(57)【要約】      （修正有）【課題】成長用基板を繰り返し使用し、製造コストを低くすることができる窒化物半導体基板及び窒化物半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムのうちのいずれかからなる単結晶基板を成長用基板１０とし、成長用基板１０上に窒化アルミニウムからなる剥離層１１と、窒化ガリウムからなる半導体層１２を形成する。あるいはさらにIII−Ｖ族窒化物半導体層を形成する。表面に半導体素子を形成した後、剥離層１１を溶解除去することにより、成長用基板１０を分離、除去する。【選択図】図１
2009190918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体基板の製造方法において、
炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムのうちのいずれかからなる単結晶基板を成長用基板として用意する工程と、
該成長用基板上に、選択除去可能な窒化アルミニウムからなる剥離層を成長させる工程と、
該剥離層上に、窒化ガリウムからなる第１の半導体層を成長させる工程と、
を含むことを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第１の半導体層上に、ガリウム、アルミニウム、及びインジウムのうちの少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素のうち少なくとも窒素を含むＶ族元素とで構成される窒化物半導体からなる第２の半導体層を成長させる工程を含むことを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
前記剥離層を成長させる工程は、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の成長温度より低い温度で成長させることを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
前記剥離層のみを選択除去して、前記成長用基板と前記第１の半導体層とを分離する工程、
を含むことを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、
前記成長用基板は、前記剥離層を選択除去して分離した成長用基板の表面を研磨し、清浄化して使用することを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
窒化物半導体装置の製造方法において、
炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムのうちのいずれかからなる単結晶基板を成長用基板として用意する工程と、
該成長用基板上に、選択除去可能な窒化アルミニウムからなる剥離層を成長させる工程と、
該剥離層上に、窒化ガリウムからなる第１の半導体層を成長させる工程と、
該第１の半導体層表面に、半導体素子を形成する工程と、
前記剥離層のみを選択除去して、前記成長用基板と前記第１の半導体層とを分離する工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の窒化物半導体装置の製造方法において、
前記第１の半導体層上に、ガリウム、アルミニウム、及びインジウムのうちの少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素のうち少なくとも窒素を含むＶ族元素とで構成される窒化物半導体からなる第２の半導体層を成長させる工程と、
該第２の半導体層表面に、半導体素子を形成する工程と、
前記剥離層のみを選択除去して、前記成長基板と前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の積層体とを分離する工程と、
を含むことを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７いずれか記載の窒化物半導体装置の製造方法において、
前記剥離層を成長させる工程は、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の成長温度より低い温度で成長させることを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８いずれか記載の窒化物半導体装置の製造方法において、
前記成長用基板は、前記剥離層を選択除去して分離した成長用基板の表面を研磨し、清浄化して使用することを特徴とする窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、あるいはこれらの混晶である窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））などの窒化物半導体は、その材料物性を生かして受発光装置や電子走行装置に用いることができる。そのため、近年、その結晶成長や半導体装置への応用について、幅広く研究がなされており、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）に関しては、既に実用化されている。
