(57)【要約】  本発明の第１側面に係る半導体基板製造方法は、下地基板を準備する準備工程と、前記下地基板の上に、剥離層及び半導体層を含む多重層を少なくとも２つ積層する積層工程と、前記半導体層を分離する分離工程とを含むことを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板を準備する準備工程と、
前記下地基板の上に、剥離層及び半導体層を含む多重層を少なくとも２つ積層する積層工程と、
前記半導体層を分離する分離工程と、
を含むことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項２】
前記分離工程では、化学溶液を用いて前記剥離層を選択的にエッチングして、少なくとも２つの前記半導体層をそれぞれ自立させる
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項３】
前記積層工程では、大気開放しないで連続的に積層する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項４】
前記積層工程では、同一装置内で積層する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項５】
前記下地基板及び前記半導体層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項６】
前記下地基板及び前記半導体層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項７】
前記下地基板及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項８】
前記剥離層は、金属層及び金属窒化物層の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項９】
前記積層工程では、前記半導体層の成長反応炉内において、前記金属層を窒化することにより前記金属窒化物層を形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１０】
前記多重層は、前記剥離層と前記半導体層との間にバッファー層を含む
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１１】
前記バッファー層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１２】
前記バッファー層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１３】
前記バッファー層及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サファイア下地基板を用いてＧａＮ基板を製造する方法が提案されている。従来のＧａＮ基板を製造する方法を、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３は、ＧａＮ基板を製造する方法を示す工程断面図である。【０００３】
図１に示す工程では、下地基板として、サファイア下地基板１１０を準備する。サファイア下地基板１１０に、剥離層（低温ＧａＮバッファー層）１２０を１０００℃より低い温度で（低温で）成長させる。剥離層１２０は、例えば、ＧａＮの単結晶体、多結晶体又はアモルファス体で構成されうる。そして、約１０００℃の温度で（高温で）、ＧａＮ層１３０を成長させる。ＧａＮ層１３０は、例えば、ＧａＮの単結晶体で構成されうる。これにより、剥離層１２０及びＧａＮ層１３０を含む構造体１００がサファイア下地基板１１０の上に形成される。なお、剥離層１２０は、バッファー（緩衝）の機能も有する。【０００４】
図２に示す工程では、サファイア下地基板１１０及び構造体１００（が入れられた反応室内）を約１０００℃から室温まで降温する。ここで、サファイア下地基板１１０の熱膨張係数は、ＧａＮ層１３０の熱膨張係数よりも大きい。これにより、約１０００℃から室温まで降温させた際に、サファイア下地基板１１０及びＧａＮ層１３０に、熱膨張率の差に起因した熱応力が働き、反りが発生する。【０００５】
図３に示す工程では、レーザーリフトオフ法などにより剥離層１２０を溶かす。これにより、ＧａＮ層１３０がサファイア下地基板１１０から分離する。すなわち、ＧａＮ層１３０をサファイア下地基板１１０から自立させてＧａＮ基板を製造する。このとき、ＧａＮ層１３０において、内部応力が緩和された部分と、内部応力が残留した部分とが発生する。これにより、ＧａＮ層１３０にクラックが生じるおそれがある。【０００６】
そして、分離されたＧａＮ層１３０は、結晶成長方向に沿って歪みの分布が変化しているため反りが発生する。したがってＧａＮ層を機械的研磨工程によって平坦化しても、図３に示すように、結晶方位がずれた状態になる。【０００７】
このような反りを低減するために、サファイア下地基板１１０と剥離層１２０との間に空隙を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３９８１０号公報
【発明の開示】
【０００８】
特許文献１に示された技術では、下地基板から１枚の半導体基板しか製造されないため、半導体基板を製造する際のスループット（生産性）が良くない。
【０００９】
本発明の目的は、スループットを向上できる半導体基板製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の第１側面に係る半導体基板製造方法は、下地基板を準備する準備工程と、前記下地基板の上に、剥離層及び半導体層を含む多重層を少なくとも２つ積層する積層工程と、前記半導体層を分離する分離工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面に係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記分離工程では、化学溶液を用いて前記剥離層を選択的にエッチングして、少なくとも２つの前記半導体層をそれぞれ自立させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面又は第２側面に係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記積層工程では、大気開放しないで連続的に積層することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面又は第２側面に係