JP7563434B2 - Substrate for electronic device and method for producing same - Google Patents

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Description

本発明は、電子デバイス用基板及びその製造方法に関し、特に、シリコン基板上に窒化物半導体が形成された電子デバイス用基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate for an electronic device and a manufacturing method thereof, and in particular to a substrate for an electronic device in which a nitride semiconductor is formed on a silicon substrate and a manufacturing method thereof.

GaNやAlNをはじめとする窒化物半導体は、2次元電子ガスを用いた高電子移動度トランジスタ(HEMT)や高耐圧電子デバイスの作製に用いることができる。 Nitride semiconductors such as GaN and AlN can be used to create high electron mobility transistors (HEMTs) that use two-dimensional electron gas and high-voltage electronic devices.

これらの窒化物半導体を基板上に成長させた窒化物半導体ウェーハを製作することは難しく、従来、成長用基板としてサファイア基板やSiC基板が用いられている。しかし、基板の大直径化(大口径化)のためや基板のコストを抑えるために、シリコン単結晶基板上への気相成長による窒化物半導体のエピタキシャル成長も行われてきている。シリコン単結晶基板上への気相成長による窒化物半導体のエピタキシャル成長膜の作製は、サファイア基板やSiC基板に比べて大直径の基板が使用できるのでデバイスの生産性が高く、加工しやすい点で有利である。ただし、シリコン単結晶基板上への窒化物半導体の気相成長では、格子定数差や熱膨張係数差による応力により、反りの増大やスリップ、割れ等が発生しやすく、成長条件や緩和層による応力低減が行われている。 It is difficult to produce nitride semiconductor wafers by growing these nitride semiconductors on a substrate, and traditionally, sapphire and SiC substrates have been used as growth substrates. However, epitaxial growth of nitride semiconductors by vapor growth on silicon single crystal substrates has also been performed to increase the diameter of the substrate (large aperture) and to reduce the cost of the substrate. The production of epitaxially grown films of nitride semiconductors by vapor growth on silicon single crystal substrates is advantageous in that larger diameter substrates can be used than sapphire and SiC substrates, making the device more productive and easier to process. However, when vapor growing nitride semiconductors on silicon single crystal substrates, stress due to differences in lattice constants and thermal expansion coefficients can easily cause increased warping, slippage, cracks, etc., so stress is reduced by changing growth conditions and using relaxation layers.

例えば、シリコン単結晶基板上へのエピタキシャル成長では、ベアSi基板上にAlNバッファ層を積み、GaN-HEMT構造エピタキシャル層を積み、パワーデバイス用やRFデバイス用のエピタキシャル基板とすることが行われている。特に、パワーデバイス用のエピタキシャル基板を高耐圧にするには、GaNのエピタキシャル層の厚さを厚くしたGaN on Si(シリコン単結晶上のGaN)を作製する必要がある。エピタキシャル層の厚さを厚くするには、成長用基板であるシリコン単結晶基板を厚くしてエピタキシャル成長すれば良い。そして、シリコン単結晶基板を厚くする方法として、2枚のシリコン単結晶基板を貼り合わせることが行われている。特許文献1では、貼り合せた基板の厚さを2mm以上とすることが開示されている。また、特許文献2では、貼り合わせる2枚の基板の組み合わせとして、ボンドウェーハが、面方位{111}であり、ベースウェーハが、面方位{100}、抵抗率0.1Ωcm以下であるものが開示されている。 For example, in epitaxial growth on a silicon single crystal substrate, an AlN buffer layer is stacked on a bare Si substrate, and then a GaN-HEMT structure epitaxial layer is stacked to produce an epitaxial substrate for power devices or RF devices. In particular, to make an epitaxial substrate for a power device with a high withstand voltage, it is necessary to produce GaN on Si (GaN on silicon single crystal) with a thicker GaN epitaxial layer. To thicken the epitaxial layer, the silicon single crystal substrate, which is the growth substrate, can be thickened and epitaxial growth can be performed. As a method for thickening the silicon single crystal substrate, two silicon single crystal substrates are bonded together. Patent Document 1 discloses that the thickness of the bonded substrates is 2 mm or more. Patent Document 2 also discloses a combination of two substrates to be bonded together, in which the bond wafer has a surface orientation of {111} and the base wafer has a surface orientation of {100} and a resistivity of 0.1 Ωcm or less.

特開2021-014376号公報JP 2021-014376 A 特開2021-027186号公報JP 2021-027186 A

上記のように、特許文献1、特許文献2に開示されたような、2枚の基板を結合した結合基板(貼り合わせ基板)を成長用基板として用いることが知られている。しかしながら、さらなる破壊強度が高い電子デバイス用基板が望まれていた。 As described above, it is known to use a bonded substrate (laminate substrate) in which two substrates are bonded together as a growth substrate, as disclosed in Patent Documents 1 and 2. However, there has been a demand for a substrate for electronic devices with even higher fracture strength.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、シリコン単結晶上に窒化物半導体が形成された電子デバイス用基板であって、より破壊強度が高い電子デバイス用基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a substrate for an electronic device in which a nitride semiconductor is formed on a silicon single crystal, and which has higher fracture strength, and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本発明は、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、前記結合基板は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、結晶面方位が{111}である第二のシリコン単結晶基板が、酸化膜を介して結合された基板であり、前記酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下であることを特徴とする電子デバイス用基板を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a substrate for electronic devices in which a nitride semiconductor film is formed on a bonded substrate of silicon single crystals, the bonded substrate being a substrate in which a first silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} are bonded via an oxide film, the oxide film having a thickness of 2 nm to 470 nm.

このように、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板において、結合基板が酸化膜を介して結合された基板であり、かつ、該酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下のように薄いものであれば、より破壊強度が高い電子デバイス用基板とすることができる。 In this way, in a substrate for electronic devices in which a nitride semiconductor film is formed on a bonded substrate of single crystal silicon, if the bonded substrate is a substrate bonded via an oxide film and the thickness of the oxide film is thin, between 2 nm and 470 nm, the substrate for electronic devices can have a higher fracture strength.

また、本発明は、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、前記結合基板は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、第二のシリコン単結晶基板が、酸化膜を介して結合された基板であり、前記酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下であることを特徴とする電子デバイス用基板を提供する。 The present invention also provides a substrate for electronic devices in which a nitride semiconductor film is formed on a bonded substrate of silicon single crystals, the bonded substrate being a substrate in which a first silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate are bonded via an oxide film, the oxide film having a thickness of 2 nm or more and 470 nm or less.

このような態様においても、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板において、結合基板が酸化膜を介して結合された基板であり、かつ、該酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下のように薄いものであれば、より破壊強度が高い電子デバイス用基板とすることができる。 Even in such an embodiment, if the substrate for an electronic device is formed by forming a nitride semiconductor film on a bonded substrate of silicon single crystal, and the bonded substrate is a substrate bonded via an oxide film, and the thickness of the oxide film is thin, ranging from 2 nm to 470 nm, the substrate for an electronic device can have a higher fracture strength.