【０００３】
しかし、窒化物半導体は大型のバルク単結晶の成長が困難であるため、一般的には（０００１）サファイア基板上にヘテロエピタキシャル成長させている。サファイア基板上に窒化物半導体層を形成する場合、その格子定数差は１６％にも及ぶが、可視光のＬＥＤでは実用化が進んでいる。それは、可視光のＬＥＤでは、発光特性が転位密度に鈍感なＧａＩｎＮを活性層とすることで、窒化物半導体とサファイアの格子定数差に伴って発生する貫通転位が比較的多く含まれているにも関わらず、高輝度で発光させることが可能であるためと言われている。この結果、窒化物半導体を用いたＬＥＤは大量生産され、サファイア基板の消費量が増大し、より一層安価に入手することが可能となっている。
【０００４】
一方、熱伝導性に優れた（０００１）の炭化珪素（ＳｉＣ）も、窒化物半導体の成長用基板として用いることが可能であり、例えば、特許文献１に開示されているように、特に放熱性が必要な電子デバイス用途で用いられることが多い。また炭化珪素は、窒化ガリウムとの格子定数差が３％程度と比較的小さく、サファイア基板上に成長させる場合と比較して、結晶性の優れた窒化物半導体層をエピタキシャル成長することが可能である。
【０００５】
また、近年、ハイドライド気相成長法（以下、ＨＶＰＥ法という）による厚膜の窒化ガリウムのエピタキシャル成長技術が加速的に発展したことにより、自立ＧａＮ基板が開発されている。例えば、特許文献２に開示されているように、自立ＧａＮ基板が、転位密度の低減が強く求められる青紫色ＬＤ用として用いられるようになっている。同様に、深紫外ＬＥＤ用途への応用を目指し、自立ＡｌＮ基板も開発が進んでいる。さらに、昇華法やフラックス法など、異なる手法を用いた開発も平行してなされている。自立ＧａＮ基板や自立ＡｌＮ基板は、その上にエピタキシャル成長させる窒化物半導体層と同じ材料系であるため、基本的にはホモエピタキシャル成長が可能であり、基板中の転位がエピタキシャル成長層に貫通するのみであり、基板と同じ程度にまで転位密度を低減可能である。
【０００６】
しかし、ＳｉＣ基板、自立ＧａＮ基板、自立ＡｌＮ基板は非常に高価であり、サファイア基板と比べて数十倍から数百倍の価格で流通しているのが実状である。このため、一部の高付加価値商品にしか応用することができず、基板の性質を生かすことが可能な多くの半導体装置の低価格化を阻んでいる。
【０００７】
次に、窒化物半導体を用いた半導体装置の一般的な製造工程の流れについて説明する。まず、図１０に示すように、成長用基板１００上に、半導体装置の種類に応じた能動層を積層した窒化物半導体層１０１をエピタキシャル成長させ、窒化物半導体基板を得る（図１０ａ）。成長用基板１００の厚さは、基板の口径によって異なるが、３００〜１０００μｍ程度である。
【０００８】
次に、フォトリソグラフィー技術と薄膜形成技術を用いて、エピタキシャル成長させた窒化物半導体層１０１表面に、金属電極を形成する。必要に応じて熱処理を行うこともある。また、エッチング技術を用いて半導体装置の形状を加工したり、表面を酸化膜や窒化膜で被覆する。これらを繰り返して所望の半導体装置（図示せず）を形成する。
【０００９】
次に、接着用ワックスで窒化物半導体基板の表面を研磨用定板（図示せず）に固定し、研磨装置を用いて、窒化物半導体基板裏面の成長用基板１００を研磨し、薄化する（図１０ｂ）。このとき、成長用基板１００を２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ程度にまで薄化する。この種の技術は、例えば、特許文献３に開示されている。その後、個々の半導体装置に個片化し、半導体装置を完成する。
【特許文献１】特開２００２−１１０７０１号公報
【特許文献２】特開２００６−０６０１０５号公報
【特許文献３】特開平６−２８３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の製造工程では、成長用基板は裏面研磨工程で薄化されてしまい、表面付近の約１００μｍを除いて消失することとなる。このため、ＳｉＣ基板、自立ＧａＮ基板、自立ＡｌＮ基板を用いて窒化物半導体からなる高性能な半導体装置を作製する場合に、高価な成長用基板を一度しか使用することができず、窒化物半導体装置の製造コストが高くなるという問題があった。