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記積層工程では、同一装置内で積層することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面から第４側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記下地基板及び前記半導体層は、化合物半導体の単結晶であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第６側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面から第５側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記下地基板及び前記半導体層は、III族元素と窒素との化合物であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第７側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面から第６側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記下地基板及び前記半導体層は、同一の材料で形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第８側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面から第７側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記剥離層は、金属層及び金属窒化物層の少なくとも一方を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第９側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第８側面に係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記積層工程では、前記半導体層の成長反応炉内において、前記金属層を窒化することにより前記金属窒化物層を形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１０側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１側面から第９側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記多重層は、前記剥離層と前記半導体層との間にバッファー層を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１１側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１０側面に係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記バッファー層は、化合物半導体の単結晶であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１２側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１０側面又は第１１側面に記載の半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記バッファー層は、III族元素と窒素との化合物であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１３側面に係る半導体基板製造方法は、本発明の第１０側面から第１２側面のいずれかに係る半導体基板製造方法の特徴に加えて、前記バッファー層及び前記半導体層は、同一の材料で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、スループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のＧａＮ基板を製造する方法を示す工程断面図。
【図２】従来のＧａＮ基板を製造する方法を示す工程断面図。
【図３】従来のＧａＮ基板を製造する方法を示す工程断面図。
【図４】本発明の課題を示す工程断面図。
【図５】本発明の課題を示す工程断面図。
【図６】本発明の課題を示す工程断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図８】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図９】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図１０】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図１１】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図１２】図７〜図１１に示す工程により得られた試料の断面ＳＥＭ写真。
【図１３】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図１４】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【図１５】本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の課題を、図４〜図６を用いて詳細に説明する。図４〜図６は、本発明の課題を示す工程断面図である。以下の説明では、ＧａＮ下地基板（下地基板）を用いてＧａＮ基板（半導体基板）を製造する方法を例に説明するが、本発明は、他の下地基板を用いて他の半導体基板を製造する方法にも適用可能である。ここで、他の下地基板は、例えば、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化物、ＳｉＣ，ＳｉなどのIV族系物質、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＬｉＧａ２Ｏ４、ＺｎＯなどの酸化物、又は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕなどの窒化可能な金属で構成されうる。他の半導体基板は、例えば、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物、又は、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＣｄＯ、ＺｎＭｇＣｄＯなどの酸化物で構成されうる。【００２６】
