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酸化物基板上への集積回路装置の製造方法及び装置 コモンズ

国内特許コード P04A004154
整理番号 Y02-P184
掲載日 2004年5月14日
出願番号 特願2002-247083
公開番号 特開2004-087814
登録番号 特許第3847682号
出願日 平成14年8月27日(2002.8.27)
公開日 平成16年3月18日(2004.3.18)
登録日 平成18年9月1日(2006.9.1)
発明者
  • 藤岡 洋
  • 尾嶋 正治
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 酸化物基板上への集積回路装置の製造方法及び装置 コモンズ
発明の概要 【課題】窒素雰囲気下でのエピタキシャル成長が可能となるレーザーMBEを用い、LiNbO3 や(Mn,Zn)Fe2 4 などの表面の原子レベルでの平坦化とバッファ層として、AIN層を形成することにより、モノリシック化することで、現在回路の主役である電子回路を凌駕するような集積化装置を構築することができる酸化物基板上への集積回路装置の製造方法及装置を提供する。
【解決手段】酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、LiNbO3 や(Mn,Zn)Fe2 4 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、この研磨された基板の超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成し、レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化されたLiNbO3 や(Mn,Zn)Fe2 4 基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させ、このAlN層上にGaN層を形成する。
【選択図】  図5
従来技術、競合技術の概要


従来、このような技術分野の参考文献としては、以下に開示されるようなものがあった。
〔1〕J.Ohta,H.Fujioka,M.Sumiya,H.Koinuma,M.Oshima,J.Cryst.Growth,225(2001)73.
〔2〕J.Ohta,H.Fujioka,H.Takahashi,M.Oshima,Phys.Stat.Sol.(a),188(2001)497.
〔3〕J.Ohta,H.Fujioka,H.Takahashi,M.Sumiya and M.Oshima,J.Cryst.Growth 233(2001)779.
〔4〕T.Ishii et al.,J.Cryst.Growth,189/190(1998)208.
〔5〕C.J.Rawn et al.,J.Cryst.Growth,225(2001)214.
〔6〕D.Kapolnek et al.,Appl.Phys.Lett.,67(1995)1541.
〔7〕B.Heying et al.,Appl.Phys.Lett.,68(1996)643.
〔8〕W.Li et al.,Appl.Phys.Lett.,69(1996)3390.
Si基板やGaAs基板は、デバイス融合の観点から非常に魅力的な基板材料であるものの、その熱的不安定性および化学的不安定性から、薄膜成長前に雰囲気ガスと反応して界面窒化層が生じ、従来のMOCVD法、MBE法では、良質なエピタキシャル成長が困難であった。



また、LiGaO2 やMgAlO3 などの酸化物基板は、III 族窒化物と非常に格子マッチが良い(格子不整合は1%以下)ものの、水素による還元や、窒素源による窒化が問題となり、やはり成長前に基板材料そのものが分解してしまうなど、良質なIII 族窒化物の成長は困難を極め、現在のところ、その結晶品質においてサファイアを越える基板はないとされている。そのサファイア基板は、格子不整合は約16%と大きいが、熱的安定性・化学的安定性があり、現在では低温バッファ層の利用による結晶性向上など、成長技術がある程度確立された基板材料である。

産業上の利用分野


本発明は、酸化物基板、特に光学結晶基板上または磁性酸化物基板上への集積回路装置の製造方法及び装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
(a)LiNbO3 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成し、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させ、
(c)該AlN層上にGaN層を形成することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項2】
請求項記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、PLD法により、液体Gaメタルターゲットを用い、前記LiNbO3 基板温度700℃、窒素分圧0.1~100mTorrにて前記GaN層の成長を行うことを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項3】
請求項記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記PLD法によるパルスレーザーは248nm、0.1~10J/cm2 ,2~15Hzであることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項4】
請求項1から3の何れか1項に記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記LiNbO3 基板上に半導体レーザーとしてのGaN素子と酸化物光制御素子と光検出器としてのInGaN素子を実装することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項5】
(a)LiNbO3 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成する手段と、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させる手段と、
(c)該AlN層上にGaN層を形成する手段とを具備する酸化物基板上への集積回路装置の製造装置。

