本申請是申請日為2008年10月6日、申請號為200810168983.4、申請人為“住友電氣工業株式會社”、發明名稱為“制造GaN襯底的方法、制造外延晶片的方法、制造半導體器件的方法和外延晶片”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種制造GaN襯底的方法、制造外延晶片的方法、制造半導體器件的方法和外延晶片，更具體地，本發明涉及制造具有c面的GaN襯底的方法、制造外延晶片的方法、制造半導體器件的方法和外延晶片，該GaN襯底用于通過在c面上相繼堆疊包括Al_xGa_(1-x)N層和GaN層的至少兩層來制造外延晶片。

背景技術

一般，GaN(氮化鎵)襯底用作為半導體器件例如發光二極管(LED)或激光二極管(LD)的襯底。當將具有3.4eV的能量帶隙和高導熱系數的GaN施加于半導體器件的襯底時，能夠在GaN襯底的后表面上提供電極，且能夠降低半導體器件的驅動(工作)電壓。

這種GaN襯底通過K.Motoki等人例如在“Preparation?of?LargeGaN?Substrates”，Materials?Science?and?Engineering?B93(2002)，pp.123-125中描述的方法制造。該文獻公開了GaN襯底通過以下步驟制造：首先，通過HVPE(氫化物氣相外延)在GaAs(砷化鎵)襯底上形成具有60μm厚度的GaN的緩沖層。其后，通過HVPE在緩沖層上形成具有500μm厚度的GaN層。其后，移除GaAs襯底，并通過拋光得到具有495±10μm厚度的GaN襯底。

然而，根據前述文獻，由大塊GaN單晶體在厚度方向上不會切割很多GaN襯底，因此，為得到GaN襯底會不利地需要高成本。

為了降低每個GaN襯底的成本，希望得到通過制造具有大厚度的GaN錠并由該錠在厚度方向上切割多個GaN襯底的制造GaN襯底的技術。然而，如果由該錠切割的GaN襯底具有如上述文獻中描述的495±10μm的厚度，取決于在該GaN襯底上形成的半導體器件需要的翹曲(wrap)性能，該厚度可能是過大的。在這種情況下，不能充分地降低成本。

當為進一步降低成本優選由該錠切割具有更小厚度的GaN襯底時，具有小厚度的GaN襯底當受到例如拋光的工作時可能會破裂。即使GaN襯底保持不破裂，當在GaN襯底上形成外延層時包括GaN襯底和外延層的外延晶片也可能會明顯翹曲。在這種情況下，不能執行光刻等以在該外延晶片上形成電極，且外延晶片不能用于半導體器件。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種制造GaN襯底的方法、制造外延晶片的方法、制造半導體器件的方法和外延晶片，該GaN襯底允許形成具有不大于需要水平的翹曲的外延晶片并能夠降低成本。

根據本發明的制造GaN襯底的方法是通過下列步驟來制造用于通過在c面上相繼堆疊包括Al組分x大于0且不大于0.3以及厚度大于0且不大于30nm的Al_xGa_(1-x)N層和GaN層的至少兩層制造外延晶片的具有c面的GaN襯底的方法：假定t1(m)表示GaN襯底的厚度，r(m)表示GaN襯底的半徑，t2表示Al_xGa_(1-x)N層的厚度，x表示Al_xGa_(1-x)N層中的Al組分，h(m)表示外延晶片的翹曲，a1表示GaN的晶格常數并且a2表示A1N的晶格常數，由下面的表達式得到的值t1確定為GaN襯底的最小厚度：

(1.5×10¹¹×t1³+1.2×10¹¹×t2³)×{1/(1.5×10¹¹×t1)+1/(1.2×10¹¹×t2)}/{15.96×x×(1-a2/a1)}×(t1+t2)+(t1×t2)/{5.32×x×(1-a2/a1)}-(r²+h²)/2h＝0…(表達式1)

然后，由GaN錠切割具有至少該最小厚度且小于400μm的厚度的GaN襯底。