この場合、前記第二のシリコン単結晶基板の結晶面方位を{100}とすることができる。 In this case, the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate can be {100}.

第一のシリコン単結晶基板と第二のシリコン単結晶基板を、このような結晶面方位の組み合わせとしても、破壊強度が高い電子デバイス用基板とすることができる。 Even with such a combination of crystal plane orientations, the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate can be made into a substrate for electronic devices with high fracture strength.

また、本発明の電子デバイス用基板においては、前記酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下とすることができる。 In addition, in the electronic device substrate of the present invention, the thickness of the oxide film can be 2 nm or more and 190 nm or less.

本発明の電子デバイス用基板では、酸化膜の膜厚をこのような範囲として、破壊強度が高い電子デバイス用基板とすることができる。 In the electronic device substrate of the present invention, the thickness of the oxide film is set within this range, making it possible to obtain an electronic device substrate with high fracture strength.

この場合、前記結合基板は、前記第一のシリコン単結晶基板のノッチと、前記第二のシリコン単結晶基板のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合された基板であることが好ましい。 In this case, it is preferable that the bonded substrate is a substrate in which the notch of the first silicon single crystal substrate and the notch of the second silicon single crystal substrate are bonded together with a rotational misalignment of 15° to 165°.

このようなものであれば、より破壊強度が高い電子デバイス用基板となる。 Such a material would result in a substrate for electronic devices with higher fracture strength.

また、前記結合基板の直径が300mm以上であるものとすることができる。 The diameter of the combined substrate may be 300 mm or more.

このように、本発明の破壊強度の高い基板は、直径300mm以上といった大直径の電子デバイス用基板に特に有効である。 As such, the high fracture strength substrate of the present invention is particularly effective for large-diameter electronic device substrates, such as those with a diameter of 300 mm or more.

また本発明は、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、結晶面方位が{111}である第二のシリコン単結晶基板を準備する工程と、前記第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成する工程と、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を、前記酸化膜を介して重ね合わせて、熱処理を行うことで、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を結合し、前記結合基板を作製する工程と、前記結合基板の前記第一のシリコン単結晶基板の表面上に、前記窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程と、を有し、前記酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を介した酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下になるように形成することを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for manufacturing a substrate for electronic devices, which includes the steps of: preparing a first silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111}; forming an oxide film on at least one surface of the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate; stacking the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate with the oxide film interposed therebetween and performing a heat treatment to bond the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate to produce the bonded substrate; and epitaxially growing the nitride semiconductor film on the surface of the first silicon single crystal substrate of the bonded substrate, wherein the thickness of the oxide film formed in the step of forming the oxide film is formed so that the thickness of the oxide film through the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate is 2 nm or more and 470 nm or less.

このような本発明の電子デバイス用基板の製造方法であれば、結合基板が酸化膜を介して結合された基板であり、かつ、該酸化膜の膜厚を2nm以上470nm以下のように薄いものとすることができるので、より破壊強度が高い電子デバイス用基板を製造することができる。 With the method for manufacturing a substrate for an electronic device of the present invention, the bonded substrate is a substrate bonded via an oxide film, and the thickness of the oxide film can be made thin, ranging from 2 nm to 470 nm, making it possible to manufacture a substrate for an electronic device with higher fracture strength.

また、本発明は、シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、第二のシリコン単結晶基板を準備する工程と、前記第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成する工程と、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を、前記酸化膜を介して重ね合わせて、熱処理を行うことで、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を結合し、前記結合基板を作製する工程と、前記結合基板の前記第一のシリコン単結晶基板の表面上に、前記窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程と、を有し、前記酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を介した酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下になるように形成することを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for manufacturing a substrate for electronic devices, which includes forming a nitride semiconductor film on a bonded substrate of silicon single crystal, comprising the steps of: preparing a first silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate; forming an oxide film on at least one surface of the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate; stacking the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate with the oxide film interposed therebetween and performing a heat treatment to bond the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate to produce the bonded substrate; and epitaxially growing the nitride semiconductor film on the surface of the first silicon single crystal substrate of the bonded substrate, wherein the thickness of the oxide film formed in the step of forming the oxide film is formed so that the thickness of the oxide film through the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate is 2 nm or more and 470 nm or less.

このような態様においても、本発明の電子デバイス用基板の製造方法であれば、結合基板が酸化膜を介して結合された基板であり、かつ、該酸化膜の膜厚を2nm以上470nm以下のように薄いものとすることができるので、より破壊強度が高い電子デバイス用基板を製造することができる。 Even in such an embodiment, the manufacturing method of the electronic device substrate of the present invention allows the bonded substrate to be a substrate bonded via an oxide film, and the thickness of the oxide film can be made thin, from 2 nm to 470 nm, so that an electronic device substrate with higher fracture strength can be manufactured.

この場合、前記第二のシリコン単結晶基板の結晶面方位を{100}とすることができる。 In this case, the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate can be {100}.

第一のシリコン単結晶基板と第二のシリコン単結晶基板を、このような結晶面方位の組み合わせとしても、破壊強度が高い電子デバイス用基板を製造することができる。 Even when the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate are combined with such crystal plane orientations, it is possible to manufacture a substrate for an electronic device with high fracture strength.

また、本発明の電子デバイス用基板の製造方法においては、前記酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を介した酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下になるように形成することができる。 In addition, in the method for manufacturing a substrate for an electronic device of the present invention, the thickness of the oxide film formed in the step of forming the oxide film can be formed so that the thickness of the oxide film through the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate is 2 nm or more and 190 nm or less.

本発明では、酸化膜の膜厚をこのような範囲として、破壊強度が高い電子デバイス用基板を製造することができる。 In the present invention, the thickness of the oxide film is set within this range, making it possible to manufacture substrates for electronic devices with high fracture strength.

この場合、前記第一のシリコン単結晶基板のノッチと、前記第二のシリコン単結晶基板のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合することが好ましい。 In this case, it is preferable that the notch of the first silicon single crystal substrate and the notch of the second silicon single crystal substrate are joined with a rotational misalignment of 15° to 165°.

このような製造方法であれば、より破壊強度が高い電子デバイス用基板を製造することができる。 This manufacturing method makes it possible to produce substrates for electronic devices with higher breaking strength.

また、前記準備する第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の直径を、300mm以上とすることができる。 The diameter of the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate to be prepared can be 300 mm or more.

本発明の製造方法によって製造された電子デバイス用基板のような破壊強度の高い基板は、直径300mm以上といった大直径の電子デバイス用基板を製造するのに特に有効である。 Substrates with high fracture strength, such as those for electronic devices manufactured by the manufacturing method of the present invention, are particularly effective for manufacturing substrates for electronic devices with large diameters, such as those with diameters of 300 mm or more.

