露出面， (n-6)在襯底基板的露出面上生長m-v族氮化物半導(dǎo)體， (n-7)將m-v族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。


圖i表示本發(fā)明的m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法i的工序。 圖2表示本發(fā)明的m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法2的工序。 圖中，i一襯底基板，ia—襯底基板的表面，1B—凸部，ic一凹部，
2 —無機粒子，3、 13 —被膜，4一生長掩模，5 — III-V族氮化物半導(dǎo)體層。
具體實施方式
III-V族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法1
本發(fā)明的m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法i，包括工序(i-i)
(1-6)。
在工序(1-1)中，在襯底基板上配置無機粒子。例如，如圖1 (a) 所示，準(zhǔn)備襯底基板l，在襯底基板1的表面1A上配置無機粒子2。
例如，襯底基板由藍寶石、SiC、 Si、 MgAl204、 LiTa03、 ZrB2、 CrB2
構(gòu)成，基于與ni-v族氮化物半導(dǎo)體的反應(yīng)性、熱膨脹系數(shù)差、高溫穩(wěn)定性
的觀點，優(yōu)選為藍寶石、SiC、 Si，更優(yōu)選為藍寶石。
例如，無機粒子由氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒化
物、金屬構(gòu)成。與無機粒子相比，它們的含量通常為50重量％以上，優(yōu)選 90重量％以上，更優(yōu)選95重量％以上。作為氧化物，例如可列舉硅石、 氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋅、氧化錫及釔鋁石榴石 (YAG)。作為氮化物，例如可列舉氮化硅、氮化硼。作為碳化物例如可列 舉碳化硅(SiC)、碳化硼、金剛石、石墨、富勒烯(fullerene)類。作為 硼化物，例如可列舉硼化鋯(ZrB2)、硼化絡(luò)(CrB2)。作為硫化物，例如 可列舉硫化鋅、硫化鎘、硫化鈣、硫化鍶。作為硒化物，例如可列舉硒化 鋅、硒化鎘。氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒化物，其所 含有的元素可以用其它元素部分地取代，作為它們的例子，作為活化劑可 列舉含鈰和銪的硅酸鹽和鋁酸鹽的熒光體。作為金屬，可列舉硅(Si)、鎳 (NO、鴿(W)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎂(Mg)、,丐(Ca)、鋁(Al)、 金(Au)、銀(Ag)、鋅(Zn)。
加熱處理無機粒子時，也可以是成為上述的氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硒化物、金屬的材料，例如可以是硅酮。硅酮是異有Si-0-Si 的無機性鍵作為主骨架，在Si中具有有機取代基的結(jié)構(gòu)的聚合物， 一旦以 約50(TC進行加熱處理，就成為硅石。
無機粒子既可以單獨地使用，或者也可混合它們使用。此外，例如， 無機粒子可以是用氧化物覆蓋由氮化物組成的無機粒子的被覆粒子。在其 中，無機粒子優(yōu)選是氧化物，更優(yōu)選是硅石。
無機粒子形狀可以是球狀(例如，剖面是圓、橢圓)，板狀(長度L 和厚度T的尺寸比L/T是1.5 100)，針狀(例如，寬度W和長度L的比 L/W是1.5 100)，或不定形(含各種各樣的形狀的粒子，作為整體形狀
6不統(tǒng)一)，優(yōu)選是球狀。因此，無機粒子更優(yōu)選是球狀硅石。
