再利用基板の形成方法及びシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法
【課題】ストッパ層を形成することなく、低コストかつ短時間でＳｉＣ単結晶基板の再利用基板を形成し、また、再利用する。
【解決手段】まず、第１過程では、基板面１１ａに、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５を具えるシリコンカーバイド単結晶基板１１を用意する。次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【解決手段】まず、第１過程では、基板面１１ａに、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５を具えるシリコンカーバイド単結晶基板１１を用意する。次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用基板の形成方法、及び再利用方法に関し、特に、シリコンカーバイド単結晶基板に形成されたエピタキシャル成長結晶層を除去することによって再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板に再度エピタキシャル成長結晶層を形成する、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、例えば窒化ガリウム系高電子移動度トランジスタ（以下、ＧａＮ系ＨＥＭＴとも称する）等のＧａＮ単結晶層（以下、単にＧａＮ層とも称する）を電子走行層として利用したＧａＮ系半導体装置は、基板上にバッファ層を介してＧａＮをエピタキシャル成長して形成される。
【０００３】
このようなＧａＮ系半導体装置において、ＧａＮ層を良好に、すなわち結晶欠陥等の問題を防ぎつつエピタキシャル成長するために、ＧａＮ結晶と格子定数が近いサファイア（Ａｌ２Ｏ３）単結晶基板、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板、またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）単結晶基板等の基板を用いるのが好ましい。
【０００４】
また、ＧａＮ系半導体装置を高周波トランジスタとして使用することを想定した場合には、基板が電気的に半絶縁性であることが望ましい。
【０００５】
ここで、ＳｉＣ単結晶基板は、上述したようにＧａＮ結晶と格子定数が近く、かつ電気的に半絶縁性であるため、ＧａＮ系半導体装置の基板として好適な結晶基板である。
【０００６】
しかしながら、ＳｉＣ単結晶基板は、上述したＡｌ２Ｏ３単結晶基板、またはＳｉ単結晶基板と比して高価である。
【０００７】
また、現状において、ＳｉＣ単結晶基板上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長する技術は確立されているとはいいがたい。そのため、ＳｉＣ単結晶基板上に成長条件を変更してＧａＮ層を形成した複数の試料を作成し、繰り返しの実験を行うことによって、ＳｉＣ単結晶基板に対応する最適なエピタキシャル成長条件を見出す必要がある。
【０００８】
そこで、このような繰り返しの実験を低コストで行うために、ＳｉＣ単結晶基板を再利用する試みがなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
特許文献１に開示の技術では、基板、バッファ層、窒化インジウム（ＩｎＮ）層、及びＧａＮ層を順次堆積してＧａＮ系半導体装置を構成する。
【００１０】
このようなＧａＮ系半導体装置について、ＧａＮ層に対する種々の特性評価を行い、評価の結果が所望の基準を満足していない場合には、ＧａＮ層を除去する。そして、このＧａＮ層を除去した基板に、再度成長条件を変更してＧａＮ層を形成することによって基板を再利用する。
【００１１】
すなわち、特許文献１に開示の技術によれば、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ − Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：誘導結合型反応性イオンエッチングを用いて、ＧａＮ層に対してエッチングを行う。このとき、ＧａＮ層とＩｎＮ層とのエッチングレートの差を利用し、ＩｎＮ層をストッパ層として用いることによって、ＧａＮ層のみを除去する。
【００１２】
さらに、特許文献１では、上述したエッチングの後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）を用いてＩｎＮ層の表面を研磨することによって、ＩｎＮ層表面の凹凸を除去し平坦化を行う方法についても開示されている。
【００１３】
特許文献１に開示の技術によれば、このような方法でＩｎＮ層を露出させることによって、再利用可能な状態の基板、すなわち再利用基板を得る。そして、再度このＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成することによって基板を再利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００６−５１８５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した特許文献１による従来技術には、以下のような欠点があった。
【００１６】
すなわち、ＩｎＮは、格子定数がａ軸方向において０．５７６０ｎｍであり、一般的にバッファ層の材料として用いられる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（格子定数（ａ軸方向）：０．３１１２ｎｍ）、及びＧａＮ（格子定数（ａ軸方向）：０．３１８９ｎｍ）と比して大きく異なっている。そして、特許文献１による技術では、上述したようにＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成する必要があるため、ＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れが大きい。
【００１７】
また、ＩｎＮは、バンドギャップが狭いため、絶縁特性を得ることが困難である。そのため、ＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成する構成では、例えばＧａＮ層のシート抵抗を非接触で測定する場合等において、得られた結果からＧａＮ層のみの抵抗を評価することが困難である。
【００１８】
また、特許文献１による技術では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いてＧａＮ層を除去するため、ＧａＮ層の直下に存在するＩｎＮ層に、結晶損傷が生じる等のダメージを与える。その結果、ＧａＮ層の除去後、ＩｎＮ層上に再度形成するＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れが大きい。
【００１９】
