(57)【要約】【課題】半導体基板直上のバッファ層と、該バッファ層と選択的なエッチング性を備える剥（はく）離層とを積層することによって、１枚の半導体基板から複数組の半導体層群を剥離することができ、高い結晶品質の半導体層群を得ることができ、半導体基板を再利用するために表面処理を行う必要がなく、基板再利用工程を省力化することができ、半導体基板の厚さが薄くなることがないようにする。【解決手段】エピタキシャル成長によって半導体基板１１上に形成された少なくとも２層以上の半導体層を有する半導体ウェハ１０であって、前記半導体基板１１直上に形成されたバッファ層１２と、該バッファ層１２と選択的なエッチング性を備え、剥離層として機能する半導体層とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エピタキシャル成長によって半導体基板上に形成された少なくとも２層以上の半導体層を有する半導体ウェハであって、
（ｂ）前記半導体基板直上に形成されたバッファ層と、
（ｃ）該バッファ層と選択的なエッチング性を備え、剥離層として機能する半導体層とを有することを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項２】
前記剥離層として機能する半導体層の直上に、該半導体層及び半導体基板と選択的なエッチング性を備える半導体層群が積層されている請求項１に記載の半導体ウェハ。
【請求項３】
前記半導体層群は、デバイスとして機能可能である請求項２に記載の半導体ウェハ。
【請求項４】
前記バッファ層の上に、前記剥離層として機能する半導体層と前記半導体層群との組が複数組積層されている請求項３に記載の半導体ウェハ。
【請求項５】
前記剥離層として機能する半導体層の直下に、該半導体層及び前記半導体層群と選択的なエッチング性を備え、エッチング停止層として機能する半導体層が形成されている請求項２に記載の半導体ウェハ。
【請求項６】
前記剥離層として機能する半導体層と前記半導体層群との組の各々における剥離層として機能する半導体層の直下に、該半導体層及び前記半導体層群と選択的なエッチング性を備え、エッチング停止層として機能する半導体層が形成されている請求項４に記載の半導体ウェハ。
【請求項７】
前記半導体層群は、互いに異なる組成及び層構造を備える請求項４に記載の半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に成長させた半導体エピタキシャル層を有する半導体ウェハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ、例えば、発光ダイオードを作製するために、半導体エピタキシャル層を成長基板上に形成した半導体エピタキシャルウェハは、基板上に発光領域となる活性層、クラッド層、コンタクト層等の複数の半導体層を積層した構造を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、半導体エピタキシャル層とＧａＡｓ基板との間に設けた半導体層を選択的にエッチングすることによって、上層である半導体エピタキシャル層を剥（はく）離することが公知となっている（例えば、非特許文献１参照。）。このように、半導体エピタキシャル層を基板から剥離する場合には、半導体エピタキシャル層を成長させるための基板を再利用することができる。
【特許文献１】特開２００２−３１４１２７号公報
【非特許文献１】『Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の半導体エピタキシャルウェハにおいては、半導体エピタキシャル層を剥離した後に基板を再利用する際には、あらためて所望の半導体エピタキシャル層を成長させるために、基板表面処理を行って半導体エピタキシャル成長に適する表面を準備する必要がある。
【０００５】
また、半導体エピタキシャル層をメサエッチングして剥離層を露出させた後に半導体エピタキシャル層を剥離する場合、メサエッチング領域が基板に達することがあった。その場合、基板を再利用するためには、該基板を研磨して平坦（たん）にすることが必要であった。そして、基板を研磨して半導体エピタキシャル成長に適した表面を準備するためには、基板を数十〔μｍ〕程度研磨することが必要であるため、再利用の度に基板厚が薄くなってしまう。