無機粒子的平均粒徑通常是5nm 50(im，優(yōu)選是10nm 10)im。如果 平均粒徑是5nm以上，則能夠長時間進行后述的干法蝕刻工序，容易深深 地蝕刻襯底基板。平均粒徑如果是5(Vm以下，則在后述的III-V族氮化物 半導(dǎo)體層的生長工序中使凸部間隔變近，所以容易使它們合體生長。在上 述平均粒徑的范圍內(nèi)，可以混合使用粒徑不同的無機粒子。平均粒徑是通 過離心沉降法測量的體積平均粒徑。雖然平均粒徑可以通過離心沉降法之 外的測量法例如動態(tài)光散射法、庫特氏計數(shù)法、激光衍射法、電子顯微鏡 等來測量，但此情況下，進行校正，換算為由離心沉降法測量的體積平均 粒徑也是可以的。例如，用離心沉降法及其它的粒度測量法求出成為標(biāo)準(zhǔn) 的粒子的平均粒徑，計算出它們的相關(guān)系數(shù)。對于粒徑不同的多個標(biāo)準(zhǔn)粒 子而言，優(yōu)選通過計算相對于通過離心沉降法測量的體積平均粒徑的相關(guān) 關(guān)系，作成校正曲線，從而求得相關(guān)系數(shù)。如果使用校正曲線的話，則依 據(jù)由離心沉降法以外的測量法得到的平均粒徑求體積平均粒徑。
例如，可以利用將襯底基板向含無機粒子和溶劑的漿料中浸漬的方 法，或在襯底基板上涂敷和噴霧漿料后進行干燥的方法來進行配置。
例如，溶劑是水、甲醇、乙醇、異丙醇、n-丁醇、乙二醇、二甲基乙 酰胺、丁酮、甲基異丁基酮，優(yōu)選是水。
優(yōu)選通過旋涂來進行涂敷。若根據(jù)此方法，就能夠在襯底基板上以均 勻的密度配置無機粒子。可以使用旋轉(zhuǎn)器來進行干燥。
相比于無機粒子的襯底基板的覆蓋率通常是1% 95%、優(yōu)選30% 95%，更優(yōu)選50% 95%。如果覆蓋率是1%以上的話，則在后工序中，容 易從襯底基板上剝離III-V族氮化物半導(dǎo)體層。雖然配置在襯底基板之上的 無機粒子可以是任意層結(jié)構(gòu)，但優(yōu)選為l層結(jié)構(gòu)即單粒子結(jié)構(gòu)。覆蓋率也 可以使用掃描型電子顯微鏡(SEM)求出，例如在圖1 (a)中，依據(jù)從上 面觀察配置無機粒子2的襯底基板1的表面1A時的、測量視野內(nèi)(面積 S)的粒子數(shù)P和粒子的平均粒徑d，按下式求出即可。
覆蓋率(％) =((d/2)2x^P'100)/S
在工序(1-2)中，以無機粒子為蝕刻掩模干法蝕刻襯底基板，在襯底 基板上形成凸部。例如，如圖1 (b)所示，通過以無機粒子2為掩模進行 襯底基板1的干法蝕刻，在襯底基板1上形成對應(yīng)無機粒子2的凸部1B。例如，干法蝕刻也可以使用ECR干法蝕刻裝置、ICP干法蝕刻裝置進 行。干法蝕刻通常按凸部的高度成為10nm 5pm、優(yōu)選成為30nm 3pm 的條件進行。
在工序(1-3)中，在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜。例如， 如圖l (c)所示，在襯底基板1上形成外延生長掩模用的被膜3，用被膜 3覆蓋凸部1B之間的凹部的表面、無機粒子2的露出面。
被膜可以是由抑制III-V族氮化物半導(dǎo)體的外延生長的材料制成，例如 由二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiNx)制成。
例如，可以通過CVD、蒸發(fā)法，以覆蓋襯底基板的條件來形成被膜。
(1-4)去除無機粒子形成襯底基板的露出面。例如，如圖1 (d)所示， 去除無機粒子2，在凸部1B的各頂部使襯底基板1露出，或在形成在凸 部1B間的各凹部1C的表面上保留被膜3，由此形成生長掩模4。
例如可以通過使用毛刷輥清洗機、研磨機的物理的方法來進行去除。 此外，在能夠選擇蝕刻無機粒子和被膜的情況下，也可以通過干法蝕刻進 行去除。
(1-5)在襯底基板的露出面上外延生長III-V族氮化物半導(dǎo)體。例如， 如圖1 (d)及(e)所示，通過在沒有被生長掩模4覆蓋的凸部1B的各 頂部lBa上生長III-V族氮化物半導(dǎo)體，使生長的各III-V族氮化物半導(dǎo)體 合體，來形成III-V族氮化物半導(dǎo)體層5。
III-V族氮化物半導(dǎo)體層，通常用InxGayAlzN(其中，0^cSl、 0Sy3、 OSzSl、 x+y+z-l)表示。
例如，可以通過有機金屬汽相生長法(MOVPE)、鹵化物汽相生長法 (HVPE)、分子線外延法(MBE)來進行外延生長。