図４に示す工程では、下地基板として、ＧａＮ下地基板２１０を準備する。ＧａＮ下地基板２１０の上に剥離層（金属バッファー層）２２０を形成する。剥離層２２０は、例えば、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕなどの窒化可能な金属で構成されうる。【００２７】
そして、剥離層２２０の上に、約１０００℃でＧａＮ層（半導体層）２３０を成長させる。ＧａＮ層２３０は、例えば、ＧａＮの単結晶体で構成されうる。これにより、剥離層２２０及びＧａＮ層２３０を含む構造体２００がＧａＮ下地基板２１０の上に形成される。なお、剥離層２２０は、バッファー（緩衝）の機能も有する。【００２８】
図５に示す工程では、ＧａＮ下地基板２１０及び構造体２００（が入れられた反応室内）を約１０００℃から室温まで降温する。ここで、ＧａＮ下地基板２１０の熱膨張係数は、ＧａＮ層２３０の熱膨張係数と略等しい。これにより、約１０００℃から室温まで降温された際に、ＧａＮ下地基板２１０及びＧａＮ層２３０に、熱膨張率の差に起因した熱応力がほとんど働かず、反りもほとんど発生しない。【００２９】
図６に示す工程では、化学溶液を用いて剥離層２２０を選択的にエッチングする。これにより、ＧａＮ層２３０がＧａＮ下地基板２１０から分離する。すなわち、ＧａＮ層２３０をＧａＮ下地基板２１０から自立させてＧａＮ基板を製造する。このとき、ＧａＮ層１３０において、内部応力が略均等な状態になっている。これにより、ＧａＮ層１３０にクラックが生じるおそれが低減している。【００３０】
以上のように、図４〜図６に示されるＧａＮ基板を製造する方法では、ＧａＮ下地基板２１０基板から１枚のＧａＮ基板しか製造されない傾向にある。これにより、ＧａＮ基板を製造する際のスループットが十分でない傾向にある。【００３１】
次に、本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を、図７〜図１５を用いて説明する。図７〜図１１及び図１３〜図１５は、本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法を示す工程断面図である。図１２は、図７〜図１１に示す工程により得られた試料の断面ＳＥＭ写真である。以下の説明では、ＧａＮ下地基板（下地基板）を用いてＧａＮ基板（半導体基板）を製造する方法を例に説明するが、他の下地基板を用いて他の半導体基板を製造する方法にも適用可能である。ここで、他の下地基板は、例えば、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＮなどの窒化物、ＳｉＣ，ＳｉなどのIV族系物質、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＬｉＧａ２Ｏ４、ＺｎＯなどの酸化物、又は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕなどの窒化可能な金属で構成されうる。他の半導体基板は、例えば、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物、又は、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＣｄＯ、ＺｎＭｇＣｄＯなどの酸化物で構成されうる。【００３２】
また、ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）成長法を用いた方法を例として説明するが、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法、溶解成長法等を用いた方法にも適用可能である。【００３３】
図７に示す工程では、下地基板として、ＧａＮ下地基板３１０を準備する。ＧａＮ下地基板３１０の厚みは、１００μｍ〜５００μｍであることが好ましい。【００３４】
なお、本明細書では、「多重層」という用語は、２層以上の層を含むものを意味する。【００３５】
ＧａＮ下地基板３１０の上に、剥離層（金属バッファー層）３２０ａを、スパッタ(Ｓｐｕｔｔｅｒ)法によって蒸着する。剥離層３２０ａは、窒化可能な金属の層である。剥離層３２０ａは、例えば、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕなどの窒化可能な金属で構成されうる。剥離層３２０ａの厚みは、１５ｎｍ〜７５ｎｍの範囲であることが好ましい。【００３６】
なお、剥離層３２０ａは、スパッタ法の代わりに、電子ビーム蒸着法（Ｅ−ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、あるいは、ＣＶＤ，ＭＯＣＶＤ，ＭＢＥなどの結晶成長法によって形成されても良い。【００３７】
図８に示す工程では、基板温度５００〜１０００℃の範囲でアンモニアを含む水素ガスなどの雰囲気で、剥離層３２０ａの一部（上層）を窒化する。アンモニアによる強力な還元作用により、剥離層３２０ａの表面に自然酸化膜があってもその自然酸化膜は還元・窒化される。そして、剥離層３２０ａが第１剥離層３２０と第２剥離層３２２とになる。第１剥離層（金属バッファー層）３２０は、剥離層３２０ａのうち窒化されなかった層であり、例えば、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｃｕなどの窒化可能な金属で構成されうる。第２剥離層（金属窒化物層）３２２は、剥離層３２０ａのうち窒化された層であり、例えば、Ｆｅ２Ｎ，ＣｒＮ，ＭｏＮ，ＴａＮ，ＮｂＮ，ＴｉＮ，ＣｕＮなどの金属窒化物で構成されうる。ここで、第１剥離層３２０は、Ｃｒであることが好ましい。第２剥離層３２２は、ＣｒＮであることが好ましい。【００３８】
なお、第１剥離層３２０は、バッファー（緩衝）の機能も有する。同様に、第２剥離層３２２は、バッファー（緩衝）の機能も有する。また、図８に示す工程において、剥離層３２０ａが全て窒化されて第２剥離層３２２になってもよい。第２剥離層３２２の厚みは、剥離層３２０ａの全体が窒化されて形成される場合、１５〜７５ｎｍの範囲であることが好ましい。しかし、第２剥離層３２２の厚みは、窒素条件によって、剥離層３２０ａの厚みより薄くなる場合もある。【００３９】
