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SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME achieved

Patent code P160013283
File No. H22-012
Posted date Sep 8, 2016
Application number P2010-037025
Publication number P2011-175997A
Patent number P5435646
Date of filing Feb 23, 2010
Date of publication of application Sep 8, 2011
Date of registration Dec 20, 2013
Inventor
  • (In Japanese)只友 一行
  • (In Japanese)岡田 成仁
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AIN layer of large area with small defect density.
SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor substrate S includes using a sapphire substrate 11 whose substrate surface 12 has a main plane portion 12a and a non-main plane portion 12b different in plane direction from the main plane portion 12a, and carrying out crystal growth of AIN with the non-main plane portion 12b as a starting point without carrying out crystal growth of AIN from the main plane portion 12a on the substrate surface 12 of the sapphire substrate 11 under predetermined crystal growth temperature conditions. The AIN layer 14 that has grown in the normal line direction of the main plane portion 12a is thereby formed.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

非極性面を主面とするGaN層を得る方法として、非特許文献1及び2には、サファイアのa面、或いは、r面サファイアの加工基板の側壁選択成長を用いる方法が開示されている。

非特許文献3には、AlNは、Alのマイグレーションが小さいことから良質なステップフロー成長が起こりにくく、GaNと同様の条件では良質な非極性面を主面とするAlN層を得ることが困難であることが開示されている。

また、非極性面を主面とするAlN層を得る方法として、非極性面を主面とするAlN層が成長する異種基板を用いる方法、c軸方向成長させたAlN基板を斜めにカットする方法等がある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、半導体基板及びその製造方法、並びにそれを用いた電子デバイス及び半導体発光素子に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長した層厚さが2~20μmのAlN層を形成する半導体基板の製造方法。

【請求項2】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長したAlN層を形成する半導体基板の製造方法であって、
上記非主面部分が上記サファイア基板のc面で構成されている半導体基板の製造方法

【請求項3】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長したAlN層を形成する半導体基板の製造方法であって、
上記AlN層における上記サファイア基板の上記主面部分と平行な面が非極性面である半導体基板の製造方法

【請求項4】
 
請求項3に記載された半導体基板の製造方法において、
上記AlN層の非極性面が(11-20)面又は(10-10)面である半導体基板の製造方法。

【請求項5】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長したAlN層を形成する半導体基板の製造方法であって、
上記AlN層を形成する前に、上記サファイア基板の上記基板表面における少なくとも上記非主面部分に窒化処理を施してAlN膜で表面被覆する半導体基板の製造方法

【請求項6】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長したAlN層を形成する半導体基板の製造方法であって、
上記AlN層を、上記サファイア基板の上記主面部分と平行となるように表面研磨する半導体基板の製造方法

【請求項7】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板を用い、
所定の結晶成長温度条件下において、上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNを結晶成長させることなく、上記非主面部分を起点としてAlNを結晶成長させることにより、該主面部分の法線方向に成長したAlN層を形成する半導体基板の製造方法であって、
上記AlN層を上記サファイア基板から分離してAlN基板とする半導体基板の製造方法

【請求項8】
 
請求項1乃至7のいずれかに記載された半導体基板の製造方法において、
上記結晶成長温度が1400℃以上の温度である半導体基板の製造方法。

【請求項9】
 
請求項1乃至8のいずれかに記載された半導体基板の製造方法において、
上記非主面部分は、上記サファイア基板上に間隔をおいて並行に延びるように形成された複数本の凹溝の溝側面で構成されている半導体基板の製造方法。

【請求項10】
 
請求項1乃至9のいずれかに記載された半導体基板の製造方法において、
上記サファイア基板は、上記主面部分がミスカット面であるミスカット基板で構成されている半導体基板の製造方法。

【請求項11】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板と、
上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNが結晶成長することなく、上記非主面部分を起点としてAlNが結晶成長することにより、該主面部分の法線方向に成長して形成された層厚さが2~20μmのAlN層と、
を備えた半導体基板。

【請求項12】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板と、
上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNが結晶成長することなく、上記非主面部分を起点としてAlNが結晶成長することにより、該主面部分の法線方向に成長して形成されたAlN層と、
を備えた半導体基板であって、
上記非主面部分が上記サファイア基板のc面で構成されている半導体基板

【請求項13】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板と、
上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNが結晶成長することなく、上記非主面部分を起点としてAlNが結晶成長することにより、該主面部分の法線方向に成長して形成されたAlN層と、
を備えた半導体基板であって、
上記AlN層における上記サファイア基板の上記主面部分と平行な面が非極性面である半導体基板

【請求項14】
 
請求項13に記載された半導体基板において、
上記AlN層の非極性面が(11-20)面又は(10-10)面である半導体基板。

【請求項15】
 
基板表面が、主面部分と、該主面部分とは面方位が異なる非主面部分と、を有するサファイア基板と、
上記サファイア基板の上記基板表面における上記主面部分からAlNが結晶成長することなく、上記非主面部分を起点としてAlNが結晶成長することにより、該主面部分の法線方向に成長して形成されたAlN層と、
を備えた半導体基板であって、
上記AlN層は、上記サファイア基板の上記主面部分と平行となるように表面研磨されている半導体基板

【請求項16】
 
請求項11乃至15のいずれかに記載された半導体基板を有する電子デバイス。

【請求項17】
 
請求項11乃至15のいずれかに記載された半導体基板を有する半導体発光素子。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010037025thum.jpg
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