专利名称：GaN衬底、制造GaN衬底的方法、制造接合有GaN层的衬底的方法和制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及机械加工性能优异的GaN衬底、其制造方法以及利用这种GaN衬底制造接合有GaN层的衬底和半导体器件的方法。
背景技术：
通过包括切片、切割、磨削和/或研磨的技术对用于制造半导体器件如发光器件和微电子器件的GaN衬底进行机械加工。例如，日本特表2003-527^6号公报(专利文献 1)公开了使用内径锯、外径锯或最优选线状锯对GaN晶锭(块状晶体)进行切片以产生GaN
曰t±" 曰曰/T °引用列表专利文献专利文献1 日本特表2003-527^6号公报
发明内容
技术问题然而，因为GaN衬底是易碎材料，所以如上引用的日本特表2003-527^6号公报 (专利文献1)的问题是机械加工余量过大的问题，且同时已经证明，稳定加工较为困难。为解决上述问题，本发明的目的是获得一种具有最小的机械加工余量以便于稳定加工的GaN衬底及其制造方法，本发明的目的还包括获得一种利用所述GaN衬底制造接合有GaN层的衬底和半导体器件的方法。技术方案本发明涉及一种GaN衬底，其包含第一区域；和具有比所述第一区域的fei/N原子比更高的fe/N原子比的第二区域，所述第二区域以自一个主表面起预定深度为D的位置为中心，从深度D-AD扩展到深度D+AD:其中所述深度为D的部位的(ia/N原子比与所述第一区域的所述深度在D+4 Δ D以上的部位的fei/N原子比之差是所述深度为D+ Δ D的部位的fe/N原子比与所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的fei/N原子比之差的三倍，且所述第二区域的(WN原子比与所述第一区域的所述深度在D+4 Δ D以上的部位的Ga/ N原子比之比至少为1.05。在本发明的GaN衬底中，可以使所述第二区域的( 的原子分数对所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的( 的原子分数之比至少为1.05。此外，可以使所述第二区域的N的原子分数对所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的N的原子分数之比为0. 94以下。此外，所述第二区域的( 的原子分数和N的原子分数与所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的( 的原子分数和N的原子分数不同。此外，所述第二区域可包含源自除( 或N之外的元素的离子或原子，或者电子。此外，所述第二区域能够为具有晶体应变的应变区域，其中可以通过施加外部能量使所述衬底在所述第二区域分开。在
4此情况下，所述能量可以是热能、电磁波能、光能、机械能和流体能中的至少一种。本发明还涉及一种制造GaN衬底的方法，所述GaN衬底包含第一区域以及具有比所述第一区域的(ia/N原子比更高的(ia/N原子比的第二区域，其中通过一个主表面侧注入离子、原子或电子，或利用激光进行照射，以形成第二区域，所述第二区域以自所述主表面起预定深度为D的位置为中心，从深度D-AD扩展到深度D+ Δ D，且所述第二区域的fei/N原子比是上述注入或照射之前的fe/N原子比的至少1. 05倍。在本发明制造GaN衬底的方法中，可以使所述第二区域的( 的原子分数对上述注入或照射之前的( 的原子分数之比为1. 05以上。此外，可以使所述第二区域的N的原子分数对上述注入或照射之前的N的原子分数之比为0. 94以下。此外，可以使所述第二区域的( 的原子分数和N的原子分数与上述注入或照射之前的相应的( 的原子分数和N的原子分数不同。本发明还涉及一种制造接合有GaN层的衬底的方法，在所述接合有GaN层的衬底中，将GaN层和化学组成与所述GaN层的化学组成不同的异质衬底接合在一起，所述方法包括准备上述GaN衬底的第一步骤；将所述异质衬底接合到所述GaN衬底的主表面上的第二步骤；以及通过使所述GaN衬底在所述第二区域分开以在所述异质衬底顶上形成与所述异质衬底接合的GaN层，以得到接合有GaN层的衬底的第三步骤。