本発明のような電子デバイス用基板は、結合基板が酸化膜を介して結合された基板であり、かつ、該酸化膜の膜厚が2nm以上470nm以下のように薄いものであるので、より破壊強度が高い電子デバイス用基板を提供することができる。また、本発明の電子デバイス用基板の製造方法は、そのような電子デバイス用基板を製造することができる。よって、窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板の品質を向上するとともに生産性を上げることができる。 The electronic device substrate of the present invention is a substrate in which the bonded substrate is bonded via an oxide film, and the oxide film has a thickness of 2 nm to 470 nm, so that an electronic device substrate with higher fracture strength can be provided. Furthermore, the manufacturing method of the electronic device substrate of the present invention can manufacture such an electronic device substrate. Therefore, the quality of the electronic device substrate on which the nitride semiconductor film is formed can be improved, and the productivity can be increased.

本発明の電子デバイス用基板の一例を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate for an electronic device of the present invention. 本発明の電子デバイス用基板における結合基板の主面側から見た第一のシリコン単結晶基板及び第二のシリコン単結晶基板のノッチの位置関係を説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the positional relationship of notches of a first silicon single crystal substrate and a second silicon single crystal substrate as viewed from the main surface side of a bonded substrate in the electronic device substrate of the present invention. 本発明の電子デバイス用基板の製造方法の一例の概略を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow chart showing an outline of an example of a method for producing a substrate for an electronic device according to the present invention. 破断荷重試験の様子を示す概略図である。(a)鉛直方向の上側から見た図である。(b)側方から見た図である。1A and 1B are schematic diagrams showing a breaking load test, in which (a) is a view from above in the vertical direction, and (b) is a view from the side. 実施例1-1~1-9及び比較例1-1、1-2の結果、並びに、実施例3-1~3-8及び比較例3-1、3-2を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, and Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-1 and 3-2. 実施例2-1~2-8、並びに、実施例4-1~4-8の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of Examples 2-1 to 2-8 and Examples 4-1 to 4-8.

以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these.

[電子デバイス用基板]
図1に示したように、本発明の電子デバイス用基板20は、シリコン単結晶の結合基板10上に窒化物半導体膜21が形成されている。本発明の説明において、シリコン単結晶の結合基板10を単に「結合基板」とも称する。このとき、結合基板10は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板11と、結晶面方位が{111}である第二のシリコン単結晶基板12が、酸化膜13を介して結合された基板である。図1に示すように、窒化物半導体膜21は第一のシリコン単結晶基板11上に形成されている。本発明の電子デバイス用基板20は、酸化膜13の膜厚が2nm以上470nm以下であることを特徴とする。
[Substrate for electronic devices]
As shown in FIG. 1, the electronic device substrate 20 of the present invention has a nitride semiconductor film 21 formed on a bonded substrate 10 of silicon single crystals. In the description of the present invention, the bonded substrate 10 of silicon single crystals is also simply referred to as a "bonded substrate". In this case, the bonded substrate 10 is a substrate in which a first silicon single crystal substrate 11 having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate 12 having a crystal plane orientation of {111} are bonded via an oxide film 13. As shown in FIG. 1, the nitride semiconductor film 21 is formed on the first silicon single crystal substrate 11. The electronic device substrate 20 of the present invention is characterized in that the thickness of the oxide film 13 is 2 nm or more and 470 nm or less.

また、結合基板10は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板11と、第二のシリコン単結晶基板12が、酸化膜13を介して結合された基板としてもよい。この場合も、図1に示すように、窒化物半導体膜21は第一のシリコン単結晶基板11上に形成されている。本発明の電子デバイス用基板20は、酸化膜13の膜厚が2nm以上470nm以下であることを特徴とする。 The bonded substrate 10 may also be a substrate in which a first silicon single crystal substrate 11 having a {111} crystal plane orientation and a second silicon single crystal substrate 12 are bonded via an oxide film 13. In this case as well, as shown in FIG. 1, a nitride semiconductor film 21 is formed on the first silicon single crystal substrate 11. The electronic device substrate 20 of the present invention is characterized in that the thickness of the oxide film 13 is 2 nm or more and 470 nm or less.

この場合、第二のシリコン単結晶基板12の結晶面方位は{100}とすることができる。 In this case, the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate 12 can be {100}.

また、ミラー指数の表記については通常の通りである。すなわち、{}は等価な結晶面方位の総称を、()は結晶面方位の各方位を意味する。また、<>は等価な結晶軸方向の総称を示し、[]は結晶軸方向の各方向を意味する。 Miller indices are written as usual. That is, { } is the general term for equivalent crystal plane orientations, and ( ) is each of the crystal plane orientations. Also, < > is the general term for equivalent crystal axis directions, and [ ] is each of the crystal axis directions.

また、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の結晶面方位は、それぞれ、数度(5°以下程度)のオフ角を有していてもよい。 The crystal plane orientations of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 may each have an off angle of several degrees (approximately 5° or less).

ここで、上述したようにパワーデバイス用のエピタキシャル基板を高耐圧にするには、シリコン単結晶基板上に窒化物半導体膜を厚く形成した電子デバイス用基板(例えば、GaNのエピタキシャル層の厚さを厚くしたGaN on Si)を作製する必要がある。エピタキシャル層の厚さを厚くするには、シリコン単結晶基板を厚くしてエピタキシャル成長すれば良い。そして、シリコン基板を厚くする方法として、2枚のシリコン単結晶基板を貼り合せた結合基板とすることが行われているが、このような結合基板(貼り合わせ基板)を用いた場合に、より破壊強度の強い基板が望まれていた。 As described above, in order to make the epitaxial substrate for power devices with high breakdown voltage, it is necessary to fabricate an electronic device substrate in which a nitride semiconductor film is formed thick on a silicon single crystal substrate (for example, GaN on Si in which the thickness of the GaN epitaxial layer is increased). To increase the thickness of the epitaxial layer, the silicon single crystal substrate can be made thicker and epitaxially grown. As a method for increasing the thickness of the silicon substrate, a bonded substrate is formed by bonding two silicon single crystal substrates together, but when using such a bonded substrate (bonded substrate), a substrate with higher fracture strength is desired.

本発明では、より破壊強度の強い電子デバイス用基板20とするため、上記のように、酸化膜13の膜厚が2nm以上470nm以下であるものとする。酸化膜を形成しない場合よりも、このような範囲の膜厚を有する酸化膜13を介在させた結合基板10を用いることで、結合基板10の破壊強度を向上させることができる。そのため、窒化物半導体膜21が結合基板10上に形成されていても、破壊強度を向上させることができる。酸化膜13が介在することにより、応力が加わった時に酸化膜13が緩衝層の役割を果たすことができると考えられる。酸化膜13の膜厚は、効果の大きさ、酸化膜厚の制御しやすさから2nm以上190nm以下とすることが好ましい。酸化膜13の膜厚を、470nmを超えた膜厚のように厚くしても、酸化膜13を形成する効果は穏やかに減少し、酸化膜13の形成のための酸化時間も長くなり、メリットがない。 In the present invention, in order to obtain a substrate 20 for electronic devices with a stronger fracture strength, the thickness of the oxide film 13 is set to 2 nm or more and 470 nm or less, as described above. By using a bonded substrate 10 with an oxide film 13 having a thickness in this range interposed therebetween, the fracture strength of the bonded substrate 10 can be improved compared to a case where no oxide film is formed. Therefore, even if the nitride semiconductor film 21 is formed on the bonded substrate 10, the fracture strength can be improved. It is considered that the oxide film 13 can play the role of a buffer layer when stress is applied by interposing the oxide film 13. The thickness of the oxide film 13 is preferably set to 2 nm or more and 190 nm or less in view of the magnitude of the effect and the ease of controlling the oxide film thickness. Even if the thickness of the oxide film 13 is made thicker, such as a thickness exceeding 470 nm, the effect of forming the oxide film 13 is gradually reduced, and the oxidation time for forming the oxide film 13 is also lengthened, so there is no merit.

