专利名称：半导体层叠基板、半导体芯片和半导体层叠基板的制造方法
技术领域：
本发明涉及具备具有不同于基板的热膨胀系数的多个半导体层叠结构的半导体层叠基板、半导体芯片和半导体层叠基板的制造方法。
背景技术：
具有VA族元素氮(N)的氮化物半导体，由于其能带隙(Band gap)的大小，有望成为短波长发光元件的材料。其中，氮化氮化镓类化合物半导体(GaN类半导体)的研究盛行，蓝色发光二极管(LED)、绿色LED、以及以GaN类半导体为材料的半导体激光器也在实用化(例如，参照专利文献1、2)。GaN类半导体具有纤锌矿型晶体结构。
图1示意性地表示GaN单元晶格。在AlxGayInzN (x + y + z = l、x彡0、y彡0、z彡O)半导体的晶体中，图1所示的Ga的一部分可以被Al和/或In取代。图2表示为了以4指数(六方晶指数)表征纤锌矿型晶体结构的面而通常使用的4个基本向量a1、a2、a3、c。基本向量c沿
方向延伸，该方向被称为“c轴”。与c轴垂直的面(plane :平面)称为“c面”或“(0001)面”。其中，“c轴”和“c面”也有时分别记为“C轴”和 “C面”。如图3A 图3D所示，纤锌矿型晶体结构除了 c面以外，存在着代表性的结晶面方位。图3A表示(0001)面、图3B表示(10 — 10)面，图3C表示(11 一 20)面，图3D表示(10 - 12)面。在此，在表示密勒指数的括号内的数字左边标注的“一”表示“横杠(bar)”。
(0001)面、(10 — 10)面、(11 — 20)面和(10 — 12)面分别为c面、m面、a面和r面。m面和a面是与c轴(基本向量c)平行的“非极性面”，r面是“半极性面”。很久以来，利用GaN类半导体的发光元件和电子元件是通过“c面生长(c 一 planegrowth)”制得的。在本说明书中，“X面生长”表示在与六方晶纤锌矿型结构的X面(X = C、m、a、r等)垂直的方向上发生外延生长。有时将X面生长中的X面称为“生长面”。此外，也有时将通过X面生长形成的半导体的层称为“X面半导体层”。在使用通过c面生长形成的半导体层叠结构制造发光元件或电子元件时，由于c面为极性面，所以在与C面垂直的方向(C轴方向)产生很强的内部极化。产生极化的理由在于，在C面中Ga原子和N原子的位置在c轴方向偏离。例如，在发光元件的情况下，如果发光部产生这种极化，就会发生载流子的量子限制斯塔克效应。由于这种效果，发光部内的载流子的发光再结合概率降低，所以导致发光效率降低。因此，近年来，活跃地研究着使GaN类半导体在m面或a面等非极性面、或者r面等半极性面上生长的技术(例如，参照专利文献3、4、5)。先行技术文献专利文献专利文献1:日本特开2001-308462号公报
专利文献2 :日本特开2003-332697号公报专利文献3 :日本特开2003-63897号公报专利文献4 :美国专利公开2009 - 0085055号公报专利文献5 :日本特许第2954743号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在上述现有技术中，需求成本的降低。本发明是上述现有技术完成的，其主要目的在于降低成本。用于解决课题的方法在本发明的实施方式中，半导体层叠基板是具备基板，和在基板的上表面的多个区域形成的多个半导体层的半导体层叠基板。各区域的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴，具有不同的热膨胀系数或应力。将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为Dl和P I。并且，将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和P 2时，DU P 1、D2和P 2满足式I。式10,
权利要求
1.一种半导体层叠基板，其特征在于，包括 基板；和 多个半导体层，所述半导体层具有与所述基板不同的热膨胀系数，形成于所述基板的上表面的多个区域， 各所述区域的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与所述基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴具有不同的热膨胀系数，将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与所述第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为Dl和P 1，将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与所述第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和0 2时，01、91、02和P 2满足下述式I，
2.—种半导体层叠基板，其特征在于，包括 基板；和 在所述基板的上表面的多个区域形成的多个半导体层， 各所述区域的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与所述基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴，与所述基板之间产生的应力不同，将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与所述第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为Dl和P 1，将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与所述第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和0 2时，01、91、02和P 2满足下述式I，
3.如权利要求2所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述应力包括变形应力。
