(57)【要約】【課題】本発明は、接合基板及びその製造方法に関し、より詳しくは、複数の溝を有する接合基板及びその製造方法に関する。【解決手段】このために、本発明は、第１の基板にイオンを注入してイオン注入層を形成するイオン注入段階と、前記第１の基板を複数の溝が形成された第２の基板に接合する接合段階、及び前記第１の基板を前記イオン注入層を基準に分離する分離段階と、を含むことを特徴とする接合基板の製造方法を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板にイオンを注入してイオン注入層を形成するイオン注入段階と、
前記第１の基板を、一方の面に複数の溝が形成された第２の基板に接合し、前記一方の面が前記第１の基板に接合されるように接合する接合段階と、
前記第１の基板を前記イオン注入層を基準に分離する分離段階と、
を含むことを特徴とする接合基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、及びインジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）のいずれか一種を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合基板の製造方法。
【請求項３】
前記注入されるイオンは、水素、ヘリウム、窒素、酸素、及びアルゴンの少なくともいずれか一種を含むことを特徴とする請求項１に記載の接合基板の製造方法。
【請求項４】
前記溝は、第２の基板の一方側端から他方側端に繋がって形成されることを特徴とする請求項１に記載の接合基板の製造方法。
【請求項５】
前記第２の基板に形成される溝は、直線、格子、及びハニカム形態のパターンのいずれか一つのパターンからなることを特徴とする請求項１に記載の接合基板の製造方法。
【請求項６】
前記接合段階は、
前記第１の基板と前記第２の基板とを表面活性化法または直接接合法によって接合することを特徴とする請求項１に記載の接合基板の製造方法。
【請求項７】
第１の基板と、
前記第１の基板との接合面に複数の溝が形成され、前記第１の基板に接合された第２の基板と、
を含むことを特徴とする接合基板。
【請求項８】
前記第２の基板に形成される溝は、直線、格子、及びハニカム形態のパターンのいずれか一つのパターンからなることを特徴とする請求項７に記載の接合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合基板及びその製造方法に係り、より詳しくは、複数の溝を有する接合基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年に入り、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などのような先端素子の製造のための材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等のような２種以上の元素化合物からなる半導体である化合物半導体に関する研究が盛んに進められている。
【０００３】
とりわけ、ＧａＮ（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）は極めて大きな直接遷移型エネルギー帯間隔を有していてＵＶから青色に至る領域まで発光することができ、次世代ＤＶＤ光源として用いられる青色ＬＤ、照明用市場の代替のための白色ＬＥＤ、高温・高出力の電子素子分野などにおいて核心素材として用いられる次世代光電子材料である。
【０００４】
この種の化合物半導体基板は、成長された化合物半導体を基板に接合させてなる。
【０００５】
以下、従来の化合物半導体基板の製造方法について、ＧａＮ基板を一例として説明する。
【０００６】
図１は、従来のＧａＮ基板の製造方法を説明するための概念図である。
【０００７】
図１を参照すると、ＧａＮ基板を製造するために、先ず、サファイア基板１１を反応器内に装着する。ＧａＮ基板を成長させる前に、サファイア基板１１上にアンモニアガス（ＮＨ３）と塩化水素（ＨＣｌ）とを混合してなるガスを流して表現処理を施していてよい。次いで、反応器内部の温度を１００℃以上の高温に保持した状態でサファイア基板１１にキャリアガスとともに塩化ガリウム（ＧａＣｌ）とアンモニアガス（ＮＨ３）を注入してＧａＮ基板２１を成長させる。その後、ＧａＮ基板２１が成長されたサファイア基板１１を８時間程度冷却させた後、リン酸エッチングを施す。最後に、ＧａＮ基板２１が成長されたサファイア基板１１をレーザー分離炉に送り込み、サファイア基板１１にレーザーを照射して成長されたＧａＮ基板２１を分離する。
【０００８】
このように分離されたＧａＮ基板２１をレイヤートランスファー（Ｌａｙｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）技術を用いて複数枚の薄膜基板に分離することで、化合物半導体基板を製造する。
【０００９】
ここで、レイヤートランスファー（Ｌａｙｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）技術とは、イオンが注入された第１の基板（Ｄｏｎｏｒ基板）を第２の基板（Ｃａｒｒｉｅｒ基板）に接合した後、第１の基板のイオン注入層を基準に分離する技術をいう。
【００１０】
図２は、従来のレイヤートランスファー技術による基板分離方法を概略的に示す概念図である。
【００１１】
