(57)【要約】      （修正有）【課題】転位が少なく、また、基板と化合物半導体エピ層との分離にレーザーリフト・オフ工程を適用しなくてもよい、窒化ガリウムのような化合物半導体基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０上に複数の球形のボール２０をコーティングする工程と、球形のボール２０がコーティングされた基板上１０に化合物半導体エピ層３０を成長させつつ、球形のボール２０下部にボイド３５を形成する工程と、ボイド３５に沿って基板１０と化合物半導体エピ層３０とが自家分離されるように、化合物半導体エピ層３０が成長した基板１０を冷却させる工程と、を含む化合物半導体基板の製造方法。球形のボール処理により転位減少効果を持つ。また、自家分離を利用するので、基板と化合物半導体エピ層との分離にレーザーリフト・オフ工程を適用しなくてもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の球形のボールをコーティングする工程と、
前記球形のボールがコーティングされた基板上に化合物半導体エピ層を成長させつつ、前記球形のボール下部にボイドを形成する工程と、
前記ボイドに沿って前記基板と前記化合物半導体エピ層とが自家分離されるように、前記化合物半導体エピ層が成長した基板を冷却させる工程と、を含む化合物半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記冷却する工程以後に前記球形のボールを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項３】
基板上に複数の球形のボールをコーティングする工程と、
前記球形のボールがコーティングされた基板上に前記球形のボールサイズより小さな厚さに第１化合物半導体エピ層を成長させる工程と、
前記第１化合物半導体エピ層が成長した基板から前記球形のボールを除去してボイドを形成する工程と、
前記ボイドを含有する前記第１化合物半導体エピ層上に第２化合物半導体エピ層を成長させる工程と、
前記ボイドに沿って前記第２化合物半導体エピ層と前記第１化合物半導体エピ層とが自家分離されるように、前記第１及び第２化合物半導体エピ層が成長した基板を冷却させる工程と、を含む化合物半導体基板の製造方法。
【請求項４】
前記球形のボールは、シリカボール、サファイアボール、ジルコニアボールまたはイットリア−ジルコニアボールであることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項５】
前記球形のボールはシリカボールであり、前記球形のボールは化学的エッチングにより除去することを特徴とする請求項２または３に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項６】
前記化合物半導体は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、またはこれらの組み合わせ（Ｇａ１−ｘＡｌ１−ｙＩｎ１−ｚＮ，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板は、サファイア、ＳｉＣ、またはシリコンからなることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の化合物半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム（ＧａＮ）またはガリウムと他の金属との混合窒化物からなる化合物半導体層、及びその形成方法に関する。本発明はまた、かかる層を備える電子または光電子素子の製造に利用できる基板の製造方法に関する。本発明の技術分野は、基板上に高品質の化合物半導体層を形成すると広く定義でき、さらに詳細には、基板と化合物半導体層とを分離してフリースタンディング化合物半導体基板を製造する方法に関すると定義できる。
【背景技術】
【０００２】
周期律表上のIIIないしV族元素の窒化物系半導体物質は、既に電子及び光電子分野で重要な位置を占有しており、かかる分野は今後非常に重要になる。かかる窒化物系半導体物質の応用分野は、実際的にレーザーダイオード（ＬＤ）から高周波数及び高温で作動できるトランジスタに至るまでの広い領域をカバーする。そして、紫外線光検出器、弾性表面波素子及び発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を備える。
【０００３】
例えば、窒化ガリウムは、青色ＬＥＤまたは高温トランジスタの応用に適した物質として知られているが、これに限定されないマイクロ電子素子用として幅広く研究されている。また、窒化ガリウムは窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）及び窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）のような窒化ガリウム合金を含むということが分かる。