本发明还涉及一种制造半导体器件的方法，所述方法包括准备通过上述制造方法得到的接合有GaN层的衬底的步骤，以及在所述接合有GaN层的衬底的GaN层上形成至少一层III族氮化物半导体外延层的步骤。有益效果本发明可获得一种具有最小机械加工余量以便于稳定加工的GaN衬底及其制造方法，且本发明可获得利用这种GaN衬底制造接合有GaN层的衬底和半导体器件的方法。
图1是显示根据本发明的GaN衬底的一个实施方案的简化截面视图。图2是显示在根据本发明的GaN衬底中fe/N原子比的曲线的图。图3是显示根据本发明制造接合有GaN层的衬底的方法的一种实施方案的简化截面视图，其中(a)显示了第一步骤，(b)显示了第二步骤，且(c)显示了第三步骤。图4是显示通过根据本发明制造半导体器件的方法得到的半导体器件的实例的简化截面视图。图5是显示典型半导体器件的实例的简化截面视图。实施方案详述实施方案1参考图1和图2，根据本发明的GaN衬底的实施方案具有第一区域20j和第二区域20i，所述第二区域20i具有比所述第一区域20j的(ia/N原子比更高的(ia/N原子比，所述第二区域20i以自一个主表面20m起预定深度为D的位置为中心，从深度D-AD扩展到深度D+Δ D，其中所述第二区域20i的深度为D的部位的fei/N原子比与所述第一区域20j 的深度在D+4 Δ D以上的部位的fei/N原子比之差是所述深度为D+ Δ D的部位的fei/N原子比与所述深度在D+4 Δ D以上的部位的(ia/N的原子比之差的3倍，且其中所述第二区域20i的fei/N原子比与所述第一区域20j的所述深度在D+4AD以上的部位的fei/N原子比之比至少为1. 05。在此情况中，GaN衬底的上述部分的fei/N原子比是所述部分的( 的原子分数对 N的原子分数之比。此外，可以使用AES(俄歇电子能谱)从表面或截面测量所述部分的( 原子分数和N原子分数。因为在GaN衬底20的这种实施方案中，第二区域20i的fei/N原子比是第一区域 20j的深度为D+4AD的部位的fei/N原子比的至少1. 05倍，所以所述第二区域20i的机械强度比所述第一区域20j的机械强度低且易于进行加工。鉴于此，通过外部施加的能量能够容易地使所述GaN衬底20在第二区域20i分开。此外，在与GaN衬底20分开的各个GaN 层20a和其余的GaN衬底20b中的第二区域20i易于进行研磨和/或蚀刻。从易于对GaN衬底进行上述加工考虑，第二区域20i中的(ia/N原子比与第一区域 20j的深度在D+4AD以上的部位的(ia/N原子比之比优选至少为1. 10，更优选至少为1. 15， 还更优选至少为1. 20。而且，从恢复GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选不大于5. 00， 更优选不大于3. 00。通过改变第二区域20i的化学组成(具体地，( 和/或N的原子分数)使得第二区域20i的fei/N原子比与第一区域20j的深度在D+4AD以上的部位的fei/N原子比之比至少为1. 05，从而能够制造该实施方案的GaN衬底20。尽管改变第二区域20i的( 和/ 或N的原子分数的方法不受特殊限制，但是方法包括例如参考图3 (a)，将除( 或N之外的元素的离子或原子、或者电子注入，或利用激光照射至自GaN衬底20的一个主表面20m起预定深度为D的位置(图3(a)将离子、原子或电子注入或激光照射显示为I)。 参考图2，在该实施方案的GaN衬底20中，通过上述注入离子或原子或者电子的方法或通过激光照射的方法形成的第二区域20i，以自主表面20m起深度为D的位置为中心， 从深度D-Δ D扩展到深度D+Δ D。在所述第二区域20i中，Ga/N的原子比在自主表面20m 起深度为D的位置处最大，并在深度方向上基本显示为正态分布。