さらに、本発明では、シリコン単結晶の結合基板10は、第一のシリコン単結晶基板11のノッチと、第二のシリコン単結晶基板12のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合された基板であることが好ましい。このように、結合基板10においてノッチの位置をずらすことで、より破壊強度を向上させることができる。 Furthermore, in the present invention, the bonded silicon single crystal substrate 10 is preferably a substrate in which the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the notch of the second silicon single crystal substrate 12 are bonded together with a rotational misalignment of 15° to 165°. In this way, by misaligning the position of the notch in the bonded substrate 10, the fracture strength can be further improved.

また、前記結合基板の直径が300mm以上であるものとすることができる。 The diameter of the combined substrate may be 300 mm or more.

このように、本発明の破壊強度の高い基板は、直径300mm以上といった大直径の電子デバイス用基板に特に有効である。 As such, the high fracture strength substrate of the present invention is particularly effective for large-diameter electronic device substrates, such as those with a diameter of 300 mm or more.

本発明の電子デバイス用基板20では、上記のように基板強度が高いため、結合基板10(及び、電子デバイス用基板20)の直径を300mm以上の大直径のものとすることもできる。このような大直径の基板は、従来、基板強度が十分ではない場合があり、割れ等の発生があったが、本発明では、上記のように、より破壊強度が高い電子デバイス用基板20とすることができる。結合基板10(及び、電子デバイス用基板20)の直径の上限は特に限定されないが、例えば、450mm以下とすることができる。 In the electronic device substrate 20 of the present invention, since the substrate strength is high as described above, the diameter of the combined substrate 10 (and the electronic device substrate 20) can be as large as 300 mm or more. Conventionally, substrates with such a large diameter have sometimes not had sufficient substrate strength, leading to the occurrence of cracks, etc., but in the present invention, as described above, it is possible to obtain an electronic device substrate 20 with higher fracture strength. There is no particular upper limit on the diameter of the combined substrate 10 (and the electronic device substrate 20), but it can be, for example, 450 mm or less.

結合基板10(及び、電子デバイス用基板20)の直径が300mm以上である場合、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の直径も300mm以上である。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12のそれぞれの厚さは特に限定されないが、規格に応じたものを好適に用いることができる。特に、直径が300mmの場合、厚さは775μmのものとすることができる。このようなシリコン単結晶基板は通常のデバイス用基板として用いられており、安価であり、特に問題なく用いることができる。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の厚さとしては、例えば、500μm~1500μmのものを用いることができる。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の厚さは同じでなくてもよく、すなわち、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の厚さの比は1に限定されない。この厚さの比が1以外であっても結合基板10の総厚さが同じであれば、同等の効果が得られる。 When the diameter of the bonded substrate 10 (and the substrate 20 for electronic devices) is 300 mm or more, the diameters of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are also 300 mm or more. The thickness of each of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not particularly limited, but substrates conforming to the standard can be suitably used. In particular, when the diameter is 300 mm, the thickness can be 775 μm. Such silicon single crystal substrates are used as ordinary substrates for devices, are inexpensive, and can be used without any problems. The thickness of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 can be, for example, 500 μm to 1500 μm. The thicknesses of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 do not have to be the same, that is, the thickness ratio of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not limited to 1. Even if the thickness ratio is other than 1, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the bonded substrate 10 is the same.

また、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を接合した結合基板10の厚さも775μm×2に限定されない。破断荷重に対する強度は基板厚さが厚いほど強いことがわかっている。よって、本発明の構成で、例えば、接合した結合基板10を、通常流通している直径300mm基板1枚のスペック厚さ775μmに相当するようにした場合、本発明の構成でともに775μmの第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を接合したもの(厚さは約1550μm)の強度には及ばないが、同厚さ(775μm)の1枚の基板に比べ強度は大きく増大する。もちろん、この場合も、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の厚さ比は1に限定されない。このような厚さ775μmの結合基板10を製造する方法としては、薄い第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を2枚接合して合計厚さ775μmとしてもよいし、通常スペック品(厚さ775μm)2枚を接合して研削することによって厚さを775μmに調整してもよい。 The thickness of the bonded substrate 10 in which the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are bonded is not limited to 775 μm×2. It is known that the strength against the breaking load is stronger as the substrate thickness is thicker. Therefore, in the configuration of the present invention, for example, if the bonded bonded substrate 10 is made to correspond to the spec thickness of 775 μm of a single substrate with a diameter of 300 mm that is normally distributed, the strength does not reach the strength of the bonded first silicon single crystal substrate 11 and second silicon single crystal substrate 12, both of which are 775 μm in the configuration of the present invention (thickness is about 1550 μm), but the strength is greatly increased compared to a single substrate of the same thickness (775 μm). Of course, in this case, the thickness ratio of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not limited to 1. As a method for manufacturing such a bonded substrate 10 having a thickness of 775 μm, two thin first and second silicon single crystal substrates 11 and 12 may be bonded together to a total thickness of 775 μm, or two normal specification products (thickness 775 μm) may be bonded together and ground to adjust the thickness to 775 μm.

結合基板10における、第一のシリコン単結晶基板11のノッチと、第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置関係を、図2を参照して説明する。図2(a)~(f)は、いずれも、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の結晶面方位が{111}であり、例としてノッチ位置が<110>方向であるものを示している。図2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)について、それぞれ、ノッチ位置について回転なし(0°回転)、10°回転、15°回転、20°回転、30°回転、60°回転を示している。すなわち、図2(a)~(f)の各図中では、便宜上第一のシリコン単結晶基板11のノッチの位置を真下方向に向けて示しており、破線で表した第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置は、各図の角度に応じてズレている。 The positional relationship between the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the notch of the second silicon single crystal substrate 12 in the bonded substrate 10 will be described with reference to FIG. 2. In all of FIGS. 2(a) to (f), the crystal plane orientation of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is {111}, and the notch position is in the <110> direction as an example. In FIGS. 2(a), (b), (c), (d), (e), and (f), the notch position is shown as being rotated no (0° rotation), 10° rotation, 15° rotation, 20° rotation, 30° rotation, and 60° rotation, respectively. That is, in each of FIGS. 2(a) to (f), the position of the notch of the first silicon single crystal substrate 11 is shown facing directly downward for convenience, and the position of the notch of the second silicon single crystal substrate 12, represented by a dashed line, is shifted according to the angle of each figure.