在MOVPE中，使用以下的原料即可。作為III族原料，例如可列舉 三甲基鎵[(CH3)3Ga、以下記為"TMG"]、三乙基鎵[(C2Hs)3Ga、 "TEG"]這樣 的用式R,R2R3Ga (R,、 R2、 R3表示低級垸基)表示的三烷基鎵；三甲基 鋁[(CH3)3A1、以下記為"TMA"]、三乙基鋁[(C2Hs)3Al、 "TEA"]、三異丁基 鋁[(i-QH9)3Al、]這樣的用式RiR2R3Al (R!、 R2、 113表示低級烷基)表示 的三烷基鋁；三甲胺三氫化鋁[trimethylamine alane， (CH3)3N: A1H3]; 三甲基銦[(CH3)3ln、 "TMI"]、三乙基銦[(C2H5)3ln]這樣的用式R!R2R3ln(R,、 R2、 R3表示低級烷基)表示的三烷基銦；二乙基銦氯化物[(C2H5)2lnCl]這樣的由三垸基銦將1至2個垸基取代為鹵素原子的、用銦氯化物[InCl]這 樣的式InX (X是鹵素原子)表示的鹵化銦。它們既可以單獨地使用也可 以混合使用。在這些iii族原料中，作為鎵源優(yōu)選tmg、作為鋁源優(yōu)選tma、 作為銦源優(yōu)選tmi。作為v族原料，例如可列舉氨、肼、甲基肼、1， 1-二甲基胼、1， 2-二甲基肼、叔丁胺、乙二胺等。它們既可以單獨地使用也 可以混合使用。這些原料當(dāng)中，由于氨和肼在分子中不含碳原子，向半導(dǎo) 體中的碳的污染少，所以優(yōu)選氨和肼，基于高純度品容易得到的觀點，更 優(yōu)選氨。在movpe中，作為生長時的氛圍氣體及有機金屬原料的運載氣 體，可以使用氮、氫、氬、氦，優(yōu)選氫、氦。它們既可以單獨地使用也可 以混合使用。在movpe中，通常將原料氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐中，在形成有生
長掩模的襯底基板上生長m-v族氮化物半導(dǎo)體層。反應(yīng)爐包括從原料供給
裝置向反應(yīng)爐提供原料氣體的原料供給線，在反應(yīng)爐內(nèi)設(shè)置用于加熱基板 的基座。為了均勻地生長氮化物半導(dǎo)體層，基座通常為靠旋轉(zhuǎn)裝置能夠旋 轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。在基座的內(nèi)部具備用于加熱基座的紅外線燈等加熱裝置。通過 此加熱，在生長基板上熱分解通過原料供給線提供給反應(yīng)爐的原料氣體， 在基板上汽相生長所希望的化合物。向反應(yīng)爐供給的原料氣體中未反應(yīng)的 原料氣體自排氣線向反應(yīng)爐的外部排出，送到排氣處理裝置。
在hvpe中，可以使用以下的原料。作為in族原料，例如可列舉在高
溫下使鎵金屬與氯化氫氣體反應(yīng)生成的氯化鎵氣體和在高溫下使銦金屬 與氯化氫氣體反應(yīng)生成的氯化銦氣體。作為v族原料，例如可列舉氨。作 為運載氣體，例如可列舉氮、氫、氬、氦，優(yōu)選氫、氦。它們既可以單獨 地使用也可以混合使用。在hvpe中，將這些原料氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐中，在
襯底基板上生長m-v族氮化物半導(dǎo)體層直到規(guī)定的厚度即可。
此外，在mbe中也可以使用以下的原料。作為iii族的原料，例如可 列舉鎵、鋁、銦的金屬。作為v族原料可列舉氮、氨。在mbe中，也可
以將這些原料氣體導(dǎo)入反應(yīng)爐內(nèi)生長m- v族氮化物半導(dǎo)體層。
在外延生長中，優(yōu)選在襯底基板和m-v族氮化物半導(dǎo)體層之間形成空
隙(airgep)，例如，如圖1 (b)及(e)所示，優(yōu)選在襯底基板1的各凹 部1C形成空隙這樣生長iii-v族氮化物半導(dǎo)體層5。 一旦形成空隙，iii-v 族氮化物半導(dǎo)體層與襯底基板分離就會變?nèi)菀住?br> 在工序(i-6)中，將m-v族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。例如，如圖i (f)所示，將ni-v族氮化物半導(dǎo)體層5與襯底基板i分離，就得 到由m-v族氮化物半導(dǎo)體層5形成的獨立基板。
分離可以通過施加應(yīng)力機械地將襯底基板從ni-v族氮化物半導(dǎo)體層 上剝離的方法來進行，作為應(yīng)力，無論是內(nèi)部應(yīng)力、還是外部應(yīng)力都可以。
例如可以利用對襯底基板和in-v族氮化物半導(dǎo)體層的界面施加內(nèi)部 應(yīng)力和/或外部應(yīng)力的方法來進行分離。通過對界面施加內(nèi)部應(yīng)力和/或外 部應(yīng)力，就能夠容易將襯底基板和ni-v族氮化物半導(dǎo)體層分離(剝離)。
作為利用內(nèi)部應(yīng)力的方法，可列舉在生長ni-v族氮化物半導(dǎo)體層后， 依據(jù)ni-v族氮化物半導(dǎo)體層和襯底基板的熱膨脹系數(shù)差利用應(yīng)力自然剝 離襯底基板的方法。典型地，通過從in-v族氮化物半導(dǎo)體層的生長溫度冷 卻到室溫，從室溫利用低溫介質(zhì)(液氮等)冷卻到低溫，或自室溫加熱后， 利用低溫介質(zhì)(液氮等)冷卻到低溫來進行也是可以的。
