(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア基板を提供する工程と、
前記キャリア基板上に、前記キャリア基板を露出する複数の開口を有するメッシュ層を形成する工程と、
前記開口内における前記キャリア基板上に、複数の窒化物層からなる緩衝層を形成する工程と、
前記緩衝層上にアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層を順次に形成し、底層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層の形成過程において厚さの増加に従いアルミニウムの割合が減少するようにする工程と、
前記上層である窒化アルミニウムガリウム層上に窒化ガリウム層を形成する工程と、
を備え、
前記緩衝層は、高温窒化物層／低温窒化物層／高温窒化物層であり、前記高温窒化物層の形成温度は、１０００℃〜１２００℃であり、前記低温窒化物層の形成温度は、７００℃〜９００℃であることを特徴とする窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法。
【請求項２】
前記キャリア基板の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであり、前記メッシュ層の材質は、窒化シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法。
【請求項３】
前記メッシュ層を形成する工程は、
前記キャリア基板上に窒化シリコン層を形成する工程と、
前記窒化シリコン層上にメッシュ状レジスト層を形成する工程と、
前記メッシュ状レジスト層によって被覆されていない前記窒化シリコン層を除去することで前記メッシュ層を形成する工程と、
前記メッシュ状レジスト層を除去する工程と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法。
【請求項４】
前記窒化ガリウム層上にトップ層である窒化アルミニウムガリウム層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法。
【請求項５】
前記窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法。
【請求項６】
キャリア基板と、
前記キャリア基板上に設けられ、前記キャリア基板を露出する複数の開口を有するメッシュ層と、
前記開口内における前記キャリア基板上に設けられ、複数の窒化物層からなる緩衝層と、
前記緩衝層上に順次に形成されたアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層であって、底層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が下から上へ向けて次第に減少する３層の窒化アルミニウムガリウム層と、
前記上層である窒化アルミニウムガリウム層上に設けられた窒化ガリウム層と、
を備え、
前記緩衝層は、高温窒化物層／低温窒化物層／高温窒化物層であり、前記高温窒化物層の形成温度は、１０００℃〜１２００℃であり、前記低温窒化物層の形成温度は、７００℃〜９００℃であることを特徴とする窒化ガリウム層を有する多層構造基板。
【請求項７】
前記窒化ガリウム層上に設けられたトップ層である窒化アルミニウムガリウム層をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板。
【請求項８】
前記キャリア基板の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであり、前記メッシュ層の材質は、窒化シリコンであり、前記窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であることを特徴とする請求項６に記載の窒化ガリウム層を有する多層構造基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム層を有する多層構造基板及びその製造方法に関し、特に厚さが大きく、且つ面積が大きい窒化ガリウム層を有する多層構造基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンを主とするパワーエレクトロニクス（ｐｏｗｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）素子は、電気自動車の市場に広汎に利用され、例えば電気自動車内の電圧コンバーター（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）又はインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）等の素子として製造されている。しかしながら、シリコン自体の材料特性に制限されるため、パワーエレクトロニクス素子の効能をさらに高めるには、その他の代替材料を探す必要がある。
【０００３】
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、それ自体シリコンよりも優れた物理的性質を有するのみならず、シリコン基板上に成長させることによりその生産コストを低減することができるため、現在、電気電動車のパワーエレクトロニクス素子に適用される有望な材料の一つとなっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｈｕｏ  Ｊｉａ、「ＡｌＧａＮ−ＧａＮ  ＨＥＭＴｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  （１１１）  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」、ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００５年３月、第２６巻第３号