【請求項6】
請求項に記載される酸化物基板上への集積回路装置の製造装置によって製造されるLiNbO3 基板と、AlN層と、GaN層からなる酸化物基板上の集積回路装置。

【請求項7】
(a)NdGaO3 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成し、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させ、
(c)該AlN層上にGaN層を形成することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項8】
請求項記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、エタノールとアセトンによる脱脂洗浄の後、前記NdGaO3 基板をPLDチャンバに導入し、該PLDチャンバのベースプレッシャーを1.0~2.0×10-9Torrとし、成長中は窒素ガスを導入し、窒素圧を1.0×10-2Torrに保ち、ターゲットにはGaNの焼結体を用いることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項9】
請求項記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記ターゲットは基板より5cm下方に位置し、KrFエキシマレーザー(λ=248nm,τ=20ns)によってアブレートさせ、そのエネルギー密度は3.0J/cm2 、パルス周波数は10Hzに設定することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項10】
請求項記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、成長レートを約10nm/hとし、前記基板の温度を750℃に設定することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項11】
(a)NdGaO3 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成する手段と、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させる手段と、
(c)該AlN層上にGaN層を形成する手段とを具備する酸化物基板上への集積回路装置の製造装置。

【請求項12】
請求項11に記載される酸化物基板上への集積回路装置の製造装置によって製造されるNdGaO3 基板と、AlN層と、GaN層からなる酸化物基板上の集積回路装置。

【請求項13】
(a)(Mn,Zn)Fe2 4 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成し、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させ、
(c)該AlN層上にGaN層を形成することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項14】
請求項13記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記AlN層を室温で成長させることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項15】
請求項13記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、(Mn,Zn)Fe2 4 基板をPLDチャンバに導入し、該PLDチャンバのベースプレッシャーを約10-10 Torrとし、成長中は窒素ガスを導入し、窒素圧を1.0×10-2Torrに保ち、ターゲットにはAlNの焼結体を用いることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項16】
請求項15記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記PLD法によるパルスレーザーは248nm、0.1~10J/cm2 ,2~15Hzのエキシマレーザーであることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項17】
(a)(Mn,Zn)Fe2 4 基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成する手段と、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させる手段と、
(c)該AlN層上にGaN層を形成する手段とを具備することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造装置。

【請求項18】
請求項17に記載される酸化物基板上への集積回路装置の製造装置によって製造される(Mn,Zn)Fe2 4 基板と、AlN層と、GaN層からなる酸化物基板上の集積回路装置。

【請求項19】
(a)MnO基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成し、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させ、
(c)該AlN層上にGaN層を形成することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項20】
請求項19記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、MnO基板をPLDチャンバに導入し、成長中は窒素ガスを導入し、窒素圧を1.0-5から10-2Torrに保ち、基板温度を700~800℃とし、ターゲットには金属GaおよびAlNの焼結体を用いて前記AlN層およびGaN層を成長させることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項21】
請求項20記載の酸化物基板上への集積回路装置の製造方法において、前記PLD法によるパルスレーザーは248nm、0.1~10J/cm2 ,2~15Hzのエキシマレーザーであることを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造方法。

【請求項22】
(a)MnO基板の表面にコロイダルシリカによるCMP基板研磨を行った後、該研磨された基板に超高真空中でのアニールを施し、前記基板上に原子レベルで平坦な結晶表面を形成する手段と、
(b)レーザーMBE法により、前記原子レベルで平坦化された基板上にターゲットを用いたAlN層を成長させる手段と、
(c)該AlN層上にGaN層を形成する手段とを具備することを特徴とする酸化物基板上への集積回路装置の製造装置。

【請求項23】
請求項22に記載される酸化物基板上への集積回路装置の製造装置によって製造されるMnO基板と、AlN層と、GaN層からなる酸化物基板上の集積回路装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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