そのため、１枚の基板から剥離することができる半導体エピタキシャル層の数に限界があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、半導体基板直上のバッファ層と、該バッファ層と選択的なエッチング性を備える剥離層とを積層することによって、１枚の半導体基板から複数組の半導体層群を剥離することができ、高い結晶品質の半導体層群を得ることができ、半導体基板を再利用するために表面処理を行う必要がなく、基板再利用工程を省力化することができ、半導体基板の厚さが薄くなることのない半導体ウェハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の半導体ウェハにおいては、エピタキシャル成長によって半導体基板上に形成された少なくとも２層以上の半導体層を有する半導体ウェハであって、前記半導体基板直上に形成されたバッファ層と、該バッファ層と選択的なエッチング性を備え、剥離層として機能する半導体層とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体ウェハは、半導体基板直上のバッファ層と、該バッファ層と選択的なエッチング性を備える剥離層とを積層するようになっている。これにより、１枚の半導体基板から複数組の半導体層群を剥離することができ、高い結晶品質の半導体層群を得ることができる。また、半導体基板を再利用するために表面処理を行う必要がなく、基板再利用工程を省力化することができ、半導体基板の厚さが薄くなることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【００１１】
図において、１０は本実施の形態における半導体ウェハであって、半導体基板１１と、該半導体基板１１上に積層された複数、例えば、Ｎ個の半導体層群、すなわち、第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎとを有するものである。そして、前記半導体基板１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）や化合物半導体から成る基板である。
【００１２】
また、第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎは、エピタキシャル成長によって半導体基板１１上に形成された半導体エピタキシャル層であって、下コンタクト層２０１ａ〜２０Ｎａ、活性層２０１ｂ〜２０Ｎｂ及び上コンタクト層２０１ｃ〜２０Ｎｃを、それぞれ、有する。第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの各々は分離され、さらに、半導体層郡の面方向に素子分解された状態で半導体素子（発光素子）として機能可能であるように構成されている。具体的には、第１組から第Ｎ組の発光素子を構成するための半導体層群である。なお、第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎは、互いに同一の組成及び層構造を備える半導体エピタキシャル層である。
【００１３】
さらに、１２は半導体基板１１直上に形成されたバッファ層であり、１３は該バッファ層１２の上に形成された第１の剥離層であり、１４は第１番目の半導体層群２０１の上に形成された第２の剥離層であり、１５は第２番目の半導体層群２０２の上に形成された第３の剥離層である。なお、前記バッファ層１２は、バッファとして機能する半導体エピタキシャル層であり、各剥離層は、前記バッファ層１２と選択的なエッチング性を備え、剥離層として機能する半導体エピタキシャル層である。
【００１４】
また、第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎは、各剥離層及び半導体基板１１と選択的なエッチング性を備える。
【００１５】
このように、本実施の形態における半導体ウェハ１０は、半導体基板１１上に、バッファ層１２、第１の剥離層１３、第１番目の半導体層群２０１、第２の剥離層１４、第２番目の半導体層群２０２、第３の剥離層１５、・・・第Ｎの剥離層、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの順で積層された積層構造を有する。
【００１６】
次に、前記構成の半導体ウェハ１０から第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎを剥離する方法について説明する。
【００１７】
まず、メサエッチングによって第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎをパターニングし、所定の発光素子のサイズに応じた適当なパターンサイズの島パターンを形成して、第Ｎの剥離層を露出させる。
【００１８】
