[发明专利]III-V族化合物晶体的制造方法和半导体装置的制造方法

说明书

本发明提供一种容易将III‑V族化合物晶体从基板分离(剥离)的III‑V族化合物晶体的制造方法和半导体装置的制造方法。本发明的III‑V族化合物晶体的制造方法包括下述工序：晶种形成基板提供工序，提供在基板(11)上形成有III‑V族化合物晶种(12a)的晶种形成基板；晶种一部分分离工序，将III‑V族化合物晶种(12a)的与基板(11)接触的部分的一部分从基板(11)分离；以及晶体生长工序，在上述晶种一部分分离工序后，以III‑V族化合物晶种(12a)作为核而使III族元素与V族元素反应，从而生成III‑V族化合物晶体(12)并使其生长。

技术领域

本发明涉及III-V族化合物晶体的制造方法和半导体装置的制造方法。

背景技术

氮化镓(GaN)等III-V族化合物半导体(也被称作III-V族半导体或GaN系半导体等)被广泛用作激光二极管(LD)、发光二极管(LED)等各种半导体元件的材料。

作为简便地制造III-V族化合物半导体的方法，使用例如气相外延生长法(有时也简称为“气相生长法”)(专利文献1和2)。气相外延生长法所生长的晶体的厚度有限，但通过近年来的改良，能够得到厚度大的III-V族化合物晶体。气相生长法有氢化物气相生长法(Hydride Vapor Phase Epitaxy、HVPE，氢化物气相外延法)、有机金属气相生长法(也称为MOCVD：Metalorganic Chemical Vapor Deposition，有机金属化学气相沉积法、或者MOVPE：metal-organic vapor phase epitaxy，金属有机化合物气相外延法)等。在专利文献1和2中，在蓝宝石基板上形成缓冲层(应力缓和层)，进一步在其上通过气相生长法形成氮化镓层。

另外，作为III-V族化合物晶体的制造方法，还使用了在液相中使晶体生长的液相生长法(LPE：液相外延法(Liquid Phase Epitaxy))。该液相生长法存在需要高温高压的问题，但通过近年来的改良，能够在比较低温低压下进行，成为也适于量产的方法(专利文献3等)。上述液相生长法(LPE)可以为例如下述的方法：在基板上使作为晶种的III-V族化合物晶体层通过MOCVD成膜后，通过液相生长法使上述III-V族化合物晶体进一步生长(专利文献3等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平7-54806号公报

专利文献2：日本特开2014-009156号公报

专利文献3：日本专利第4920875号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了将所制造的III-V族化合物晶体从基板分离(剥离)，可以采用例如以下的方法。即，首先从基板侧照射透过性的激光使其在缓冲层会聚，形成剥离层。其后，施加外力将上述基板从III-V族化合物晶体剥离。

但是，该方法存在以下的问题。首先，III-V族化合物晶体例如在炉内在基板上以800～1200℃等的高温生长。其后，为了通过激光照射对上述III-V族化合物晶体和上述基板进行加工，需要将其从炉内取出。此时，上述III-V族化合物晶体和上述基板被冷却至例如室温。在该冷却时，由于上述III-V族化合物晶体与上述基板的热膨胀系数之差，上述III-V族化合物晶体和上述基板有可能发生应变而弯曲。例如，在通常使用的蓝宝石和氮化镓中，热膨胀系数之差约为35％。这种情况下，由于蓝宝石的热膨胀系数小于氮化镓，因而通过冷却，蓝宝石基板弯曲而使氮化镓侧呈凸形状。为了对弯曲的基板的缓冲层照射激光而形成加工层，需要与弯曲相应地调整激光的会聚位置(加工位置)。由于该调整伴有困难，因而难以通过激光照射形成剥离层。另外，由于弯曲的基板具备内部应力，因而在剥离层的形成中蓝宝石基板与氮化镓基板的应力发生变化，从而使基板的弯曲形状发生变化。因此，使激光会聚的加工位置发生变化，从而使上述加工位置的调整变得更困难。