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公開番号2025162632
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-28
出願番号2024065922
出願日2024-04-16
発明の名称エピタキシャル基板及びその製造方法並びに縦型デバイス基板の製造方法
出願人信越半導体株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20251021BHJP(結晶成長)
要約【課題】
エッチング時間の短縮とSi支持基板の耐荷重の確保を両立し、延いてはエッチング時間の短縮とヘテロエピタキシャル膜の応力によるエピタキシャルウェーハの反り軽減が両立された、Si基板に窒化物半導体層を形成したエピタキシャル基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
Si基板の主表面上に窒化物半導体エピタキシャル層を具備するエピタキシャル基板であって、前記Si基板の裏面は、外周部以外の領域の基板厚さが外周部の基板厚さより薄い窪みを具備しており、前記外周部の半径方向の幅は前記Si基板の直径の1/15以上1/6以下であり、かつ、前記外周部以外の領域の平均厚さは前記外周部の厚さの1/3以上1/2以下であり、前記エピタキシャル基板の反りは50μm以下であることを特徴とするエピタキシャル基板。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ基板の主表面上に窒化物半導体エピタキシャル層を具備するエピタキシャル基板であって、
前記Ｓｉ基板の裏面は、外周部以外の領域の基板厚さが外周部の基板厚さより薄い窪みを具備しており、
前記外周部の半径方向の幅は前記Ｓｉ基板の直径の１／１５以上１／６以下であり、かつ、前記外周部以外の領域の平均厚さは前記外周部の厚さの１／３以上１／２以下であり、
前記エピタキシャル基板の反りは５０μｍ以下であることを特徴とするエピタキシャル基板。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記Ｓｉ基板の最大耐荷重は２００Ｎ以上であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル基板。
【請求項３】
前記Ｓｉ基板の抵抗率は１０ｍΩｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のエピタキシャル基板の前記窒化物半導体エピタキシャル層の主表面に電極を具備するものであることを特徴とする縦型デバイス用基板。
【請求項５】
Ｓｉ基板の主表面上に窒化物半導体エピタキシャル層を形成するエピタキシャル基板の製造方法であって、前記エピタキシャル基板の製造方法は、
前記Ｓｉ基板の裏面に、外周部以外の領域の基板厚さが外周部の基板厚さより薄い窪みを形成する窪み形成工程と、
前記Ｓｉ基板の主表面上に窒化物半導体エピタキシャル層を形成するエピタキシャル層形成工程とを有し、
前記窪み形成工程において、前記外周部の半径方向の幅が前記Ｓｉ基板の直径の１／１５以上１／６以下、かつ、前記外周部以外の領域の平均厚さが前記外周部の厚さの１／３以上１／２以下である前記窪みを形成し、
前記エピタキシャル層形成工程において、エピタキシャル基板の反りが５０μｍ以下となるように前記窒化物半導体エピタキシャル層の厚さ及び／または組成を調整してエピタキシャル成長することを特徴とするエピタキシャル基板の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のエピタキシャル基板の製造方法により得られた前記エピタキシャル基板の前記窒化物半導体エピタキシャル層の主表面に電極を形成して縦型デバイス用基板を製造することを特徴とする、縦型デバイス用基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の縦型デバイス用基板の製造方法により得られた前記縦型デバイス用基板から少なくとも前記Ｓｉ基板をエッチングにより除去して、縦型デバイス基板とすることを特徴とする、縦型デバイス基板の製造方法。
【請求項８】
前記エッチングにおいて、前記窪み形成工程を実施しなかった場合の前記Ｓｉ基板をエッチングにより除去するのにかかる時間の３／５以下の時間でエッチングを実施することを特徴とする請求項７に記載の縦型デバイス基板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャル基板及びその製造方法並びに縦型デバイス基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的にＧａＮｏｎＳｉエピタキシャルウェーハは、横型デバイスに用いることを目的として製造されている。デバイス用にＧａＮｏｎＳｉエピタキシャルウェーハを製造する際には、ＧａＮの原料であるＴＭＧやＴＥＧとＳｉが接触すると共晶反応が生じ、基板がメルトバックしてしまうため、Ｇａ原料とＳｉが直接接触しないように、Ｓｉ基板上にＡｌＮの初期層を成長させてからその上にバッファ層であるＡｌＧａＮ層やＧａＮ層を積み、ＧａＮデバイス層を積層する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１０７４３１号公報
特開２０２０－０３１１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡｌＮの初期層は、バンドギャップも大きく、ノンドープであり、縦方向に電流が流れにくく、縦型デバイスのエピタキシャル層としては好ましくない。一般的なＧａＮｏｎＳｉエピタキシャルウェーハで縦型デバイスを作製しようとして、低抵抗のＳｉ基板上に初期層のＡｌＮを積み、バッファ層を積み、窒化物半導体層が積層されたエピタキシャル基板にデバイスを作製して縦方向に電流を流しても、初期層ＡｌＮにて電流の流れがほぼ阻止されてしまう。
【０００５】
成長基板であるＳｉ基板を除去し、初期層ＡｌＮを除去すればよいが、通常のＳｉ基板を除去するのには長時間のエッチング時間を要する。エッチング時間を短縮するために単純にＳｉ基板を薄くすると、Ｓｉ基板の耐荷重が低減し、Ｓｉ基板がヘテロエピタキシャル膜の応力に耐えられず、反りやクラック、割れが生じる。
【０００６】
特許文献１には、クラックが抑制された窒化物半導体層を含む積層体が開示されている。特許文献２には、大面積で高い発光輝度が得られる積層体が開示されている。特許文献１及び２にも、支持基板としてＴＡＩＫＯ基板を用いても良い旨が述べられているが、支持基板をエッチングにより除去することについては記載されていない。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、エッチング時間の短縮とＳｉ支持基板の耐荷重の確保を両立し、延いてはエッチング時間の短縮とヘテロエピタキシャル膜の応力によるエピタキシャルウェーハの反り軽減が両立された、Ｓｉ基板に窒化物半導体層を形成したエピタキシャル基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、Ｓｉ基板の主表面上に窒化物半導体エピタキシャル層を具備するエピタキシャル基板であって、前記Ｓｉ基板の裏面は、外周部以外の領域の基板厚さが外周部の基板厚さより薄い窪みを具備しており、前記外周部の半径方向の幅は前記Ｓｉ基板の直径の１／１５以上１／６以下であり、かつ、前記外周部以外の領域の平均厚さは前記外周部の厚さの１／３以上１／２以下であり、前記エピタキシャル基板の反りは５０μｍ以下であることを特徴とするエピタキシャル基板を提供する。
【０００９】
このようなエピタキシャル基板によれば、成長基板であるＳｉ基板裏面が本発明の形状範囲の窪みを有することで、基板の強度である最大耐荷重を適切に保持し、ヘテロエピタキシャル成長しても反りが±５０μｍ以下に抑えられた上で、Ｓｉ基板を容易にエッチングして除去することができ、容易に縦型デバイスを作製することができるものとなる。
【００１０】
このとき、前記Ｓｉ基板の最大耐荷重は２００Ｎ以上であるものとすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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