剥離層３２０ａの表面上に、均一な第２剥離層３２２を形成するためのプロセスの条件は、主に、アンモニアの流量、窒化温度、および窒化時間で決められる。そのためのプロセスの条件は、アンモニアの流量１（ｌ／ｍｉｎ）、窒化温度１０００℃以上、および窒化時間５分以上であることが好ましい。【００４０】
ここで、第２剥離層３２２は、後述の図９に示す工程でＧａＮ層（バッファー層３３２及びＧａＮ層３３０）を形成するための核として作用する。これにより、図８に示す工程と図９に示す工程とは、後述のように大気開放せずに連続的に行うことが好ましい。【００４１】
図９に示す工程では、第２剥離層３２２の上に、約６００〜１０００℃の温度で（低温で）、バッファー層３３２を成長する。具体的には、反応管を介して反応室の上流側に設けられたＧａ金属原料箱にＨＣｌガスを供給する。Ｇａ金属原料箱では、ＨＣｌガスとＧａとが化学反応を起こし、ＧａＣｌガスを製造する。そのＧａＣｌガスを、Ｇａ金属原料箱から反応管を介して反応室へ供給する。反応室では、第２剥離層３２２の表面近傍に、図８の工程で使用したアンモニアを含む水素ガスが残留している。そして、反応室では、ＧａＣｌガスとアンモニアガスとが化学反応を起こし、第２剥離層３２２の上にバッファー層３３２が形成される。バッファー層（ＧａＮバッファー層）３３２は、例えば、ＧａＮの単結晶体、多結晶体又はアモルファス体で構成されうる。バッファー層３３２の厚さは、数十Å〜数十μｍであることが好ましい。バッファー層３３２を成長させる温度は、８００〜１１００℃であることが好ましく、特に９００℃付近であることが好ましい。【００４２】
ここで、バッファー層３３２は、後述のＧａＮ層（半導体層）３３０と同一の材料（ＧａＮ）で形成されているので、ＧａＮ層（半導体層）３３０が成長しやすくなっている。【００４３】
なお、バッファー層３３２は、後述のＧａＮ層（半導体層）３３０と異なる材料で形成されていても良い。例えば、バッファー層３３２は、ＡｌＮ、ＡｌｘＧａｙＮ，ＩｎｘＧａｙＮ，ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮの窒化物（それぞれ、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１）、又は、ＺｎＯなどの酸化物で形成されていても良い。【００４４】
図１０に示す工程では、バッファー層３３２の上に、１０００℃以上の温度で（高温で）、ＧａＮ層（半導体層）３３０を成長する。ＧａＮ層（ＧａＮ厚膜）３３０は、例えば、ＧａＮの単結晶体で構成されうる。具体的な条件は、基本的に図９に示す工程と同様であるが、Ｇａ金属原料箱にＨＣｌガスを供給する流量が多い点と、反応室内の温度が高い点とが異なる。これにより、図９に示す工程よりも高速（例えば、約１００μｍ／ｈ以上）でＧａＮ層３３０が成長する。ＧａＮ層３３０の厚みは、１００μｍ〜５００μｍであることが好ましい。ＧａＮ層３３０を成長させる温度は、１０００℃以上であることが好ましい。この結果、第１剥離層３２０、第２剥離層３２２、バッファー層３３２及びＧａＮ層３３０を含む多重層ＭＬ１がＧａＮ下地基板３１０の上に形成される。【００４５】
なお、ＧａＮ層３３０は、成長する際又は成長後に、微量のＳｉやＭｇなどの不純物がドーピングされて、ｎ型あるいはｐ型などの伝導型に制御されてもよい。【００４６】
図１１に示す工程では、ＧａＮ下地基板３１０及び多重層ＭＬ１（が入れられた反応室内）を約１０００℃から室温まで降温する。ここで、ＧａＮ下地基板３１０の熱膨張係数は、ＧａＮ層３３０の熱膨張係数と略等しい。これにより、約１０００℃から室温まで降温された際に、ＧａＮ下地基板３１０及びＧａＮ層３３０に、熱膨張率の差に起因した熱応力がほとんど働かず、反りもほとんど発生しない。【００４７】
例えば、図７〜図１１に示す工程と同様の工程により、図１２の断面ＳＥＭ写真に示すような多重層ＭＬ１が得られる。図１２に示すように、ＧａＮ下地基板３１０及びＧａＮ層３３０は、平坦な形状をしている。これにより、ＧａＮ下地基板３１０及びＧａＮ層３３０に反りがほとんど発生していないと推定することができる。【００４８】
図７〜図１１の工程を大気開放せずに連続的に繰り返すと、図１３に示すように、ＧａＮ下地基板３１０に複数の多重層ＭＬ１〜ＭＬ３が形成される。これにより、複数の多重層ＭＬ１〜ＭＬ３を含む構造体３００がＧａＮ下地基板３１０の上に形成される。【００４９】
ここで、図７〜図１１の工程は、同一の装置内で行われても良いし、異なる装置内で行われても良い。異なる装置内で行われる場合、それぞれの反応室どうしが大気開放されずに搬送可能な機構で接続されているものとする。【００５０】
図１４及び図１５に示す工程では、化学溶液を用いて複数の第１剥離層３２０及び複数の第２剥離層３２２を選択的に同時にエッチングする。すなわち、図１３に示すように、複数の第１剥離層３２０及び複数の第２剥離層３２２を、それぞれ、側方からエッチングする。【００５１】
ここで、例えば、第１剥離層３２０がＣｒで形成されている場合、エッチャント（化学溶液）は、過塩素酸（ＨＣｌＯ４）と第２硝酸セリウムアンモニウムとの混合水溶液が好適である。また、例えば、第１剥離層３２０がＣｕで形成されている場合、エッチャント（化学溶液）は、硝酸（ＨＮＯ３）水溶液が好適である。エッチャント（化学溶液）によるエッチング速度は、温度と濃度とによって制御可能である。【００５２】
複数の第１剥離層３２０及び複数の第２剥離層３２２がエッチングされると、図１５に示すように、ＧａＮ層３３０及びバッファー層３３２の複数単位を、それぞれ、ＧａＮ下地基板３１０から分離する。すなわち、ＧａＮ層３３０及びバッファー層３３２の複数単位をＧａＮ下地基板３１０からそれぞれ自立させて複数のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を同時に製造する。このとき、各ＧａＮ層３３０において、内部応力が略均等な状態になっている。これにより、各ＧａＮ層３３０にクラックが生じるおそれが低減している。【００５３】
ここで、バッファー層３３２は、エッチャント（化学溶液）によりエッチングされずに、ＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３の一部となる。【００５４】
なお、図１３に示す工程において、複数の多重層ＭＬ１〜ＭＬ３とＧａＮ下地基板３１０とは、粘性のある物質で保持されていてもよい。そして、複数の第１剥離層３２０及び複数の第２剥離層３２２がエッチングされた後に、その粘性のある物質が溶かされることにより、複数のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を同時に製造してもよい。この場合、複数のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を安定して製造することができる。【００５５】