本発明は、成長用基板を繰り返し使用し、製造コストを低くすることができる窒化物半導体基板及び窒化物半導体装置の製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、窒化物半導体基板の製造方法において、炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムのうちのいずれかからなる単結晶基板を成長用基板として用意する工程と、該成長用基板上に、選択除去可能な窒化アルミニウムからなる剥離層を成長させる工程と、該剥離層上に、窒化ガリウムからなる第１の半導体層を成長させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記第１の半導体層上に、ガリウム、アルミニウム、及びインジウムのうちの少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素のうち少なくとも窒素を含むＶ族元素とで構成される窒化物半導体からなる第２の半導体層を成長させる工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
本願請求項３に係る発明は、請求項１または２いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記剥離層を成長させる工程は、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の成長温度より低い温度で成長させることを特徴とする。
【００１４】
本願請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記剥離層のみを選択除去して、前記成長用基板と前記第１の半導体層とを分離する工程、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本願請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記成長用基板は、前記剥離層を選択除去して分離した成長用基板の表面を研磨し、清浄化して使用することを特徴とする。
【００１６】
本願請求項６に係る発明は、窒化物半導体装置の製造方法において、炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムのうちのいずれかからなる単結晶基板を成長用基板として用意する工程と、該成長用基板上に、選択除去可能な窒化アルミニウムからなる剥離層を成長させる工程と、該剥離層上に、窒化ガリウムからなる第１の半導体層を成長させる工程と、該第１の半導体層表面に、半導体素子を形成する工程と、前記剥離層のみを選択除去して、前記成長用基板と前記第１の半導体層とを分離する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本願請求項７に係る発明は、請求項６記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記第１の半導体層上に、ガリウム、アルミニウム、及びインジウムのうちの少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン及び砒素のうち少なくとも窒素を含むＶ族元素とで構成される窒化物半導体からなる第２の半導体層を成長させる工程と、該第２の半導体層表面に、半導体素子を形成する工程と、前記剥離層のみを選択除去して、前記成長基板と前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の積層体とを分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本願請求項８に係る発明は、請求項６または７いずれか記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記剥離層を成長させる工程は、前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の成長温度より低い温度で成長させることを特徴とする。
【００１９】
本願請求項９に係る発明は、請求項６乃至８いずれか記載の窒化物半導体装置の製造方法において、前記成長用基板は、前記剥離層を選択除去して分離した成長用基板の表面を研磨し、清浄化して使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に係る発明によれば、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのいずれかからなる成長用基板と、窒化ガリウムからなる第１の半導体層との間に、窒化アルミニウムからなる剥離層を形成するだけで、高品質の窒化ガリウムからなる半導体基板を提供可能な窒化物半導体基板を形成することができる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る発明によれば、第１の半導体層上にIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の半導体層を形成するため、所望の半導体装置の構造に応じて、種々の半導体層を形成することができる半導体基板を提供可能な窒化物半導体を形成することができる。
