氮化铝衬底的制造方法、氮化铝衬底以及抑制位错向氮化铝生长层引入的方法与流程

文档序号:32351691发布日期:2022-11-26 13:56阅读:79来源:国知局
1.本发明涉及氮化铝衬底的制造方法、氮化铝衬底以及用于抑制位错引入氮化铝生长层的方法。
背景技术
::2.以往,在氮化铝衬底的制造方法中,通过在基底衬底上使半导体材料进行晶体生长(所谓的外延生长)来制造由期望的半导体材料制成的半导体衬底。3.然而,在上述外延生长中,由于基底衬底具有的位错延续到生长层而向生长层引入位错是个问题。4.在专利文献1中公开了这样的发明:通过在作为基底衬底的一例的碳化硅(sic)衬底上设置槽部,进行沿与c轴方向正交的方向进行的晶体生长,抑制了存在于该sic衬底上并沿c轴方向传播的贯通位错的延续。5.现有技术文献6.专利文献7.专利文献1:日本特开2007-223821号公报技术实现要素:8.发明要解决的问题9.然而,可以理解为,从沿与c轴方向正交的方向进行的晶体生长表面之间的接合中会发生的新位错引入的角度来看,上述发明具有改进的余地。10.本发明要解决的问题是提供一种能够抑制位错向氮化铝生长层引入的新颖技术。11.解决问题的手段12.解决上述问题的本发明是一种氮化铝衬底的制造方法,包括去除碳化硅衬底的一部分并形成包含劣角的图案的加工步骤,和在形成有所述图案的所述碳化硅衬底上形成氮化铝生长层的晶体生长步骤。13.这样,本发明通过在具有包含劣角的图案的基底衬底上进行晶体生长,可以抑制位错向生长层的引入。14.在本发明的优选实施方式中,所述晶体生长步骤在所述碳化硅衬底上进行拉链式接合并形成氮化铝生长层。这样,本发明通过在具有包含劣角的图案的基底衬底上进行晶体生长,可以实现能够抑制新位错引入的拉链式接合。15.在本发明的优选实施方式中,所述晶体生长步骤通过进行沿c轴方向进行的晶体生长并进行沿a轴方向进行的晶体生长而形成氮化铝生长层。这样,本发明可以在生长层的形成中形成不延续基底衬底的位错的区域。16.在本发明的优选实施方式中,所述晶体生长步骤是利用物理气相输送法进行生长的步骤。这样,本发明可以实现基于以温度梯度或化学势为驱动力的原料输送的生长层的形成。17.在本发明优选实施方式中,碳化硅衬底和氮化铝生长层是不同材料。18.在本发明的优选实施方式中,所述加工步骤具有去除所述碳化硅衬底的一部分并形成贯通孔的贯通孔形成步骤和去除通过所述贯通孔形成步骤所引入的应变层的应变层去除步骤。这样,本发明容易形成成为沿a轴方向进行的晶体生长中的驱动力的a轴方向的温度梯度。19.在本发明的优选实施方式中,所述贯通孔形成步骤是通过对所述碳化硅衬底照射激光而形成贯通孔的步骤。这样,本发明可以基于不伴有机械加工的基底衬底的加工形成包含劣角的图案。20.在本发明的优选实施方式中,所述应变层去除步骤是通过进行热处理而去除所述碳化硅衬底的应变层的步骤。因此,本发明可以降低包含劣角的图案中的缺陷密度。21.在本发明的优选实施方式中,所述碳化硅衬底是碳化硅,并且所述应变层去除步骤是在硅气氛下蚀刻所述碳化硅衬底的步骤。这样,本发明可以使包含劣角的图案中的上壁和侧壁平坦化。22.本发明优选实施方式中,所述图案是正m边形,m是大于2的自然数。23.在本发明的优选实施方式中,所述图案是4n边形,内含作为正n边形且包括所述图案的顶点中包含的n个顶点的基准图形,并且包括从该n个顶点中的各个延伸的第一线段和与第一线段邻接而不从该n个顶点中的任何一个延伸的第二线段,该n是大于2的自然数,所述图案中的两个相邻的所述第一线段所成的角度是恒定的,并且等于所述图案中的两个相邻的所述第二线段所成的角度。这样,本发明可以基于角度的设定来实现对基底衬底中生长层的位错导入的概率和基底衬底的机械强度的调整。24.在本发明的优选实施方式中,所述图案包括用于将所述基准图形的重心和两个相邻的所述第二线段的交点连接的第三线段。25.本发明是一种抑制位错向氮化铝生长层引入的方法,包括在碳化硅衬底上形成氮化铝生长层之前去除所述碳化硅衬底的一部分并形成包含劣角的图案的加工步骤。