【非特許文献２】Ｃ．−Ｈ．  Ｃｈｅｎ、「Ｓｔｒｅｓｓ  ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＧａＮ／ＡｌＮ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ  ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  ａ  ｍｅｓｈ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉ（１１１）  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、２００５年、第９８巻
【非特許文献３】Ａ．  Ｄａｄｇａｒ、「Ｃｒａｃｋ−Ｆｒｅｅ  ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ  ｏｎ  Ｓｉ（１１１）」、ｐｈｙｓ．  ｓｔａｔ．  ｓｏｌ．、２００１年、第１期、第１８８巻第１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来、シリコン基板上に窒化ガリウム層を成長させる場合、深刻な引っ張り応力によって窒化ガリウム層にクラックが生じて後続の利用に不利となり、窒化ガリウム層の厚さの増加又は面積の増大に伴い該クラックがさらに深刻となり、厚さの大きい窒化ガリウム層を成長させるのが困難となっている。また、窒化ガリウム層とシリコン基板との間の格子定数のミスマッチング（不整合）に制限され、窒化ガリウム層に多くの欠陥が生じやすくなる。上述の２つの要因により、窒化ガリウムを応用した電子素子の効能をさらに高めることができない。具体的には、厚さが小さく、欠陥密度が高い窒化ガリウム層により、製造された電子素子にリーク電流効果が生じることとなり、電子素子の直流特性及び耐高ブレークダウン電圧特性等が制限されるようになる。
【０００６】
Ｓｈｕｏ  Ｊｉａらが２００５年３月にＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ第２６巻第３号に公開した「ＡｌＧａＮ−ＧａＮ  ＨＥＭＴｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  （１１１）  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」において、まずエッチングによりシリコン基板上にメッシュ状溝を形成し、さらに複数の矩形シリコンバンプを構成し、それらのシリコンバンプ上に窒化ガリウム層を形成するエピタキシャル構造が開示されているが、最終的には極小の面積（３０ミクロン平方）内のみに厚さが１．５ミクロンである窒化ガリウム層を形成することができるに過ぎない。
【０００７】
また、Ｃ．−Ｈ．  Ｃｈｅｎ様らが２００５年にＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ第９８巻に公開した「Ｓｔｒｅｓｓ  ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＧａＮ／ＡｌＮ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓ  ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  ａ  ｍｅｓｈ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｉ（１１１）  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」において、まずシリコン（１１１）キャリア基板上に窒化シリコンメッシュ層を形成し、次いで該シリコン（１１１）キャリア基板上に窒化ガリウム層／窒化アルミニウム層／窒化ガリウム層／窒化アルミニウム層／窒化ガリウム層／窒化アルミニウム層を形成することが開示されているが、その最外表面の窒化ガリウム層の厚さは１ミクロンしかない。
【０００８】
さらに、Ａ．  Ｄａｄｇａｒらが２００１年にｐｈｙｓ．  ｓｔａｔ．  ｓｏｌ．の第１期の第１８８巻第１号に公開した「Ｃｒａｃｋ−Ｆｒｅｅ  ＩｎＧａＮ／ＧａＮ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ  ｏｎ  Ｓｉ（１１１）」において、まずシリコン（１１１）キャリア基板上にパターニングされた窒化シリコン層を形成するとともに、該シリコン（１１１）キャリア基板上に１５対の窒化アルミニウムガリウム層／窒化ガリウム層を形成し、最後に窒化ガリウム層を形成することが開示されている。その最終的な窒化ガリウム層の厚みは３．６ミクロンあるが、該窒化ガリウム層は、１００ミクロン平方の面積サイズしか形成できない。
【０００９】
従って、上述の従来技術はともに窒化ガリウム層の厚さが不足又は面積が過度に小さいといった欠点を有し、窒化ガリウム層をパワーエレクトロニクス素子に適用するのに不利となっている。
【００１０】
そこで、以上のとおりの事情に鑑み、後続の電子素子の製造に利用するために、キャリア基板上に厚さが大きく、面積が大きく、且つクラックがない窒化ガリウム層を如何にして形成するかが、現在解決すべき極めて重要な課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は、キャリア基板を提供する工程と、前記キャリア基板上に、前記キャリア基板を露出する複数の開口を有するメッシュ層を形成する工程と、前記開口内におけるキャリア基板上に、複数の窒化物層からなる緩衝層を形成する工程と、前記緩衝層上にアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層を順次に形成し、底層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層の形成過程において厚さの増加に従いアルミニウムの割合が減少するようにする工程と、前記上層である窒化アルミニウムガリウム層上に窒化ガリウム層を形成する工程と、を備えることを特徴とする窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法を提供する。
