本发明专利技术提供一种III族氮化物复合衬底、半导体器件及它们的制造方法。所述III族氮化物复合衬底具有75mm或更大的直径，包括支撑衬底以及具有10μm或更大且250μm或更小的厚度的III族氮化物膜，所述支撑衬底和所述III族氮化物膜彼此接合，所述III族氮化物膜的厚度的标准偏差st与所述III族氮化物膜的厚度的平均值mt的比值st/mt为0.001或更大且0.2或更小，并且所述III族氮化物膜的主表面和预定面取向的面之间的偏离角的绝对值的标准偏差so与所述偏离角的绝对值的平均值mo的比值so/mo为0.005或更大且0.6或更小。
【技术实现步骤摘要】
III族氮化物复合衬底、半导体器件及它们的制造方法本申请是国家申请号为201380046378.9(国际申请号PCT/JP2013/073805，国际申请日2013年9月4日，专利技术名称“III族氮化物复合衬底及其制造方法以及制造III族氮化物半导体器件的方法”)之申请的分案申请。
本专利技术涉及一种III族氮化物复合衬底及其制造方法，以及利用III族氮化物复合衬底制造III族氮化物半导体器件的方法。
技术介绍
诸如GaN，AlN，AlxGa1-xN(0<x<1)等的III族氮化物半导体具有优越地半导体性质并且因此适用于半导体器件的衬底。这些III族氮化物半导体昂贵。因此，为了降低制造半导体器件的成本，已经提出了半导体器件的衬底，特别是其中诸如GaN，AlN等的III族氮化物半导体的膜形成在诸如硅衬底的支撑衬底上的半导体衬底。例如，日本专利公布No.2006-210660(PTD1)公开了一种制造半导体衬底的方法，包括以下步骤：将离子注入由GaN，AlN等制成的第一氮化物半导体衬底的正表面中及其附近；在第一氮化物半导体的正表面上叠置第二衬底；对彼此叠置的两个衬底进行热处理；以及沿注入离子的层从第二衬底剥离大部分第一氮化物半导体衬底。引证文献列表专利文献PTD1：日本专利公布No.2006-210660
技术实现思路
技术问题在通过日本专利公布No.2006-210660(PTD1)中公开的制造半导体衬底的方法而制得的半导体衬底中，形成在支撑衬底上的氮化物半导体的厚度为2μm量级的较薄厚度，并且因此半导体衬底会遭受衬底的高薄层电阻的问题，以及由于由离子注入而导致损伤造成的衬底部分地增大电阻的低良率的问题。本专利技术旨在解决上述问题并提供一种具有低薄层电阻并且能以高良率制造的III族氮化物复合衬底及其制造方法，以及利用III族氮化物复合衬底制造III族氮化物半导体器件的方法。问题的解决手段根据本专利技术的一个方面，III族氮化物复合衬底包括III族氮化物膜以及由化学组成不同于III族氮化物膜的材料形成的支撑衬底。这里，III族氮化物膜以直接方式和间接方式中的一种接合至支撑衬底。III族氮化物膜具有10μm或更大的厚度。III族氮化物复合衬底的III族氮化物膜侧的主表面的薄层电阻为200Ω/sq(欧姆每平方)或更小。在这种III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜的厚度为10μm或更大，并且因此III族氮化物复合衬底的III族氮化物膜侧主表面的薄层电阻可以降至200Ω/sq或更小，并且因此可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，接合III族氮化物膜和支撑衬底的接合区的面积相对于主表面的面积为70％或更大，未接合III族氮化物膜和支撑衬底的非接合区包括至少一个非接合部分区，并且非接合部分区可以是在小于20mm的径向上具有最大尺寸的小非接合部分区。在这种III族氮化物复合衬底中，接合区的面积是相对于主表面的面积为70％或更大的大的面积，并且形成非接合区的非接合部分区的径向上的最大尺寸是小于20mm的小的尺寸。因此，可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，未接合III族氮化物膜和支撑衬底的非接合区包括至少一个非接合部分区，并且非接合部分区可以是未邻接主表面周边的内部非接合部分区。在这种III族氮化物复合衬底中，形成非接合区的非接合部分区没有邻接主表面的周边。因此，可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜具有主表面通孔(throughhole)，并且主表面通孔的面积相对于主表面的面积可以是10％或更小。在这种III族氮化物复合衬底中，主表面通孔的面积相对于主表面的面积为10％或更小。因此，可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜和支撑衬底之间的接合界面包括含金属的杂质，并且杂质浓度可以是1×1010cm-2或更大。在这种III族氮化物复合衬底中，接合界面中的含金属的杂质的浓度是1×1010cm-2或更大。因此可以以高良率制造具有高接合强度的III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜的热膨胀系数大于支撑衬底的热膨胀系数的0.7倍且小于支撑衬底的热膨胀系数的1.4倍。在这种III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜的热膨胀系数与支撑衬底的热膨胀系数相比为大于0.7倍且小于1.4倍。因此，在制造III族氮化物半导体器件的过程中施加热的步骤中，可以避免翘曲和/或破裂的发生，并且因此可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，支撑衬底可以具有1MNm-2/3或更大的断裂韧度，并且支撑衬底可以具有50μm或更大的厚度。在这种III族氮化物复合衬底中，机械强度高。