26.发明的效果27.根据所公开的技术,可以提供一种能够抑制位错向氮化铝生长层的引入的新颖技术。28.其他问题、特征和优点将通过阅读下面描述的实施本发明的实施方式并结合附图和权利要求而变得显而易见。附图说明29.图1是说明根据实施方式的氮化铝衬底的制造方法的步骤的说明图。30.图2是说明根据实施方式的氮化铝衬底的制造方法的步骤的说明图。31.图3是说明根据实施方式的晶体生长步骤的说明图。32.图4是根据实施方式的图案的说明图。33.图5是根据实施例1的图案的说明图。34.图6是根据实施例1的应变层去除步骤的说明图。35.图7是根据实施例1的晶体生长步骤的说明图。36.图8是根据实施例1的生长层20的拉曼分光测量结果。37.图9是根据实施例1的koh蚀刻后的焊盘部的观察图像。38.图10是根据实施例1的koh蚀刻后的翼部的观察图像。39.图11是根据实施例2的基底衬底10的观察图像。40.图12是根据实施例2的koh蚀刻后的生长层20的观察图像。41.图13是根据比较例的基底衬底10的观察图像。42.图14是根据比较例的koh蚀刻后的生长层20的观察图像。具体实施方式43.以下参照附图对根据本发明的氮化铝衬底的制造方法的优选实施方式进行详细说明。44.本发明的技术范围不限于附图所示的实施方式,可以在权利要求书记载的范围内适当变更。45.本说明书的附图是概念图,各部件的相对尺寸等并不限制本发明。46.本说明书中,存在为了说明本发明而基于附图的上下来指称上或下的情况,但不是对本发明的氮化铝衬底的使用方式等关系方面对上下的限定。47.另外,在以下实施方式的说明和附图中,对相同的结构附上相同的附图标记,并且省略重复的说明。48.《氮化铝衬底的制造方法》49.图1和图2示出了根据实施方式的氮化铝衬底的制造方法的步骤。50.根据实施方式的氮化铝衬底的制造方法包括去除基底衬底10的一部分并形成包含劣角的图案100的加工步骤s10,和在形成有图案100的基底衬底10上形成生长层20的晶体生长步骤s20。51.另外,根据实施方式的加工步骤s10例如可以理解为相当于用于降低基底衬底10的强度的脆加工步骤。52.此外,该实施方式可以理解为一种通过包括在基底衬底10上形成生长层20之前去除基底衬底10的一部分并形成包含劣角的图案的加工步骤来抑制位错向生长层20引入的方法。53.以下,对实施方式的各步骤进行详细说明。54.《加工步骤s10》55.加工步骤s10是去除部分基底衬底10形成包含劣角的图案100的步骤。56.此外,加工步骤s10可以理解为是去除基底衬底10的一部分并形成作为周期排列图案的图案100的步骤。57.另外,本说明书说明中的“去除基底衬底10的一部分”是指通过后述的方法等去除基底衬底10的至少包括表面层的该一部分。58.本说明书中的“劣角”是指锐角或钝角,小于180°。另外,本说明书说明中的“包含劣角的图案100”相当于构成图案100的角度中的至少一个是劣角的图案100。59.根据实施方式的加工步骤s10在基底衬底10上形成贯通孔11,从而在a轴方向上的温度梯度的形成变得容易。由此,可以实现以该温度梯度作为驱动力的沿a轴方向进行的晶体生长。60.此外,加工步骤s10也可以是代替贯通孔11或除了贯通孔11之外还形成凹部的结构。此时,加工步骤s10将基底衬底10的表面加工成台面状。61.如图2所示,根据实施方式的加工步骤s10包括在基底衬底10上形成贯通孔11的贯通孔形成步骤s11和去除通过该贯通孔形成步骤s11所引入的应变层12的应变层去除步骤s12。62.基底衬底10只要是在制造氮化铝衬底时通常使用的材料即可以采用。63.基底衬底10的材料例如是硅(si)、锗(ge)、金刚石(c)等已知的iv族材料。64.此外,基底衬底10的材料例如是sic等已知的iv-iv族化合物材料。65.此外,基底衬底10的材料是氧化锌(zno)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、硫化镉(cds)、碲化镉(cdte)等已知的ii-vi族化合物材料。