【００１２】
上述の多層構造基板の製造方法によれば、前記メッシュ層の材質は、窒化シリコンであり、前記メッシュ層を形成する工程は、前記キャリア基板上に窒化シリコン層を形成する工程と、前記窒化シリコン層上にメッシュ状レジスト層を形成する工程と、前記メッシュ状レジスト層によって被覆されていない前記窒化シリコン層を除去することで前記メッシュ層を形成する工程と、前記メッシュ状レジスト層を除去する工程と、を備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、上述の製造方法によれば、前記窒化ガリウム層上にトップ層である窒化アルミニウムガリウム層を形成する工程をさらに備えるようにしてもよい。
【００１４】
また、上述の製造方法によれば、前記キャリア基板の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであり、前記窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であるようにしてもよい。
【００１５】
また、上述の多層構造基板の製造方法によれば、前記緩衝層は、高温窒化物層／低温窒化物層／高温窒化物層であり、前記高温窒化物層の形成温度は、１０００℃〜１２００℃であり、前記低温窒化物層の形成温度は、７００℃〜９００℃であるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明は、キャリア基板と、前記キャリア基板上に設けられ、前記キャリア基板を露出する複数の開口を有するメッシュ層と、前記開口内におけるキャリア基板上に設けられ、複数の窒化物層からなる緩衝層と、前記緩衝層上に順次に形成されたアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層であって、底層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層のアルミニウム濃度が下から上へ向けて次第に減少する３層の窒化アルミニウムガリウム層と、前記上層である窒化アルミニウムガリウム層上に設けられた窒化ガリウム層と、を備えることを特徴とする窒化ガリウム層を有する多層構造基板をさらに提供する。
【００１７】
上述の構造によれば、前記窒化ガリウム層上に設けられたトップ層である窒化アルミニウムガリウム層をさらに備えるようにしてもよい。
【００１８】
また、上述の構造によれば、前記キャリア基板の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであり、前記メッシュ層の材質は、窒化シリコンであり、前記窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であるようにしてもよい。
【００１９】
上述の多層構造基板によれば、前記緩衝層は、高温窒化物層／低温窒化物層／高温窒化物層であり、前記高温窒化物層の形成温度は、１０００℃〜１２００℃であり、前記低温窒化物層の形成温度は、７００℃〜９００℃であるようにしてもよい。
【００２０】
上述のように、本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法は、まずキャリア基板上に複数の開口を有するメッシュ層を形成するとともに、該開口内におけるキャリア基板上に緩衝層、アルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層を順次に形成し、さらに該上層である窒化アルミニウムガリウム層上に窒化ガリウム層を形成する。該アルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層によって、応力を効果的に解放し、窒化ガリウム層表面クラックを減少し、内部欠陥を制御することが可能となるため、面積が大きく、厚さが大きく、クラックがなく、且つ高品質の窒化ガリウム層を形成することができ、従来の技術と比較して、本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板は、後続の耐高ブレークダウン電圧の高性能電子素子の製造に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｃ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｄ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｅ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図であり、図１Ｅ’は図１Ｅの正面図である。
【図１Ｆ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｇ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｈ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図１Ｉ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図である。
【図２Ａ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の走査型電子顕微鏡による断面図及び光学顕微鏡による正面図である。
【図２Ｂ】本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の走査型電子顕微鏡による断面図及び光学顕微鏡による正面図である。
【図３Ａ】厚さが異なる中濃度アルミニウム濃度の窒化アルミニウムガリウム層における本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の光学顕微鏡による正面図である。
【図３Ｂ】厚さが異なる中濃度アルミニウム濃度の窒化アルミニウムガリウム層における本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の光学顕微鏡による正面図である。