【０００４】
窒化ガリウムマイクロ電子素子の製造における主要な技術は、欠陥密度の低い窒化ガリウム層を成長させることである。欠陥密度を発生させる原因の一つは、窒化ガリウム層が成長する基板であると知られている。しかし、かかる素子から、欠陥のない窒化ガリウム層の成長のために適した窒化ガリウム成長用基板または窒化ガリウム基板を製造するのは容易ではない。窒化ガリウム固体は、加熱してもよく溶融されないため、溶融液から結晶成長させる通常のチョクラルスキー法などでは基板製造のための単結晶を作れない。超高圧を印加して加熱すれば融液を作れるかも知れないが、量産側面で適用し難い面がある。
【０００５】
したがって、かかる素子で、窒化ガリウム層の成長のために最も頻繁に使われる基板は、サファイア、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンのような異種基板である。ところが、これら基板物質は窒化ガリウムとの格子不一致と熱膨張係数の差があるために、これら基板に成長させた窒化ガリウム層は多くの転位を持ち、これによるクラック発生及び反り（ｂｅｎｄｉｎｇ）が問題になる。かかる問題を最小化させるために窒化ガリウム層の成長前に基板の上部に多様な緩衝層を作るか、エピタキシャル横方向過度成長、すなわち、ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）方法を利用している。
【０００６】
従来のＥＬＯ方法は、ストライプ状のＳｉＯ２マスクを使用して、基板と窒化ガリウムとの間に存在する格子不一致と熱膨張係数差による応力発生を減少させる。従来のＥＬＯ方法を適用した窒化ガリウム成長用基板の断面図である図１を参照して、従来のＥＬＯ方法について説明する。
【０００７】
従来のＥＬＯ方法では、成長炉で基板１上に窒化ガリウム層２を成長させた後、窒化ガリウム層２が成長した基板１を成長炉から取り出す。次いで、基板１を蒸着装備に装入して窒化ガリウム層２上にＳｉＯ２薄膜を蒸着し、ＳｉＯ２薄膜が蒸着された基板１を蒸着装備から取り出す。フォトエッチング技法を利用してＳｉＯ２薄膜をパターニングしてＳｉＯ２マスク３を形成した後、これを再び成長炉に装入して窒化ガリウム層４を成長させる。
【０００８】
ＥＬＯ窒化ガリウム層４のうち、ＳｉＯ２マスク３上に横方向成長した部分は縦方向に成長した部分に比べて転位などの欠陥が伝播されずに高品質を持つので、ＳｉＯ２マスク３上の横方向成長したＥＬＯ窒化ガリウム層４に素子を形成すれば、優秀な特性を得ることができる。
【０００９】
しかし、このようなＥＬＯ方法は前述したような複雑な工程、すなわち、ＳｉＯ２マスク形成という工程による追加的な外部工程が必要になり、工程時間が長くかかってコストが上昇するという問題がある。また現在は、ＥＬＯの機能改善及び追加のためにＳｉＯ２マスクを複数層で形成することによって、ＳｉＯ２マスク形成工程及び窒化ガリウム層成長工程がＳｉＯ２マスク数に比例して増加して、そのコスト及び工程複雑度はさらに高くなり、時間的、経済的損失を引き起こすだけではなく、工程の複雑性により収率低下も予想されている。
【００１０】
特許文献１は、このようなＥＬＯの代りにサファイア基板と窒化ガリウム層との接合面積を縮めることができる溝を、サファイア基板と接合される窒化ガリウム層に形成して窒化ガリウム基板を製造する方法を提案している。前記特許文献１では、サファイア基板の上部及び下部に窒化ガリウムエピ層を成長させる。この場合、１次的にサファイア基板の上部に窒化ガリウムエピ層を成長させた後、サファイア基板を装備から取り出して、再び背面に窒化ガリウムエピ層を２次的に成長させねばならない。そして、下部にフォトリソグラフィ工程を通じたマスクパターン作業を進めて下部の窒化ガリウムエピ層をエッチングして複数の溝を形成した後、これにレーザー光を照射して複数の溝に対応する上部の窒化ガリウムエピ層をエッチングすることによって、ボイド形式の溝をサファイア基板の上部に製作する。この溝を利用して第３の窒化ガリウムエピ層を成長させる。
【００１１】
前記特許文献１は、サファイア基板と窒化ガリウム層との接触が遮断された溝を形成して第３の窒化ガリウムエピ層を成長させることによって、溝上部に形成された窒化ガリウム層には転位発生が減少し、溝は、成長温度から常温に温度が下降しつつ熱膨張係数の差によって発生するクラック及び反りを減少させる効果があるというが、サファイア基板の上部及び下部に窒化ガリウム層を成長させねばならず、マスクパターン工程を進めねばならず、かつ溝を形成するためのレーザー照射を実施せねばならないので、これによる時間損失及び経済的負担が大きく作用するという短所がある。
【００１２】
