氮化物半导体晶圆的制造方法及氮化物半导体晶圆技术

本发明专利技术为一种氮化物半导体晶圆的制造方法，其为通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在硅单晶基板上的氮化物半导体晶圆的制造方法，其中，将电阻率为1000Ω

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氮化物半导体晶圆的制造方法及氮化物半导体晶圆


[0001]本专利技术涉及氮化物半导体晶圆的制造方法及氮化物半导体晶圆。

技术介绍

[0002]以GaN及AlN为代表的氮化物半导体由于能够制作使用了二维电子气的高电子迁移率晶体管(HEMT)，故期待其作为高频用途的半导体器件的应用。此外，上述氮化物半导体也为机械特性优异的压电体，还期待将其利用于通信用高频滤波器、传感器、能量采集器(energy harvester)等中。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：国际公开第2005/038899号专利文献2：日本特开2012
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79952号公报专利文献3：日本特开2011
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103380号公报

技术实现思路

本专利技术要解决的技术问题
[0004]然而，不易制作这些氮化物半导体的晶圆。在产业应用中，使用通过气相沉积而形成在蓝宝石、SiC或硅基板上的氮化物半导体薄膜。尤其是通过气相沉积而在硅基板上制作氮化物半导体薄膜时，由于能够使用口径比蓝宝石及SiC大的基板，因此生产率高，在散热性方面有利，认为有前景。专利文献1公开了将高电阻硅晶圆用作高频通信器件的支撑基板。
[0005]此外，在高频器件中，为了改善高频特性，需降低器件及其支撑基板、周边的封装的寄生电容。认为为了降低寄生电容而将氧浓度低、高电阻的硅基板用于支撑基板或封装时，可改善特性，并且在成本上也有优点。
[0006]另一方面，器件制造工序包括在基板上的外延生长或热处理、贴合等工序，在该过程中，可能会因不同种类的材料间的晶格常数差或热膨胀系数差，在基板中产生应力而发生塑性变形。当发生塑性变形时，晶圆会大幅变形，形状无法恢复原状，因此可能会发生翘曲异常或接合不良。
[0007]尤其是高电阻率且低氧浓度的硅基板的所含掺杂剂、氧等杂质明显较少，故而机械强度低。因此，使氮化物半导体外延生长时，会因由晶格常数差或热膨胀系数差引起的应力而易于发生翘曲的增大或塑性变形，故而利用生长条件或缓和层来降低应力。专利文献2中公开了一种为了减少基板的翘曲而在硅单晶基板上形成了层叠有多个复合层的周期沉积层的氮化镓系化合物半导体基板。
[0008]此外，专利文献3中公开了一种使用5000Ω
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cm的高电阻率硅基板的GaN/Si基板，但翘曲量随着氧浓度的减少而增大。然而，为了在一般的器件制作的工艺中使用，期望翘曲量为50μm以下，该专利文献并未提供充分的对策。
[0009]本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种即便基板是作为高频器件的支撑基板而有前景的高电阻率且低氧浓度、特别是超低氧浓度的硅单晶基板，也抑制了塑性变形及翘曲的氮化物半导体晶圆的制造方法。解决技术问题的技术手段
[0010]本专利技术为了达成上述目的而完成，提供一种氮化物半导体晶圆的制造方法，其为通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在硅单晶基板上的氮化物半导体晶圆的制造方法，其中，将电阻率为1000Ω
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cm以上、氧浓度小于1
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原子/cm3、厚度为1000μm以上的硅单晶基板用作所述硅单晶基板，通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在该硅单晶基板上。
[0011]根据这种氮化物半导体晶圆的制造方法，能够制造即便在使用机械强度低、高电阻率且氧浓度小于1
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原子/cm3的超低氧浓度的硅单晶基板的情况下，也抑制了塑性变形及翘曲的氮化物半导体晶圆。
[0012]此时，能够在通过气相沉积使所述氮化物半导体薄膜生长后，对所述硅单晶基板的与使所述氮化物半导体薄膜生长的面相反的面进行抛光，将所述硅单晶基板减薄。