また、特許文献１による技術では、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行うため、コスト及び時間の浪費が大きい。さらに、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行うためには、それぞれ専用の装置を用意する必要があり、かつＧａＮ層を除去する過程に応じて、試料をこれら装置間で適宜入れ換える必要があるため、コストやスループットの点において不利である。
【００２０】
そこで、この発明の目的は、ストッパ層としてのＩｎＮ層を形成することなく、さらに、低コストかつ短時間でＳｉＣ単結晶基板の再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板を用いてＳｉＣ単結晶基板を再利用する方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述の目的の達成を図るため、この発明による再利用基板の形成方法は、以下の第１過程から第２過程までの各過程を含む。
【００２２】
すなわち、まず、第１過程では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する。
【００２３】
次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【００２４】
また、この発明によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、以下の第１過程から第３過程までの各過程を含む。
【００２５】
すなわち、まず、第１過程では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する。
【００２６】
次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【００２７】
次に、第３過程では、第２過程におけるＧａＮ層の除去によって露出したＡｌＮ層上に、新たなＧａＮ層を形成する。
【発明の効果】
【００２８】
この発明による再利用基板の形成方法では、上述したように水素雰囲気中におけるアニール処理のみを行うことによって、ＧａＮ層を除去することができる。従って、特許文献１による技術とは異なり、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行う必要がないため、低コスト及び短時間で再利用基板を形成することができる。
【００２９】
また、この発明による再利用基板の形成方法では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いる必要がないため、ＧａＮ層の直下に存在するＡｌＮ層にダメージを与えることなく、再利用基板を形成することができる。
【００３０】
また、アニール処理は、例えばＡｌＮ層やＧａＮ層をエピタキシャル成長するのに用いられる周知のＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｓｉｏｎ：有機金属気相成長）装置を使用するのみで行うことができるため、特許文献１による技術とは異なり、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰ用の装置を別に用意する必要がなく、かつ単一の装置で再利用基板を形成することができる。従って、この発明による再利用基板の形成方法は、コストやスループットの点において有利であるといえる。
【００３１】
また、この発明によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法では、上述した再利用基板の形成方法によって得られた基板上に新たなＧａＮ層を形成する。このとき、再利用基板は、最上層にＧａＮと格子定数が近いＡｌＮ層が露出しており、そのため、新たなＧａＮ層は、このＡｌＮ層上に形成される。従って、ＩｎＮ層にＧａＮ層を形成する特許文献１による技術とは異なり、形成されるＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態を説明する過程図であり、各過程におけるシリコンカーバイド単結晶基板を、基板の厚み方向に沿って切り取った切り口を示す端面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態における第２過程によって得られた再利用基板の表面を、光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図３】ＧａＮ層を除去する前のシリコンカーバイド単結晶基板、及びこの発明の第１の実施の形態における第２過程によって得られた再利用基板に対してＸ線回折測定を行った結果を比較する図である。
【図４】ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成する前におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。
【図５】ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成及び除去した後におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係るシリコンカーバイド単結晶基板の再利用基板の形成方法、及び再利用方法について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００３４】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板の、ＧａＮ層のみを除去して再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板上に新たなＧａＮ層を形成する、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法について説明する。
【００３５】
第１の実施の形態による再利用基板の形成方法は、第１過程から第２過程までを含んでいる。また、第１の実施の形態によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、第１過程から第３過程までを含んでいる。そして、これら再利用基板の形成方法及びシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、第１過程及び第２過程が共通している。そこで、まず、これら第１過程及び第２過程の各過程につき説明する。
【００３６】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態を説明する過程図である。これらの各図は、各過程におけるシリコンカーバイド単結晶基板を、基板の厚み方向に沿って切り取った切り口を示す端面図である。
【００３７】