66.此外,基底衬底10的材料例如是氮化硼(bn)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、氮化铟(inn)、磷化镓(gap)、磷化铟(inp)、锑化铟(insb)等已知的iii-v族化合物材料。67.此外,基底衬底10的材料例如是氧化铝(al2o3)、氧化镓(ga2o3)等氧化物材料。68.此外,基底衬底10的材料例如是铜(cu)、镍(ni)等金属材料。69.另外,基底衬底10也可以是适当添加了根据其材料而使用的已知的添加原子的结构。70.另外,基底衬底10既可以是从块状晶体加工而成的晶片或衬底,也可以是包括通过外延生长而形成的生长层的衬底。71.《贯通孔形成步骤s11》72.贯通孔形成步骤s11是去除基底衬底10的一部分并形成贯通孔11的步骤。作为该贯通孔形成步骤s11,可以例示出通过对基底衬底10照射激光l而形成贯通孔11的手段。73.此时,贯通孔形成步骤s11通过将激光l的焦点从基底衬底10的表面(相当于上表面)扫描到底表面(相当于下表面)而形成贯通孔11。74.此外,贯通孔形成步骤s11在使激光l沿基底衬底10的面内方向扫描的同时向基底衬底10照射激光l。75.此外,在贯通孔形成步骤s11中,作为在基底衬底10上形成贯通孔11的手段,可以采用向基底衬底10照射已知的离子束(相当于fib加工),而取代向基底衬底10照射激光l。76.此时,上述离子束的离子物种可以从ga+等已知的离子物种中适当选择。另外,此时贯通孔形成步骤s11也可以在适当施加加速电压的同时,从原料气体、液体金属离子源等已知的离子源中引出该离子束。77.此外,作为在基底衬底10上形成贯通孔11的手段,贯通孔形成步骤s11可以采用在基底衬底10上进行硬掩模的图案化、以及对具有硬掩模的基底衬底10进行deep-rie(深度反应离子蚀刻)等已知的干式蚀刻(相当于等离子体蚀刻),而取代向基底衬底10照射激光l。78.此时,上述硬掩模的材料可以根据基底衬底10的材料而从sinx等已知的材料中适当选择。另外,此时干式蚀刻中的蚀刻剂可以根据基底衬底10的材料从sf6等已知的气体中适当选择。79.《应变层去除步骤s12》80.应变层去除步骤s12是去除通过贯通孔形成步骤s11形成在基底衬底10上的应变层12的步骤。81.此外,应变层去除步骤s12可以采用通过对基底衬底10进行热处理而蚀刻基底衬底10的手段。82.此外,应变层去除步骤s12可以采用能够去除应变层12的手段。83.此外,应变层去除步骤s12优选通过热蚀刻而去除应变层12。84.期望的是,贯通孔形成步骤s11和应变层去除步骤s12分别采用适于基底衬底10材料的方法。85.例如,在基底衬底10是sic的情况下,期望应变层去除步骤s12使用在si气氛下蚀刻基底衬底10的方法。86.此外,例如在基底衬底10是sic的情况下,应变层去除步骤s12也可以是使用在氢气氛下蚀刻基底衬底10的方法的结构。87.《晶体生长步骤s20》88.晶体生长步骤s20是在加工步骤s10之后的基底衬底10上形成生长层20的步骤。89.生长层20的材料既可以是与基底衬底10相同的材料(相当于同质外延生长),也可以是与基底衬底10不同的材料(相当于异质外延生长)。90.生长层20的材料也可以是通常进行外延生长的材料。91.此外,生长层20的材料既可以是基底衬底10的材料,也可以是可作为基底衬底10的材料采用的已知的材料,也可以是可在基底衬底10上进行外延生长的已知的材料。92.基底衬底10和生长层20的材料分别例如是sic和aln。换言之,基底衬底10是碳化硅(sic)衬底,而生长层20是氮化铝(aln)层。93.此外,晶体生长步骤s20优选地是基于物理气相输送法(physicalvaportransport:pvt)形成生长层20的步骤。94.