4.如权利要求1 3中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述Dl与所述D2不同,所述P I与P 2不同。
5.如权利要求1 4中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 所述Dl与D2之比Dl / D2基于下述式3规定，
6.如权利要求1 5中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 基于式4，所述Dl由所述P I和所述半导体层的最大弯曲量Hmax规定，
7.如权利要求1 6中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 基于式5，所述D2由所述P 2和所述半导体层的最大弯曲量Hmax规定，式 5/.)2 咖2
8.如权利要求6或7所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述半导体层的中心具有所述最大弯曲量Hmax。
9.如权利要求1 8中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述基板是蓝宝石基板。
10.如权利要求1 9中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述基板的上表面为m面，所述第一为a轴，所述第二轴为c轴。
11.如权利要求1 10中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述基板的上表面为a面，所述第一轴为a轴，所述第二轴为c轴。
12.如权利要求1 11中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述半导体层的生长面为m面，所述第一轴为a轴，所述第二轴为c轴。
13.如权利要求1 12中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述半导体层是GaN类半导体层。
14.如权利要求1 13中任一项所述的半导体层叠基板，其特征在于 所述半导体层由AlxGayInzN构成,其中，x + y + z = l,x^0,y^0,z^0o
15.如权利要求1 14中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 所述Dl和所述D2为O. 5cm以上3cm以下。
16.如权利要求1 15中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 所述Dl和所述D2为2. 8cm以上12. 5cm以下。
17.如权利要求1 16中任一项所述的半导体层叠基板,其特征在于 所述半导体层从上表面观察的形状为在与所述第一轴大致平行的方向具有两条边、在与所述第二轴大致平行的方向具有两条边的大致四边形。
18.一种半导体芯片，其特征在于 使用权利要求1 17中任一项所述的半导体层叠基板的所述半导体层，制作多个半导体元件或半导体电路元件，将所述半导体元件或所述半导体电路元件分割进行制作。
19.一种半导体层叠基板的制造方法，所述半导体层叠基板具备基板；和具有与所述基板不同的热膨胀系数的多个半导体层，该制造方法的特征在于 所述半导体层叠基板的制造方法包括 在所述基板上形成具有多个开口部的掩模的工序(A);和 在所述多个开口部形成所述多个半导体层的工序(B)，其中 在所述工序(A)中形成掩模，使得各所述开口部的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与所述基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴具有不同的热膨胀系数，将与所述第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为Dl和P 1，将与所述第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和P 2时，D1、P 1、D2和P 2满足下述式2,1. 2D I式2
20.一种半导体层叠基板的制造方法，所述半导体层叠基板具备基板和多个半导体层，该制造方法的特征在于 所述半导体层叠基板的制造方法包括 在所述基板上形成具有多个开口部的掩模的工序(A);和 在所述多个开口部形成所述多个半导体层的工序(B)，其中 在所述工序(A)中形成掩模，使得各所述开口部的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与所述基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴，与所述基板之间产生的应力不同，将与所述第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为Dl和P 1，将与所述第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和9 2时，01、P 1、D2和P 2满足下述式2，
全文摘要
一种半导体层叠基板，半导体层叠基板具备基板，和具有不同于基板的热膨胀系数、在基板的上表面的多个区域形成的多个半导体层。各区域的半导体层具有作为非极性面或半极性面的生长面，沿着与基板的上表面平行、且相互垂直的第一轴和第二轴，具有不同的热膨胀系数。将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与第一轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D1和ρ1。并且将通过该半导体层的弯曲量最大的点、与第二轴平行的方向的该半导体层的长度和曲率半径设为D2和ρ2时，D1、ρ1、D2和ρ2满足式1。
文档编号H01L21/205GK103053013SQ20128000230
公开日2013年4月17日 申请日期2012年4月19日 优先权日2011年4月20日
发明者岩永顺子, 崔成伯, 横川俊哉 申请人:松下电器产业株式会社