(57)【要約】【課題】スクライブの行える程度に厚みの薄い単結晶基板を用いた場合においても、窒化物半導体層の積層における加熱時及び冷却時に、積層装置から単結晶基板が受ける熱の偏りを緩衝させ、単結晶基板にかかる歪みを抑えることができる、窒化物半導体層の積層方法を提供すること。【解決手段】単結晶基板１上にＩＩＩ  Ｂ族元素のうち１種類以上の元素の窒化物よりなる窒化物半導体層４を積層する方法であって、単結晶基板１と補強板２とを接合材３を用いて接合する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体層４の積層方法である。窒化物半導体層４の積層時に補強板２を介して加熱及び冷却を行うことで、積層装置から単結晶基板１が受ける熱の偏りを緩衝させることが出来、厚みの薄い単結晶基板１を用いても単結晶基板１にかかる歪みを抑えられ、ひいては製品として求められる平坦度を維持することが出来る。【選択図】図１
2004335498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板上にＩＩＩ  Ｂ族元素のうち１種類以上の元素の窒化物よりなる窒化物半導体層を積層する方法であって、
前記単結晶基板と補強板とを接合材を用いて接合する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体層の積層方法。
【請求項２】
前記補強板にサファイヤを用いることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体層の積層方法。
【請求項３】
前記窒化物半導体層として窒化ガリウムを積層することを特徴とする請求項１又は２記載の窒化物半導体層の積層方法。
【請求項４】
前記接合材としてガリウムを用いることを特徴とする請求項１乃至３記載の窒化物半導体層の積層方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単結晶基板上にＩＩＩ  Ｂ族元素のうち１種類以上の元素の窒化物からなる半導体層を積層する方法に関し、特に、薄い単結晶基板上に窒化物よりなる半導体層を積層する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化ガリウムに代表されるＩＩＩ  Ｂ族窒化物半導体（以降において窒化物半導体と称することとする。）は、単結晶基板上で積層する。この窒化物半導体層の上に半導体素子パターンの積層した単結晶基板は、スクライブによって各素子への分割が行われている。
【０００３】
単結晶基板として主に用いられるサファイヤ基板が六方晶系で劈開性を有しないため、サファイヤ基板には薄いことが求められている。その一方で、スクライブを行うことができる程度に薄いサファイヤ基板を用いた場合、窒化物半導体層の積層における加熱時及び冷却時に、積層装置からサファイヤ基板が受ける熱の偏りがサファイヤ基板に歪みを起こし、製品として求められる平坦度を維持することができない。
【０００４】
この歪みを防ぐ方法として、従来から３５０μｍ以上の厚みのサファイヤ基板に窒化物半導体層を積層後、サファイヤ基板の厚みが１００〜２５０μｍになるまで研磨を行い、その後スクライブを行う方法が知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１６６９２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術のように、３５０μｍ以上の厚みのサファイヤ基板を用いると、窒化物半導体層の積層後に、サファイヤ基板を研磨する工程が新たに生じるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スクライブの行える程度に厚みの薄い単結晶基板を用いた場合においても、窒化物半導体層の積層における加熱時及び冷却時に、積層装置から単結晶基板が受ける熱の偏りを緩衝させ、単結晶基板にかかる歪みを抑えることができる、窒化物半導体層の積層方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、単結晶基板上にＩＩＩ  Ｂ族元素のうち１種類以上の元素の窒化物よりなる窒化物半導体層を積層する方法であって、前記単結晶基板と補強板とを接合材を用いて接合する工程を含むことを特徴とする窒化物半導体層の積層方法である。
【０００９】
ＩＩＩ  Ｂ族元素のうち１種類以上の元素の窒化物とは、いわゆるＩＩＩ−Ｖ族化合物である。ＩＩＩ  Ｂ族元素としてはアルミニウム、ガリウム、インジウムがある。補強板と接合した単結晶基板は、窒化物半導体層の積層時に補強板を介して加熱及び冷却をされることで、積層装置から受ける熱の偏りを緩衝させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記補強板にサファイヤを用いることを特徴とする窒化物半導体層の積層方法である。
【００１１】