本発明の電子デバイス用基板20では、上記のように酸化膜13を介して結合された結合基板10を有するものとすることに加えて、第一のシリコン単結晶基板11のノッチと、第二のシリコン単結晶基板12のノッチが図2(b)~(f)のように回転ズレしたものであることにより、さらに破壊強度が高いものとすることができる。回転ズレの角度は、図2(b)の10°よりも、特に、図2(c)~(f)のように、15°以上回転ズレさせたものであることが好ましい。また、第一のシリコン単結晶基板11のノッチと、第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置の回転ズレは、15°以上165°以下であることが好ましい。 In the electronic device substrate 20 of the present invention, in addition to having the bonded substrate 10 bonded via the oxide film 13 as described above, the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the notch of the second silicon single crystal substrate 12 are rotationally misaligned as shown in Figures 2(b) to (f), which can further increase the fracture strength. The angle of rotational misalignment is preferably 15° or more as shown in Figures 2(c) to (f), rather than 10° as shown in Figure 2(b). In addition, the rotational misalignment between the positions of the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the notch of the second silicon single crystal substrate 12 is preferably 15° or more and 165° or less.

第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12のそれぞれのノッチの方位は特に限定されない。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置は<110>方向に限らず、その他の方向に付されたものでもよい。ノッチの角度ズレによる強度の違いは、ノッチという破断荷重に対して物理的に弱い特徴を持つ箇所の相対的位置により発生したものであるから、<110>方向以外の他の方位にノッチがあっても、本発明は、同様の効果がある。 The orientation of the notch of each of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not particularly limited. The position of the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not limited to the <110> direction, and may be in other directions. Since the difference in strength due to the angular misalignment of the notch occurs due to the relative position of the notch, which is a part that has a physically weak characteristic against the breaking load, the present invention has the same effect even if the notch is in an orientation other than the <110> direction.

また、本発明の電子デバイス用基板20では、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板11の表面状に窒化物半導体膜21が形成されたものであるため、良好な窒化物半導体膜21が形成されたものとなる。 In addition, in the electronic device substrate 20 of the present invention, the nitride semiconductor film 21 is formed on the surface of the first silicon single crystal substrate 11 having a crystal plane orientation of {111}, so that a good nitride semiconductor film 21 is formed.

[電子デバイス用基板の製造方法]
以下、上記のような本発明の電子デバイス用基板20を製造する方法を、図3を参照して説明する。
[Method of manufacturing a substrate for electronic devices]
A method for producing the above-described electronic device substrate 20 of the present invention will now be described with reference to FIG.

まず、図3のS11に示したように、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を準備する(工程S11)。このとき、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12として、ともに、結晶面方位が{111}であるシリコン単結晶基板を準備する。このとき、準備する第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の直径を、300mm以上とすることができる。 First, as shown in S11 of FIG. 3, a first silicon single crystal substrate 11 and a second silicon single crystal substrate 12 are prepared (step S11). At this time, silicon single crystal substrates having a crystal plane orientation of {111} are prepared as the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12. At this time, the diameters of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 prepared can be 300 mm or more.

また、他の態様として、工程S11では、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板11を準備するとともに、結晶面方位が{111}ではない第二のシリコン単結晶基板12を準備することもできる。この場合、第二のシリコン単結晶基板12の結晶面方位は{100}とすることが好ましい。このような第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12の組み合わせであっても、以後の工程は同様に行うことができる。 In another embodiment, in step S11, a first silicon single crystal substrate 11 having a crystal plane orientation of {111} can be prepared, and a second silicon single crystal substrate 12 having a crystal plane orientation other than {111} can be prepared. In this case, the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate 12 is preferably {100}. Even with such a combination of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12, the subsequent steps can be performed in the same manner.

なお、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12は貼り合わせて一枚のシリコン単結晶基板の結合基板20とするため、第一のシリコン単結晶基板11はボンドウェーハ、第二のシリコン単結晶基板12はベースウェーハと称することもできる。 In addition, since the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are bonded together to form a single silicon single crystal substrate 20, the first silicon single crystal substrate 11 can also be called a bond wafer and the second silicon single crystal substrate 12 can also be called a base wafer.

第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12のそれぞれの厚さは特に限定されないが、規格に応じたものを好適に用いることができる。また、第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12のそれぞれの抵抗率や不純物濃度は適宜設定することができる。 The thickness of each of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is not particularly limited, but substrates that comply with standards can be suitably used. In addition, the resistivity and impurity concentration of each of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 can be set appropriately.

次に、図3のS12に示したように、第一のシリコン単結晶基板11及び前記第二のシリコン単結晶基板12の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成する(工程S12)。ここで形成する酸化膜は、両シリコン単結晶基板の結合後に、図1に示した酸化膜13となるものである。この酸化膜形成の手法は特に限定されないが、例えば、酸化熱処理を行って表面に酸化膜(熱酸化膜)を形成することができる。酸化膜の厚さは、後述の工程S13において、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を結合した後に、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を介する酸化膜13の膜厚が2nm以上470nm以下になるように形成する。2枚のシリコン単結晶基板それぞれに酸化膜を形成してもよいし、いずれか一方のシリコン単結晶基板に酸化膜を形成するようにしてもよい。また、ここで形成する酸化膜は、貼り合わせ時に2nm以上となるものであれば、自然酸化膜として形成してもよい。 Next, as shown in S12 of FIG. 3, an oxide film is formed on at least one surface of the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 (step S12). The oxide film formed here will become the oxide film 13 shown in FIG. 1 after the two silicon single crystal substrates are bonded. The method of forming this oxide film is not particularly limited, but for example, an oxide film (thermal oxide film) can be formed on the surface by performing an oxidation heat treatment. The thickness of the oxide film is formed so that the film thickness of the oxide film 13 between the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is 2 nm or more and 470 nm or less after the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are bonded in step S13 described later. An oxide film may be formed on each of the two silicon single crystal substrates, or an oxide film may be formed on one of the silicon single crystal substrates. In addition, the oxide film formed here may be formed as a natural oxide film as long as it is 2 nm or more when bonded.

次に、図3のS13に示したように、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を結合する(工程S13)。このとき、工程S12で形成した酸化膜を介して第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を重ね合わせて、熱処理を行うことで結合を行う。これにより、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を強固に結合し、結合基板10(図1参照)を作製する。 Next, as shown in S13 of FIG. 3, the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are bonded (step S13). At this time, the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are superimposed via the oxide film formed in step S12, and bonded by heat treatment. In this way, the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are firmly bonded to each other, and the bonded substrate 10 (see FIG. 1) is produced.

上記のように、工程S12の酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を介した酸化膜13の膜厚が2nm以上470nm以下になるように形成することにより、当然ながら、工程S13で両基板を結合した後の酸化膜13の膜厚を2nm以上470nm以下とすることができる。この工程S12において形成する酸化膜の膜厚は、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を介した酸化膜13の膜厚が2nm以上190nm以下となるように形成することが好ましい。 As described above, by forming the oxide film in step S12 so that the thickness of the oxide film 13 between the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 is 2 nm or more and 470 nm or less, it is possible to make the thickness of the oxide film 13 after the two substrates are bonded in step S13 2 nm or more and 470 nm or less. It is preferable that the thickness of the oxide film formed in step S12 is 2 nm or more and 190 nm or less.