第二区域20i的深度为 D的部位的fei/N原子比与第一区域的深度在D+4AD以上的部位的fei/N原子比之差H0是深度为D+Δ D的部位的fei/N原子比与第一区域的深度在D+4AD以上的部位的fei/N原子比之差H1的3倍。尽管形成第二区域20i的深度D不受特殊限制，但是从控制衬底的分开考虑，其优选至少为0. 1 μ m且不超过100 μ m,更优选至少为0. 2 μ m且不超过50 μ m。此外，尽管所述深度AD随离子、原子或电子注入方法或激光照射方法而变化，但是通常深度至少为0. 05D 且不超过1D。在该实施方案的GaN衬底中，将第一区域的深度在D+4 Δ D以上的部位的fei/N原子比与第二区域的fe/N原子比之比用作比较标准，这是因为在第一区域的深度在D+4 AD 以上的部位，假设通过上述注入或照射几乎不会改变化学组成。在该实施方案的GaN衬底20中，从降低第二区域20i的机械强度并改进其机械加工性能考虑，第二区域20i的( 原子分数与第一区域20j的深度在D+4AD以上的部位的 ( 原子分数之比优选至少为1.05，更优选至少为1.07，还更优选至少为1. 10。从恢复所述GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选不大于3. 00，更优选不大于2. 00。将第一区域的深度在D+4 Δ D以上的部位的( 原子分数与第二区域的( 原子分数之比用作比较的标准，这是因为在第一区域的深度在D+4AD以上的部位，假设通过上述注入或照射几乎不会改变化学组成。此外，在该实施方案的GaN衬底20中，从降低第二区域20i的机械强度以提高加工容易性考虑，第二区域20i的N原子分数与第一区域20 j的深度在D+4AD以上的部位的 N原子分数之比优选为不大于0. 94，更优选不大于0. 93，还更优选不大于0. 92。而且，从恢复GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选至少为0. 40，更优选至少为0. 50。将第一区域的深度在D+4 Δ D以上的部位的N原子分数与第二区域的N原子分数之比用作比较的标准， 这是因为在第一区域的深度在D+4 AD以上的部位，假设通过上述注入或照射几乎不会改变化学组成。在该实施方案的GaN衬底20中，从降低第二区域20i的机械强度并改进其加工容易性考虑，优选在第二区域20i的( 原子分数和N原子分数的比例分别与第一区域20j的深度在D+4 Δ D以上的部位的( 原子分数和N原子分数不同。在该实施方案的GaN衬底20中，所述第二区域20i为具有结晶应变区域的应变区域，通过外部施加能量，能够在第二区域20i中使所述应变区域分开。尽管其不受特殊限制，但是从在整个表面上均勻地施加能量考虑，在此情况中能量可以为热能、电磁波能、光能、机械能和由流体的流动而赋予的流体能中的至少一种。关于第二区域20i中显示的X射线衍射峰，通过第二区域20i中X射线衍射峰的位置与第一区域中X射线衍射峰的位置的区别能够对第二区域20i中的晶体应变进行评价。实施方案2参考图1和图3(a)，根据本发明制造GaN衬底的方法的一个实施方案是制造所述第一实施方案的GaN衬底的方法，所述GaN衬底包含第一区域20j和另外的第二区域20i， 所述第二区域20i具有比所述第一区域20j的(ia/N原子比更高的(ia/N原子比，其中通过从一个主表面20m的侧面注入离子、原子或电子，或使得源自激光器的光对所述侧面进行撞击(参考图3(a)中的I)，形成第二区域20i，所述第二区域以自所述主表面20m起预定深度为D的位置为中心，从深度D-AD扩展到深度D+ Δ D，且其(ia/N原子比是注入或照射之前的&ι/Ν原子比的至少1. 05倍。因为第二区域20i的化学组成不同，导致其fe/N原子比是第一区域20j的深度为 D+4 Δ D的部位的fei/N原子比的至少1. 05倍，在以此方式制造的GaN衬底20中，所述第二区域20i比所述第一区域20j的机械强度低且更易于加工。