【図３Ｃ】厚さが異なる中濃度アルミニウム濃度の窒化アルミニウムガリウム層における本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の光学顕微鏡による正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、具体的な実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。この技術分野に精通した者は、本明細書の記載内容によって簡単に本発明のその他の利点や効果を理解できる。
【００２３】
図１Ａ〜図１Ｉは、本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法の断面図であり、図１Ｅ’は図１Ｅの正面図である。
【００２４】
図１Ａに示すように、キャリア基板１０を提供し、キャリア基板１０の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであってもよいが、格子面（１１１）のシリコン基板であるのが好ましい。
【００２５】
図１Ｂに示すように、ＰＥＣＶＤによりキャリア基板１０上に例えば窒化シリコン（ＳｉｘＮｙ）層１１を３００ナノメートルの厚さで形成する。
【００２６】
図１Ｃに示すように、窒化シリコン層１１上にメッシュ状レジスト層１２を形成する。
【００２７】
図１Ｄに示すように、メッシュ層１２によって被覆されていない窒化シリコン層１１を除去することで、キャリア基板１０を露出する開口１１０を有するメッシュ層１１１を形成する。
【００２８】
図１Ｅ及び１Ｅ’に示すように、メッシュ状レジスト層１２を除去する。この実施例において、メッシュ層１１１の開口１１０は、方形メッシュとしているが、メッシュ層１１１の開口１１０は、方形メッシュに限定されず、その他の形状のメッシュとしてもよいことは言うまでもない。メッシュ層１１１の開口１１０は、辺長が３００〜１０００μｍである方形であるのが好ましく、これにより、パターニングされたキャリア基板（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が完成した。
【００２９】
図１Ｆに示すように、ＭＯＣＶＤにより開口１１０内におけるキャリア基板１０上に複数の窒化物からなる緩衝層１３を形成する。この実施例において、緩衝層１３は、高温（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＨＴ）窒化物層１３３／低温（ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＬＴ）窒化物層１３２／高温（ＨＴ）窒化物層１３１であってよく、高温窒化物層１３１、１３３の形成温度は、１０００℃〜１２００℃（好ましくは１０３０℃）であってもよく、低温窒化物層１３２の形成温度は、７００℃〜９００℃（好ましくは８００℃）であってもよく、また、緩衝層１３における窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であってもよい。本発明に係る一つの具体的な実施例において、該緩衝層を構成する窒化物層は、単一材質であり、例えば窒化アルミニウムである。
【００３０】
図１Ｇに示すように、緩衝層１３上にアルミニウム濃度が異なる窒化アルミニウムガリウム層、即ち底層である窒化アルミニウムガリウム層１４１、中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２及び上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３を順次に形成する。該底層である窒化アルミニウムガリウム層１４１及び上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３の成分は固定的（ｆｉｘｅｄ）であり、該中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２は、形成過程において厚さの増加に従いアルミニウムの割合が次第に減少し（又はガリウムの割合が相対的に次第に増加する）、即ち該中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２の成分は、段階的（ｇｒａｎｄｅｄ）である。また、該底層である窒化アルミニウムガリウム層１４１のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２よりも大きく、該中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３よりも大きい。具体的には、該底層である窒化アルミニウムガリウム層１４１の成分は、Ａｌ０．２９Ｇａ０．７１Ｎであり、該中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２の成分は、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（厚さの増加に従い該ｘが０．２９から次第に０．０７に減少する）であり、該上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３の成分は、Ａｌ０．０７Ｇａ０．９３Ｎである。
【００３１】
図１Ｈに示すように、低アルミニウム濃度の上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３上に窒化ガリウム層１５を形成する。
【００３２】
図１Ｉに示すように、窒化ガリウム層１５上にトップ層である窒化アルミニウムガリウム層１６を形成する。
【００３３】
