【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及氮化物半导体基板及氮化物半导体基板的制造方法。
技术介绍
1、作为半导体薄膜制造方法之一的mocvd法，在大口径化、量产性方面优异，能够将均质的薄膜晶体进行成膜，因此应用广泛。以gan为代表的氮化物半导体作为超越si材料的界限的下一代的半导体材料而受到期待。
2、gan因饱和电子速率大这一特性而能够制作可高频工作的装置，并因绝缘击穿电场大而可在高输出功率下进行工作。此外，还可期待轻量化、小型化、低耗电化。
3、近年来，因以5g等为代表的通讯速度的高速化、伴随该高速化的高输出功率化的要求，能够在高频且高输出功率下工作的gan hemt受到瞩目。
4、作为在用于制作gan装置的gan外延晶圆中使用的基板，硅单晶基板最为价廉且有利于大口径化。此外，因导热系数高且放热性良好，也使用有sic基板。但是，这些基板由于与gan的热膨胀系数不同从而容易在外延成膜后的冷却工序中应力发挥作用而产生裂纹。此外，由于施加了强烈的应力，有时会在装置制程中发生晶圆破裂的情况。此外，无法将较厚的gan进行成膜，即便在外延层内将复杂的应力缓和层进行成膜，在无裂纹的情况下最多5μm左右即达到极限。
5、由于gan基板具有与gan外延生长层相同(或者非常相近)的热膨胀系数，因此不易发生如上所述的裂纹问题且不易发生因翘曲造成的晶圆破裂的问题。此外，由于gan基板与进行外延生长的gan层的晶格常数差极小，可解决因晶格常数差造成的发生位错或结晶性恶化的问题。
6、但是独立gan基板不仅制作困难，而
7、因此，开发有一种gan外延用的大口径基板(以下，称为gan用支撑基板或者仅称为生长基板)，其为大口径且与gan的热膨胀系数相近。通常的gan用支撑基板由支撑结构、层叠于该支撑结构的一个面的平坦化层、及层叠于该平坦化层的单晶硅层构成，所述支撑结构包含多晶陶瓷芯、第一粘合层、导电层、第二粘合层及阻障层。此外，有时还包含导电层未成膜或者仅在其中一侧成膜的情况。或者，还有在阻障层的背面成膜有导电层的情况。
8、通过使用该gan用支撑基板，能够制作一种gan外延基板，其为大口径且外延膜的厚度较厚，并且不会产生裂纹。此外，由于与gan的热膨胀系数差极小，因此在gan生长中或冷却中不易产生翘曲，从而不仅能够将成膜后的基板的翘曲控制得较小，还无需在外延生长层中设置复杂的应力缓和层，因此外延成膜时间变短，能够大幅地削减外延生长所需的成本。
9、进一步，gan用支撑基板大部分为陶瓷，因此基板本身非常硬，不易发生塑性变形，并且不会发生使氮化物半导体在口径大的硅单晶基板上生长时所发生的晶圆破裂。
10、专利文献1中公开了一种与gan的热膨胀系数相近的贴合基板(gan用支撑基板)的技术。
11、gan用支撑基板虽然不易发生因热膨胀系数差导致的生长中的翘曲的问题，但由于表层是由硅层所构成，因此容易产生与gan层的晶格常数差而产生晶体缺陷(位错)。其结果，成膜于gan支撑用基板上的gan外延层的结晶性，与将硅单晶基板用作支撑基板时的情况没有太大变化。
12、专利文献2中记载了一种方法，其通过照射脉冲激光射线将蓝宝石基板与gan层剥离。
13、专利文献3中记载了一种方法，其通过激光束处理等剥离半导体薄膜，然后将其贴合于另外的基板。
14、现有技术文献
15、专利文献
16、专利文献1：日本特表2019-523994号公报
17、专利文献2：日本特开2013-21225号公报
18、专利文献3：日本特开2010-161355号公报
技术实现思路
1、（一）要解决的技术问题
2、但是，专利文献1～3均未记载或启示用于提高成膜于gan用支撑基板上的gan外延层的结晶性的对策。
3、本专利技术是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种氮化物半导体基板及其制造方法，所述氮化物半导体基板包含翘曲少、发生位错少且结晶性良好的iii族氮化物半导体层。
4、（二）技术方案
5、为了解决上述问题，本专利技术提供一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含gan的iii族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
6、所述支撑基板包含：
7、复合基板，其由多个层层叠而成，所述多个层包含多晶陶瓷芯、接合于整个所述多晶陶瓷芯的第一粘合层、层叠于整个所述第一粘合层的第二粘合层及结合于整个所述第二粘合层的阻障层；及，
8、iii族氮化物半导体晶种层，其隔着平坦化层接合于所述复合基板上且至少包含gan；
9、其中，所述iii族氮化物半导体层形成于所述iii族氮化物半导体晶种层上，所述iii族氮化物半导体晶种层的gan的(0002)生长面的结晶性以xrd半峰宽计为550角秒(arcsec)以下。
10、若是由此在晶种的gan的(0002)生长面的结晶性以xrd半峰宽计为550角秒以下的iii族氮化物半导体晶种层上形成有iii族氮化物半导体层而成的氮化物半导体基板，则能够制成具有位错密度极小且结晶性良好的iii族氮化物半导体层的基板，能够提高装置的特性。
11、此外，若为本专利技术的氮化物半导体基板，则通过包含支撑基板，且所述支撑基板含有层叠了多个层的复合基板，能够减小因热膨胀系数差所造成的iii族氮化物半导体层在外延生长中的翘曲，能够具有不含裂纹且厚度大的iii族氮化物半导体层。因此，能够将iii族氮化物半导体层最终从支撑基板上剥离而用作独立基板。
12、此外，本专利技术提供一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含gan的iii族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
13、所述支撑基板包含：
14、复合基板，其由多个层层叠而成，所述多个层包含多晶陶瓷芯、结合于整个所述多晶陶瓷芯的第一粘合层、结合于整个所述第一粘合层的阻障层、结合于所述阻障层的背面的第二粘合层及结合于所述第二粘合层的背面的导电层；及，
15、iii族氮化物半导体晶种层，其隔着仅结合于所述复合基板的表面的平坦化层而接合于所述复合基板上且至少包含gan；
16、其中，所述iii族氮化物半导体层形成在所述iii族氮化物半导体晶种层上，所述iii族氮化物半导体晶种层的gan的(0002)生长面的结晶性以xrd半峰宽计为550角秒以下。