【００２２】
本願請求項３に係る発明によれば、選択除去可能な剥離層の形成は、成長温度の制御だけで良く、制御性の良い、非常に簡便な方法である。
【００２３】
本願請求項４に係る発明によれば、成長用基板を分離することができるので、成長用基板を再利用することができ、製造コストの低い窒化物半導体基板を提供することができる。
【００２４】
本願請求項５に係る発明によれば、分離した成長用基板を再利用する場合、通常の半導体装置の製造工程に従い、表面を研磨し、清浄化するだけで良く、非常に簡便な方法である。再利用した成長基板を用いることで、窒化物半導体基板の製造コストに寄与することが可能となる。
【００２５】
本願請求項６に係る発明によれば、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのいずれかからなる成長用基板上に、窒化アルミニウムからなる剥離層を介して、窒化ガリウムからなる第１の半導体層を形成すると、高品質の第１の半導体層を形成することができる。そのため、特性の優れた半導体装置を提供することができる。
【００２６】
本願請求項７に係る発明によれば、高品質の第１の半導体層上にIII−Ｖ族窒化物半導体層からなる第２の半導体層を形成するため、所望の半導体装置の構造に応じて、種々の半導体層を形成することができる。そのため、特性の優れた種々の半導体装置を提供することができる。
【００２７】
本願請求項８に係る発明によれば、選択除去可能な剥離層の形成は、成長温度の制御だけで良く、制御性の良い、非常に簡便な方法である。
【００２８】
本願請求項９に係る発明によれば、分離した成長用基板を再利用する場合、通常の半導体装置の製造工程に従い、表面を研磨し、清浄化するだけで良く、非常に簡便な方法である。再利用した成長基板を用いることで、窒化物半導体基板の製造コストに寄与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
まず、窒化物半導体基板の製造方法に係る第１の実施例について説明する。まず、成長用基板１０として、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のうちのいずれかの単結晶基板を用意する。これらの材料は、単結晶バルク基板としては非常に高価であるが、後述する剥離層の選択除去によって分離され、その表面を処理することによって、再利用可能となる。
【００３１】
次に、成長用基板１０上に、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)法、分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法、ＨＶＰＥ法などの方法により、窒化アルミニウムからなる剥離層１１をエピタキシャル成長させる。ここで剥離層１１は、成長用基板１０と後述する第１の半導体層と分離するため、選択除去する必要がある。そこで、選択除去可能な半導体層とする必要がある。具体的には、成長温度を下げて成長させることで、転位、積層欠陥、点欠陥などを含む比較的低品質な層となり、選択除去可能な半導体層とすることができる。成長温度は、成長が開始する温度である４００℃程度を下限として、上層にエピタキシャル成長させる第１の半導体層の成長温度（通常は１０００℃程度）より低く、選択除去可能な膜質が得られる範囲で設定する。なお、窒化アルミニウムは、炭化珪素、窒化ガリウムからなる成長用基板上に、均一に成長させることができる点で、利点が大きい。当然ながら、窒化アルミニウムからなる成長用基板上にも均一に成長させることができる。
【００３２】
次に、剥離層１１上に窒化ガリウムからなる第１の半導体層１２をエピタキシャル成長させる。この第１の半導体層１２は、前述のように、剥離層１１を選択除去できるように、剥離層１１の成長温度より高温の成長温度でエピタキシャル成長させる。このようにエピタキシャル成長した第１の半導体層１２は、結晶品質の優れた層となる。なお第１の半導体層１２は、その後の工程において、剥離層１１を除去することによって、自立基板となるため、成長用基板の大きさに応じて、十分な強度が得られる程度の厚さに成長させることになる。また、剥離層１１中の転位や積層欠陥が、第１の半導体層１２に伝播しにくくなるように、特開平１０−３１２９７１号に開示されているＦＩＥＬＯ技術を用いることは、有用である。その結果、図１に示す窒化物半導体基板を形成することができる。
【００３３】
以上のようにして形成した窒化物半導体基板は、成長用基板１０を備える構造となっているため、通常の半導体基板と同様に、取り扱うことができる。
【００３４】
本実施例の窒化物半導体基板は、第１の半導体層１２上に、通常の半導体装置の製造方法により半導体素子を形成した後、後述する窒化物半導体装置の製造方法に従い、剥離層１１を選択的に除去することにより、第１の半導体層１２と成長用基板１０を分離することができる。分離された第１の半導体層１２は、個片化することで、半導体装置を形成することができる。また、分離された第１の半導体層１２を成長用基板として用い、所望のエピタキシャル成長後、その表面に半導体素子を形成することもできる。