以上のように、図１４及び図１５に示す工程において、複数のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を同時に製造するので、ＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を製造する際のスループットを向上できる。また、図７〜図１１の工程を大気開放せずに連続的に繰り返すので、真空引きの時間や大気開放（パージ）の時間を節約することができ、ＧａＮ基板を製造する際のスループットをさらに向上できる。さらに、複数のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を同時に製造するので、ＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３の製造条件を揃えることができ、ＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３の品質のばらつきを低減できる。【００５６】
なお、図７〜図１１の工程と図１４及び図１５に示す工程とを大気開放せずに連続的に行ってもよい。この場合、試料（ロット）を移し変える時間を節約でき、ＧａＮ基板を製造する際のスループットをさらに向上できる。【００５７】
また、構造体（図１３に示す構造体３００参照）が含む多重層の数は、３つに限定されず、２つ以上の３つ以外の数であっても良い。構造体が含む多重層の数が多ければ、ＧａＮ基板を製造する際のスループットをさらに向上できる。
（実験例）
上述の図７〜図１５に示す工程（本発明の実施形態に係る半導体基板製造方法）を行って３枚のＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を同時に作成した。試料を投入してからＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３として搬出するまでの時間は、２６時間であった。【００５８】
一方、図７〜図１１に示す工程を行った後、図１３と同様の条件で、図１１に示すような単一の第１剥離層３２０及び単一の第２剥離層３２２をエッチングして、ＧａＮ層３３０及びバッファー層３３２の単一単位をＧａＮ下地基板３１０から自立させて、ＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３を別々に製造した。試料を投入してからＧａＮ基板ＳＢ１〜ＳＢ３として搬出するまでの時間は、５２時間であった。【００５９】
このように、半導体基板を３枚同時に作成する場合は、半導体基板を３枚別々に作成する場合に比べて、スループットが約２倍に向上する。
【図１】
2007023911.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月20日(2007.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板を準備する準備工程と、
前記下地基板の上に、金属窒化物層のみから成る剥離層及び半導体層を含む多重層を少なくとも２つ積層する積層工程と、
前記剥離層をエッチングすることにより前記半導体層を分離する分離工程と、
を含むことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項２】
下地基板を準備する準備工程と、
前記下地基板の上に、剥離層及び半導体層を含む多重層を少なくとも２つ積層する積層工程と、
前記半導体層を分離する分離工程と、
を含み、
前記多重層は、前記剥離層と前記半導体層との間にバッファー層を含む
ことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項３】
前記剥離層は、金属層及び金属窒化物層の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項４】
前記分離工程では、化学溶液を用いて前記剥離層を選択的にエッチングして、２つ以上の前記半導体層をそれぞれ自立させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項５】
前記積層工程では、大気開放しないで連続的に積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項６】
前記積層工程では、同一装置内で積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項７】
前記下地基板及び前記半導体層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項８】
前記下地基板及び前記半導体層は、ＩＩＩ族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項９】
前記下地基板及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１０】
前記積層工程では、前記半導体層の成長反応炉内において、前記金属層を窒化することにより前記金属窒化物層を形成する
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１１】
前記バッファー層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１２】
前記バッファー層は、ＩＩＩ族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項２又は１１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１３】
前記バッファー層及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２、１１、又は１２のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板を準備する準備工程と、
金属層及び金属窒化物層が積層された剥離層と、半導体層とをそれぞれ含む複数の多重層を、前記下地基板の上に積層する積層工程と、
前記剥離層をエッチングすることにより前記半導体層を分離する分離工程と、
を含み、
前記複数の多重層は、前記半導体層の上面に前記金属層が接し、前記半導体の下面に前記金属窒化物層が接するように、構成されている
ことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項２】
下地基板を準備する準備工程と、
剥離層と、半導体層と、前記剥離層及び前記半導体層の間に配されたバッファー層とをそれぞれ含む複数の多重層を、前記下地基板の上に積層する積層工程と、
前記半導体層を分離する分離工程と、
を含み、
前記複数の多重層は、前記半導体層の上面に前記剥離層が接し、前記半導体層の下面に前記バッファー層が接するように、構成されている
ことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項３】
前記剥離層は、金属層及び金属窒化物層の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項４】
前記分離工程では、化学溶液を用いて前記剥離層を選択的にエッチングして、２つ以上の前記半導体層をそれぞれ自立させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項５】
前記積層工程では、大気開放しないで連続的に積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項６】
前記積層工程では、同一装置内で積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項７】
前記下地基板及び前記半導体層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項８】
前記下地基板及び前記半導体層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項９】
前記下地基板及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１０】
前記積層工程では、前記半導体層の成長反応炉内において、前記金属層を窒化することにより前記金属窒化物層を形成する
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１１】
前記バッファー層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１２】
前記バッファー層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項２又は１１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１３】
前記バッファー層及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２、１１、又は１２のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板を準備する準備工程と、
金属層及び金属窒化物層が積層された剥離層と、半導体層とをそれぞれ含む複数の多重層を、前記下地基板の上に積層する積層工程と、
前記剥離層をエッチングすることにより前記半導体層を分離する分離工程と、
を含み、
前記複数の多重層は、前記半導体層の上面に前記金属層が接し、前記半導体の下面に前記金属窒化物層が接するように、構成されている
ことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項２】
下地基板を準備する準備工程と、
剥離層と、半導体層と、前記剥離層及び前記半導体層の間に配されたバッファー層とをそれぞれ含む複数の多重層を、前記下地基板の上に積層する積層工程と、
前記半導体層を分離する分離工程と、
を含み、
前記複数の多重層は、前記半導体層の上面に前記剥離層が接し、前記半導体層の下面に前記バッファー層が接するように、構成されている
ことを特徴とする半導体基板製造方法。
【請求項３】
前記剥離層は、金属層及び金属窒化物層の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項４】
前記分離工程では、化学溶液を用いて前記剥離層を選択的にエッチングして、２つ以上の前記半導体層をそれぞれ自立させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項５】
前記積層工程では、大気開放しないで連続的に積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項６】
前記積層工程では、同一装置内で積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項７】
前記下地基板及び前記半導体層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項８】
前記下地基板及び前記半導体層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項９】
前記下地基板及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１０】
前記積層工程では、前記半導体層の成長反応炉内において、前記金属層を窒化することにより前記金属窒化物層を形成する
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１１】
前記バッファー層は、化合物半導体の単結晶である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１２】
前記バッファー層は、III族元素と窒素との化合物である
ことを特徴とする請求項２又は１１に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１３】
前記バッファー層及び前記半導体層は、同一の材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２、１１、又は１２のいずれか１項に記載の半導体基板製造方法。
【請求項１４】
前記金属層は、Ｃｒで形成されており、
前記金属窒化物層は、ＣｒＮで形成されている
ことを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体基板製造方法。
【国際調査報告】
2007023911.tif 000017
2007023911.tif 000018
2007023911.tif 000019
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