作為利用外部應(yīng)力的方法，可列舉固定ni-v族氮化物半導(dǎo)體層、襯底 基板的任意一個，對另一個施加沖擊的方法。
m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法2
本發(fā)明的m-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法2，包括工序(n-i) (n-7)。
在工序(n-i)中，在襯底基板上配置無機粒子。例如，如圖2 (a)
所示，制備襯底基板1，在襯底基板1的表面1A上配置無機粒子2。作為
襯底基板、無機粒子，可以使用與上述的工序(1-1)相同的物質(zhì)，此外， 配置也可以用與上述的工序(1-1)相同的方法來進行。
在工序(n-2)中，以無機粒子為蝕刻掩模干法蝕刻襯底基板，在襯
底基板上形成凸部。例如，如圖2 (b)所示，通過以無機粒子2為掩模進 行襯底基板1的干法蝕刻,在襯底基板1上形成對應(yīng)無機粒子2的凸部1B。 干法蝕刻，可以用與上述的工序(1-2)相同的方法進行。
在工序(II-3)中，去除無機粒子。例如如圖2 (b)及(c)所示，形 成去除了無機粒子2的凸部1B，得到具有凸部1B間的凹部1C的基板1。 去除，例如可以通過使用了毛刷輥清洗機、研磨機的物理的方法進行。
在工序(II-4)中，在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜。例如， 如圖2 (d)所示，在襯底基板1上形成外延生長掩模用的被膜13。在圖2 (d)中，被膜13覆蓋成為凹凸?fàn)顟B(tài)的襯底基板1的整個表面，即覆蓋凸部IB間的凹部1C的表面及凸部IB的各頂部。被膜可以使用與上述的工
序(i-3)相同的物質(zhì)，此外，形成也可以通過與工序a-3)相同的方法進 行。
在工序(II-5)中，去除凸部的頂部的被膜形成襯底基板的露出面。 例如，如圖2 (e)所示，在凸部1B間的凹部1C的表面上保留被膜13， 形成外延生長掩模4，另一方面去除這之外的被膜。例如可以通過研磨來 進行去除。
在工序(n-6)中，在襯底基板的露出面上生長ni-v族氮化物半導(dǎo)體。
例如，如圖2 (e)及(f)所示，通過在沒有被生長掩模4覆蓋的凸部1B 的各頂部lBa上生長ni-V族氮化物半導(dǎo)體，使生長的各III-V族氮化物半
導(dǎo)體合體，來形成in-v族氮化物半導(dǎo)體層5。
在工序(n-7)中，將ni-v族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。例如， 如圖2 (g)所示，將ni-v族氮化物半導(dǎo)體層5與襯底基板i分離，就得 到由m-v族氮化物半導(dǎo)體層5形成的獨立基板?？梢酝ㄟ^與上述工序a-6) 相同的方法來進行分離。
實施例
雖然按照實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。 實施例i
作為襯底基板，使用鏡面拋光藍寶石的c面的藍寶石基板。作為無機
粒子，使用球狀的硅石粒子(宇部日東化成(株)公司制、HIPRESICA (商 品名)平均粒徑3pm),使用將其分散在乙醇中而成的8重量％漿料。在 停止的旋轉(zhuǎn)器上，將漿料涂敷在藍寶石基板上，之后以500rpm旋轉(zhuǎn)10秒 鐘，接著以2500rpm旋轉(zhuǎn)40秒鐘，干燥藍寶石基板。藍寶石基板上的硅 石粒子的覆蓋率為87%。
干法蝕刻藍寶石基板到深度0.35)im，在藍寶石基板表面形成對應(yīng)硅石 粒子的形狀的凸部。使用ICP干法蝕刻裝置，以基板偏壓功率300W、 ICP 功率800W、壓力2Pa、氯氣體32sccm、三氯化硼氣體48sccm、氬氣體 190sccm、處理時間5分鐘的條件來進行干法蝕刻。
在硅石粒子接在藍寶石基板上的狀態(tài)下，通過蒸渡，在藍寶石基板上 形成2000A的二氧化硅(Si02)膜。
利用棉棒將藍寶石基板的凸部上的Si02與硅石粒子一起去除。在藍寶石基板上外延生長in-v族氮化物半導(dǎo)體層。外延生長，利用
MOVPE，以1氣壓、基座溫度485X:、以氫為運載氣體，提供運載氣體、 氨及TMG，生長厚度約500A的GaN緩沖層。使基座溫度為90(TC后，提 供運載氣體、氨、TMG，形成未摻雜的GaN層。按基座溫度為1040°C ， 將爐壓力降到1/4氣壓，提供運載氣體、氨、TMG，形成未摻雜的GaN 層。在生長未摻雜的GaN層到20pm后，從生長溫度的104(TC慢慢冷卻 到室溫。通過冷卻，在藍寶石基板界面發(fā)生剝離。分離藍寶石基板，得到 III-V族氮化物半導(dǎo)體獨立基板(GaN單晶、厚度20iim)。 實施例2