熱処理(結合熱処理)の条件(雰囲気、温度、時間等)は、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12の結合ができれば特に限定されない。この結合熱処理の温度は、例えば、窒素雰囲気で400℃以上1200℃以下、1~12時間の結合熱処理とすることができる。 The conditions (atmosphere, temperature, time, etc.) of the heat treatment (bonding heat treatment) are not particularly limited as long as the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 can be bonded. The temperature of this bonding heat treatment can be, for example, 400°C or higher and 1200°C or lower in a nitrogen atmosphere, and the bonding heat treatment can be performed for 1 to 12 hours.

また、この工程S13の両基板の結合工程において、第一のシリコン単結晶基板11のノッチと、第二のシリコン単結晶基板12のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合することが好ましい(図2参照)。 In addition, in the bonding process of step S13, it is preferable that the notch of the first silicon single crystal substrate 11 and the notch of the second silicon single crystal substrate 12 are bonded with a rotational misalignment of 15° to 165° (see Figure 2).

この結合熱処理後、後述の窒化物半導体膜のエピタキシャル成長の前に、結合基板10の表面の洗浄を行うことが好ましい。特に、結合基板10の表面(特に第一のシリコン単結晶基板11の表面)に生じた酸化膜をフッ酸スピン洗浄等により除去することが好ましい。 After this bonding heat treatment, it is preferable to clean the surface of the bonded substrate 10 before the epitaxial growth of the nitride semiconductor film described below. In particular, it is preferable to remove the oxide film formed on the surface of the bonded substrate 10 (particularly the surface of the first silicon single crystal substrate 11) by hydrofluoric acid spin cleaning or the like.

このようにして、第一のシリコン単結晶基板11と第二のシリコン単結晶基板12を結合し、結合基板10を作製した後、図3のS14に示したように、結合基板10の第一のシリコン単結晶基板11の表面上に、窒化物半導体膜21(図1参照)をエピタキシャル成長させる(工程S14)。なお、第一のシリコン単結晶基板11に関して、この結合前に両面ポリッシュしていても良いし、たとえ結合前に両面ポリッシュしていなくとも、結合後でエピタキシャル成長前に、成長させる主面に片面ポリッシュを施しておくことができる。当然、第二のシリコン単結晶基板12についても両面ポリッシュが施されていても良い。 In this way, the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 are bonded to produce the bonded substrate 10, and then, as shown in S14 of FIG. 3, the nitride semiconductor film 21 (see FIG. 1) is epitaxially grown on the surface of the first silicon single crystal substrate 11 of the bonded substrate 10 (step S14). Note that the first silicon single crystal substrate 11 may be polished on both sides before this bonding, or even if it is not polished on both sides before bonding, one side of the main surface to be grown can be polished after bonding and before epitaxial growth. Naturally, the second silicon single crystal substrate 12 may also be polished on both sides.

窒化物半導体膜21としては、AlN層、GaN層及びAlGaN層等を成膜することができる。この窒化物半導体膜21は通常の方法で成膜することができる。また、適宜中間層(バッファ層)を形成してもよい。このようにして、図1に示した電子デバイス用基板20を製造することができる。 As the nitride semiconductor film 21, an AlN layer, a GaN layer, an AlGaN layer, etc. can be formed. This nitride semiconductor film 21 can be formed by a normal method. In addition, an intermediate layer (buffer layer) may be formed as appropriate. In this manner, the electronic device substrate 20 shown in FIG. 1 can be manufactured.

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1-1~1-9、比較例1-1)
図3に示した本発明の電子デバイス用基板の製造方法に沿って、図1に示した電子デバイス用基板20を製造した。
(Examples 1-1 to 1-9, Comparative Example 1-1)
According to the method for producing a substrate for an electronic device of the present invention shown in FIG. 3, the substrate for an electronic device 20 shown in FIG. 1 was produced.

まず、第一のシリコン単結晶基板11として、両面ポリッシュした直径300mm、厚さ775μm、結晶面方位{111}、p型、抵抗率5000Ωcmで<110>方向にノッチが形成されたシリコン単結晶基板、及び、第二のシリコン単結晶基板12として、両面ポリッシュした直径300mm、厚さ775μm、結晶面方位{111}、p型、抵抗率5000Ωcmで<110>方向にノッチが形成されたシリコン単結晶基板を準備した(工程S11)。なお、格子間酸素濃度Oiは、第一のシリコン単結晶基板11、第二のシリコン単結晶基板12ともに16ppm(JEIDA基準)であった。 First, a double-sided polished silicon single crystal substrate 11 having a diameter of 300 mm, a thickness of 775 μm, a crystal plane orientation of {111}, p-type, a resistivity of 5000 Ωcm, and a notch formed in the <110> direction was prepared (step S11). The interstitial oxygen concentration Oi was 16 ppm (JEIDA standard) for both the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12.

これらの準備した2枚のシリコン単結晶基板に対して、表面酸化膜を形成した(工程S12)。酸化膜の膜厚は、2枚のシリコン単結晶基板を貼り合わせた際に2nm(実施例1-1)、23nm(実施例1-2)、80nm(実施例1-3)、150nm(実施例1-4)、190nm(実施例1-5)、220nm(実施例1-6)、280nm(実施例1-7)、350nm(実施例1-8)、470nm(実施例1-9)、600nm(比較例1-1)となるように、形成した。具体的な形成方法は、まず、実施例1-1は、自然酸化膜として形成されたものである。また、実施例1-2~1-9、比較例1-1の酸化熱処理は、パイロジェニック酸化法とした。パイロジェニック酸化法の条件は、それぞれ、900℃15分(実施例1-2)、900℃60分(実施例1-3)、900℃142分(実施例1-4)、900℃199分(実施例1-5)、900℃214分(実施例1-6)、900℃256分(実施例1-7)、900℃301分(実施例1-8)、1000℃213分(実施例1-9)、1000℃275分(比較例1-1)であった。 A surface oxide film was formed on these two prepared silicon single crystal substrates (step S12). The oxide film was formed so that the thickness of the oxide film when the two silicon single crystal substrates were bonded together was 2 nm (Example 1-1), 23 nm (Example 1-2), 80 nm (Example 1-3), 150 nm (Example 1-4), 190 nm (Example 1-5), 220 nm (Example 1-6), 280 nm (Example 1-7), 350 nm (Example 1-8), 470 nm (Example 1-9), and 600 nm (Comparative Example 1-1). As for the specific formation method, first, in Example 1-1, a natural oxide film was formed. Also, the oxidation heat treatment in Examples 1-2 to 1-9 and Comparative Example 1-1 was a pyrogenic oxidation method. The conditions for the pyrogenic oxidation method were 900°C for 15 minutes (Example 1-2), 900°C for 60 minutes (Example 1-3), 900°C for 142 minutes (Example 1-4), 900°C for 199 minutes (Example 1-5), 900°C for 214 minutes (Example 1-6), 900°C for 256 minutes (Example 1-7), 900°C for 301 minutes (Example 1-8), 1000°C for 213 minutes (Example 1-9), and 1000°C for 275 minutes (Comparative Example 1-1).

