氮化物半导体器件的制造方法及氮化物半导体器件技术

本发明专利技术提供一种氮化物半导体器件的制作方法，在芯片分离通过晶片工艺在基板上制造的元件单元时，能够减少研磨、切断等工序，能够重复使用基板。采用预先确定形成封闭曲线的集合晶体生长速度慢的缺陷的缺陷集合区域（Ｈ）和晶体生长速度快的低缺陷区域（ＺＹ）的位置的氮化物半导体缺陷位置控制基板（Ｓ），在低缺陷区域（ＺＹ）上器件的内部，以边界线到达缺陷集合区域（Ｈ）的方式，使氮化物半导体层（上层部（Ｂ））外延生长在氮化镓基板上，用激光照射或机械方法在上下方向横向同时分离缺陷位置控制基板（Ｓ）和生长层（上层部（Ｂ）），重复使用基板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用少的工序道次制造缺陷密度低的良好的氮化物半导体器件的方法和用该方法制造的氮化物半导体器件。
技术介绍
专利文献1特开2002-261014“氮化物半导体器件的制造方法”专利文献2特开平11-001399“氮化物半导体单晶基板的制造方法及采用该基板的氮化镓二极管”专利文献3特开2003-165799(特愿2001-284324、特愿2002-230925)“单晶氮化镓基板及其生长方法以及其制造方法”专利文献4特开2003-183100(特愿2001-311018、特愿2002-269387)“单晶氮化镓基板和单晶氮化镓的晶体生长方法及单晶氮化镓基板的制造方法”专利文献1叙述的方法是，在与氮化物半导体不同的优选厚3mm以上的衬底基板(蓝宝石基板)上，生长0.3μm以下的InGaN缓冲层和厚100μm以上的GaN晶体，通过研磨除去衬底基板，得到GaN基板，研磨GaN基板使其平坦，在其上叠层氮化物半导体的薄膜，制作LD。这是在蓝宝石(Al2O3)、尖晶石(MgAl2O4)等异种的厚的衬底基板上，经由缓冲层制作厚的GaN膜，在通过研磨除去蓝宝石衬底基板，得到GaN的独立基板后，制作叠层有GaN缓冲层、裂纹防止层、n侧包层、n侧光导层、活性层、p侧盖层、p侧光导层、p侧包层、p侧接触层等氮化物半导体薄膜的外延基板。刻蚀除去p侧的侧边形成脊型，形成n侧电极、p侧电极。由于这是形成多个器件的基板，所以沿着边界线利用机械方法切割分离成各个芯片。这就需要2次研磨和1次机械分离元件的工序。专利文献2叙述的GaN基板的制造方法是，在氧化物基板(蓝宝石基板)上生长GaN的晶体，然后除去氧化物基板，得到GaN的晶体基板，然后在其上生长GaN的晶体，制作足够厚的GaN晶体，平滑地研磨其表面，得到GaN的晶片。这样就必须进行用于除去蓝宝石基板的研磨和GaN晶体的研磨这两次研磨。当在如此得到的GaN基板上，生长p型、n型的InGaN、AlGaN、GaN薄膜，制作器件时，必须用机械方法切断GaN基板，进行芯片分离，分成各个单个的元件。下面的专利文献3、4与氮化物半导体器件的制作方法无直接的关系。因此不是最接近本专利技术的先进技术。但由于在本专利技术中起到重要作用，因此预先说明。专利文献3叙述了本申请人提出的氮化镓基板的新的制造方法。由于在本专利技术中是制造起到重要作用的基板的基础技术，因此列举该制造方法。下面通过图1～图10说明。如图1所示，在衬底基板(GaAs、SiC、蓝宝石、尖晶石单晶)US上涂上孤立的点状(圆点状)的掩模M(SiO2、SiN、W、Pt等)。纵剖面图为图7所示的状态。在其上气相生长氮化镓。在掩模M上生长困难，生长慢，形成穴。这样一来，如图2、图3所示，在掩膜M上就形成由小面F形成的穴(陷斑，pit)。纵剖面图为图8所示的状态。小面F形成6角锥、12角锥陷斑。此处，为简单起见，表示由6角锥的小面F形成的小面陷斑。在掩模以外不形成陷斑。如图2、图3所示调节生长条件，一边维持掩模M上的小面一边生长氮化镓晶体。图2、图3的角锥的小面的方位不同。只要确定衬底基板和掩模配置，就能生成图2、图3的任何方位的小面陷斑。由于位错D与生长面成直角地延伸，因此位错D朝内移动，位错D集中在小面陷斑底上。在陷斑底部分捕获位错D。纵剖面图为图9所示的状态。把集中在掩模M上位置上产生的位错的部分称为缺陷集合区域H。其它部分的位错减少，成为低位错的单晶。小面F正下的部分为低缺陷单晶区域Z。此处为单晶低位错，传导率高。将因未被小面覆盖，C面继续存在并生长时，在C面的正下生长的部分称为C面生长区域Y，是单晶低位错，传导率低。掩模M上也被缺陷集合区域H覆盖。与图4所示的小面陷斑邻接，继续生长。如果晶体达到相当的厚度，就研磨上面，除去小面陷斑，通过研磨、刻蚀等除去衬底基板，得到氮化镓的独立基板。