図２を参照すると、前記分離されたＧａＮ基板２１にイオン注入装置を用いてイオンを注入してイオン注入層２１ａを形成する。次いで、ＧａＮ基板２１と異種基板３１とを接触させ、加温・加圧してＧａＮ基板２１と異種基板３１とを直接接合する。最後に、接合されたＧａＮ基板２１と異種基板３１に熱を加えて、ＧａＮ基板２１を内部に形成されたイオン注入層２１ａを基準に分離することで接合基板を製造する。
【００１２】
このように、レイヤートランスファー技術による基板分離方法では、第１の基板と第２の基板とを接合圧力と温度を制御し且つ接合機を用いて直接接合する工程を経る。
【００１３】
このとき、イオンが注入された第１の基板の場合は、イオン注入による結晶構造の変化などによって反りを持つようになるのに対し、第２の基板の場合は、曲率半径が無限大である平面を有するため、接合基板の第１の基板と第２の基板とが完全な接触をなすことができず、局所的な圧力によるクラック及びボイド（ｖｏｉｄ）が形成されるという不具合が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は反りが緩和し且つ内部からボイドが除去された接合基板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このために、本発明は、第１の基板にイオンを注入してイオン注入層を形成するイオン注入段階と、前記第１の基板を複数の溝が形成された第２の基板に接合する接合段階と、前記第１の基板を前記イオン注入層を基準に分離する分離段階と、を含むことを特徴とする接合基板の製造方法を提供する。
【００１６】
ここで、前記注入されるイオンは、水素、ヘリウム、窒素、酸素、及びアルゴンの少なくともいずれか１種であってよい。
【００１７】
また、前記第１の基板は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、及びインジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）のいずれか１種からなるものであってよい。
【００１８】
さらに、前記溝は、第２の基板の一方側端から他方側端に繋がって形成されていてよい。
【００１９】
また、前記第２の基板に形成される溝は、直線、格子、及びハニカム形態のパターンのいずれか一つのパターンからなるものであってよい。
【００２０】
また、前記接合段階は、前記第１の基板と前記第２の基板とを表面活性化法または直接接合法にて接合してなるものであってよい。
【００２１】
また、本発明は、第１の薄板と、前記第１の薄板との接合面に複数の溝が形成されて前記第１の薄板に接合された第２の基板とを含むことを特徴とする接合基板を提供する。
【００２２】
ここで、前記第２の基板に形成される溝は、直線、格子、及びハニカム形態のパターンのいずれか一つのパターンからなるものであってよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、反りが緩和された接合基板を製造することができる。
【００２４】
また、第１の薄板及び第２の基板の間からボイドが除去され、第１の薄板と第２の基板との接合品質が改善した接合基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のＧａＮ基板の製造方法を説明するための概念図。
【図２】従来のレイヤートランスファー技術による基板分離方法を概略的に示す概念図。
【図３】本発明の一実施形態に係る接合基板の製造方法の概略的な流れ図。
【図４】溝が形成されていないＳｉ基板にＧａＮを接合した後の接合面を示す写真。
【図５】図中のａ、ｂ、ｃは、それぞれラインパターン、格子パターン、ハニカムパターンの溝が形成されたＳｉ基板にＧａＮを接合した後の接合面を示す写真。
【図６】溝が形成されていないＳｉ基板にＧａＮを接合した後、ＧａＮをイオン注入層を基準に分離した接合基板の接合面を示す写真。
【図７】図中のａ、ｂ、ｃは、それぞれラインパターン、格子パターン、ハニカムパターンの溝が形成されたＳｉ基板にＧａＮを接合した後、ＧａＮをイオン注入層を基準に分離した接合基板の接合面を示す写真。
【図８】本発明の一実施形態に係る接合基板の概略的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態に係る接合基板の製造方法及び接合基板について詳述する。
【００２７】
なお、本発明を説明するにあたって、関連した公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態に係る接合基板の製造方法の概略的な流れ図である。
【００２９】
図３を参照すると、本発明に係る接合基板の製造方法は、イオン注入段階、接合段階、及び分離段階を含んで構成されていてよい。
【００３０】
接合基板を製造するために、先ず、第１の基板にイオンを注入してイオン注入層を形成させる（Ｓ１１０）。
【００３１】
イオン注入層は、第１の基板にイオン注入器にてイオンを注入することで形成すればよい。
【００３２】
このとき、注入されるイオンとしては、水素、ヘリウム、窒素、酸素、及びアルゴン、またはこれらの混合したイオンが用いられていてよい。
【００３３】
イオン注入の際に必要なエネルギー範囲は、イオンが注入される基板の種類、注入されるイオンの種類、及び注入深さなどによって決められ、イオンが注入される深さは、製造したい基板の厚さによって決められていてよい。
【００３４】