作为生长层20的生长方法,晶体生长步骤s20可以采用pvt、升华再结晶法、改良瑞利法、化学气相输送法(chemicalvaportransport:cvt)等已知的气相生长法(相当于气相外延法)。95.另外,晶体生长步骤s20可以采用物理气相生长法(physicalvapordeposition:pvd,物理气相沉积)而取代pvt。另外,晶体生长步骤s20可以采用化学气相生长法(chemicalvapordeposition:cvd,化学气相沉积)而取代cvt。96.此外,作为生长层20的生长方法,晶体生长步骤s20可以采用tssg法(top-seededsolutiongrowth(顶部籽晶溶液生长)法)、亚稳态溶剂外延法(metastablesolventepitaxy:mse)等已知的液相生长法(相当于液相外延法)。97.此外,作为生长层20的生长方法,晶体生长步骤s20可以采用cz法(czochralski法,提拉法)。98.晶体生长步骤s20可以根据基底衬底10和生长层20各自的材料选择和采用合适的生长方法。99.如图3所示,根据实施方式的晶体生长步骤s20是将基底衬底10和成为生长层20的原料的半导体材料40相对(彼此面对)配置在具有准封闭空间的坩埚30内并进行加热的步骤。100.另外,本说明书中的“准封闭空间”是指虽然能够进行空间内的抽真空、但能够将在容器内产生的蒸气的至少一部分封入的空间。101.通过加热该坩埚30(基底衬底10和半导体材料40),将原料通过原料输送空间31从半导体材料40输送到基底衬底10上。102.此外,作为用于在基底衬底10和半导体材料40之间输送原料的驱动力,晶体生长步骤s20可以采用温度梯度。103.这里,在晶体生长步骤s20中,由从半导体材料40升华的原子物种构成的蒸气通过在原料输送空间31中扩散而被输送,并且在温度被设定成比半导体材料40低的基底衬底10上达到过饱和并凝结。104.此外,作为上述驱动力,晶体生长步骤s20可以采用基底衬底10和半导体材料40之间的化学势差。105.这里,在晶体生长步骤s20中,由从半导体材料40升华的原子物种构成的蒸气通过在原料输送空间31中扩散而被输送,并且在化学势比半导体材料40低的基底衬底10上达到过饱和并凝结。106.此外,晶体生长步骤s20是通过从基底衬底10沿c轴方向进行晶体生长(相当于c轴主导生长)而形成焊盘部21、并通过从焊盘部21沿a轴方向进行晶体生长(相当于a轴主导生长)而形成翼部22并且形成生长层20的步骤。另外,a轴主导生长可以包括从贯通孔11的侧表面或凹部的侧表面沿a轴方向的晶体生长。107.另外,生长层20包括焊盘部21和翼部22。根据实施方式的贯通孔11或凹部位于翼部22的正下方。108.本说明书说明中的“c轴主导生长”和“a轴主导生长”可以基于晶体生长步骤s20中的加热条件来适当控制。109.上述加热条件例如是c轴方向和a轴方向的温度梯度,并且可以包括其历史。该历史相当于加热中的温度梯度的推移或变化。110.此外,上述加热条件例如是包含氮气的惰性气体的背压或分压,并且可以包括其历史。该历史相当于加热中的背压等的推移或变化。111.此外,上述加热条件例如是加热温度,并且可以包括其历史。该历史相当于加热中的加热温度等的推移或变化。112.另外,晶体生长步骤s20也可以例如基于d.dojima等人的在journalofcrystalgrowth(晶体生长杂志),483,206(2018)记载的条件或方法等进行c轴主导生长和a轴主导生长的切换。113.另外,晶体生长步骤s20也可以使用掺杂气体来调整生长层20的掺杂浓度。另外,晶体生长步骤s20也可以通过采用与基底衬底10不同的掺杂浓度的半导体材料40来调整生长层20的掺杂浓度。114.此外,晶体生长步骤s20是在基底衬底10上进行拉链式接合并形成生长层20的步骤。115.此外,拉链式接合相当于沿着将图案100中相邻两边所成角度等分割的中心线进行晶体生长表面之间的接合。116.这里,可以理解为,在拉链式接合中,从相当于上述两边的交点的部位逐渐进行晶体生长表面之间的接合。