作為襯底基板，使用鏡面拋光藍寶石的C面的藍寶石基板。作為無機 粒子，使用球狀的硅石粒子(宇部日東化成(株)公司制、HIPRESICA (商 品名)平均粒徑lpm)，使用將其分散在乙醇中而成的8重量％漿料。在 停止的旋轉(zhuǎn)器上，將漿料涂敷在藍寶石基板上，之后以500rpm旋轉(zhuǎn)10秒 鐘，接著以2500rpm旋轉(zhuǎn)40秒鐘，干燥藍寶石基板。藍寶石基板上的硅 石粒子的覆蓋率為83%。
干法蝕刻藍寶石基板到深度0.21pm,在藍寶石基板表面上形成對應(yīng)硅 石粒子的形狀的凸部。使用ICP千法蝕刻裝置，以基板偏壓功率300W、 ICP功率800W、壓力2Pa、氯氣體32sccm、三氯化硼氣體48sccm、氬氣 體190sccm、處理時間3分鐘的條件來進行干法蝕刻。
在硅石粒子接在藍寶石基板上的狀態(tài)下，通過蒸渡，在藍寶石基板上 形成2000A的二氧化硅(Si02)膜。
利用棉棒將藍寶石基板的凸部上的Si02與硅石粒子一起去除。
接著，與實施例1相同地進行而在藍寶石基板上外延生長III-V族氮化 物半導(dǎo)體層。
使未摻雜的GaN層生長到20|im后，從生長溫度1040'C慢慢冷卻到
室溫。通過冷卻，在藍寶石基板界面發(fā)生剝離。分離藍寶石基板，得到m-v
族氮化物半導(dǎo)體獨立基板(GaN單晶、厚度2(^m)。 實施例3
作為襯底基板，使用鏡面拋光藍寶石的C面的藍寶石基板。作為無機 粒子，使用膠體二氧化硅(日本觸媒(株)制、SEAHOSTERKE-W50 (商 品名)平均粒徑550nm、水溶劑)中所含的球狀硅石粒子。在旋轉(zhuǎn)器上放
12置藍寶石基板， 一面以800rpm旋轉(zhuǎn)， 一面滴下稀釋為16重量％的漿料， 進一步，以8000rpm旋轉(zhuǎn)40秒鐘，干燥藍寶石基板。藍寶石基板上的硅 石粒子的覆蓋率為92%。
干法蝕刻藍寶石基板到深度0. l(im，在藍寶石基板表面形成對應(yīng)硅石 粒子的形狀的凸部。使用ICP干法蝕刻裝置，以基板偏壓功率300W、 ICP 功率800W、壓力2Pa、氯氣體32sccm、三氯化硼氣體48sccm、氬氣體 190sccm、處理時間1.5分鐘的條件來進行干法蝕刻。
在硅石粒子接在藍寶石基板上的狀態(tài)下，通過蒸渡，在藍寶石基板上 形成2000A的二氧化硅(Si02)膜。
利用棉棒將藍寶石基板的凸部上的SK)2與硅石粒子一起去除。
接著，與實施例1相同地，在藍寶石基板上外延生長III-V族氮化物半 導(dǎo)體層。
使未摻雜的GaN層生長到20pm后，從生長溫度104(TC慢慢冷卻到 室溫。通過冷卻，在藍寶石基板界面發(fā)生剝離。分離藍寶石基板，得到III-V 族氮化物半導(dǎo)體獨立基板(GaN單晶、厚度2(^m)。
比較例1
不進行作為襯底基板的藍寶石基板的加工，與實施例l相同，在沒有
加工的藍寶石基板上進行m-v族氮化物半導(dǎo)體層的外延生長。
使未慘雜的GaN層生長到20,后，從生長溫度104(TC慢慢冷卻到 室溫。在GaN層和藍寶石基板界面沒有產(chǎn)生剝離。
進一步繼續(xù)生長，使未摻雜的GaN層生長到45jam后，從生長溫度 104(TC慢慢冷卻到室溫。在此冷卻中，在GaN層和藍寶石基板界面沒有 產(chǎn)生剝離，GaN層和藍寶石基板一起斷裂。
工業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，容易得到ra-v族氮化物半導(dǎo)體獨立基板。
權(quán)利要求
1、一種III-V族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法，其包括以下工序(I-1)～(I-6)，其中，(I-1)在襯底基板上配置無機粒子，(I-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板形成凸部，(I-3)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜，(I-4)去除無機粒子，形成襯底基板的露出面，(I-5)使III-V族氮化物半導(dǎo)體在襯底基板的露出面上生長，(I-6)將III-V族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。