それだけでなく、サファイア基板上に窒化ガリウムエピ層を成長させた後、基板自体を除去して窒化ガリウムエピ層をフリースタンディング窒化ガリウム基板として使用する場合、サファイア基板と窒化ガリウムエピ層との分離はレーザーリフト・オフという別途の過程を経ねばならない。これにより、高コストがかかり、サファイア基板分離時に加えられる熱によって窒化ガリウムエピ層にクラックや反りなどの欠陥が発生しやすくて収率が低い。シリコン基板を利用した場合、研磨や化学的エッチングにより容易に除去することはできるが、シリコン基板上に窒化ガリウムエピ層を高品質で形成し難くてＥＬＯなどの方法を適用せねばならないなど、やはり限界がある。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００４−００７８２０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
良質の窒化ガリウム基板の製造のために利用されるマスクパターン工程は、転位減少効果の良い長所を持っているが、時間や経済的負担が大きい。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、既存のマスクパターン工程と同一または優越な効果を表しつつ、窒化ガリウムのような化合物半導体成長工程の単純化及びコストダウンを実現できる化合物半導体基板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】
前記課題を解決するための本発明による化合物半導体基板の製造方法は、基板上に複数の球形のボールをコーティングする工程と、前記球形のボールがコーティングされた基板上に化合物半導体エピ層を成長させつつ、前記球形のボール下部にボイドを形成する工程と、前記ボイドに沿って前記基板と前記化合物半導体エピ層とが自家分離（ｓｅｌｆ−ｓｐｌｉｔ）されるように、前記化合物半導体エピ層が成長した基板を冷却させる工程と、を含む。
【００１６】
このとき、前記冷却する工程以後に前記球形のボールを除去する工程をさらに含む。
【００１７】
本発明による化合物半導体基板の他の製造方法は、基板上に複数の球形のボールをコーティングする工程と、前記球形のボールがコーティングされた基板上に前記球形のボールサイズより小さな厚さに第１化合物半導体エピ層を成長させる工程と、前記第１化合物半導体エピ層が成長した基板から前記球形のボールを除去してボイドを形成する工程と、前記ボイドを含有する前記第１化合物半導体エピ層上に第２化合物半導体エピ層を成長させる工程と、前記ボイドに沿って前記第２化合物半導体エピ層と前記第１化合物半導体エピ層とが自家分離されるように、前記第１及び第２化合物半導体エピ層が成長した基板を冷却させる工程と、を含む。
【００１８】
本発明において、前記球形のボールは、シリカボール、サファイアボール、ジルコニアボールまたはイットリア−ジルコニアボールである。前記化合物半導体は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、またはこれらの組み合わせ（Ｇａ１−ｘＡｌ１−ｙＩｎ１−ｚＮ，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）を含み、前記基板は、サファイア、ＳｉＣ、またはシリコンからなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板表面に球形のボールをコーティングして化合物半導体エピ層を成長させる。球形のボールは転位を減少させて良質の化合物半導体エピ層を成長させることができ、その下部にボイドを形成させる。成長温度からの冷却過程中に球形のボールの下部に形成されたボイドは、基板と化合物半導体エピ層とを自家分離させる。これにより、レーザーリフト・オフのような別途の分離工程を経る必要なく良質の化合物半導体基板が製造される。従来に比べて工程時間が短縮されてコストが低減され、単純な工程を通じて収率増加を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して本発明に関する望ましい実施例を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現され、単に、本実施例は本発明の開示を完全にし、当業者に本発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範ちゅうにより定義されるだけである。図面で各層の厚さや大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張され、図面上で同じ符号は同じ要素を示す。
【００２１】
本発明は、基板で球形のボールを処理するところにその特徴があるが、球形のボール処理は、既存のマスクパターン工程と同じであるか、さらに優れた転位減少効果を示す。また、球形のボールは基板と化合物半導体エピ層との間にボイド発生をもたらし、かかるボイドに沿って基板と化合物半導体エピ層とを自家分離できる。
【実施例】
【００２２】
図２ないし図５は、本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。図２Ａ及び図３ないし図５は断面図であり、図２Ｂは平面図である。