117.此外,可以理解为,在拉链式接合中,例如,晶体生长表面之间的接合部位从进行晶体生长表面之间的接合的部位逐渐扩大。118.另外,晶体生长步骤s20优选地是使用具有产生拉链式接合的图案100的基底衬底10来形成生长层20的步骤。119.这里,产生拉链式接合的图案100是指例如将角度θ设定成使面积101a变大的图案100。120.图4是说明根据实施方式的图案100的说明图。121.由图案100表示的线段是基底衬底10。另外,线段的宽度不受限制。122.图案100优选地包含劣角。123.此外,图案100也可以是将预定图形周期排列而成的结构。此外,图案100也可以是将该预定图形和该预定图形翻转或旋转得到的图形排列而成的结构。124.此外,图案100例如包括正m边形。此时,m是自然数,大于2。m例如是3或6。125.此外,图案100例如包括三次对称的正六边形位移形。以下参照图4对本说明书中的说明中的“正六边形位移形”进行详细说明。126.正六边形位移形是十二边形。此外,正六边形位移形由呈现相等长度且直线状的12个线段构成。127.呈现正六边形位移形的图案100内含作为正三角形的具有面积101a且包括3个顶点104的基准图形101。该3个顶点104包括在图案100的顶点中。这里,可以理解为该三个顶点104是位于构成图案100的线段上的情况。128.图案100包括:从顶点104延伸且包括顶点104的线段102(相当于第一线段),和不从顶点104延伸且不包括顶点104的与线段102邻接的线段103(相当于第二线段)。129.这里,图案100中的两个相邻的线段102所成的角度θ是恒定的,并且等于图案100中的两个相邻的线段103所成的角度θ。130.另外,本说明书说明中的“正六边形位移形”可以理解为,由正六边形基于表示凹凸程度的角度θ在保持该正六边形的面积的同时进行位移(变形)而成的十二边形。131.角度θ优选为大于60°,更优选为66°以上,更优选为80°以上,更优选为83°以上,更优选为120°以上,更优选为150°以上,更优选为155°以上。132.此外,角度θ优选为180°以下,更优选为155°以下,更优选为150°以下,更优选为120°以下,更优选为83°以下,更优选为80°以下,更优选为66°以下。133.根据实施方式的图案100也可以是六次对称的正十二边形位移形的结构,而取代三次对称的正六边形位移形。134.正十二边形位移形是二十四边形。此外,正十二边形位移形由呈现相等长度且直线状的24个线段构成。135.呈现正十二边形位移形的图案100内含作为正六边形的具有面积101a且包括6个顶点104的基准图形101。该6个顶点104包括在图案100的顶点中。另外,该正六边形中的面积101a既可以等于也可以不同于上述正三角形中的面积101a。136.另外,与正六边形位移形一样,正十二边形位移形中的图案100中的两个相邻的线段102所成的角度θ是恒定的,并且等于图案100中的两个相邻的线段103所成的角度θ。137.也就是说,本说明书说明中的“正十二边形位移形”可以理解为,正十二边形是基于表示凹凸程度的角度θ在保持该正十二边形的面积的同时进行位移(变形)而成的二十四边形。138.另外,在图案100中,正2n边形呈现基于表示凹凸程度的角度θ在保持该正2n边形的面积的同时进行位移(变形)而成的4n边形,即2n边形位移形。这里,正n边形可以理解为包括n个顶点。另外,在角度θ=180°的情况下,正2n边形位移形呈现正2n边形。139.此时,可以理解2n边形位移形内含正n边形(相当于基准图形101)。140.根据实施方式的图案100也可以是包括正2n边形位移形(包括正六边形位移形和正12边形位移形)的结构。141.此外,图案100也可以除了构成正2n边形位移形的线段之外还包括至少一个用于将基准图形101的重心和正2n边形位移形中的相邻的两个线段103的交点连接的线段(相当于第三线段)。142.