图5示出此情况。纵剖面图为图10所示的状态。此种氮化镓基板由H、Z、Y构成。由于透明不能用肉眼区别。可通过CL(阴极发光)进行区别。该生长方法，由于掩模的配列和缺陷集合区域H的配列是圆点状，所以称为圆点型，区别于其它的配列。缺陷集合区域H为孤立点，不形成封闭曲线。由于低缺陷单晶区域Z和C面生长区域Y都是低位错的单晶(具有共通的结晶方位)，所以在本专利技术中将两者一起称为低缺陷区域ZY。此外，在没有C面生长区域Y的情况下，作为独立基板得到只由图6所示的缺陷集合区域H和低缺陷单晶区域Z构成的氮化镓基板。在此种情况下，将低缺陷单晶区域Z称为低缺陷区域ZY。专利文献4叙述了本申请人提出的氮化镓基板的新的制造方法。在衬底基板上涂上平行线状(条形状)的掩模M(图11)，在其上气相生长氮化镓。在掩模M上生长困难。在掩模M上制作小面F、F对向的小面槽，通过一边维持掩模M上的小面F一边生长氮化镓晶体，把位错集中捕获在小面槽的底部。图12表示如此的状态。如进行生长就用位错集中的晶体覆盖掩模M上面。把产生在掩模位置上的位错集中的部分称为缺陷集合区域H。其它部分的位错减少，成为低位错的单晶。平行的小面F、F正下的部分称为低缺陷单晶区域Z，传导率高。把在因未被小面F覆盖而C面继续存在并生长时，在C面的正下生长的部分称为C面生长区域Y，传导率低。如果达到某种程度的厚度，就通过研磨等使表面的小面表面平坦，除去衬底基板，成为只有氮化镓的独立基板。图13、图14表示上述情况。图13是具有C面生长区域Y的图示。图14是没有C面生长区域Y的图示。能够抑制小面F的大小，能够形成或不形成C面生长区域Y。该生长法由于掩模的配列和缺陷集合区域H的配列为平行线状，所以称为条型，区别于其它的生长法。缺陷集合区域H是孤立平行线，是敞开直线。不像本专利技术形成封闭曲线。由于低缺陷单晶区域Z和C面生长区域Y都是低位错的单晶(具有共通的结晶方位)，所以在本专利技术中将Z和Y两者一起称为低缺陷区域ZY。圆点型的缺陷集合区域H是孤立点，不是封闭曲线。条型的缺陷集合区域H也是敞开直线，不是封闭曲线。无论圆点型还是条型，都具有孤立点或敞开曲线的缺陷集合区域H，不能成为应用本专利技术的基板。但是，由于成为本专利技术的基板制造技术的基础，所以进行说明。
技术实现思路
本专利技术的第1目的在于，提供一种能够减少研磨、切断等工序道次的氮化物半导体器件制作方法。本专利技术的第2目的在于，提供一种具有缺陷密度低的半导体层的氮化物半导体器件。本专利技术的第3目的在于，提供一种能够重复使用基板的、能够削减高价的氮化物半导体基板的消耗的氮化物半导体器件的制作方法。采用预先确定形成封闭曲线的晶体生长速度慢的缺陷集中的缺陷集合区域H和晶体生长速度快的低缺陷区域ZY的位置的氮化物半导体基板(AlxInyGa1-x-yN0≤x≤1、0≤y≤1、x+y≤1)，在低缺陷区域ZY器件的内部，以边界线到达缺陷集合区域H的方式，使氮化物半导体层(上层部B)外延生长在氮化镓基板上，用激光照射或机械方法分离缺陷位置控制基板S和生长层(上层部B)。由于生长在上层部B的缺陷集合区域H上的部分薄，因此可自然切断，分离成各个芯片。就是说能够同时进行上下分离和水平分离。所谓“晶体生长速度快”或“晶体生长速度慢”，指的是在其上生长氮化物半导体的薄膜时生长速度的快慢。不是其本体生长时生长速度的快慢。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体器件的制作方法，其特征是：包括：在包含封闭曲线状形成的缺陷集合区域（Ｈ）和由缺陷集合区域（Ｈ）围住的低缺陷区域（ＺＹ）的氮化物半导体（Ａｌ↓［ｘ］Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎ：０≤ｘ≤１、０≤ｙ≤１、ｘ＋ｙ≤１ ）缺陷位置控制基板（Ｓ）上，叠层用于构成器件的多个氮化物半导体层（Ａｌ↓［ｕｊ］Ｉｎ↓［ｖｊ］Ｇａ↓［１－ｕｊ－ｖｊ］Ｎ：０≤ｕｊ≤１、０≤ｖｊ≤１、ｕｊ＋ｖｊ≤１），从而形成上层部（Ｂ）的工序；和从缺陷位置控制基板（Ｓ）上下分离上层部（Ｂ）的工序，与该上下分离工序同时在横向沿着缺陷集合区域（Ｈ）分离上层部（Ｂ）而分离成各个芯片，并且再利用缺陷位置控制基板（Ｓ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中畑成二，上松康二，中幡英章，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]