この第１の実施の形態は、シリコンカーバイド単結晶基板（以下ＳｉＣ単結晶基板とも称する）上に形成されたＧａＮ層に対して繰り返しの実験を行うために、すなわちＳｉＣ単結晶基板上に様々な条件でＧａＮ層を形成し、各条件下で得られたＧａＮ層の特性評価を行うために、特性評価を終えたＧａＮ層を除去することによって、ＳｉＣ単結晶基板を再び利用できる状態、すなわち再利用基板とすることを目的とする。
【００３８】
そして、この実施の形態では、最終的な再利用基板として、ＳｉＣ単結晶基板上にバッファ層が設けたられた基板を得る。そこで、まず、第１過程において、この実施の形態の出発構造体として、再利用すべきＳｉＣ単結晶基板を含む以下のような構造体を用意する。
【００３９】
すなわち、まず、第１過程では、基板面１１ａに、順次エピタキシャル成長したバッファ層としてのＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５を具えるＳｉＣ単結晶基板１１を用意する（図１（Ａ）参照）。
【００４０】
このようなＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５付きのＳｉＣ単結晶基板１１は、例えば周知のＭＯＣＶＤ法を用いて、まずＡｌＮ層１３を、次いでＧａＮ層１５をＳｉＣ単結晶基板１１上にエピタキシャル成長することによって構成されている。
【００４１】
より詳細には、周知のＭＯＣＶＤ装置内にＳｉＣ単結晶基板１１を収容した後、装置内の圧力を例えば５０〜２００Ｔｏｒｒの範囲内、好ましくは１００Ｔｏｒｒとする。そして、装置内を例えば好ましくは３分間かけて１１００℃まで昇温した後、原料ガスを導入して例えば５０ｎｍのＡｌＮ層１３を形成する。なお、原料ガスは、トリメチルアルミニウムを６μモル／分及びキャリアガスとしてのＨ２を１１ｓｌｍの導入量で、また、アンモニアを５ｓｌｍ及びキャリアガスとしてのＮ２を３ｓｌｍの導入量で、それぞれ導入するのが好ましい。
【００４２】
そして、このように形成されたＡｌＮ層１３上に、この実施の形態において除去すべきＧａＮ層１５が例えば１０００ｎｍの膜厚で形成されている（図１（Ａ）参照）。
【００４３】
次に、第２過程では、ＳｉＣ単結晶基板１１をアニール処理することによって、ＧａＮ層１５を除去する（図１（Ｂ）参照）。
【００４４】
アニール処理は、上述した周知のＭＯＣＶＤ装置を用い、水素雰囲気中においてＳｉＣ単結晶基板１１を加熱することによって行う。より具体的には、ＳｉＣ単結晶基板１１を７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによってＧａＮ層１５を除去するのが好ましい。なお、これら圧力、温度、水素の導入量、及び時間の条件は、ＧａＮ層１５を確実に除去するという効果を達成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、この値の近傍の値であってもよく、何らこの数値に限定されるものではない。例えば、アニール処理を行う時間を上述の例よりも長く設定した場合には、より低い温度でＧａＮ層１５を除去することが可能であると予想される。
【００４５】
このような条件においてアニール処理を行うことによって、ＡｌＮ層１３を残存させつつ、ＧａＮ層１５のみを選択的に除去することができる。その結果、ＳｉＣ単結晶基板１１上に、バッファ層としてのＡｌＮ層１３を具えた再利用基板１７を得ることができる。
【００４６】
ここで、この発明に係る発明者は、この第２過程によって、ＧａＮ層１５が確実に、すなわち実用上障害がない程度に除去され、かつＡｌＮ層１３が残存していることを確認するために、得られた再利用基板１７の表面、すなわちＡｌＮ層１３の表面１３ａを、光学顕微鏡を用いて撮影した。
【００４７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した第２過程によって得られた再利用基板１７、すなわち図１（Ｂ）に示す構造体の表面１３ａを、光学顕微鏡を用いて５００倍の倍率で撮影した写真である。図２（Ａ）は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって除去した場合の写真である。また、図２（Ｂ）は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって除去した場合の写真である。
【００４８】
得られたこれらの写真には、図２（Ａ）ではＡｌＮ層１３の表面１３ａａが、また、図２（Ｂ）ではＡｌＮ層１３の表面１３ａｂが、それぞれ全面的に撮影されている。そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、ＧａＮ層１５の残存が存在しておらず、さらに、ＡｌＮ層１３の表面１３ａａ及び１３ａｂに凹凸が形成されていないことが視認できる。
【００４９】
この結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、ＧａＮ層１５が確実に除去され、かつＡｌＮ層１３が、表面１３ａの平坦な状態で残存した再利用基板１７を得られることがわかる。
【００５０】
また、発明者らは、この第２過程によって、ＧａＮ層１５が確実に除去され、かつＡｌＮ層１３が残存していることを確認するために、得られた再利用基板１７の表面に対してＸ線回折測定を行った。
【００５１】
図３は、ＧａＮ層１５を除去する前のＳｉＣ単結晶基板１１、すなわち図１（Ａ）に示す構造体、及びこの第２過程によって得られた図１（Ｂ）に示す再利用基板１７に対してＸ線回折測定を行った結果を比較する図である。なお、図３における縦軸はＸ線強度をｃｐｓ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）単位で、また、横軸はＸ線の回折角を°単位で、それぞれ目盛ってある。そして、図３に示す曲線１９は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を除去する前のＧａＮ層１５付きＳｉＣ単結晶基板１１の表面、すなわちＧａＮ層１５の表面１５ａ（図１（Ａ）参照）に対してＸ線回折測定を行った結果である。また、図３に示す曲線２１は、曲線１９の結果を得た構造体を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって得られた再利用基板１７の表面１３ａに対してＸ線回折測定を行った結果である。
【００５２】
図３に示す曲線１９の結果から、ＧａＮ層１５を除去する前のＳｉＣ単結晶基板１１では、回折角３４．５°付近にＧａＮのピーク２７が、また、回折角３５．９°付近にＡｌＮのピーク２９がそれぞれ確認できる。
【００５３】
これに対し、図３に示す曲線２１の結果から、ＧａＮ層１５を除去した後の再利用基板１７では、ＧａＮのピークが現れず、また、３５．９°付近にＡｌＮのピーク３１が、曲線１９と同程度の強度で存在することが確認できる。
【００５４】
以上の結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、ＧａＮ層１５のみが除去され、かつＡｌＮ層１３が残存した再利用基板１７を得られることがわかる。
【００５５】
また、発明者らは、この第２過程によって得られた再利用基板１７の表面状態を確認するために、再利用基板１７の表面１３ａについて表面粗さを測定した。