此外,图案100也可以除了构成正n边形位移形的线段之外还包括至少一个用于将构成基准图形101的顶点104和正n边形位移形中的相邻的两个线段103的交点连接的线段。143.此外,图案100也可以除了构成正n边形位移形的线段之外还包括至少一个构成正n边形位移形中包括的基准图形101的线段。144.列举实施例1、实施例2和比较例来更具体地说明本发明。145.实施例1示出了在为sic衬底基底衬底10上形成aln层作为生长层20的实施例。根据实施例1的基底衬底10具有包含劣角并包括上述正六边形变形的图案100。146.实施例2示出了在为sic衬底的基底衬底10上形成aln层作为生长层20的实施例。根据实施例2的基底衬底10具有包含劣角并包括正三角形变形的图案100。147.比较例示出了在作为sic衬底的基底衬底10上形成作为aln层的生长层20的实施例。根据实施例2的基底衬底10具有不包含劣角的图案100。148.《实施例1》149.以下,对实施例1进行详细说明。150.《加工步骤》151.根据实施例1的加工步骤s10是在以下条件下去除基底衬底10的一部分并形成包含劣角的图案100的步骤。152.(基底衬底10)153.半导体材料:4h-sic154.衬底尺寸:横宽10mm×纵长10mm×厚度524μm155.生长表面:si表面156.偏移角:同轴157.《贯通孔形成步骤s11》158.根据实施例1的贯通孔形成步骤s11是对基底衬底10照射激光l并形成贯通孔11的步骤。159.(激光加工条件)160.波长:532nm161.输出功率:3w/cm2162.光斑直径:40μm163.(图案的细节)164.图5是说明在根据实施例1的贯通孔形成步骤s11中形成的贯通孔11的图案100的说明图。黑色显示的区域表示贯通孔11的部分,白色显示的区域保留作为基底衬底10。165.另外,可以理解为,图5例示的图案100是正六边形位移形,角度θ=80°,并且包括用于将相邻的两个线段103的交点和基准图形101的重心连接的线段。166.这里,根据实施例1的图案100具有大约100μm的宽度。167.(应变层去除步骤s12)168.根据实施例1的应变层去除步骤s12是通过热蚀刻去除通过贯通孔形成步骤s11形成在基底衬底10上的应变层12的步骤。169.图6是说明根据实施例1的应变层去除步骤s12的说明图。根据实施例1的应变层去除步骤s12将基底衬底10收纳在sic容器50内,进一步将sic容器50收纳在tac容器60内并进行加热。170.(sic容器50)171.材料:多晶sic172.容器尺寸:直径60mm×高度4mm173.基底衬底10和sic容器50的底表面之间的距离:2mm174.(sic容器50的细节)175.如图6所示,sic容器50是包括能够相互嵌合的上容器51和下容器52的嵌合容器。176.在上容器51和下容器52的嵌合部处形成有微小的间隙53,构成为能够从该间隙53进行sic容器50内的排气(抽真空)。177.sic容器50具有通过在基底衬底10配置在温度梯度的高温侧的状态下使配置在温度梯度的低温侧的sic容器50的一部分和基底衬底10相对而形成的蚀刻空间54。178.蚀刻空间54是以设置在基底衬底10和sic容器50的底面之间的温度差作为驱动力将si原子和c原子从基底衬底10输送到sic容器50并进行蚀刻的空间。179.此外,sic容器50具有用于将基底衬底10保持在半空中并形成蚀刻空间54的衬底保持件55。180.另外,sic容器50也可以根据加热炉的温度梯度的方向而不设置衬底保持件55。181.例如,在加热炉形成温度梯度以使温度从下容器52向上容器51下降的情况下,sic容器50也可以在下容器52的底面上配置基底衬底10,而不设置衬底保持件55。182.(tac容器60)183.材料:tac184.容器尺寸:直径160mm×高度60mm185.si蒸气供给源64(si化合物):tasi2186.(tac容器60的细节)187.与sic容器50一样,tac容器60是包括能够相互嵌合的上容器61和下容器62的嵌合容器,并且构成为能够收纳sic容器50。