2、 一種ni-v族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法，其包括以下工序 (n-i) (n國7)，其中，(n-i)在襯底基板上配置無機粒子，(n-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板形成 凸部，(n-3)去除無機粒子，(n-4)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜， (n-5)去除凸部的頂部的被膜，形成襯底基板的露出面， (ii-6)使m- v族氮化物半導(dǎo)體在襯底基板的露出面上生長， (n-7)將ni-v族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述無機粒子由選自氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硒 化物及金屬中的至少i種物質(zhì)構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述氧化物是選自硅石、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰、氧 化鋅、氧化錫及釔鋁石榴石中的至少一種物質(zhì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述無機粒子的形狀是球狀、板狀、針狀或不定形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在工序(i-5)或工序(n-6)中，在襯底基板和m-v族氮化物半導(dǎo)體層之間形成空隙。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在工序(1-6)或工序(II-7)中，分離是通過施加應(yīng)力從而機械地從m-v族氮化物半導(dǎo)體層剝離襯底基板的方法來進行的。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，分離是利用內(nèi)部應(yīng)力或外部應(yīng)力來進行的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，分離是通過以下方法來進行的，所述方法是利用基于III-V族氮化物半 導(dǎo)體層和襯底基板的熱膨脹系數(shù)差的應(yīng)力來自然剝離襯底基板的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及III-V族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法。本發(fā)明的III-V族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法包括工序(I-1)～(I-6)(I-1)在襯底基板上配置無機粒子；(I-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板上形成凸部；(I-3)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜；(I-4)去除無機粒子形成襯底基板的露出面；(I-5)在襯底基板的露出面上生長III-V族氮化物半導(dǎo)體；(I-6)將III-V族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。此外，本發(fā)明的III-V族氮化物半導(dǎo)體基板的制造方法包括工序(II-1)～(II-7)(II-1)在襯底基板上配置無機粒子；(II-2)以無機粒子為蝕刻掩模，干法蝕刻襯底基板，在襯底基板上形成凸部；(II-3)去除無機粒子；(II-4)在襯底基板上形成外延生長掩模用的被膜；(II-5)去除凸部的頂部的被膜形成襯底基板的露出面；(II-6)在襯底基板的露出面上生長III-V族氮化物半導(dǎo)體；(II-7)將III-V族氮化物半導(dǎo)體與襯底基板分離。
文檔編號C30B29/38GK101432850SQ20078000808
公開日2009年5月13日 申請日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者上田和正, 笠原健司, 西川直宏 申請人:住友化學(xué)株式會社