17、若是由此在晶种的gan的(0002)生长面的结晶性以xrd半峰宽计为550角秒以下的iii族氮化物半导体晶种层上形成有iii族氮化物半导体层而成的氮化物半导体基板，则能够制成具有位错密度极小且结晶性良好的iii族氮化物半导体层的基板，能够提高装置的特性。
18、此外，若为这样的氮化物半导体基板，则通过包含支撑基板，且所述支撑基板含有层叠了多个层的复合基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含GaN的III族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
2.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含GaN的III族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
3.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含GaN的III族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，除了GaN以外，所述III族氮化物半导体层还包含AlN及AlGaN中的一种以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述多晶陶瓷芯包含氮化铝。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述第一粘合层及所述第二粘合层分别包含硅酸四乙酯和/或氧化硅，所述阻障层包含氮化硅。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述第一粘合层及所述第二粘合层分别具有50～200nm的厚度，所述阻障层具有100nm～1500nm的厚度。>
8.根据权利要求1~7中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述平坦化层包含选自由硅酸四乙酯、氧化硅、氧化铝、氮化硅及氮氧化硅组成的组中的至少一种，且具有500nm～3000nm的厚度。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述III族氮化物半导体晶种层具有100nm以上的厚度。
10.根据权利要求1所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述复合基板在所述第一粘合层与所述第二粘合层之间进一步具有层叠于整个所述第一粘合层或层叠于所述第一粘合层的单侧的导电层。
11.根据权利要求10所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述导电层具有50nm～500nm的厚度。
12.根据权利要求1、10及11中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述复合基板进一步具有层叠于未接合有所述III族氮化物半导体晶种层的背面侧表面的背面导电层。
13.一种氮化物半导体基板的制造方法，其包括使III族氮化物半导体层在至少包含GaN的III族氮化物半导体晶种层上外延生长，其特征在于，包含下述工序：
14.根据权利要求13所述的氮化物半导体基板的制造方法，其特征在于，在工序(4)中，准备在所述第一粘合层与所述第二粘合层之间进一步具有层叠于整个所述第一粘合层或层叠于所述第一粘合层的单侧的导电层的基板作为所述复合基板。
15.一种氮化物半导体基板的制造方法，其包括使III族氮化物半导体层在至少包含GaN的III族氮化物半导体晶种层上外延生长，其特征在于，包含下述工序：
16.一种氮化物半导体基板的制造方法，其包括使III族氮化物半导体层在至少包含GaN的III族氮化物半导体晶种层上外延生长，其特征在于，包含下述工序：
17.根据权利要求13~16中任一项所述的氮化物半导体基板的制造方法，其特征在于，工序(3)中所使用的所述激光的波长为360nm以上且1100nm以下。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含gan的iii族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
2.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含gan的iii族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
3.一种氮化物半导体基板，其是在支撑基板上形成有包含gan的iii族氮化物半导体层的氮化物半导体基板，其特征在于，
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，除了gan以外，所述iii族氮化物半导体层还包含aln及algan中的一种以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述多晶陶瓷芯包含氮化铝。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述第一粘合层及所述第二粘合层分别包含硅酸四乙酯和/或氧化硅，所述阻障层包含氮化硅。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述第一粘合层及所述第二粘合层分别具有50～200nm的厚度，所述阻障层具有100nm～1500nm的厚度。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述平坦化层包含选自由硅酸四乙酯、氧化硅、氧化铝、氮化硅及氮氧化硅组成的组中的至少一种，且具有500nm～3000nm的厚度。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的氮化物半导体基板，其特征在于，所述iii族氮化物半导体晶种层具有100nm以上的厚度。
10.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：久保野一平，萩本和德，北爪大地，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：
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