【００２３】
まず図２Ａ及び図２Ｂを参照するに、基板１０と複数の球形のボール２０とを備えて、基板１０上に複数の球形のボール２０をコーティングする。
【００２４】
基板１０は、サファイア、ＳｉＣ、またはシリコンのような基板でありうる。その他に図化合物半導体エピ層を成長させうる通常の半導体材料基板ならば利用できる。例えば、ＧａＡｓ単結晶、スピネル単結晶、ＩｎＰ単結晶、ＳｉＣ単結晶、ＧａＮ単結晶、あるいはこれらの単結晶表面に薄いＧａＮの緩衝層を形成したものも利用できる。それぞれの材料は長・短所があるので要求される条件によって適切に選択する。例えば、大面積が要求される場合にはシリコンを利用する。
【００２５】
球形のボール２０は、シリカ（ＳｉＯ２）ボール、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）ボール、ジルコニア（ＺｒＯ２）ボールまたはイットリア−ジルコニア（Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２）ボールのような金属酸化物のボールでありうる。球形のボール物質は、後述する化合物半導体エピ層３０成長温度でも基板１０や化合物半導体エピ層３０と反応しない安定した酸化物系列から選択することが望ましく、このような球形のボール２０は、多様な材料で作るか、購入して利用できる。球形のボール２０のサイズ（直径）は数ｎｍから数十μmまで多様に選択できる。サイズや製造及び除去の容易性側面でシリカボールであることが望ましい。シリカボールの製造は、例えば、本出願人の２００５年３月９日付き出願である大韓民国特許出願第２００５−００１９６０５号を参考にすることができる。
【００２６】
球形のボール２０は、適当な溶媒に分散させて基板１０上にドロップ、ディップコーティング、スピンコーティングなどの簡単な方法によりコーティングできる。必要な場合、溶媒の揮発のために乾燥工程を経ることができる。溶媒への球形のボール２０のローディング密度、コーティング厚さ、コーティング回数などを調節すれば、基板１０上の球形のボール２０の密度を調節できる。
【００２７】
次いで、図３のように、球形のボール２０がコーティングされた基板１０を成長炉に装入して基板１０上に化合物半導体エピ層３０を成長させる。この時、化合物半導体エピ層３０は、球形のボール２０サイズより厚く成長させる。すなわち、化合物半導体エピ層３０内へ球形のボール２０がいずれも完全に入って表面から見られないように成長させ、最終的には化合物半導体基板になる部分であるため、所望の基板厚さを考慮して成長させる。
【００２８】
化合物半導体エピ層３０を成長させる工程は、有機金属化学蒸着法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）、分子ビームエピ薄膜蒸着法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；ＭＢＥ）またはＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）などの方法を利用して行うことができる。そして、化合物半導体エピ層３０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、またはこれらの組み合わせ（Ｇａ１−ｘＡｌ１−ｙＩｎ１−ｚＮ，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）を含むことができる。すなわち、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）及び窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）のような窒化ガリウム合金を含む。
【００２９】
例えば、ＭＯＣＶＤを利用して窒化ガリウムエピ層を成長させる場合、基板１０の表面にＧａを含むＭＯ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ）ソース、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）またはＧａＣｌ３などと窒素含有ガス、例えば、Ｎ２やＮＨ３またはターシャリブチルアミン（Ｔｅｒｔｉａｒｙｂｕｔｙｌａｍｉｎｅ）（Ｎ（Ｃ４Ｈ９）Ｈ２）を供給できる。ＨＶＰＥ法を利用して窒化ガリウムエピ層を成長させる場合、成長炉内にＧａ金属を収納した容器を配置しておき、前記容器の周囲に設置したヒーターで加熱してＧａ融液を作る。Ｇａ融液とＨＣｌとを反応させてＧａＣｌガスを作る。かかるＧａＣｌガスとＮＨ３とを反応させれば、窒化ガリウムが形成される。
【００３０】
球形のボール２０は、基板１０の表面を全部覆っていないので、球形のボール２０は従来のマスクパターンのような機能を行う。すなわち、化合物半導体エピ層３０は、基板１０の表面が一部露出された部分から選択的に成長し、この後、ＥＬＯにより球形のボール２０上で互いにつき、その以後は垂直成長のみなされる。このように球形のボール２０は転位をベンディングして化合物半導体エピ層３０の光学的特性及び結晶学的特性を向上させる。そして、球形のボール２０の下部にはボイド３５が形成される。