本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板は、キャリア基板１０と、キャリア基板１０上に設けられ、キャリア基板１０を露出する複数の開口１１０を有するメッシュ層１１１と、開口１１０内におけるキャリア基板１０上に設けられ、複数の窒化物層からなる緩衝１３層と、緩衝層１３上に順次に形成されたアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層であって、底層である窒化アルミニウムガリウム層１４１のアルミニウム濃度が中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２よりも大きく、且つ前記中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２のアルミニウム濃度が上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３よりも大きく、且つ中間層である窒化アルミニウムガリウム層１４２のアルミニウム濃度が下から上へ向けて次第に減少する３層の窒化アルミニウムガリウム層と、低アルミニウム濃度の上層である窒化アルミニウムガリウム層１４３上に設けられた窒化ガリウム層１５と、を備える。
【００３４】
上述の構造によれば、前記窒化ガリウム層１５上に設けられたトップ層である窒化アルミニウムガリウム層１６をさらに備えるようにしてもよい。
【００３５】
本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板において、前記キャリア基板１０の材質は、シリコン、サファイア、窒化ガリウム、酸化亜鉛又は炭化シリコンであり、前記メッシュ層１１１の材質は、窒化シリコンであるようにしてもよい。
【００３６】
また、上述の多層構造基板によれば、緩衝層１３は、高温窒化物層１３３／低温窒化物層１３２／高温窒化物層１３１であり、高温窒化物層１３１、１３３の形成温度は、１０００℃〜１２００℃であり、低温窒化物層１３２の形成温度は、７００℃〜９００℃であり、当該窒化物層は、窒化アルミニウム層、窒化ガリウム層又は窒化アルミニウムガリウム層であるようにしてもよい。
【００３７】
図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）による断面図及び光学顕微鏡（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＯＭ）による正面図である。図に示すように、本発明では、メッシュ層１１１内における３００ミクロン平方面積のキャリア基板１０上に厚さが２ミクロンであり、且つクラックがない窒化ガリウム層１５（この実施例においては窒化アルミニウムを緩衝層１３とする）を得ることができる。実際に、本発明は、厚さが少なくとも２．２ミクロンの窒化ガリウム層１５をさらに得ることができる。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の光学顕微鏡による正面図であり、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、中間層である窒化アルミニウムガリウム層の厚さがそれぞれ０、０．３及び１．２ミクロンである場合（窒化ガリウム層の厚さが１ミクロンである）を示す。中間層である窒化アルミニウムガリウム層では、圧縮応力が生成され、当該圧縮応力により窒化ガリウム層とキャリア基板とによる引っ張り応力を平衡させることができるため、図に示すように、中間層である窒化アルミニウムガリウム層の厚さの増加に従い、窒化ガリウム層のクラック密度が明らかに減少し、さらには中間層である窒化アルミニウムガリウム層の厚さが１．２ミクロンであり、且つ窒化ガリウム層の厚さが１ミクロンである場合、窒化ガリウム層にはクラックは生じていない。
【００３９】
上述のように、本発明に係る窒化ガリウム層を有する多層構造基板の製造方法は、まずキャリア基板上に複数の開口を有するメッシュ層を形成するとともに、該開口内におけるキャリア基板上に緩衝層を形成し、さらに該緩衝層上にアルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層を順次に形成し、最後に上層である窒化アルミニウムガリウム層上に窒化ガリウム層を形成する。前記メッシュ層、アルミニウム濃度が異なる３層の窒化アルミニウムガリウム層によれば、応力を効果的に解放し、窒化ガリウム層表面クラックを減少し、内部欠陥を制御することが可能となるため、面積が大きく、厚さが大きく、クラックがなく、且つ高品質の窒化ガリウム層を形成することができ、後続の耐高ブレークダウン電圧の高性能電子素子の製造に有利となる。また、さらに前記窒化ガリウム層上にトップ層である窒化アルミニウムガリウム層を形成することで、高効率の高電子移動度トランジスタ（ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＨＥＭＴ）等の素子の作成に有利となる。
【００４０】
上記の実施形態は本発明の主旨および効果・機能を例示的に説明するに過ぎず、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明は、この技術分野に精通した者により本発明の主旨を逸脱しない範囲で色々な修飾や変更をすることが可能であり、そうした修飾や変更は本発明の特許請求の範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  キャリア基板
１１  窒化シリコン層
１１１  メッシュ層
１１０  開口
１２  メッシュ状レジスト層
１３  緩衝層
１３１、１３３  高温窒化物層
１３２  低温窒化物層
１４１  底層である窒化アルミニウムガリウム層
１４２  中間層である窒化アルミニウムガリウム層
１４３  上層である窒化アルミニウムガリウム層
１５  窒化ガリウム層
１６  トップ層である窒化アルミニウムガリウム層
【図１Ａ】
0005449121.tif 000002
【図１Ｂ】
0005449121.tif 000003
【図１Ｅ】
0005449121.tif 000004
【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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