第１の基板は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウム燐（ＩｎＰ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、またはインジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）などの化合物半導体基板であってよい。
【００３５】
第１の基板にイオンが注入されると、第１の基板はイオン注入による損傷層が形成され、且つ第１の基板の結晶格子構造などが変わり、これにより、第１の基板がストレスを受けてイオン注入面の方に膨出して反りが生じるようになる。
【００３６】
すなわち、イオン注入を注入するとそのイオン注入面の表面積が増大し、イオン注入面の方に膨出して反りが生じるようになる。
【００３７】
このように、イオン注入面の方に膨出して反りが生じた第１の基板を複数の溝が形成された第２の基板に接合する（Ｓ１２０）。第２の基板としては、Ｓｉ基板などを用いればよい。
【００３８】
このとき、接合は、第１の基板のイオン注入面と第２の基板の複数の溝が形成された面とが接合されていてよい。
【００３９】
第２の基板に形成された溝は、乾式または湿式エッチング法によって形成すればよく、直線、格子、及びハニカム形態のパターンからなるものであってよいが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、その他、様々な形態であってもよい。
【００４０】
第１の基板と第２の基板との接合は、接合面をプラズマに露出することで接合面を活性化させて室温〜４００℃以下の温度で接合する表面活性化法にて行なってよい。
【００４１】
または、第２の基板の溝が形成された面に第１の基板を重ね合せてから、３００〜４００℃の高温雰囲気下で加圧して接合することで行なってもよい。接合後は、第１の基板から分離された第２の薄板だけが第２の基板に接合された状態で残留するようになる。
【００４２】
このように膨出して反り状態となっている第１の基板を複数の溝が形成された第２の基板に接合することで、反り状態の第１の基板によって加圧の際に発生する局所的な圧力を溝が形成された第２の基板が自体変形を通じて緩和することにより、接合基板の反りを改善することができる。
【００４３】
また、第２の基板に形成された溝は、第２の基板の一方側端から他方側端に繋がって形成されていてよい。
【００４４】
これにより、従来、溝が形成されていなかった扁平な基板に反り状態の第１の基板を接合することで接合面の内部に閉じ込められる空気などの気体を、本発明では第２の基板の溝から外部に排出して接合面内部のボイドを除去し、接合品質を向上することができる。
【００４５】
図４は、溝が形成されていないＳｉ基板にＧａＮを接合した後の接合面を示す写真であり、図５のａ、ｂ、ｃは、それぞれラインパターン、格子パターン、ハニカムパターンの溝が形成されたＳｉ基板にＧａＮを接合した後の接合面を示す写真である。
【００４６】
図４及び図５を比較してみると、Ｓｉ基板上に溝が形成されていない場合のほうが、溝を形成した場合よりもＧａＮと接合されていない面（写真上の白色部分）が広いことが分かる。すなわち、Ｓｉ基板上に溝を形成することで接合品質が向上することが分かる。
【００４７】
次いで、イオン注入層を基準に第１の基板を分離することで、接合基板を製造する（Ｓ１３０）。
【００４８】
第１の基板の分離は、接合された第１の基板と第２の基板を加温して第１の基板内部のイオン注入層をガス層に変形し膨張させることで行なっていてよい。
【００４９】
図６は、溝が形成されていないＳｉ基板にＧａＮを接合した後、ＧａＮをイオン注入層を基準に分離した接合基板の接合面を示す写真であり、図７のａ、ｂ、ｃは、それぞれラインパターン、格子パターン、ハニカムパターンの溝が形成されたＳｉ基板にＧａＮを接合した後、ＧａＮをイオン注入層を基準に分離した接合基板の接合面を示す写真である。
【００５０】
図６及び図７を比較してみると、Ｓｉ基板に溝が形成された接合基板の接合品質が向上したことが分かる。
【００５１】
図８は、本発明の一実施形態に係る接合基板の概略的な断面図である。
【００５２】
図８を参照すると、本発明に係る接合基板は、第１の薄板２１０及び第１の薄板に接合された複数の溝が形成された第２の基板２２０を含んで構成されていてよい。
【００５３】
この種の接合基板は、ＬＥＤ基板、半導体基板などとして用いることができる。
【００５４】
以上のように本発明は、限定された実施形態及び図面によって説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、こうした記載から種々の修正及び変形が可能である。
【００５５】
それゆえに、本発明の範囲は、説明された実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及びその均等なものなどによって定められるべきである。
【符号の説明】
【００５６】
１１  サファイア基板
２１  ＧａＮ基板
２１ａ  イオン注入層
３１  異種基板
２１０  第１の基板
２２０  第２の基板
【図１】
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【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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