続いて、第Ｎの剥離層をエッチングによって除去し、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの島パターンを半導体ウェハ１０から剥離する。このように、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎを剥離すると、残余の半導体ウェハ１０の表面に第Ｎ−１番目の半導体層群が露出する。
【００１９】
次に、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの場合と同様に、メサエッチングによって第Ｎ−１番目の半導体層をパターニングし、所定の発光素子のサイズに応じた適当なパターンサイズの島パターンを形成して、第Ｎ−１の剥離層を露出させる。
【００２０】
続いて、第Ｎ−１の剥離層をエッチングによって除去し、第Ｎ−１番目の半導体層群の島パターンを半導体ウェハ１０から剥離する。
【００２１】
以降、同様の工程を繰り返し、第１番目の半導体層群２０１を剥離すると、すべての半導体層群の半導体基板１１上からの剥離が完了する。
【００２２】
このように、本実施の形態において、半導体ウェハ１０は、１枚の半導体基板１１上にＮ組の発光素子となる半導体層群をＮ組積層し、かつ、各組の半導体層群の間に少なくとも剥離層を形成し、前記半導体基板１１上からＮ組の半導体層群を順次剥離するようになっている。すなわち、各剥離層の直上に各組の発光素子となる半導体層群が積層されている。これにより、従来と比較してＮ倍の数の半導体層群を１枚の半導体基板１１上から剥離することができる、という効果を得ることができる。
【００２３】
また、半導体層群を剥離する際に半導体基板１１の表面処理を行う必要がなく、基板再利用工程を省力化することができ、かつ、高い結晶品質の半導体層群を得ることができる。
【００２４】
さらに、半導体基板１１表面の研磨処理を行う必要がなく、すべての半導体層群を剥離した後でも、半導体基板１１の厚さが薄くなることがない。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００２６】
図２は本発明の第２の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【００２７】
本実施の形態において、半導体ウェハ１０は、バッファ層１２と第１の剥離層１３との間に形成された第１のエッチング停止層３１、第１番目の半導体層群２０１と第２の剥離層１４との間に形成された第２のエッチング停止層３２、第２番目の半導体層群２０２と第３の剥離層１５との間に形成された第３のエッチング停止層３３、・・・、及び、第Ｎ−１番目の半導体層群と第Ｎの剥離層との間に形成された第Ｎのエッチング停止層を有する。
【００２８】
なお、第１〜第Ｎの各エッチング停止層は、第１〜第Ｎの各剥離層及び各剥離層直上の各組の半導体層群と選択的なエッチング性を備え、エッチング停止層として機能する半導体エピタキシャル層であって、第１〜第Ｎの各剥離層及び第１〜第Ｎ番目の各組の半導体層群をエッチングするためのエッチャントによってはエッチングされない組成の半導体層である。
【００２９】
このように、本実施の形態における半導体ウェハ１０は、半導体基板１１上に、バッファ層１２、第１のエッチング停止層３１、第１の剥離層１３、第１番目の半導体層群２０１、第２のエッチング停止層３２、第２の剥離層１４、第２番目の半導体層群２０２、第３のエッチング停止層３３、第３の剥離層１５、・・・第Ｎのエッチング停止層、第Ｎの剥離層、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの順で積層された積層構造を有する。
【００３０】
なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００３１】
次に、本実施の形態において、半導体ウェハ１０から第１番目の半導体層群２０１〜第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎを剥離する方法について説明する。
【００３２】
まず、メサエッチングによって第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎをパターニングし、所定の発光素子のサイズに応じた適当なパターンサイズの島パターンを形成して、第Ｎの剥離層を露出させる。この際、第Ｎの剥離層をオーバーエッチングしても、第Ｎのエッチング停止層でエッチングが止まるので、第Ｎ−１番目の半導体層群に影響を及ぼすことがない。
【００３３】
続いて、第Ｎの剥離層をエッチングによって除去し、第Ｎ番目の半導体層群２０Ｎの島パターンを半導体ウェハ１０から剥離する。その後、別のエッチャントを使用して第Ｎのエッチング停止層をエッチングによって除去すると、残余の半導体ウェハ１０の表面に第Ｎ−１番目の半導体層群が露出する。