188.在上容器61和下容器62的嵌合部处形成有微小的间隙63,构成为能够从该间隙63进行tac容器60内的排气(抽真空)。189.tac容器60具有能够在tac容器60内供给包含si元素的气相物种的蒸气压的si蒸气供给源64。190.si蒸气供应源64只要是在加热处理时在tac容器60内产生包含si元素的气相物种的蒸气压的结构即可。191.(加热条件)192.将在上述条件下所配置的基底衬底10在以下条件下进行加热处理。193.加热温度:1800℃194.蚀刻量:8μm195.另外,应变层去除步骤s12适当地设定加热时间和温度梯度以实现以下的蚀刻量。196.《晶体生长步骤s20》197.根据实施例1的晶体生长步骤s20是在加工步骤s10之后的基底衬底10上形成生长层20的步骤。198.图7是说明根据实施例1的晶体生长步骤s20的说明图。根据实施例1的晶体生长步骤s20是将基底衬底10收纳在坩埚30内使其与半导体材料40相对并进行加热的步骤。199.(坩埚30)200.材料:tac201.容器尺寸:10mm×10mm×1.5mm202.基底衬底10和半导体材料40之间的距离:1mm203.(坩埚30的细节)204.坩埚30在基底衬底10和半导体材料40之间具有原料输送空间31。将原料通过该原料输送空间31从半导体材料40输送到基底衬底10上。205.图7的(a)是在晶体生长步骤s20中使用的坩埚30的一例。与sic容器50和tac容器60一样,该坩埚30是包括能够相互嵌合的上容器32和下容器33的嵌合容器。在上容器32和下容器33的嵌合部处形成有微小的间隙34,构成为能够从该间隙34进行坩埚30内的排气(抽真空)。206.另外,坩埚30具有用于形成原料输送空间31的衬底保持件35。该衬底保持件35设置在基底衬底10和半导体材料40之间,并且将半导体材料40配置在高温侧而将基底衬底10配置在低温侧来形成原料输送空间31。207.图7的(b)和图7的(c)是在晶体生长步骤s20中使用的坩埚30的另外的示例。该图7的(b)和图7的(c)的温度梯度设定为与图7的(a)的温度梯度相反,并且基底衬底10配置在上侧。即,与图7的(a)一样,将半导体材料40配置在高温侧并将基底衬底10配置在低温侧而形成原料输送空间31。208.图7的(b)示出了通过将基底衬底10固定在上容器32侧而在与半导体材料40之间形成原料输送空间31的示例。209.图7的(c)示出了通过在上容器32处形成贯通窗并配置基底衬底10而在其与半导体材料40之间形成原料输送空间31的示例。此外,如该图7的(c)所示,也可以通过在上容器32和下容器33之间设置中间部件36而形成原料输送空间31。210.另外,坩埚30的材料也可以是w(钨)等的高熔点材料而取代tac。211.(半导体材料40)212.材料:aln烧结体213.尺寸:横宽20mm×纵长20mm×厚度5mm214.(半导体材料40的细节)215.半导体材料40的aln烧结体通过以下顺序来制造。216.首先,在实施例1中将aln粉末放入tac块的框内。然后在实施例1中通过对aln粉末以机械方式施加外力来压固。再在实施例1中将压固的aln粉末和tac块收纳在热分解碳坩埚中,在下列条件下进行加热。217.晶体生长步骤s20将基底衬底10和半导体材料40配置在坩埚30内并在以下加热条件下进行加热。218.(加热条件)219.加热温度:2040℃220.加热时间:70小时221.生长厚度:500μm222.温度梯度:6.7k/mm223.n2气体压力:10kpa224.图8是针对在上述条件下形成的生长层20描绘了通过拉曼分光测量获得的e2峰的全半值宽(fwhm)的图。225.根据图8可以理解,在焊盘部21中形成晶体性差的aln层,并且在翼部22中形成晶体性良好的aln层。另外可以理解,该焊盘部21对应于图案100的线段。226.