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公開番号2024060564
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-02
出願番号2023094202,2023054315
出願日2023-06-07,2022-10-19
発明の名称半導体基板
出願人京セラ株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C30B 29/38 20060101AFI20240424BHJP(結晶成長)
要約【課題】幅広の窒化物半導体部を形成することができる、半導体基板の製造方法および製造装置、並びにGaN(窒化ガリウム)を用いた半導体素子を異種基板上に成長させた基板を提供する。
【解決手段】第1方向に並ぶ第1シード領域(S1)および成長抑制領域(DA)を含むテンプレート基板(TS)と、テンプレート基板の上方に位置する第1半導体部(8A)とを備え、第1半導体部は、第1シード領域上に位置する第1基部と、第1基部に接続し、第1空隙を介して成長抑制領域と向かい合う第1ウィング部(F1)とを有し、第1ウィング部は、成長抑制領域の上方に位置するエッジを含み、第1空隙は、第1方向(X1)の幅の厚さに対する比が5.0以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１方向に並ぶ第１シード領域および成長抑制領域を含むテンプレート基板と、前記テ
ンプレート基板の上方に位置する第１半導体部とを備え、
前記第１シード領域は、前記成長抑制領域よりも上側に位置し、
前記第１半導体部は、前記第１シード領域上に位置する第１基部と、前記第１基部に接
続し、第１空隙を介して前記成長抑制領域と向かい合う第１ウィング部とを有し、
前記第１ウィング部は、前記成長抑制領域の上方に位置するエッジを含み、
前記第１空隙は、前記第１方向の幅の厚さに対する比が５．０以上である、半導体基板
。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１ウィング部は、前記第１方向の幅の厚さに対する比が５．０以上である、請求
項１に記載の半導体基板。
【請求項３】
前記第１ウィング部は、前記第１方向の幅が７．０〔μｍ〕以上である、請求項２に記
載の半導体基板。
【請求項４】
前記テンプレート基板の上方に位置する第２半導体部を備え、
前記テンプレート基板は、平面視において前記成長抑制領域を介して前記第１シード領
域と隣り合う第２シード領域を有し、
前記第２シード領域は、前記成長抑制領域よりも上側に位置し、
前記第２半導体部は、前記第２シード領域上に位置する第２基部と、前記第２基部に繋
がり、第２空隙を介して前記成長抑制領域と向かい合う第２ウィング部とを有し、
前記第１ウィング部および前記第２ウィング部がギャップを介して前記第１方向に並ん
でおり、
前記第２空隙は、前記第１方向のサイズである幅の厚さに対する比が５．０以上である
、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体基板。
【請求項５】
前記ギャップの幅が前記第１空隙の厚さよりも大きい、請求項４に記載の半導体基板。
【請求項６】
前記テンプレート基板は上面側にリッジ部を有し、
前記リッジ部の上面に前記第１シード領域が位置する、請求項１～５のいずれか１項に
記載の半導体基板。
【請求項７】
前記第１ウィング部の幅の前記第１基部の幅に対する比が、３．０以上である、請求項
１～６のいずれか１項に記載の半導体基板。
【請求項８】
前記第１ウィング部および前記第１基部の厚さが同じである、請求項１～７のいずれか
１項に記載の半導体基板。
【請求項９】
前記第１ウィング部は、前記第１基部よりも厚さが大きい、請求項１～７のいずれか１
項に記載の半導体基板。
【請求項１０】
前記第１空隙の厚さは、３．０〔μｍ〕以下である、請求項１～９のいずれか１項に記
載の半導体基板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体基板等に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ（窒化ガリウム）を用いた半導体素子をシリコン基板やサファイア基板上に形成する技術の開発が進んでいる。しかし、異種基板上にＧａＮ層を成膜すると、サファイア基板上では１０
８
ｃｍ
－２
台、シリコン基板上では１０
９
ｃｍ
－２