【００５６】
図４及び図５は、基板面上にＡｌＮ層を具えたＳｉＣ単結晶基板について、ＧａＮ層の形成及び除去の前後におけるＡｌＮ層の表面粗さを比較する図である。
【００５７】
図４は、ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成する前におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。より詳細には、図４に示す曲線２３は、ＳｉＣ単結晶基板上に、第１過程において上述した条件によって、ＡｌＮ層のみを５０ｎｍの膜厚で形成した構造体の表面、すなわちＡｌＮ層の表面について表面粗さを測定した結果を示している。
【００５８】
また、図５は、ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成及び除去した後におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。より詳細には、図５に示す曲線２５は、図４に示す曲線２３の結果を得た構造体を用いて、上述した第１過程及び第２過程を行った構造体、すなわちＡｌＮ層１３上にＧａＮ層１５を１０００ｎｍの膜厚で形成し（図１（Ａ）参照）、その後、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって得られた再利用基板１７（図１（Ｂ）参照）の表面１３ａについて表面粗さを測定した結果を示している。
【００５９】
図４及び図５における縦軸は、測定した各基板表面の凹凸の厚み方向に沿った高さをｎｍ単位で目盛ってある。また、図４及び図５における横軸は、測定した各基板表面の位置座標をμｍ単位で目盛ってある。
【００６０】
そして、図４に示す曲線２３の結果から、ＧａＮ層形成前におけるＡｌＮ層表面における凹凸、すなわち表面粗さについて、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：平均二乗偏差）を算出したところ、ＲＭＳ＝０．７１（ｎｍ）であった。
【００６１】
また、図５に示す曲線２５の結果から、再利用基板１７の表面１３ａにおける表面粗さについて、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：平均二乗偏差）を算出したところ、ＲＭＳ＝１．９８（ｎｍ）であった。
【００６２】
以上の結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって得られた再利用基板１７の表面１３ａでは、ＧａＮ層形成前のＡｌＮ層表面と比して、平均的な表面粗さが１．２７ｎｍ増している。ここで、ＡｌＮのｃ軸方向、すなわち表面１３ａに直交する方向における格子定数は０．４９８ｎｍである。すなわち、再利用基板１７の表面１３ａの表面粗さは、ＧａＮ層形成前のＡｌＮ層表面と比して、わずか２．５ユニットセル程度増加したに過ぎない。従って、図４及び図５に示す結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、表面１３ａの平坦性に優れた再利用基板１７を得られることが確認された。
【００６３】
このように、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法では、上述したように水素雰囲気中におけるアニール処理のみを行うことによって、ＧａＮ層１５を確実に除去することができる。従って、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行う必要がなく、低コスト及び短時間で再利用基板１７を形成することができる。
【００６４】
また、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いる必要がないため、ＧａＮ層１５の直下に存在するＡｌＮ層１３にダメージを与えることなく、再利用基板１７を形成することができる。
【００６５】
また、アニール処理は、既に説明したように、例えばＡｌＮ層やＧａＮ層をエピタキシャル成長するのに用いられる周知のＭＯＣＶＤ装置を使用するのみで行うことができるため、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰ用の装置を別に用意する必要がなく、かつ単一の装置で再利用基板１７を形成することができる。従って、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法は、コストやスループットの点において有利であるといえる。
【００６６】
ここで、この第１の実施の形態では、上述した第１過程及び第２過程によって再利用基板１７（図１（Ｂ）参照）を形成した後、この再利用基板１７を利用して、新たなＧａＮ層を形成することができる。
【００６７】
すなわち、第１の実施の形態に係るＳｉＣ単結晶基板の再利用方法では、上述した第１過程及び第２過程に続く第３過程において、再利用基板１７上、すなわち第２過程におけるＧａＮ層の除去によって露出したＡｌＮ層１３（図１（Ｂ）参照）上に、新たなＧａＮ層を形成する（図示せず）。
【００６８】
既に説明したように、ＡｌＮ及びＧａＮは、近い値の格子定数を有している。さらに、再利用基板１７の表面１３ａ、すなわちＡｌＮ層１３の表面１３は、上述したように平坦性に優れ、かつ結晶欠陥等のダメージが防止されている。そのため、第１の実施の形態に係るＳｉＣ単結晶基板の再利用方法では、再利用基板１７を再利用するに当たり、新たなＧａＮ層を良好な結晶性で、すなわち結晶欠陥を防止して形成することができる。その結果、例えばＧａＮ層の好適な成長条件を見出すために、上述した繰り返しの実験を行うに当たり、ＳｉＣ単結晶基板を繰り返し使用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１１：シリコンカーバイド単結晶基板（ＳｉＣ単結晶基板）
１３：ＡｌＮ層
１５：ＧａＮ層
１７：再利用基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用基板の形成方法、及び再利用方法に関し、特に、シリコンカーバイド単結晶基板に形成されたエピタキシャル成長結晶層を除去することによって再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板に再度エピタキシャル成長結晶層を形成する、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、例えば窒化ガリウム系高電子移動度トランジスタ（以下、ＧａＮ系ＨＥＭＴとも称する）等のＧａＮ単結晶層（以下、単にＧａＮ層とも称する）を電子走行層として利用したＧａＮ系半導体装置は、基板上にバッファ層を介してＧａＮをエピタキシャル成長して形成される。
【０００３】
このようなＧａＮ系半導体装置において、ＧａＮ層を良好に、すなわち結晶欠陥等の問題を防ぎつつエピタキシャル成長するために、ＧａＮ結晶と格子定数が近いサファイア（Ａｌ２Ｏ３）単結晶基板、シリコン（Ｓｉ）単結晶基板、またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）単結晶基板等の基板を用いるのが好ましい。