鉴于此，通过外部施加的能量， 能够容易地使GaN衬底20在第二区域20i分开。此外，在与GaN衬底20分开的各个GaN 层20a和其余的GaN衬底20b中的第二区域20i易于进行研磨和/或蚀刻。从使得上述GaN衬底更易于进行加工考虑，第二区域20i的(ia/N原子比与注入或照射之前的(ia/N原子比之比优选至少为1. 10，更优选至少为1. 15，还更优选至少为1.20。 而且，从恢复所述GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选不大于5. 00且更优选不大于 3. 00。尽管通过所述一个主表面20m注入离子、原子或电子的方法不受特殊限制，但方法包括离子注入和等离子气体注入。尽管注入的原子元素不受特殊限制，但是可以给出的实例包括H(氢)、He(氦)、N(氮)、Ne(氖)和Ar(氩)。尽管距通过其将上述元素离子或原子或者电子注入的表面的深度不受特殊限制，但是从控制分开考虑，所述深度优选至少为0. 1 μ m且不大于30 μ m。此外，从易于注入上述元素的离子或原子或者电子考虑，其注入深度D优选至少为0. 1 μ m且不大于10 μ m,更优选至少为0. 3 μ m且不大于2 μ m。因此，对于所述深度D为自一个主表面20m起的小的距离(S卩，浅的部分)，作为形成第二区域20i 的方法，将上述元素的离子或原子或者电子注入的方法是较好的，所述第二区域20i的Ga/ N原子比是第一区域20j的(ia/N原子比的至少1.05倍。此外，尽管所述深度AD随注入方法和颗粒类型-上述元素的离子或原子或者电子而变化，但是通常深度为至少0. 05D且不超过1D。尽管关于使得激光从主表面20m的一个侧面进行撞击的方法不受特殊限制，但是所述方法包括例如使用飞秒或皮秒激光在短时间内进行高能激光束撞击的方法。尽管自激光聚焦的表面起的深度不受特殊限制，但是从控制分开考虑，所述深度优选为1 μ m以上且不大于200 μ m。另外，从实现更小的表面损伤和易于控制激光的聚焦考虑，激光照射的聚焦点的深度D优选至少为5μπι且不大于150 μ m，更优选至少为10 μ m且不大于100 μ m。因此，对于所述深度D为自一个主表面20m起的大的距离(S卩，深)，作为形成第二区域20i的方法，利用激光进行照射的方法是较好的，所述第二区域20i的(ia/N原子比是第一区域20j 的深度为D+4 Δ D的部位的fei/N原子比的至少1. 05倍。此外，尽管所述深度Δ D随激光照射方法而变化，但是通常深度至少为0. 05D且不超过1D。在制造该实施方案的GaN衬底的方法中，从降低第二区域20i的机械强度并改进其加工容易性考虑，第二区域20i的( 原子分数与上述注入或照射之前的( 原子分数之比优选至少为1. 05，更优选至少为1. 07，还更优选至少为1. 10。此外，从恢复GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选不大于3. 00，且更优选不大于2. 00。在制造该实施方案的GaN衬底的方法中，从降低第二区域20i的机械强度并改进其加工容易性考虑，第二区域20i的N原子分数与上述注入或照射之前的N原子分数之比优选为不大于0. 94，更优选为不大于0. 93，还更优选为不大于0. 92。此外，从恢复GaN衬底的结晶性能考虑，上述比例优选至少为0. 40、更优选至少为0. 50。在制造该实施方案的GaN衬底的方法中，从降低第二区域20i的机械强度并改进其加工容易性考虑，优选第二区域20i的( 原子分数和N原子分数分别与上述注入或照射之前的( 原子分数和N原子分数不同。实施方案3参考图3，根据本发明制造接合有GaN层的衬底的方法的实施方案包括根据所述第一实施方案准备GaN衬底20的第一步骤，将异质衬底10接合到GaN衬底20的主表面 20m的第二步骤(图3 (b))，以及使GaN衬底20在第二区域20i分开并形成接合到异质衬底10的GaN层20a以得到接合有GaN层的衬底1的第三步骤(图3 (c))，其中关于接合有 GaN层的衬底，其中将GaN层20a接合到化学组成与GaN层20a的化学组成不同的衬底10 上(图 3(a))。利用上述第一步骤到第三步骤，该实施方案制造接合有GaN层的衬底的方法在不损伤GaN衬底20的条件下将其接合到异质衬底10上，并在少量的第二区域20i的分开余量的条件下均勻地使所述GaN衬底20分开，由此在高收率下得到将GaN层20a接合到异质衬底10上的接合有GaN层的衬底。如下对各个步骤进行详细说明。第一步骤