【００３５】
分離された成長用基板１０は、表面に残留物が付着していたり、剥離層１１を除去する際、わずかにエッチングされることで平坦性が失われる等の問題があるので、表面を研磨し、洗浄等の所望の清浄化を施した後、再度成長用基板１０として用いることができる。
【実施例２】
【００３６】
次に、窒化物半導体基板の製造方法に係る第２の実施例について説明する。前述の第１の実施例同様、成長用基板１０として、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムのうちのいずれかの単結晶基板を用意する。
【００３７】
次に、成長用基板１０上に、有機金属気相成長(ＭＯＶＰＥ)法、分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法、ＨＶＰＥ法などの方法により、窒化アルミニウムからなる剥離層１１をエピタキシャル成長させる。ここで剥離層１１は、成長用基板１０と第１の半導体層と分離するため、選択除去する必要がある。そこで、選択除去可能な半導体層とする必要がある。具体的には、成長温度を下げて成長させることで、転位、積層欠陥、点欠陥などを含む比較的低品質な層となり、選択除去可能な半導体層とすることができる。成長温度は、成長が開始する温度である４００℃程度を下限として、上層にエピタキシャル成長させる第１の半導体層の成長温度（通常は１０００℃程度）より低く、選択除去可能な膜質が得られる範囲で設定する。なお、窒化アルミニウムは、炭化珪素、窒化ガリウムからなる成長用基板上に、均一に成長させることができる点で、利点が大きい。当然ながら、窒化アルミニウムからなる成長用基板上にも均一に成長させることができる。
【００３８】
次に、剥離層１１上に窒化ガリウムからなる第１の半導体層１２をエピタキシャル成長させる。この第１の半導体層１２は、前述のように、剥離層１１を選択除去できるように、剥離層１１の成長温度より高温の成長温度でエピタキシャル成長させる。このようにエピタキシャル成長した第１の半導体層１２は、結晶品質の優れた層となる。そして、本実施例ではさらに第１の半導体層１２上に、ガリウム、アルミニウム、インジウムのうちの少なくとも１つからなるIII族元素と、窒素、リン、砒素のうち少なくとも窒素を含むＶ族元素とで構成される窒化物半導体からなる第２の半導体層１３をエピタキシャル成長させる。この第２の半導体層１３は、所望の半導体装置を形成するために、適宜選択して形成することができる。例えば、ＬＥＤやＬＤなどの発光素子、光センサなどの受光素子、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどの電子走行素子、ショットキーバリアダイオードなどの電力制御素子を構成するように、単層、多層構造とすることができる。なお、第１の実施例１同様、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３は、その後の工程において、剥離層１１を除去することによって、自立基板となるため、成長用基板の大きさに応じて、十分な強度が得られる程度の厚さに成長させることになる。また、剥離層１１中の転位や積層欠陥が、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３に伝播しにくくなるように、ＦＩＥＬＯ技術を用いることは、有用である。その結果、図２に示す窒化物半導体基板を形成することができる。
【００３９】
以上のようにして形成した窒化物半導体基板は、成長用基板１０を備える構造となっているため、通常の半導体基板と同様に、取り扱いことができる。
【００４０】
本実施例の窒化物半導体基板は、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３上に、通常の半導体装置の製造方法により、半導体素子を形成した後、後述する窒化物半導体装置の製造方法に従い、剥離層１１を選択的に除去することにより、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３と成長用基板１０を分離することができる。分離された第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３は、個片化することで、半導体装置を形成することができる。また、分離された成長用基板１０は、その表面を、研磨し、洗浄等の所望の清浄化を施した後、再度成長用基板１０として用いることができる。
【実施例３】
【００４１】
