层叠结构体制造技术

本发明专利技术的层叠结构体是在基底基板上具备包含α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体的具有刚玉型结晶结构的半导体膜的层叠结构体，其中，半导体膜的平均膜厚为10μm以上，半导体膜呈凸状或凹状翘曲，半导体膜的翘曲量为20μm以上64μm以下。64μm以下。64μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠结构体


[0001]本专利技术涉及层叠结构体。

技术介绍

[0002]近年来，氧化镓(Ga2O3)作为半导体用材料备受关注。已知氧化镓具有α、β、γ、δ及ε这5个晶型，其中，α－Ga2O3的带隙非常大，达到5.3eV，作为功率半导体用材料备受期待。不过，α－Ga2O3为亚稳相，因此，单晶基板无法实用化，通常以蓝宝石基板上的异质外延生长形成。
[0003]例如，专利文献1记载有如下例子，即，在c面蓝宝石基板上形成α－(Al
0.02
Ga
0.98
)2O3层和α－Ga2O3层交替层叠得到的缓冲层，在缓冲层上形成α－Ga2O3膜作为结晶性氧化物半导体膜。该例中，关于结晶性氧化物半导体膜，膜中的旋转晶畴的含有率为0.02体积％以下，翘曲也减少(具体而言，从5mm间的两端的点通过的最短直线与凹或凸的顶点之间的最短距离减少至0.21μm)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2016－157878号公报
[0007]专利文献2：日本特开2019－33271号公报