参考图3 (a)，制造该实施方案的接合有GaN层的衬底的方法包括准备所述第一实施方案的GaN衬底20的第一步骤。根据制造实施方案2的GaN衬底20的方法进行制造， 能够制备第一实施方案的GaN衬底20。通过所述第一步骤，可在第二区域20i中具有少量分开余量的条件下得到易于分开的GaN衬底。第二步骤参考图3 (b)，制造该实施方案的接合有GaN层的衬底的方法包括将异质衬底10接合到GaN衬底20的主表面20m上的第二步骤。通过该第二步骤，将异质衬底10接合到GaN 衬底20上。尽管将异质衬底10接合到GaN衬底20的主表面20m上的方法不受特殊限制，但是从在接合之后在高温下可保持接合强度考虑，优选的方法包括直接接合法，其中将待接合的表面进行清洁并将其直接粘贴在一起，并将温度升至约600°C至1200°C以将其接合在一起；以及表面活化接合法，其中使用等离子或离子等将待接合表面进行活化，并在从室温 (例如10°C至30°C )至约400°C的低温下进行接合。可以使用的其它方法包括将粘合剂施加到GaN衬底20和/或异质衬底10上的方法，以及在GaN衬底20与异质衬底10之间的接合界面处插入金属并升高温度的共熔接合法。尽管待接合到GaN衬底20的主表面20m上的异质衬底10不受特殊限制，但是从承受在制造的接合有GaN层的衬底1的GaN层20a上生长III族氮化物半导体外延层的环境考虑，耐热温度优选至少为1200°C，并优选即使在1200°C以上时仍具有耐腐蚀性。在此情况中，术语耐腐蚀性是指不会被腐蚀性晶体生长气氛如氢氯酸(HCl)气体或氨(NH3)气等腐蚀。根据这种观点，优选的异质衬底包括蓝宝石衬底、AlN衬底、SiC衬底、ZnSe衬底、 Si衬底、在其上形成SiO2层的Si衬底、ZnO衬底、ZnS衬底、二氧化硅衬底、碳衬底、金刚石衬底、Ga2O3衬底和衬底。第三步骤参考图3(c)，该实施方案制造接合有GaN层的衬底的方法包括在第二区域20i中使GaN衬底20分开并形成接合到异质衬底10的GaN层20a，从而得到接合有GaN层的衬底1的第三步骤。通过该第三步骤，在GaN衬底20的第二区域20i中，使其分开为GaN层 20a和其余的GaN衬底20b，其中将所述异质衬底10接合到所述GaN层20a上。以此方式， 得到了接合有GaN层的衬底1，其中将厚度为Td的GaN层20a接合到所述异质衬底10上。只要其为外部施加一些形式的能量的方法，则使GaN衬底20在第二区域20i分开的方法不受特殊限制。从分开的容易性考虑，外部施加的能量优选为热能、电磁波能、光能、 机械能和流体能中的至少一种。在此情况中，第二区域20i自GaN衬底20的一个主表面20m起从深度D-AD扩展到深度D+AD，离子、原子或电子注入剂量或激光照射量和(ia/N原子比在自主表面20m起深度为D的区域(表面区域)中最大，其易于降低该区域中的机械强度。因此，在GaN衬底20 中，通常在自GaN衬底20的一个主表面20m起深度为D的区域(表面区域)中或在其附近实施分开。因此，GaN层20a的厚度Td的值接近于深度D，且所述Td值为在深度D-AD与深度D+Δ D之间的值。实施方案4参考图4，根据本发明制造半导体器件的方法的实施方案包括准备通过制造第三实施方案的方法得到的接合有GaN层的衬底1的步骤，以及在接合有GaN层的衬底1的GaN 层20a上形成至少一层III族氮化物半导体外延层30的步骤。