次に、上述の第１の実施例及び第２の実施例に従い形成した窒化物半導体基板を用いて、第１の半導体層１２、あるいは第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３と、成長用基板１０を分離し、第１の半導体層１２、あるいは第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３からなる窒化物半導体基板を製造する方法について説明する。
【００４２】
本実施例において、剥離層１１は、相対的に低温で成長させた窒化アルミニウムで構成することにより、転位、積層欠陥、点欠陥などを含む比較的低品質な層となっている。これに対し、第１の半導体層１２、第２の半導体層１３は、相対的に高温で成長させた窒化物半導体で構成されており、成長用基板１０も単結晶基板で構成されている。そのため、剥離層１１のみを選択的に溶解、除去することができる。具体的には、水酸化カリウム水溶液で溶解除去することができる。また、一般的に使用されているポジ型ホトレジストの現像液を用いることもできる。これらを用いる場合、液温は、１０〜２５℃の範囲とすると、剥離層１１を選択的に除去することができる。剥離層１１の転位密度や用いる液の濃度等によっても異なるが、エッチングレートが０．００６〜１μｍ／ｍｉｎの範囲で制御可能である。
【００４３】
上述の第１の実施例で説明した窒化物半導体基板の剥離層１１を除去することで、第１の半導体層１２からなる半導体基板を形成することができる。また第２の実施例で説明した窒化物半導体基板の剥離層１１を除去することで、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３からなる半導体基板を形成することができる。このように形成した半導体基板は、さらに成長用基板として用いたり、その表面に半導体装置を形成することもできる。
【００４４】
なお、剥離後の第１の半導体層１２、あるいは第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３からなる半導体基板の厚さが薄く、その後の半導体装置の製造工程における取り扱いに不都合が生じる場合には、安価で入手容易な半導体材料である珪素やガリウム砒素からなる支持基板に接着させることで、従来同様の半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の形成が可能となる。また熱伝導性の良い銅やアルミニウムなどの金属からなる支持基板を接着させて、半導体装置の放熱性を高める構造とすることも可能である。原子レベルでの接着を行う場合には、高真空中でのイオン衝撃により表面を活性化させ、室温若しくは加熱した状態で、活性な表面を支持基板等に接触させることにより、接合させることもできる。あるいは半田等の接着材を用いても良い。
【００４５】
なお、第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３の表面に半導体素子が形成されている場合、個片化することで、半導体装置を形成することができる。また、分離された成長用基板１０は、その表面を、研磨し、洗浄等の所望の清浄化を施した後、再度成長用基板１０として用いることができる。
【実施例４】
【００４６】
次に窒化物半導体装置の製造方法に係る第４の実施例について、ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）の製造方法を例にとり、より具体的に説明する。炭化珪素からなる成長用基板１０上に、前述の実施例同様、ＭＯＶＰＥ法により、成長温度７００℃で、厚さ０．２μｍの窒化アルミニウムからなる剥離層１１をエピタキシャル成長させる。引き続き、成長温度１０５０℃で、厚さ１．２μｍ、抵抗率１×１０6Ω・ｃｍの高抵抗の窒化ガリウムからなる第１の半導体層１２と、厚さ２５ｎｍ、不純物濃度４×１０18ｃｍ-3、ｎ型のＡｌ0.25Ｇａ0.75Ｎからなり障壁層となる第２の半導体層１３を形成する。第１の半導体層１２は、結晶面（０００２）からの回析を用いたＸ線ロッキングカーブの半値幅が２００ａｒｃｓｅｃであった。これはサファイア基板上に成長させた一般的なＧａＮ層の半値幅である３００ａｒｃｓｅｃと比較して、飛躍的に結晶品質が向上していることがわかる。
【００４７】
ホウ素イオンを注入して素子分離を行った後、フォトリソグラフィー技術と真空蒸着法を用いて、第２の半導体層１２上に、チタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／チタン／金（Ａｕ）からなるオーミック電極１４と、ニッケル（Ｎｉ）／金からなるショットキー電極１５を形成する（図３）。なお、図３では、１つの半導体素子を形成するように示しているが、通常の半導体装置の製造方法同様、複数の半導体装置を同時に形成するものである。以下、図面上は、１つの半導体装置を表示することとする。
【００４８】