图9是对在上述条件下形成的生长层20的焊盘部21通过蚀刻坑法使焊盘部21的位错显现而得到的表面sem观察图像。该蚀刻坑法采用koh湿式蚀刻来执行。227.根据图9可以理解,根据实施例1的焊盘部21具有1.5×108cm-2的位错密度(相当于蚀刻坑密度)。228.图10是针对在上述条件下形成的生长层20的翼部22采用上述蚀刻坑法使翼部22的位错显现而得到的表面的sem观察图像。该蚀刻坑法基于koh湿式蚀刻来执行。229.根据图10可以理解,根据实施例1的翼部22具有1.2×106cm-2的位错密度(相当于蚀刻坑密度)。230.根据图9和图10可以理解,在基底衬底10上的生长层20的形成中抑制了向翼部22的位错引入。231.《实施例2》232.以下,对实施例2进行详细说明。另外,本说明书对于与实施例1和实施方式共同的结构和条件,省略了其描述。233.根据实施例2的基底衬底10具有凹部而取代贯通孔11。234.根据实施例2的图案100包括正三角形。这里,构成图案100的线段具有~60μm的宽度。235.图11是根据实施例2加工步骤s10后基底衬底10的sem观察图像。236.晶体生长步骤s20将基底衬底10和半导体材料40配置在坩埚30内并在以下加热条件下进行加热。237.(加热条件)238.加热温度:1840℃239.n2气体压力:50kpa240.图12是通过针对在上述条件下形成的生长层20对采用蚀刻坑法使生长层22的位错显现而得到的表面进行sem观察而得到的观察图像。该蚀刻坑法基于koh湿式蚀刻来执行。241.根据图12,可以理解为,在具有包含劣角的图案100的基底衬底10上的生长层20的形成中抑制了位错向翼部22的引入。242.《比较例》243.以下,对比较例进行详细说明。另外,本说明书对于与实施例1和实施方式共同的结构和条件,省略了其描述。244.根据比较例的基底衬底10与实施例2一样具有凹部而取代贯通孔11。245.根据比较例的图案100不包含劣角和交点。用于构成根据比较例的图案100的线段彼此平行。这里,构成图案100的线段具有~60μm的宽度。246.图13是根据比较例加工步骤s10后基底衬底10的sem观察图像。247.晶体生长步骤s20将基底衬底10和半导体材料40配置在坩埚30内并在以下加热条件下进行加热。248.(加热条件)249.加热温度:1840℃250.n2气体压力:50kpa251.图14是通过针对在上述条件下形成的生长层20对采用蚀刻坑法使生长层22的位错显现而得到的表面进行sem观察而得到的观察图像。该蚀刻坑法基于koh湿式蚀刻来执行。252.根据图14,可以理解为,在具有不包含劣角的图案100的基底衬底10上的生长层20的形成中,特别是在图14中的翼部22的中央部分(相当于晶体生长表面的接合部位)发生了位错向翼部22的引入。253.另外,根据图12和图14可以理解,与比较例1相比,根据实施例2的翼部22中的晶体生长表面的接合区域(相当于图12和图14中的翼部22的中央区域)中的位错密度被抑制得较低。254.可以理解,在图12中的a轴主导生长中,由于生长层20的形成中的晶体生长表面的接合以拉链式接合的形式进行,因而抑制了由晶体生长表面的接合引起的新的位错引入。255.根据本发明,通过包括去除基底衬底10的一部分并形成包含劣角的图案100的加工步骤s10和在形成有图案100的基底衬底10上形成生长层20的晶体生长步骤s20,可以抑制位错向生长层20的引入。256.附图标记说明257.10ꢀꢀ基底衬底258.11ꢀꢀ贯通孔259.12ꢀꢀ应变层260.20ꢀꢀ生长层261.21ꢀꢀ焊盘部262.22ꢀꢀ翼部263.30ꢀꢀ坩埚264.31ꢀꢀ原料输送空间265.40ꢀꢀ半导体材料266.50ꢀꢀsic容器267.60ꢀꢀtac容器268.s10加工步骤269.s11贯通孔形成步骤270.s12应变层去除步骤271.s20晶体生长步骤当前第1页12当前第1页12
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