次に、2枚のシリコン単結晶基板のノッチ位置を合わせて重ね合わせ、窒素雰囲気で500℃の結合熱処理を行い、結合基板10を作製した(工程S13)。その後、結合基板10に対してフッ酸スピン洗浄し、結合基板10の表面の酸化膜を除去した。 Next, the two silicon single crystal substrates were stacked with their notches aligned, and a bonding heat treatment was performed at 500°C in a nitrogen atmosphere to produce the bonded substrate 10 (step S13). After that, the bonded substrate 10 was spin-cleaned with hydrofluoric acid to remove the oxide film on the surface of the bonded substrate 10.

次に、結合基板10の第一のシリコン単結晶基板11の表面上に、窒化物半導体膜21としてAlN層150nm、AlGaN層160nm、GaN層とAlN層を交互に25組積層した超格子構造、GaN層1000nm、AlGaN層20nm、GaN層3nmを総膜厚1.8μmエピタキシャル成長させた(工程S14)。 Next, on the surface of the first silicon single crystal substrate 11 of the bonded substrate 10, a nitride semiconductor film 21 was epitaxially grown to a total thickness of 1.8 μm, comprising a 150 nm AlN layer, a 160 nm AlGaN layer, a superlattice structure in which 25 pairs of GaN and AlN layers were alternately stacked, a 1000 nm GaN layer, a 20 nm AlGaN layer, and a 3 nm GaN layer (step S14).

その結果、実施例1-1~実施例1-9では、割れ等の発生なく、窒化物半導体膜21を形成することができた。このようにして、電子デバイス用基板20を製造した。 As a result, in Examples 1-1 to 1-9, the nitride semiconductor film 21 could be formed without cracks or the like. In this manner, the electronic device substrate 20 was manufactured.

また、実施例1-1~実施例1-9及び比較例1-1のそれぞれと同様の条件により、窒化物半導体膜を形成する前の結合基板を作製し、各結合基板の強度を測定した。 In addition, bonded substrates were produced before the nitride semiconductor film was formed under the same conditions as in each of Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Example 1-1, and the strength of each bonded substrate was measured.

この結合基板の強度測定では、図4に示すようにインストロン社製 精密万能試験機にて破断荷重を調査した。図4(a)は、鉛直方向上側から見た図であり、図4(b)は横から見た図である。 To measure the strength of this bonded substrate, the breaking load was examined using an Instron precision universal testing machine, as shown in Figure 4. Figure 4(a) is a view from above in the vertical direction, and Figure 4(b) is a view from the side.

図4(a)、(b)に示すように、3本の支点治具J(圧着点の曲率半径Rは15mmである)を3本、結合基板の上下に配置した。結合基板において、ノッチ位置が強度的に弱いため、ノッチ位置Nは、中央の支点治具Jの真下の位置となるように設置した(図4(a)、(b)参照)。 As shown in Figures 4(a) and (b), three fulcrum jigs J (with a radius of curvature R of the crimping point of 15 mm) were placed above and below the bonded substrate. Since the notch position in the bonded substrate is weak in terms of strength, the notch position N was set to be directly below the central fulcrum jig J (see Figures 4(a) and (b)).

(比較例1-2)
実施例1-1と同様にして結合基板の作製まで行ったが、以下の点を変更した。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を準備した後、両基板ともに、工程S12の酸化膜形成を行わなかった。また、両基板に対し、HFスピン洗浄により、接合面の自然酸化膜を除去した。その後、自然酸化膜を除去した状態で、両基板を結合した。この基板(酸化膜を介さない結合基板)に対して、上記と同様に破断荷重を調査した。
(Comparative Example 1-2)
The bonded substrate was produced in the same manner as in Example 1-1, with the following changes. After the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 were prepared, the oxide film formation in step S12 was not performed on either substrate. In addition, the native oxide film on the bonding surfaces of both substrates was removed by HF spin cleaning. Then, the two substrates were bonded together with the native oxide film removed. The breaking load of this substrate (bonded substrate without an oxide film) was investigated in the same manner as above.

(比較例1-3)
実施例1-1と同様の第一のシリコン単結晶基板11を1枚準備した。この基板1枚に対して、上記と同様に破断荷重を調査した。
(Comparative Example 1-3)
A single first silicon single crystal substrate 11 similar to that in Example 1-1 was prepared. The breaking load of this single substrate was examined in the same manner as above.

以上の破断荷重(強度)の結果を表1にまとめた。また、実施例1-1~1-9、比較例1-1、1-2については、結果をプロットした図5を示した(図5中には後述の実施例3-1~3-8、比較例3-1、3-2も示している)。 The above results of the breaking load (strength) are summarized in Table 1. In addition, for Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, the results are plotted in Figure 5 (Figure 5 also shows Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-1 and 3-2, which will be described later).

Figure 0007563434000001
Figure 0007563434000001

このように、実施例1-1~実施例1-9における結合基板10の強度は、比較例1-1~1-3よりも高かった。また、比較例1-2の酸化膜なしで2枚のシリコン単結晶基板を結合した場合の強度は、比較例1-3の非接合の1枚のシリコン単結晶基板の強度の約2倍にしかならなかった。これに対し、酸化膜13を介して結合した結合基板10を用いた実施例1-1~実施例1-9では、非接合の1枚のシリコン単結晶基板の強度の2倍を大きく超えて大幅に強度が向上したことがわかる。また、酸化膜の厚さが470nmを超える比較例1-1(600nm)では、酸化膜による効果が減衰し、十分な強度が得られなかった上に、酸化膜の形成に時間がかかった。 Thus, the strength of the bonded substrate 10 in Examples 1-1 to 1-9 was higher than that in Comparative Examples 1-1 to 1-3. In addition, the strength of the bonded substrate 10 in Comparative Example 1-2, in which two silicon single crystal substrates were bonded without an oxide film, was only about twice the strength of a single unbonded silicon single crystal substrate in Comparative Example 1-3. In contrast, in Examples 1-1 to 1-9, in which bonded substrates 10 bonded via an oxide film 13 were used, the strength was significantly improved, far exceeding twice the strength of a single unbonded silicon single crystal substrate. In Comparative Example 1-1, in which the oxide film was thicker than 470 nm (600 nm), the effect of the oxide film was attenuated, sufficient strength was not obtained, and it took a long time to form the oxide film.

(実施例2-1)
実施例1-1(自然酸化膜形成、結合後の酸化膜13の厚さ2nm)と同様にして、工程S11~S14を行って、電子デバイス用基板20を製造した。
(Example 2-1)
Steps S11 to S14 were carried out in the same manner as in Example 1-1 (natural oxide film formation, oxide film 13 having a thickness of 2 nm after bonding), to manufacture a substrate 20 for an electronic device.