その後、図４に示すように、アルミナからなる支持定板１６に、第２の半導体層１３の表面側を耐アルカリ性の接着用ワックス１７を用いて接着する。そして、２０℃の水酸化カリウム水溶液に浸漬させる。その結果、剥離層１１が選択的に溶解し、図５に示すように成長用基板１０を分離、除去することができる。接着用ワックス１７が軟化する温度に加熱し、支持定板１６を取り外して表面に付着した接着用ワックス１７を除去した後、個片化することでＨＦＥＴを得ることができる。
【００４９】
さらに必要に応じて、図６に示すように、第１の半導体層１２側に、放熱部材となる支持基板１８を半田等の接着部材１９で接着することもできる。図６のように接着部材１９を備えた形状で、例えば、セラミックパッケージに実装し、配線を施して、パッケージングすることができる。
【００５０】
以上のように形成したＨＦＥＴは、高品質の第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３に半導体素子を形成する構成となっているので、優れた高周波特性、パワー特性を示すことになる。
【００５１】
本実施例では、剥離層１１を除去することによって分離された成長用基板１０は、上述の実施例同様、表面を研磨し、洗浄した後、再度、成長用基板として用いることができる。上記の窒化物半導体装置の製造方法においては、２０回繰り返し使用することができ、結果的に、半導体装置の製造コストを下げることが可能となった。
【実施例５】
【００５２】
次に窒化物半導体装置の製造方法に係る第５の実施例について、青紫ＬＤの製造方法を例にとり、より具体的に説明する。自立窒化ガリウム基板からなる成長用基板１０上に、前述の実施例同様、ＭＯＶＰＥ法により、成長温度７００℃で、厚さ０．２μｍの窒化アルミニウムからなる剥離層１１をエピタキシャル成長させる。引き続き、成長温度１０５０℃で、厚さ１．２μｍ、不純物濃度４×１０18ｃｍ-3、ｎ型の窒化ガリウムからなる第１の半導体層１２と、ＬＤ構造をとる第２の半導体層１３を形成する。このＬＤ構造は、ＧａＮ／ＧａＩｎＮ多重量子井戸構造を活性層に持つダブルヘテロ構造とする。第１の半導体層１２は、結晶面（０００２）からの回析を用いたＸ線ロッキングカーブの半値幅が１５０ａｒｃｓｅｃであった。これはサファイア基板上に成長させた一般的なＧａＮ層の半値幅である３００ａｒｃｓｅｃと比較して、飛躍的に結晶品質が向上していることがわかる。
【００５３】
その後、第２の半導体層１３を除去し、第１の半導体層１２の一部を露出させる。露出した第１の半導体層１２表面に、チタン／アルミニウム／チタン／金からなるｎ型用オーミック電極２０を形成し、第２の半導体層１３表面に、ニッケル／金からなるｐ型用オーミック電極２１を形成する（図７）。
【００５４】
その後、図８に示すように、アルミナからなる支持定板１６に、第２の半導体層１３及び露出する第１の半導体層１２の表面側を耐アルカリ性の接着用ワックス１７を用いて接着する。そして、２０℃の水酸化カリウム水溶液に浸漬させる。その結果、剥離層１１が選択的に溶解し、図９に示すように成長用基板１０を分離、除去することができる。接着用ワックス１７が軟化する温度に加熱し、支持定板１６を取り外して表面に付着した接着用ワックス１７を除去した後、個片化することで青紫ＬＤを得ることができる。
【００５５】
さらに必要に応じて、上述の図６で説明したように、第１の半導体層１２側に、珪素からなる支持基板１８をレジンワックス等の接着部材１９で接着した後、劈開して、レーザー端面を形成することができる。このように形成した青紫ＬＤは、例えば、ＣＡＮパッケージに実装して配線を施し、完成する。
【００５６】
以上のように形成したＬＤは、高品質の第１の半導体層１２及び第２の半導体層１３を用いることにより、高い発光特性と長い寿命を示すことになる。
【００５７】
本実施例では、剥離層１１を除去することによって分離された成長用基板１０は、上述の実施例同様、表面を研磨し、洗浄した後、再度、成長用基板として用いることができる。上記の窒化物半導体装置の製造方法においては、２０回繰り返して使用することができ、結果的に、半導体装置の製造コストを下げることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る半導体基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０：成長用基板、１１：剥離層、１２：第１の半導体層、１３：第２の半導体層、１４：オーミック電極、１５：ショットキー電極、１６：支持定板、１７：接着用ワックス、１８：支持基板、１９：接着部材、２０：ｎ型用オーミック電極、２１：ｐ型用オーミック電極
【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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【図９】
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【図１０】
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