技术实现思路

[0008]然而，通过专利文献1的方法，很难得到实质上大面积不含裂纹的α－Ga2O3系半导体膜，特别是制成10μm以上的厚膜的情况下，很难得到裂纹充分减少的半导体膜。另外，将使用该方法制作的膜自成膜用基底基板剥离而使其自立化的情况下，或者将自立化的膜转载于其他支撑基板的情况下，有时剥离时在α－Ga2O3系半导体膜产生裂纹、因剥离不良所导致的缺损。因此，期望抑制α－Ga2O3系半导体膜制造时产生裂纹及剥离不良，进而成品率良好地制造α－Ga2O3系半导体膜。
[0009]应予说明，关于剥离方法，例如，专利文献2中公开了：施加机械冲击进行剥离的方法、施加热而利用热应力进行剥离的方法、施加超声波等振动进行剥离的方法、以及通过刻蚀进行剥离的方法。
[0010]本专利技术是为了解决上述课题而实施的，其主要目的在于，抑制在α－Ga2O3系半导体膜制造时产生裂纹及剥离不良。
[0011]本专利技术的层叠结构体是在基底基板上具备包含α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体的具有刚玉型结晶结构的半导体膜(以下称为“α－Ga2O3系半导体膜”)的层叠结构体，其中，所述半导体膜的平均膜厚为10μm以上，所述半导体膜呈凸状或凹状翘曲，所述半导体膜的翘曲量为20μm以上64μm以下。
[0012]根据该层叠结构体，能够抑制在α－Ga2O3系半导体膜制造时产生裂纹及剥离不良。其机制尚不明确，不过，认为：通过使α－Ga2O3系半导体膜的翘曲量在适当范围内，成为对半
导体膜施加了适度应力的状态，容易自基底基板剥离且不易产生裂纹。如果翘曲量小于适当范围的下限，则有时施加于半导体膜的应力不足，导致半导体膜自基底基板仅部分剥离，或者想要以更强的力进行剥离时产生裂纹。如果翘曲量超过适当范围的上限，则有时施加于半导体膜的应力过大，导致基底基板上的半导体膜产生裂纹。
[0013]本专利技术中，半导体膜的制法可以包括：
[0014](a)使用喷雾CVD法或HVPE法，于300℃以上800℃以下的温度在基底基板上形成包含α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体的具有刚玉型结晶结构的半导体膜，之后，将温度降低至室温，由此得到上述层叠结构体的工序；以及
[0015](b)将所述层叠结构体的所述半导体膜自所述基底基板剥离，由此得到所述半导体膜的工序。
[0016]根据该半导体膜的制法，在α－Ga2O3系半导体膜制造时，不易产生裂纹及剥离不良，因此，能够成品率良好且比较容易地制造α－Ga2O3系半导体膜。
附图说明
[0017]图1是层叠结构体10的说明图，(a)是俯视图，(b)是A－A截面图。
[0018]图2是关于半导体膜14的翘曲量的测定方法的说明图。
[0019]图3是关于半导体膜14的翘曲量的测定方法的说明图。
[0020]图4是关于半导体膜14的翘曲量的测定方法的说明图。
[0021]图5是关于半导体膜14的翘曲量的测定方法的说明图。
[0022]图6是关于半导体膜14的翘曲量的测定方法的说明图。
[0023]图7是表示喷雾CVD装置20的构成的剖视简图。
[0024]图8是表示气相生长装置60的构成的剖视简图。
[0025]图9是表示AD装置40的构成的剖视简图。
[0026]图10是复合基底基板的制作工序图。
具体实施方式
[0027][层叠结构体][0028]图1是本实施方式的层叠结构体10的说明图，(a)是俯视图，(b)是A－A截面图。
[0029]层叠结构体10为板状的部件，在基底基板12上具备半导体膜14。本实施方式中，俯视该层叠结构体10时的俯视图形为圆形。不过，层叠结构体10的俯视图形并不限定于圆形，例如可以为多边形(正方形、长方形等四边形、以及五边形、六边形等)。
[0030]基底基板12优选为具有刚玉结构的基板，特别优选为沿着c轴及a轴这两个轴取向的基板(二轴取向基板)。二轴取向基板可以为多晶、镶嵌结晶(结晶方位偏离若干的结晶的集合)，也可以为单晶。基底基板12具有刚玉结构即可，可以由单一材料构成，也可以为多种材料的固溶体。基底基板12可以为在具有刚玉结构的材料的基底基板上具备晶格常数比该材料更接近于α－Ga2O3的材料的层的复合基底基板。复合基底基板可以如下制造：例如，(a)准备具有刚玉结构的材料的基底基板；(b)使用晶格常数比基底基板的材料更接近于α－Ga2O3的材料，制作取向前驱体层；(c)在基底基板上对取向前驱体层进行热处理，至少将基底基板附近的部分转化为取向层；根据需要，(d)施加磨削、研磨等加工，使取向层的表面露
出。作为基底基板12，例如可以举出：蓝宝石基板、在蓝宝石基板的一面具备晶格常数比蓝宝石更接近于α－Ga2O3的氧化物(α－Cr2O3、α－Fe2O3等)的层的复合基底基板等。
[0031]半导体膜14为包含α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体的具有刚玉型结晶结构的膜，即α－Ga2O3系半导体膜。α－Ga2O3属于三方晶系的结晶组，具有刚玉型结晶结构。另外，α－Ga2O3系固溶体是在α－Ga2O3中固溶其他成分得到的物质，维持着刚玉型结晶结构。作为其他成分，例如可以举出：Al2O3、In2O3、Cr2O3、Fe2O3、Rh2O3、V2O3、Ti2O3等。
[0032]半导体膜14呈凸状或凹状翘曲，所有情况下，其翘曲量均为20μm以上64μm以下，优选为30μm以上64μm以下，更优选为30μm以上50μm以下的范围内。半导体膜14呈凸状翘曲是指：如图3及图4所示，观察将半导体膜14沿着厚度方向切断时的截面时，半导体膜14的膜表面(与基底基板12侧相反一侧的面)呈凸状。半导体膜14呈凹状翘曲是指：如图5及图6所示，观察将半导体膜14沿着厚度方向切断时的截面时，半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种层叠结构体，其中，在基底基板上具备包含α－Ga2O3或α－Ga2O3系固溶体的具有刚玉型结晶结构的半导体膜，所述层叠结构体的特征在于，所述半导体膜的平均膜厚为10μm以上，所述半导体膜呈凸状或凹状翘曲，所述半导体膜的翘曲量为20μm以上64μm以下。2.根据权利要求1所述的层叠结构体，其特征在于，在俯视所述半导体膜时的俯视图形中，画出从所述俯视图形的重心即点G通过且彼此正交的2个直线X、Y，在直线X上确定与点G分别相距20mm的2点A、B，并在直线Y上确定与点G分别相距20mm的2点C、D，确定所述半导体膜的表面处的点A与点B之间的曲线AB上的任意点中的至线段AB的距离最长的点P，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井宏史，渡边守道，吉川润，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：