【０００４】
また、ＧａＮ系半導体装置を高周波トランジスタとして使用することを想定した場合には、基板が電気的に半絶縁性であることが望ましい。
【０００５】
ここで、ＳｉＣ単結晶基板は、上述したようにＧａＮ結晶と格子定数が近く、かつ電気的に半絶縁性であるため、ＧａＮ系半導体装置の基板として好適な結晶基板である。
【０００６】
しかしながら、ＳｉＣ単結晶基板は、上述したＡｌ２Ｏ３単結晶基板、またはＳｉ単結晶基板と比して高価である。
【０００７】
また、現状において、ＳｉＣ単結晶基板上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長する技術は確立されているとはいいがたい。そのため、ＳｉＣ単結晶基板上に成長条件を変更してＧａＮ層を形成した複数の試料を作成し、繰り返しの実験を行うことによって、ＳｉＣ単結晶基板に対応する最適なエピタキシャル成長条件を見出す必要がある。
【０００８】
そこで、このような繰り返しの実験を低コストで行うために、ＳｉＣ単結晶基板を再利用する試みがなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
特許文献１に開示の技術では、基板、バッファ層、窒化インジウム（ＩｎＮ）層、及びＧａＮ層を順次堆積してＧａＮ系半導体装置を構成する。
【００１０】
このようなＧａＮ系半導体装置について、ＧａＮ層に対する種々の特性評価を行い、評価の結果が所望の基準を満足していない場合には、ＧａＮ層を除去する。そして、このＧａＮ層を除去した基板に、再度成長条件を変更してＧａＮ層を形成することによって基板を再利用する。
【００１１】
すなわち、特許文献１に開示の技術によれば、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ − Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：誘導結合型反応性イオンエッチングを用いて、ＧａＮ層に対してエッチングを行う。このとき、ＧａＮ層とＩｎＮ層とのエッチングレートの差を利用し、ＩｎＮ層をストッパ層として用いることによって、ＧａＮ層のみを除去する。
【００１２】
さらに、特許文献１では、上述したエッチングの後、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）を用いてＩｎＮ層の表面を研磨することによって、ＩｎＮ層表面の凹凸を除去し平坦化を行う方法についても開示されている。
【００１３】
特許文献１に開示の技術によれば、このような方法でＩｎＮ層を露出させることによって、再利用可能な状態の基板、すなわち再利用基板を得る。そして、再度このＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成することによって基板を再利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００６−５１８５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した特許文献１による従来技術には、以下のような欠点があった。
【００１６】
すなわち、ＩｎＮは、格子定数がａ軸方向において０．５７６０ｎｍであり、一般的にバッファ層の材料として用いられる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（格子定数（ａ軸方向）：０．３１１２ｎｍ）、及びＧａＮ（格子定数（ａ軸方向）：０．３１８９ｎｍ）と比して大きく異なっている。そして、特許文献１による技術では、上述したようにＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成する必要があるため、ＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れが大きい。
【００１７】
また、ＩｎＮは、バンドギャップが狭いため、絶縁特性を得ることが困難である。そのため、ＩｎＮ層上にＧａＮ層を形成する構成では、例えばＧａＮ層のシート抵抗を非接触で測定する場合等において、得られた結果からＧａＮ層のみの抵抗を評価することが困難である。
【００１８】
また、特許文献１による技術では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いてＧａＮ層を除去するため、ＧａＮ層の直下に存在するＩｎＮ層に、結晶損傷が生じる等のダメージを与える。その結果、ＧａＮ層の除去後、ＩｎＮ層上に再度形成するＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れが大きい。
【００１９】
また、特許文献１による技術では、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行うため、コスト及び時間の浪費が大きい。さらに、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行うためには、それぞれ専用の装置を用意する必要があり、かつＧａＮ層を除去する過程に応じて、試料をこれら装置間で適宜入れ換える必要があるため、コストやスループットの点において不利である。
【００２０】
そこで、この発明の目的は、ストッパ層としてのＩｎＮ層を形成することなく、さらに、低コストかつ短時間でＳｉＣ単結晶基板の再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板を用いてＳｉＣ単結晶基板を再利用する方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述の目的の達成を図るため、この発明による再利用基板の形成方法は、以下の第１過程から第２過程までの各過程を含む。
【００２２】
すなわち、まず、第１過程では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する。
【００２３】
次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【００２４】
また、この発明によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、以下の第１過程から第３過程までの各過程を含む。
【００２５】
すなわち、まず、第１過程では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する。
【００２６】
次に、第２過程では、シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、ＧａＮ層を除去する。
【００２７】
次に、第３過程では、第２過程におけるＧａＮ層の除去によって露出したＡｌＮ層上に、新たなＧａＮ層を形成する。
【発明の効果】
【００２８】