【００３１】
化合物半導体エピ層３０の成長温度は１０００℃内外の高温である。成長炉で化合物半導体エピ層３０が成長した基板１０を搬出するためには、それより低温、例えば、常温で冷却させる過程が必ず伴う。このような冷却過程中にボイド３５部分に応力が集中して脆弱な界面を形成するので、図４のように基板１０と化合物半導体エピ層３０とがボイド３５に沿って分離されやすい。冷却以後に完全に分離された状態ではないとしても、非常に小さな機械的な力（例えば、作業者が分離させること）を加えて分離させうる状態になることである。このように、本発明は基板１０と化合物半導体エピ層３０との間の自家分離を利用し、既存のような別途のレーザーリフト・オフは不要である。
【００３２】
この時、球形のボール２０は化合物半導体エピ層３０と基板１０両方から剥離されることもあるが、その一部は基板１０上に残り、他の一部は化合物半導体エピ層３０上に残るか、全部化合物半導体エピ層３０上に残りうる。したがって、化合物半導体エピ層３０の部分のみを化合物半導体基板として使用するためには、化合物半導体エピ層３０上に残っている球形のボール２０を除去する工程をさらに必要とすることができる。前記で例とした球形のボール物質は接着力があまり大きくないので、超音波洗浄やメガソニック洗浄のような機械的な払い動作で容易に剥離され、化学的エッチングなどによっても簡単に除去されうる。特に、シリカボールの場合、ＨＦ希釈液に浸漬すれば容易に化学的エッチングされる。球形のボール２０が除去された以後の化合物半導体エピ層３０の表面には微細な凹凸が残っているので、適切な研磨工程を通じて加工すれば、図５に示したような化合物半導体基板３０’を最終的に得ることができる。例えば、化合物半導体エピ層３０として窒化ガリウムを成長させた場合には窒化ガリウム基板を、窒化アルミニウムを成長させた場合には窒化アルミニウム基板を得る。
【００３３】
このように本発明によれば、簡単な方法で球形のボール処理を行うことによって既存に使われてきたマスクパターン工程による時間や経済的負担を低減させ、窒化ガリウムの成長時に内部的に発生する線形転位を減らし、かつ基板と窒化ガリウムとを分離するための別途工程も省略できる。
【００３４】
一方、化合物半導体エピ層３０の品質改善のために球形のボール２０のコーティング工程と化合物半導体エピ層３０の成長工程とを順次に反復して行ってもよい。すなわち、図３までの工程が進んだ化合物半導体エピ層３０上に球形のボール２０を再びコーティングした後、図３による工程を再び実施することである。球形のボール２０が複数層で形成されるにつれて化合物半導体エピ層３０の転位が１次、２次的にベンディングされる効果がある。
【００３５】
図６は、このように球形のボールコーティングを２回施したサンプルの断面ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。サンプルは、サファイア基板１０ａ上にシリカボール２０ａをコーティングした後、窒化ガリウムエピ層３０ａを成長させ、その上に再びシリカボール２０ａをコーティングした後、窒化ガリウムエピ層３０ａをさらに成長させて製作したものである。
【００３６】
図６に示したように、シリカボール２０ａの下部にはボイド３５ａが生成され、球形のボール２０ａにより転位４０がベンディングされたことが確認でき、ボイド３５ａに沿ってサファイア基板１０ａと窒化ガリウムエピ層３０ａとがまもなく分離される状態にあるということが分かる。
【００３７】
図７ないし図１０は、本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。図７Ａ、図８Ａ、図９及び図１０は断面図であり、図７Ｂ、図８Ｂは平面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【００３８】
まず、第１実施例で図２を参照して説明したように、基板１０上に複数の球形のボール２０をコーティングする。
【００３９】
次いで、図７のように、球形のボール２０がコーティングされた基板１０を成長炉に装入して、基板１０上に第１化合物半導体エピ層５０を成長させる。第１化合物半導体エピ層５０は球形のボール２０サイズより薄く成長させる。言い換えれば、第１化合物半導体エピ層５０は、次の工程で球形のボール２０が除去されるように、球形のボール２０を完全に覆わずに球形のボール２０の直径より薄く形成することである。
【００４０】
第１化合物半導体エピ層５０は、基板１０と後続工程で形成する第２化合物半導体エピ層６０との結晶学的差を狭め、これを通じて結晶欠陥密度を最小化できるように、第２化合物半導体エピ層６０とその結晶特性が同一または類似して化学的に安定した物質を使用することが望ましい。すなわち、後ほど形成される第２化合物半導体エピ層６０とその格子定数、熱膨張係数が同一かまたは類似した物質を使用して緩衝層として形成する。