【００３４】
以降、同様の工程を繰り返し、第１番目の半導体層群２０１を剥離すると、すべての半導体層群の半導体基板１１上からの剥離が完了する。
【００３５】
このように、本実施の形態において、半導体ウェハ１０は、各剥離層の直下にエッチング停止層が形成されている。これにより、各組の半導体層群を剥離させる際に、その直下の剥離層をオーバーエッチングしても、該剥離層の直下のエッチング停止層でエッチングが止まるので、その下の組の半導体層群に影響を及ぼすことがない。したがって、各組の半導体層群を剥離させると露出する下の組の半導体層群の表面は高い結晶品質を保持するので、下の組の半導体層群を剥離して半導体薄膜として利用する場合にも、高い結晶品質の半導体薄膜を得ることができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００３７】
図３は本発明の第３の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【００３８】
本実施の形態において、半導体ウェハ１０は、バッファ層１２と第１の剥離層１３との間に形成された第１のエッチング停止層３１、第１番目の半導体層群４０１と第２の剥離層１４との間に形成された第２のエッチング停止層３２、第２番目の半導体層群４０２と第３の剥離層１５との間に形成された第３のエッチング停止層３３、・・・、及び、第Ｎ−１番目の半導体層群と第Ｎの剥離層との間に形成された第Ｎのエッチング停止層を有する。
【００３９】
なお、第１番目の半導体層群４０１〜第Ｎ番目の半導体層群４０Ｎは、互いに異なる組成及び層構造を備える半導体エピタキシャル層である。
【００４０】
このように、本実施の形態における半導体ウェハ１０は、半導体基板１１上に、バッファ層１２、第１のエッチング停止層３１、第１の剥離層１３、第１番目の半導体層群４０１、第２のエッチング停止層３２、第２の剥離層１４、第２番目の半導体層群４０２、第３のエッチング停止層３３、第３の剥離層１５、・・・第Ｎのエッチング停止層、第Ｎの剥離層、第Ｎ番目の半導体層群４０Ｎの順で積層された積層構造を有する。
【００４１】
なお、その他の点の構成については、前記第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４２】
次に、本実施の形態において、半導体ウェハ１０から第１番目の半導体層群４０１〜第Ｎ番目の半導体層群４０Ｎを剥離する方法について説明する。
【００４３】
まず、メサエッチングによって第Ｎ番目の半導体層群４０Ｎをパターニングし、所定の発光素子のサイズに応じた適当なパターンサイズの島パターンを形成して、第Ｎの剥離層を露出させる。この際、第Ｎの剥離層をオーバーエッチングしても、第Ｎのエッチング停止層でエッチングが止まるので、第Ｎ−１番目の半導体層群に影響を及ぼすことがない。
【００４４】
続いて、第Ｎの剥離層をエッチングによって除去し、第Ｎ番目の半導体層群４０Ｎの島パターンを半導体ウェハ１０から剥離する。その後、別のエッチャントを使用して第Ｎのエッチング停止層をエッチングによって除去すると、残余の半導体ウェハ１０の表面に第Ｎ−１番目の半導体層群が露出する。
【００４５】
以降、同様の工程を繰り返し、第１番目の半導体層群４０１を剥離すると、すべての半導体層群の半導体基板１１上からの剥離が完了する。
【００４６】
このように、本実施の形態において、半導体ウェハ１０は、互いに異なる組成及び層構造を備える複数組の半導体層群４０１〜４０Ｎを有する。そのため、該半導体層群４０１〜４０Ｎを剥離させることによって、互いに組成の異なる複数組の半導体薄膜を得ることが可能となる。これにより、例えば、前記半導体薄膜をそれぞれ基板上に貼（は）り付けて、半導体複合デバイスとして機能させる際に、各半導体薄膜の組成を調整することによって、１枚の半導体基板１１上から剥離した半導体薄膜によって異なる機能を有した複数の半導体複合デバイスを作製することができる。
【００４７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における半導体ウェハの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    半導体ウェハ
１１    半導体基板
１２    バッファ層
１３、１４、１５    剥離層
２０Ｎ、４０Ｎ、２０１、２０２、４０１、４０２    半導体層群
３１、３２、３３    エッチング停止層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009081318.tif 000005