この発明による再利用基板の形成方法では、上述したように水素雰囲気中におけるアニール処理のみを行うことによって、ＧａＮ層を除去することができる。従って、特許文献１による技術とは異なり、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行う必要がないため、低コスト及び短時間で再利用基板を形成することができる。
【００２９】
また、この発明による再利用基板の形成方法では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いる必要がないため、ＧａＮ層の直下に存在するＡｌＮ層にダメージを与えることなく、再利用基板を形成することができる。
【００３０】
また、アニール処理は、例えばＡｌＮ層やＧａＮ層をエピタキシャル成長するのに用いられる周知のＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｓｉｏｎ：有機金属気相成長）装置を使用するのみで行うことができるため、特許文献１による技術とは異なり、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰ用の装置を別に用意する必要がなく、かつ単一の装置で再利用基板を形成することができる。従って、この発明による再利用基板の形成方法は、コストやスループットの点において有利であるといえる。
【００３１】
また、この発明によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法では、上述した再利用基板の形成方法によって得られた基板上に新たなＧａＮ層を形成する。このとき、再利用基板は、最上層にＧａＮと格子定数が近いＡｌＮ層が露出しており、そのため、新たなＧａＮ層は、このＡｌＮ層上に形成される。従って、ＩｎＮ層にＧａＮ層を形成する特許文献１による技術とは異なり、形成されるＧａＮ層に結晶欠陥が生じる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態を説明する過程図であり、各過程におけるシリコンカーバイド単結晶基板を、基板の厚み方向に沿って切り取った切り口を示す端面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態における第２過程によって得られた再利用基板の表面を、光学顕微鏡を用いて撮影した写真である。
【図３】ＧａＮ層を除去する前のシリコンカーバイド単結晶基板、及びこの発明の第１の実施の形態における第２過程によって得られた再利用基板に対してＸ線回折測定を行った結果を比較する図である。
【図４】ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成する前におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。
【図５】ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成及び除去した後におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係るシリコンカーバイド単結晶基板の再利用基板の形成方法、及び再利用方法について説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、この発明の構成は、何ら図示の構成例にのみ限定されるものではない。
【００３４】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板の、ＧａＮ層のみを除去して再利用基板を形成する方法、及びこの再利用基板上に新たなＧａＮ層を形成する、シリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法について説明する。
【００３５】
第１の実施の形態による再利用基板の形成方法は、第１過程から第２過程までを含んでいる。また、第１の実施の形態によるシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、第１過程から第３過程までを含んでいる。そして、これら再利用基板の形成方法及びシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法は、第１過程及び第２過程が共通している。そこで、まず、これら第１過程及び第２過程の各過程につき説明する。
【００３６】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第１の実施の形態を説明する過程図である。これらの各図は、各過程におけるシリコンカーバイド単結晶基板を、基板の厚み方向に沿って切り取った切り口を示す端面図である。
【００３７】
この第１の実施の形態は、シリコンカーバイド単結晶基板（以下ＳｉＣ単結晶基板とも称する）上に形成されたＧａＮ層に対して繰り返しの実験を行うために、すなわちＳｉＣ単結晶基板上に様々な条件でＧａＮ層を形成し、各条件下で得られたＧａＮ層の特性評価を行うために、特性評価を終えたＧａＮ層を除去することによって、ＳｉＣ単結晶基板を再び利用できる状態、すなわち再利用基板とすることを目的とする。
【００３８】
そして、この実施の形態では、最終的な再利用基板として、ＳｉＣ単結晶基板上にバッファ層が設けたられた基板を得る。そこで、まず、第１過程において、この実施の形態の出発構造体として、再利用すべきＳｉＣ単結晶基板を含む以下のような構造体を用意する。
【００３９】
すなわち、まず、第１過程では、基板面１１ａに、順次エピタキシャル成長したバッファ層としてのＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５を具えるＳｉＣ単結晶基板１１を用意する（図１（Ａ）参照）。
【００４０】
このようなＡｌＮ層１３及びＧａＮ層１５付きのＳｉＣ単結晶基板１１は、例えば周知のＭＯＣＶＤ法を用いて、まずＡｌＮ層１３を、次いでＧａＮ層１５をＳｉＣ単結晶基板１１上にエピタキシャル成長することによって構成されている。
【００４１】
より詳細には、周知のＭＯＣＶＤ装置内にＳｉＣ単結晶基板１１を収容した後、装置内の圧力を例えば５０〜２００Ｔｏｒｒの範囲内、好ましくは１００Ｔｏｒｒとする。そして、装置内を例えば好ましくは３分間かけて１１００℃まで昇温した後、原料ガスを導入して例えば５０ｎｍのＡｌＮ層１３を形成する。なお、原料ガスは、トリメチルアルミニウムを６μモル／分及びキャリアガスとしてのＨ２を１１ｓｌｍの導入量で、また、アンモニアを５ｓｌｍ及びキャリアガスとしてのＮ２を３ｓｌｍの導入量で、それぞれ導入するのが好ましい。
【００４２】
そして、このように形成されたＡｌＮ層１３上に、この実施の形態において除去すべきＧａＮ層１５が例えば１０００ｎｍの膜厚で形成されている（図１（Ａ）参照）。
【００４３】
次に、第２過程では、ＳｉＣ単結晶基板１１をアニール処理することによって、ＧａＮ層１５を除去する（図１（Ｂ）参照）。
【００４４】