サファイヤを補強板として用いるのは、単結晶基板の歪みを緩衝させる効果が大きいからである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の構成に加えて、前記窒化物半導体層として窒化ガリウムを積層させることを特徴とする窒化物半導体層の積層方法である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載の発明の構成に加えて、前記接合材としてガリウムを用いることを特徴とする窒化物半導体層の積層方法である。
【００１４】
ガリウムは約３０℃という極めて低い融点を持つ反面で沸点は約２４００℃と高く、窒化物半導体層の積層工程における加熱及び冷却にも充分耐えうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係る窒化物半導体層の積層方法は、図１に示すように、サファイヤからなる厚さ１０〜１５０μｍ、好ましくは厚さ５０〜１２０μｍの単結晶基板１、サファイヤからなる厚さ３００〜２０００μｍの補強板２、およびガリウムからなる接合材３を用い、窒化ガリウムからなる窒化物半導体積層４を積層させる方法である。
【００１６】
単結晶基板１および補強板２は溶剤による洗浄を行った後、接合材３が融解できる程度に加熱する。補強板２の上に接合材３を融解させて薄く伸ばし、その上に単結晶基板１を接合材３の上に乗せることにより接合する。ここで接合材３が単結晶基板１の主面全体に広がるようにする。この時の接合材３の厚さは０．１〜１０μｍとする。補強板２により補強された単結晶基板１は接合後に冷却を行い、接合材３が凝固することにより、単結晶基板１は補強板２に固定される。
【００１７】
単結晶基板１には、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、窒化ガリウムからなる窒化物半導体層４を積層させる。具体的には、図示しないＣＶＤ装置の反応管に水素および窒素の混合ガスをキャリアとして供給しつつ、反応管のサセプタに補強板２で補強された単結晶基板１を戴置して、補強板２の側から所定の温度になるまで加熱を行う。ここで接合材３は融解するが、本工程においては単結晶基板１と補強板２との接合面が水平に保たれるため、接合材３は液体となっても単結晶基板１が滑落することはない。
【００１８】
単結晶基板１のうちの片面に窒化物半導体層４を積層した後、窒化物半導体層４の上に半導体素子パターン５を積層する。そして単結晶基板１が常温になるまで冷却する。冷却により接合材３が凝固し、単結晶基板１は補強板２上に再度固定される。
【００１９】
ＣＶＤ装置から補強板２で補強された単結晶基板１を取り出し、補強板２と単結晶基板１とを、接合材３が融解できる程度に加熱することにより分離する。補強板２は再度の使用が可能である。
【００２０】
単結晶基板１の窒化物半導体層４が積層していない側の面に、図示しないダイヤモンドスクライバーによりスクライブライン６を形成し、単結晶基板１を各素子に分割する。
【００２１】
なお、本発明は、上述の補強板２および接合材３の厚さに限定されるものではない。また、窒化物半導体層４の積層方法は、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）のみならず、他の気相成長法にも適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による窒化物半導体層の積層方法によれば、単結晶基板と補強板とを接合材を用いて接合した単結晶基板は、窒化物半導体層の積層時に補強板を介して加熱及び冷却を行うことで、積層装置から受ける熱の偏りを緩衝させ、厚みの薄い単結晶基板を用いた場合においても単結晶基板にかかる歪みを抑え、ひいては製品として求められる平坦度を維持することが出来るという効果を奏する。
【００２３】
また、補強板を窒化物半導体層の積層後に単結晶基板から取り外すことにより、研磨工程を介さずに素子への分割を行うことが出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る、補強された単結晶基板についての、窒化物半導体層の積層工程前の接合状態を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る、単結晶基板の補強板との接合状態、および窒化物半導体層の積層工程を説明する概念図である。
（ａ）は、補強板で補強された単結晶基板における、単結晶基板と補強板との接着状態を説明する、正面図および断面図である。
（ｂ）は、補強板で補強された単結晶基板に窒化物半導体層を積層したところを説明する、正面図および断面図である。
（ｃ）は、窒化物半導体層の上に半導体素子パターンを積層したところを説明する、正面図および断面図である。
（ｄ）は、半導体素子パターン積層後の、単結晶基板へのスクライブ工程を説明する、正面図および断面図である。
【符号の説明】
１    単結晶基板
２    補強板
３    接合材
４    窒化物半導体層
５    半導体素子パターン
６    スクライブライン
【図１】
2004335498.tif 000003
【図２】
2004335498.tif 000004