台の欠陥密度で異種材料界面（基板と成膜した膜の界面）から貫通転位が発生し、その上に形成されたデバイスの特性や信頼性を低下させていた。そのため、異種基板上で、低欠陥密度のＧａＮ層を形成するための技術としてＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法が検討されてきた。例えば、異種基板およびシード層（ＧａＮ層等）を含むベース基板にＧａＮ層が成長しないマスクパターンを形成し、マスク部がない開口部に露出したシード層を成長起点として、マスク部上にＧａＮ層を横方向成長させることで、マスク部上のＧａＮ層の欠陥密度を低減させることができる（特許文献１）。しかし、横方向成長するＧａＮ層がマスク部と接触することで、成膜条件によっては、ＧａＮ層の平坦性が低下する問題がある。
【０００３】
特許文献２では、空隙上に半導体層を横方向成長させ、半導体層の下面（裏面）にもデバイス層（半導体積層膜）を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２５１３０４号公報
特表２０１７－５３５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の技術では、横方向の結晶成長が遅く、幅広の窒化物半導体部を形成することが難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示にかかる半導体基板は、第１方向に並ぶ第１シード領域および成長抑制領域を含むテンプレート基板と、前記テンプレート基板の上方に位置する第１半導体部とを備え、前記第１シード領域は、前記成長抑制領域よりも上側に位置し、前記第１半導体部は、前記第１シード領域上に位置する第１基部と、前記第１基部に繋がり、第１空隙を介して前記成長抑制領域と向かい合う第１ウィング部とを有し、前記第１ウィング部は、前記成長抑制領域の上方に位置するエッジを含み、前記第１空隙は、前記第１方向の幅の厚さに対する比が５．０以上である。
【発明の効果】
【０００７】
幅広の窒化物半導体部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る半導体基板の構成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を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の別構成を示す平面図である。
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装置を示すブロック図である。
実施例１に係る半導体基板の構成を示す断面図である。
実施例１に係る半導体基板の製造方法を示す断面図である。
比較例に係るＥＬＯ層の基部およびウィング部のラマンスペクトラムである。
実施例１に係るＥＬＯ層（半導体部）の基部およびウィング部のラマンスペクトラムである。
上層部を含む半導体基板の平面図である。
上層部を含む半導体基板の断面図である。
実施例１における素子分離の方法を示す平面図である。
実施例１における素子分離の方法を示す断面図である。
実施例１に係る電子機器の構成を示す模式図である。
実施例４の半導体基板の構成を示す断面図である。
比較例のＥＬＯ層に対するＸＲＤ反射スキャン測定の結果を示すグラフである。
実施例１の半導体部に対するＸＲＤ反射スキャン測定の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施形態に係る半導体基板の構成を示す平面図である。図２は、本実施形態に係る半導体基板の構成を示す断面図である。図１および図２に示すように、半導体基板１０は、第１方向Ｘ１に並ぶ第１シード領域Ｓ１および成長抑制領域ＤＡを含むテンプレート基板ＴＳと、テンプレート基板ＴＳの上方に位置する第１半導体部８Ａとを備える。第１シード領域Ｓ１は、成長抑制領域ＤＡよりも上側に位置し、第１半導体部８Ａは、第１シード領域Ｓ１上に位置する第１基部Ｂ１と、第１基部Ｂ１に繋がり、第１空隙Ｊ１を介して成長抑制領域ＤＡと向かい合う第１ウィング部Ｆ１とを有する。第１ウィング部Ｆ１は、成長抑制領域ＤＡの上方に位置するエッジＥ１を含む。第１空隙Ｊ１は、第１方向Ｘ１の幅ＷＪの厚さＴＪに対する比（空隙のアスペクト比）が５．０以上である。
【００１０】
テンプレート基板ＴＳは、成長抑制領域ＤＡとして機能するマスク部５と、第１シード領域Ｓ１として機能する第１開口部Ｋ１とを含むマスクパターン６を有してよい。具体的には、マスク部５の表面（上面）が成長抑制領域ＤＡとなる。テンプレート基板ＴＳは、第１半導体部８Ａと格子定数が異なる主基板１（異種基板）と、シード部３とを含んでよい。テンプレート基板ＴＳは上面側にリッジ部Ｒを有し、リッジ部Ｒの上面に第１シード領域Ｓ１が位置してよい。具体的には、シード部３の表面（上面）が第１シード領域Ｓ１となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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