【００４１】
第１化合物半導体エピ層５０を成長させる工程は、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥまたはＨＶＰＥ法などの方法を利用して行える。第１化合物半導体エピ層５０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、またはこれらの組み合わせ（Ｇａ１−ｘＡｌ１−ｙＩｎ１−ｚＮ，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）を含むことができる。
【００４２】
次いで、第１化合物半導体エピ層５０が成長した基板１０から球形のボール２０を除去する。球形のボール２０は、前記の第１実施例で言及したように超音波洗浄やメガソニック洗浄、化学的エッチングで容易に除去され、球形のボール２０があった場所には図８のように球形に近いボイド５５が形成されて基板１０の表面が一部露出され、基板１０上にはボイド５５を含む第１化合物半導体エピ層５０が残る。
【００４３】
図９を参照して、かかる第１化合物半導体エピ層５０上に第２化合物半導体エピ層６０を成長させる。第２化合物半導体エピ層６０を成長させる工程も、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥまたはＨＶＰＥ法などの方法を利用して行える。第２化合物半導体エピ層６０は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、またはこれらの組み合わせ（Ｇａ１−ｘＡｌ１−ｙＩｎ１−ｚＮ，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）を含むことができる。第２化合物半導体エピ層６０は最終的に化合物半導体基板になる部分であるため、適切な厚さに成長させる。
【００４４】
第２化合物半導体エピ層６０は、第１化合物半導体エピ層５０の上部で成長しつつ側面方向に互いにつき、所望の厚さに至るまで成長させ続ければ、ボイド５５を空いている空間に残して第１化合物半導体エピ層５０上に連結された形態の第２化合物半導体エピ層６０をなす。
【００４５】
第２化合物半導体エピ層６０の成長温度は１０００℃内外の高温である。成長炉から第２化合物半導体エピ層６０が成長した基板１０を搬出するためには、それより低温に冷却する過程が必ず伴う。かかる冷却過程中にボイド５５部分に応力が集中して脆弱な界面を形成するので、図１０のように基板１０、第１化合物半導体エピ層５０と第２化合物半導体エピ層６０とがボイド５５に沿って分離される。冷却以後に完全に分離された状態ではないとしても、非常に弱い機械的な力を加えても分離させうる状態になることである。このように、自家分離を利用して第２化合物半導体エピ層６０で形成された化合物半導体基板を得ることができる。
【００４６】
以上、本発明を望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当業者によって色々な多くの変形が可能であるということは明らかである。本発明の実施例は例示的かつ非限定的にあらゆる観点から考慮されてあり、これはその中に詳細な説明よりは特許請求の範囲と、その特許請求の範囲の均等な範囲と手段内のあらゆる変形例により現れた本発明の範ちゅうとを含めようとすることである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、レーザーダイオード（ＬＤ）からトランジスタに至るまでの広い領域に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のＥＬＯ方法を適用した窒化ガリウム成長用基板の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図６】球形のボールコーティングを２回施したサンプルの断面ＴＥＭ写真である。
【図７Ａ】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施例による化合物半導体基板の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  基板
２０  球形のボール
３０  化合物半導体エピ層
３５、５５  ボイド
４０  転位
５０  第１化合物半導体エピ層
６０  第２化合物半導体エピ層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７Ａ】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図７Ｂ】
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【図８Ｂ】
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