アニール処理は、上述した周知のＭＯＣＶＤ装置を用い、水素雰囲気中においてＳｉＣ単結晶基板１１を加熱することによって行う。より具体的には、ＳｉＣ単結晶基板１１を７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによってＧａＮ層１５を除去するのが好ましい。なお、これら圧力、温度、水素の導入量、及び時間の条件は、ＧａＮ層１５を確実に除去するという効果を達成し得る範囲内の値であるが、このような効果が得られるならば、この値の近傍の値であってもよく、何らこの数値に限定されるものではない。例えば、アニール処理を行う時間を上述の例よりも長く設定した場合には、より低い温度でＧａＮ層１５を除去することが可能であると予想される。
【００４５】
このような条件においてアニール処理を行うことによって、ＡｌＮ層１３を残存させつつ、ＧａＮ層１５のみを選択的に除去することができる。その結果、ＳｉＣ単結晶基板１１上に、バッファ層としてのＡｌＮ層１３を具えた再利用基板１７を得ることができる。
【００４６】
ここで、この発明に係る発明者は、この第２過程によって、ＧａＮ層１５が確実に、すなわち実用上障害がない程度に除去され、かつＡｌＮ層１３が残存していることを確認するために、得られた再利用基板１７の表面、すなわちＡｌＮ層１３の表面１３ａを、光学顕微鏡を用いて撮影した。
【００４７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した第２過程によって得られた再利用基板１７、すなわち図１（Ｂ）に示す構造体の表面１３ａを、光学顕微鏡を用いて５００倍の倍率で撮影した写真である。図２（Ａ）は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって除去した場合の写真である。また、図２（Ｂ）は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって除去した場合の写真である。
【００４８】
得られたこれらの写真には、図２（Ａ）ではＡｌＮ層１３の表面１３ａａが、また、図２（Ｂ）ではＡｌＮ層１３の表面１３ａｂが、それぞれ全面的に撮影されている。そして、図２（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、ＧａＮ層１５の残存が存在しておらず、さらに、ＡｌＮ層１３の表面１３ａａ及び１３ａｂに凹凸が形成されていないことが視認できる。
【００４９】
この結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、ＧａＮ層１５が確実に除去され、かつＡｌＮ層１３が、表面１３ａの平坦な状態で残存した再利用基板１７を得られることがわかる。
【００５０】
また、発明者らは、この第２過程によって、ＧａＮ層１５が確実に除去され、かつＡｌＮ層１３が残存していることを確認するために、得られた再利用基板１７の表面に対してＸ線回折測定を行った。
【００５１】
図３は、ＧａＮ層１５を除去する前のＳｉＣ単結晶基板１１、すなわち図１（Ａ）に示す構造体、及びこの第２過程によって得られた図１（Ｂ）に示す再利用基板１７に対してＸ線回折測定を行った結果を比較する図である。なお、図３における縦軸はＸ線強度をｃｐｓ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）単位で、また、横軸はＸ線の回折角を°単位で、それぞれ目盛ってある。そして、図３に示す曲線１９は、膜厚１０００ｎｍのＧａＮ層１５を除去する前のＧａＮ層１５付きＳｉＣ単結晶基板１１の表面、すなわちＧａＮ層１５の表面１５ａ（図１（Ａ）参照）に対してＸ線回折測定を行った結果である。また、図３に示す曲線２１は、曲線１９の結果を得た構造体を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって得られた再利用基板１７の表面１３ａに対してＸ線回折測定を行った結果である。
【００５２】
図３に示す曲線１９の結果から、ＧａＮ層１５を除去する前のＳｉＣ単結晶基板１１では、回折角３４．５°付近にＧａＮのピーク２７が、また、回折角３５．９°付近にＡｌＮのピーク２９がそれぞれ確認できる。
【００５３】
これに対し、図３に示す曲線２１の結果から、ＧａＮ層１５を除去した後の再利用基板１７では、ＧａＮのピークが現れず、また、３５．９°付近にＡｌＮのピーク３１が、曲線１９と同程度の強度で存在することが確認できる。
【００５４】
以上の結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、ＧａＮ層１５のみが除去され、かつＡｌＮ層１３が残存した再利用基板１７を得られることがわかる。
【００５５】
また、発明者らは、この第２過程によって得られた再利用基板１７の表面状態を確認するために、再利用基板１７の表面１３ａについて表面粗さを測定した。
【００５６】
図４及び図５は、基板面上にＡｌＮ層を具えたＳｉＣ単結晶基板について、ＧａＮ層の形成及び除去の前後におけるＡｌＮ層の表面粗さを比較する図である。
【００５７】
図４は、ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成する前におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。より詳細には、図４に示す曲線２３は、ＳｉＣ単結晶基板上に、第１過程において上述した条件によって、ＡｌＮ層のみを５０ｎｍの膜厚で形成した構造体の表面、すなわちＡｌＮ層の表面について表面粗さを測定した結果を示している。
【００５８】
また、図５は、ＡｌＮ層上にＧａＮ層を形成及び除去した後におけるＡｌＮ層の表面粗さを示す図である。より詳細には、図５に示す曲線２５は、図４に示す曲線２３の結果を得た構造体を用いて、上述した第１過程及び第２過程を行った構造体、すなわちＡｌＮ層１３上にＧａＮ層１５を１０００ｎｍの膜厚で形成し（図１（Ａ）参照）、その後、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１２００℃の温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間アニール処理することによって得られた再利用基板１７（図１（Ｂ）参照）の表面１３ａについて表面粗さを測定した結果を示している。
【００５９】
図４及び図５における縦軸は、測定した各基板表面の凹凸の厚み方向に沿った高さをｎｍ単位で目盛ってある。また、図４及び図５における横軸は、測定した各基板表面の位置座標をμｍ単位で目盛ってある。
【００６０】
そして、図４に示す曲線２３の結果から、ＧａＮ層形成前におけるＡｌＮ層表面における凹凸、すなわち表面粗さについて、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：平均二乗偏差）を算出したところ、ＲＭＳ＝０．７１（ｎｍ）であった。
【００６１】
また、図５に示す曲線２５の結果から、再利用基板１７の表面１３ａにおける表面粗さについて、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：平均二乗偏差）を算出したところ、ＲＭＳ＝１．９８（ｎｍ）であった。