因此可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。在根据本专利技术上述方面的III族氮化物复合衬底中，间接方式可以是在III族氮化物膜和支撑衬底之间插入接合膜的方式。在这种III族氮化物复合衬底中，III族氮化物膜和支撑衬底在接合膜插入其间的情况下彼此接合。因此可以以高良率制造具有高接合强度的III族氮化物半导体器件。根据本专利技术另一方面的制造III族氮化物复合衬底的方法是制造上述方面的III族氮化物复合衬底的方法，并且包括以下步骤：以直接方式和间接方式中的一种将III族氮化物膜和支撑衬底彼此结合；以及减少彼此结合的III族氮化物膜和支撑衬底中的至少一个的厚度。制造III族氮化物复合衬底的这种方法包括这些步骤以便可以以高良率制造具有低薄层电阻的III族氮化物复合衬底。根据本专利技术又一方面的制造III族氮化物半导体器件的方法是利用上述方面的III族氮化物复合衬底来制造III族氮化物半导体器件的方法，并且包括以下步骤：制备III族氮化物复合衬底；以及在III族氮化物复合衬底的III族氮化物膜侧的主表面上生长至少一个III族氮化物层。制造III族氮化物半导体器件的这种方法包括这些步骤以便可以以高良率制造III族氮化物半导体器件。专利技术的有益效果根据本专利技术，可以提供具有低薄层电阻且能以高良率制造的III族氮化物复合衬底及其制造方法，以及利用III族氮化物复合衬底制造III族氮化物半导体器件的方法。附图说明图1是示出根据本专利技术的III族氮化物复合衬底的一个实例的截面示意图。图2是示出根据本专利技术的III族氮化物复合衬底的另一实例的截面示意图。图3是示出根据本专利技术的III族氮化物复合衬底中的接合区和非接合区的平面示意图。图4是示出根据本专利技术的制造III族氮化物复合衬底的方法的一个实例的截面示意图。图5是示出根据本专利技术的通过制造III族氮化物半导体器件的方法制造的III族氮化物半导体器件的一个实例的截面示意图。图6是示出根据参考专利技术的III族氮化物复合衬底的一个实例的截面示意图。图7是示出在III族氮化物复合衬底中进行的物理特性测量的测量点的平面示意图。图8是示出根据参考专利技术的层叠III族氮化物复合衬底的一个实例的截面示意图。图9是示出根据参考专利技术的III本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种III族氮化物复合衬底，所述III族氮化物复合衬底具有75mm或更大的直径，包括支撑衬底以及具有10μm或更大且250μm或更小的厚度的III族氮化物膜，所述支撑衬底和所述III族氮化物膜彼此接合，所述III族氮化物膜的厚度的标准偏差st与所述III族氮化物膜的厚度的平均值mt的比值st/mt为0.001或更大且0.2或更小，并且所述III族氮化物膜的主表面和预定面取向的面之间的偏离角的绝对值的标准偏差so与所述偏离角的绝对值的平均值mo的比值so/mo为0.005或更大且0.6或更小。
【技术特征摘要】
2012.10.12 JP 2012-226777;2012.11.30 JP 2012-263091.一种III族氮化物复合衬底，所述III族氮化物复合衬底具有75mm或更大的直径，包括支撑衬底以及具有10μm或更大且250μm或更小的厚度的III族氮化物膜，所述支撑衬底和所述III族氮化物膜彼此接合，所述III族氮化物膜的厚度的标准偏差st与所述III族氮化物膜的厚度的平均值mt的比值st/mt为0.001或更大且0.2或更小，并且所述III族氮化物膜的主表面和预定面取向的面之间的偏离角的绝对值的标准偏差so与所述偏离角的绝对值的平均值mo的比值so/mo为0.005或更大且0.6或更小。2.根据权利要求1所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述III族氮化物复合衬底在III族氮化物膜侧的主表面上具有50μm或更小的翘曲，并且所述III族氮化物复合衬底具有30μm或更小的总厚度变化。3.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述III族氮化物膜的热膨胀系数αIII-N与所述支撑衬底的热膨胀系数αs的比值αIII-N/αS为0.75或更大且1.25或更小，并且所述III族氮化物膜的厚度tIII-N与所述支撑衬底的厚度tS的比值tIII-N/tS为0.02或更大且1或更小。4.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述III族氮化物膜的所述主表面具有3×1012原子/cm2或更小的杂质金属原子。5.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述III族氮化物膜的所述主表面具有3nm或更小的均方根粗糙度。6.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述支撑衬底的主表面具有12nm或更小的均方根粗糙度。7.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述直径为100mm或更大。8.根据权利要求1或2所述的III族氮化物复合衬底，其中，所述直径为125m...
【专利技术属性】
技术研发人员：石桥惠二，八乡昭广，广村友纪，松本直树，中畑成二，中西文毅，柳泽拓弥，上松康二，关裕纪，山本喜之，善积祐介，三上英则，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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