[0013]通过如此地在气相沉积后对背面的硅单晶基板进行抛光而将其减薄，能够防止高温生长中的塑性变形，即使在冷却后加工成适合器件制造的基板厚度，也能够获得翘曲小的晶圆。
[0014]此时，提供一种氮化物半导体晶圆，其为在硅单晶基板上具有氮化物半导体薄膜的氮化物半导体晶圆，其中，所述硅单晶基板的电阻率为1000Ω
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cm以上、氧浓度小于1
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原子/cm3、厚度为1000μm以上。
[0015]根据这种氮化物半导体晶圆，即使在将机械强度低、高电阻率且超低氧浓度的硅单晶基板用作支撑基板的情况下，塑性变形及翘曲也得到了抑制。专利技术效果
[0016]如上所述，根据本专利技术的氮化物半导体晶圆及其制造方法，能够提供一种即使基板是作为高频器件的支撑基板而有前景的高电阻率且超低氧浓度的硅单晶基板，也抑制了塑性变形及翘曲的氮化物半导体晶圆。
附图说明
[0017]图1为概念性地示出本专利技术的氮化物半导体晶圆的一个实例的截面示意图。图2为示出作为本专利技术的氮化物半导体晶圆的应用例而形成HEMT结构的情况的截面示意图。图3为示出气相沉积中的氮化物半导体晶圆的曲率的变化的曲线图。
具体实施方式
[0018]以下，详细地说明本专利技术，但本专利技术并不限定于此。
[0019]如上所述，谋求一种即使在使用作为高频器件的支撑基板而有前景但机械强度低、高电阻率且低氧浓度的硅单晶基板的情况下，也抑制了塑性变形及翘曲的氮化物半导体晶圆及其制造方法。由于在低氧之中，小于1
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原子/cm3、进一步为0.5
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原子/cm3以下的超低氧浓度且高电阻率的硅单晶尤其能够确保使寄生电容降低，能够谋求高频器件的高频特性
的提高，因此其在今后的更高性能的高频用途所要求的半导体器件中的应用备受期待。然而，在超低氧的情况下氧杂质量尤其低，因此机械强度明显较低，在外延生长中，翘曲及塑性变形极易增大。
[0020]作为用于高频元件的硅单晶基板，谋求一种电阻率为1000Ω
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cm以上的高电阻率的硅单晶基板。此外，通过使氧浓度为7
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原子/cm3以下、尤其是小于1
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原子/cm3，能够完全抑制热施主对电阻率的影响。然而，如此设为高电阻率、超低氧浓度时，比起一般的低电阻率基板，位错时的杨氏模量低、极易发生塑性变形。对此，本申请的专利技术人发现，通过制成晶圆的厚度为1000μm以上的硅单晶基板，能够抑制塑性变形。
[0021]即，本申请的专利技术人对上述技术问题进行了反复研究，结果发现，通过下述的氮化物半导体晶圆的制造方法，能够制造一种即使使用高电阻率且超低氧浓度的硅单晶基板，也抑制了塑性变形及翘曲的氮化物半导体晶圆，从而完成了本专利技术，所述氮化物半导体晶圆的制造方法为通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在硅单晶基板上的氮化物半导体晶圆的制造方法，其中，将电阻率为1000Ω
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cm以上、氧浓度小于1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种氮化物半导体晶圆的制造方法，其为通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在硅单晶基板上的氮化物半导体晶圆的制造方法，其特征在于，将电阻率为1000Ω
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cm以上、氧浓度小于1
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原子/cm3、厚度为1000μm以上的硅单晶基板用作所述硅单晶基板，通过气相沉积使氮化物半导体薄膜生长在所述硅单晶基板上。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体晶圆的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：土屋庆太郎，筱宮胜，萩本和德，久保埜一平，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：