【００６２】
以上の結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって得られた再利用基板１７の表面１３ａでは、ＧａＮ層形成前のＡｌＮ層表面と比して、平均的な表面粗さが１．２７ｎｍ増している。ここで、ＡｌＮのｃ軸方向、すなわち表面１３ａに直交する方向における格子定数は０．４９８ｎｍである。すなわち、再利用基板１７の表面１３ａの表面粗さは、ＧａＮ層形成前のＡｌＮ層表面と比して、わずか２．５ユニットセル程度増加したに過ぎない。従って、図４及び図５に示す結果から、上述した条件においてアニール処理を行うことによって、表面１３ａの平坦性に優れた再利用基板１７を得られることが確認された。
【００６３】
このように、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法では、上述したように水素雰囲気中におけるアニール処理のみを行うことによって、ＧａＮ層１５を確実に除去することができる。従って、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰを行う必要がなく、低コスト及び短時間で再利用基板１７を形成することができる。
【００６４】
また、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法では、ＩＣＰ−ＲＩＥを用いる必要がないため、ＧａＮ層１５の直下に存在するＡｌＮ層１３にダメージを与えることなく、再利用基板１７を形成することができる。
【００６５】
また、アニール処理は、既に説明したように、例えばＡｌＮ層やＧａＮ層をエピタキシャル成長するのに用いられる周知のＭＯＣＶＤ装置を使用するのみで行うことができるため、ＩＣＰ−ＲＩＥ及びＣＭＰ用の装置を別に用意する必要がなく、かつ単一の装置で再利用基板１７を形成することができる。従って、第１の実施の形態による再利用基板の形成方法は、コストやスループットの点において有利であるといえる。
【００６６】
ここで、この第１の実施の形態では、上述した第１過程及び第２過程によって再利用基板１７（図１（Ｂ）参照）を形成した後、この再利用基板１７を利用して、新たなＧａＮ層を形成することができる。
【００６７】
すなわち、第１の実施の形態に係るＳｉＣ単結晶基板の再利用方法では、上述した第１過程及び第２過程に続く第３過程において、再利用基板１７上、すなわち第２過程におけるＧａＮ層の除去によって露出したＡｌＮ層１３（図１（Ｂ）参照）上に、新たなＧａＮ層を形成する（図示せず）。
【００６８】
既に説明したように、ＡｌＮ及びＧａＮは、近い値の格子定数を有している。さらに、再利用基板１７の表面１３ａ、すなわちＡｌＮ層１３の表面１３は、上述したように平坦性に優れ、かつ結晶欠陥等のダメージが防止されている。そのため、第１の実施の形態に係るＳｉＣ単結晶基板の再利用方法では、再利用基板１７を再利用するに当たり、新たなＧａＮ層を良好な結晶性で、すなわち結晶欠陥を防止して形成することができる。その結果、例えばＧａＮ層の好適な成長条件を見出すために、上述した繰り返しの実験を行うに当たり、ＳｉＣ単結晶基板を繰り返し使用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１１：シリコンカーバイド単結晶基板（ＳｉＣ単結晶基板）
１３：ＡｌＮ層
１５：ＧａＮ層
１７：再利用基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する第１過程と、
該シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、前記ＧａＮ層を除去する第２過程と
を含むことを特徴とする再利用基板の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の再利用基板の形成方法であって、
前記アニール処理を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間行う
ことを特徴とする再利用基板の形成方法。
【請求項３】
基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する第１過程と、
該シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、前記ＧａＮ層を除去する第２過程と、
該除去によって露出した前記ＡｌＮ層上に、新たなＧａＮ層を形成する第３過程と
を含むことを特徴とするシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法であって、
前記アニール処理を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間行う
ことを特徴とするシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法。
【請求項１】
基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する第１過程と、
該シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、前記ＧａＮ層を除去する第２過程と
を含むことを特徴とする再利用基板の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の再利用基板の形成方法であって、
前記アニール処理を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間行う
ことを特徴とする再利用基板の形成方法。
【請求項３】
基板面に、順次エピタキシャル成長したＡｌＮ層及びＧａＮ層を具えるシリコンカーバイド単結晶基板を用意する第１過程と、
該シリコンカーバイド単結晶基板を、水素雰囲気中においてアニール処理することによって、前記ＧａＮ層を除去する第２過程と、
該除去によって露出した前記ＡｌＮ層上に、新たなＧａＮ層を形成する第３過程と
を含むことを特徴とするシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法であって、
前記アニール処理を、７６０Ｔｏｒｒの圧力、１１５０〜１２００℃の範囲内のいずれかの温度、及び３０ｓｌｍの水素導入量において１時間行う
ことを特徴とするシリコンカーバイド単結晶基板の再利用方法。
【図１】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２２２２２５（Ｐ２０１０−２２２２２５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４４１４（Ｐ２００９−７４４１４）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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