通过包括所述步骤，因为制造该实施方案的半导体器件的方法在接合有GaN层的衬底1的GaN层20a的主表面上形成具有高结晶度的至少一层的III族氮化物半导体外延层30，同时抑制了因热膨胀系数不同所造成的转变并保持了 GaN层20a的结晶性能，所以得到了具有优异特性的半导体器件。尽管形成一层III族氮化物半导体外延层30的方法不受特殊限制，但是从获得高品质III族氮化物半导体外延层30考虑，优选MOCVD法、HVPE法和MBE法等。具体地，参考图4，使用MOCVD法在所述接合有GaN层的衬底1的GaN层20a的主表面上依次生长η型GaN层31、η型AlsGai_sN层32、具有由InuGai_uN层和hvGai_vN层形成的MQW(多量子阱)的发光层33、ρ型AltGai_tN层34和ρ型GaN层35，以作为III族氮化物半导体外延层30。然后，进行台面蚀刻以将η型GaN层31的部分表面露出。然后，进行真空蒸发沉积或电子束沉积以在P型GaN层35上形成ρ侧电极51，并在η型GaN层31的露出表面上形成η侧电极52。以此方式，得到具有良好性能的发光器件以作为III族氮化物半导体器件。
实施例参考例1使用金刚石研磨剂对通过HVPE法生长的直径为2英寸(5. 08cm)和厚度为400 μ m 的六方晶体GaN晶片进行研磨，并准备具有验证的刮痕的GaN衬底，准备每个分割成四份的七个GaN衬底。在这些GaN衬底中，将六个分割的GaN衬底浸入35质量％的氢氯酸中。对于各个分割的GaN衬底中的两个衬底的浸渍时间分别为5分钟、15分钟和30分钟。在上述氢氯酸中浸渍之后，将六个分割的GaN衬底在纯水中进行漂洗并通过在其上吹氮气以使其干燥。在通过氢氯酸浸渍而进行上述清洁之后，通过显微镜观察以验证在分割的GaN衬底上的刮痕，其与利用氢氯酸清洁之前大致相同。然后，使用AES (俄歇电子能谱)对( 表面附近和通过Ar离子蚀刻而距所述( 表面1 μ m的表面的( 原子分数和N原子分数进行测量，从而计算fe/N的原子比(( 的原子分数对N的原子分数之比，下文中同样适用)，所述( 表面是利用氢氯酸清洁的两个分割的GaN衬底中的一个的主表面。然后，计算在表面附近的fe/N原子比[(Ga/N)2]与在Ar离子蚀刻的表面处的fe/N原子比[((WN)1]之比，其为[(Ga/N)2]/[(Ga/N)J0另外，计算在表面附近( 的原子分数[(Ga)2]与在Ar离子蚀刻的表面中( 的原子分数[(Ga)1]之比， 其为[(Ga)2]/[(Ga)J，并计算在表面附近N的原子分数[(N)2]与在Ar离子蚀刻的表面中 N的原子分数[(N)1]之比，其为[(N)2]/[(N)J。此外，在利用氢氯酸进行清洁的两个分割的GaN衬底中，使用粒度为1 μ m的金刚石研磨剂对剩余的一个分割的GaN衬底的表面和未利用氢氯酸进行清洁的上述一个分割的GaN衬底的表面进行机械研磨，对进行研磨直至将刮痕除去所需要的时间量进行测量， 同时测量表面粗糙度Ra。此处所使用的表面粗糙度Ra是在JIS B 0601中规定的计算的粗糙度平均值Ra，其中从在沿外形的平均线的方向上在参考长度上从粗糙外形中抽样，将所述表面粗糙度Ra定义为从抽样的截面的平均线到测量曲线的距离(偏差的绝对值)的合
10计值和平均值。使用光学干涉仪型表面光度仪在200 μ m2的范围上测量表面粗糙度Ra。结果总结在表I中。
表 I
权利要求
1.一种GaN衬底，其包含第一区域；和具有比所述第一区域的fe/N原子比更高的fe/N原子比的第二区域；其中所述第二区域以自所述衬底的一个主表面起预定深度为D的位置为中心，从深度 D-AD扩展到深度D+ Δ D，且所述深度为D的部位的fei/N原子比与所述第一区域的所述深度在D+4 Δ D以上的部位的fei/N原子比之差是所述深度为D+ Δ D的部位的fei/N原子比与所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的(ia/N原子比之差的三倍，且所述第二区域的(ia/N原子比对所述第一区域的所述深度在D+4 Δ D以上的部位的Ga/ N原子比之比至少为1.05。
2.如权利要求1所述的GaN衬底，其中所述第二区域的( 的原子分数对所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的( 的原子分数之比至少为1. 05。
3.如权利要求1所述的GaN衬底，其中所述第二区域的N的原子分数对所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的N的原子分数之比为0. 94以下。
4.如权利要求1 3中任一项所述的GaN衬底，其中所述第二区域的( 的原子分数和 N的原子分数与所述第一区域的所述深度在D+4AD以上的部位的相应的( 的原子分数和 N的原子分数不同。
5.如权利要求1 4中任一项所述的GaN衬底，其中所述第二区域包含除( 或N之外的元素的离子或原子，或电子。
6.如权利要求1 5中任一项所述的GaN衬底，其中所述第二区域是具有晶体应变的应变区域，其中通过施加外部能量使所述衬底在所述第二区域分开。
7.如权利要求6所述的GaN衬底，其中所述能量是热能、电磁波能、光能、机械能和流体能中的至少一种。
8.—种制造GaN衬底的方法，所述衬底包含第一区域和具有比所述第一区域的(ia/N原子比更高的fe/N原子比的第二区域，其中通过所述衬底的一个主表面侧注入离子、原子或电子，或利用激光进行照射，以形成第二区域，所述第二区域以自所述主表面起预定深度为D的位置为中心，从深度D-AD扩展到深度D+AD，且所述第二区域的(ia/N原子比是所述注入或照射之前的(ia/N原子比的至少 1. 05 倍。
9.如权利要求8所述的制造GaN衬底的方法，其中所述第二区域的( 的原子分数对所述注入或照射之前的( 的原子分数之比为1. 05以上。
10.如权利要求8所述的制造GaN衬底的方法，其中所述第二区域的N的原子分数对所述注入或照射之前的N的原子分数之比为0. 94以下。
11.如权利要求8 10中任一项所述的制造GaN衬底的方法，其中所述第二区域的( 的原子分数和N的原子分数与所述注入或照射之前的相应的( 的原子分数和N的原子分数不同。
12.一种制造接合有GaN层的衬底的方法，在所述接合有GaN层的衬底中，将GaN层和化学组成与所述GaN层的化学组成不同的异质衬底接合在一起，所述方法包括第一步骤准备权利要求1 7中任一项的GaN衬底；第二步骤将所述异质衬底接合到所述GaN衬底的主表面；以及第三步骤通过使所述GaN衬底在所述第二区域分开以在所述异质衬底顶上形成与所述异质衬底接合的GaN层，从而得到接合有GaN层的衬底。
13. —种制造半导体器件的方法，所述方法包括准备通过权利要求12的制造方法得到的接合有GaN层的衬底的步骤；以及在所述接合有GaN层的衬底的GaN层上形成至少一层III族氮化物半导体外延层的步
全文摘要
本发明提供一种具有最小的机械加工余量以便于稳定加工的GaN衬底及其制造方法；本发明还提供一种利用所述GaN衬底制造接合有GaN层的衬底和半导体器件的方法。本发明的GaN衬底20包含第一区域20j和具有比所述第一区域20j的Ga/N原子比更高的Ga/N原子比的第二区域20i；其中所述第二区域20i以自一个主表面20m起预定深度为D的位置为中心，从深度D-ΔD扩展到深度D+ΔD，所述第二区域的所述深度为D的部位的Ga/N原子比与所述第一区域20j的深度在D+4ΔD以上的部位的Ga/N原子比之差是所述深度为D+ΔD的部位的Ga/N原子比与所述第一区域20j的所述深度在D+4ΔD以上的部位的Ga/N原子比之差的三倍，且其中所述第二区域20i的Ga/N原子比对所述第一区域20j的深度在D+4ΔD以上的部位的Ga/N原子比之比至少为1.05。
文档编号H01L21/205GK102308032SQ20098015620
公开日2012年1月4日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年2月4日
发明者八乡昭广 申请人:住友电气工业株式会社