(実施例2-2~2-8)
実施例2-1と同様にして、ただし、第一のシリコン単結晶基板11と、第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置を回転してずらして、電子デバイス用基板20を製造した。回転ズレの大きさは、10°(実施例2-2)、15°(実施例2-3)、20°(実施例2-4)、30°(実施例2-5)、60°(実施例2-6)、170°(実施例2-7)、180°(実施例2-8)とした。
(Examples 2-2 to 2-8)
Substrates 20 for electronic devices were manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the positions of the notches of the first single crystal silicon substrate 11 and the second single crystal silicon substrate 12 were rotated and shifted. The magnitudes of the rotational shift were 10° (Example 2-2), 15° (Example 2-3), 20° (Example 2-4), 30° (Example 2-5), 60° (Example 2-6), 170° (Example 2-7), and 180° (Example 2-8).

実施例2-1~実施例2-8では、割れ等の発生なく、窒化物半導体膜21を形成することができた。 In Examples 2-1 to 2-8, the nitride semiconductor film 21 could be formed without cracks or other defects.

また、実施例2-1~実施例2-8のそれぞれと同様の条件により、窒化物半導体膜を形成する前の結合基板10を作製し、各結合基板の強度(破断荷重)を測定した。各結合基板10の強度測定は、実施例1-1~実施例1-9及び比較例1-1~1-3と同様に行った。以上の破断荷重(強度)の結果を表2及び図6にまとめた(図6中には後述の実施例4-1~4-8も示している)。 In addition, bonded substrates 10 were produced before the nitride semiconductor film was formed under the same conditions as in each of Examples 2-1 to 2-8, and the strength (breaking load) of each bonded substrate was measured. The strength of each bonded substrate 10 was measured in the same manner as in Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples 1-1 to 1-3. The results of the breaking load (strength) are summarized in Table 2 and Figure 6 (Figure 6 also shows Examples 4-1 to 4-8, which will be described later).

Figure 0007563434000002
Figure 0007563434000002

実施例2-1~実施例2-8の結合基板10は、いずれも、比較例1-1~1-3よりも強度が向上した。 The bonded substrates 10 of Examples 2-1 to 2-8 all had improved strength compared to Comparative Examples 1-1 to 1-3.

実施例2-1~2-8のうち、実施例2-3~2-6の結合基板10は特に強度が高く、両基板のノッチの回転ズレが15°より小さい実施例2-1、2-2よりもさらに強度が高いものとなった。 Of Examples 2-1 to 2-8, the bonded substrates 10 of Examples 2-3 to 2-6 were particularly strong, and were even stronger than Examples 2-1 and 2-2, in which the rotational misalignment of the notches of both substrates was less than 15°.

また、実施例2-7、2-8は、両基板のノッチの回転ズレが170°、180°であり、これらは、それぞれ、10°、0°の場合(すなわち、実施例2-2、2-1)と、ノッチが基板の反対側に位置する。実施例2-1(0°)と実施例2-8(180°)の強度を比較すると近い値であり、実施例2-2(10°)と実施例2-7(170°)の強度を比較すると近い値であった。そのため、両基板のノッチの回転ズレが170°、180°のときは、それぞれ、両基板のノッチの回転ズレが10°、0°のときと同等であると考えられる。このことから、例えば、両基板のノッチの回転ズレが15°のときと、165°のときも、同等と考えられる。以上のことから、両基板のノッチの回転ズレは、15°~165°とすることが好ましいと考えられる。 In addition, in Examples 2-7 and 2-8, the rotational misalignment of the notches of both substrates is 170° and 180°, and the notches are located on the opposite side of the substrate from the cases where the misalignment is 10° and 0° (i.e., Examples 2-2 and 2-1), respectively. When comparing the strength of Example 2-1 (0°) and Example 2-8 (180°), the values are close, and when comparing the strength of Example 2-2 (10°) and Example 2-7 (170°), the values are close. Therefore, when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 170° and 180°, it is considered to be equivalent to when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 10° and 0°, respectively. From this, for example, when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 15° and when it is 165°, it is considered to be equivalent. From the above, it is considered preferable that the rotational misalignment of the notches of both substrates is 15° to 165°.

(実施例3-1~3-8、比較例3-1)
図3に示した本発明の電子デバイス用基板の製造方法に沿って、図1に示した電子デバイス用基板20を製造した。ここでは、実施例1-1等とは異なり、第二のシリコン単結晶基板12として、結晶面方位{100}とし、<100>方向にノッチが形成されたものを用いた。
(Examples 3-1 to 3-8, Comparative Example 3-1)
The electronic device substrate 20 shown in Fig. 1 was manufactured according to the manufacturing method of the electronic device substrate of the present invention shown in Fig. 3. Unlike Example 1-1 and the like, the second silicon single crystal substrate 12 used here had a crystal plane orientation of {100} and had a notch formed in the <100> direction.

まず、第一のシリコン単結晶基板11として、両面ポリッシュした直径300mm、厚さ775μm、結晶面方位{111}、p型、抵抗率5000Ωcmで<110>方向にノッチが形成されたシリコン単結晶基板、及び、第二のシリコン単結晶基板12として、両面ポリッシュした直径300mm、厚さ775μm、結晶面方位{100}、p型、抵抗率5000Ωcmで<100>方向にノッチが形成されたシリコン単結晶基板を準備した(工程S11)。なお、格子間酸素濃度Oiは、第一のシリコン単結晶基板11、第二のシリコン単結晶基板12ともに16ppm(JEIDA基準)であった。 First, a double-sided polished silicon single crystal substrate 11 having a diameter of 300 mm, a thickness of 775 μm, a crystal plane orientation of {111}, p-type, a resistivity of 5000 Ωcm, and a notch formed in the <110> direction was prepared (step S11). The interstitial oxygen concentration Oi was 16 ppm (JEIDA standard) for both the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12.

これらの準備した2枚のシリコン単結晶基板に対して、表面酸化膜を形成した(工程S12)。酸化膜の膜厚は、2枚のシリコン単結晶基板を貼り合わせた際に2nm(実施例3-1)、25nm(実施例3-2)、83nm(実施例3-3)、148nm(実施例3-4)、189nm(実施例3-5)、223nm(実施例3-6)、295nm(実施例3-7)、468nm(実施例3-8)、599nm(比較例3-1)となるように、形成した。具体的な形成方法は、まず、実施例3-1は、自然酸化膜として形成されたものである。また、実施例3-2~3-8の酸化熱処理は、パイロジェニック酸化法とした。パイロジェニック酸化法の条件は、それぞれ、900℃15分(実施例3-2)、900℃60分(実施例3-3)、900℃142分(実施例3-4)、900℃199分(実施例3-5)、900℃214分(実施例3-6)、900℃256分(実施例3-7)、1000℃213分(実施例3-8)、1000℃275分(比較例3-1)であった。 A surface oxide film was formed on these two prepared silicon single crystal substrates (step S12). The oxide film was formed so that the thickness of the oxide film when the two silicon single crystal substrates were bonded together was 2 nm (Example 3-1), 25 nm (Example 3-2), 83 nm (Example 3-3), 148 nm (Example 3-4), 189 nm (Example 3-5), 223 nm (Example 3-6), 295 nm (Example 3-7), 468 nm (Example 3-8), and 599 nm (Comparative Example 3-1). As for the specific formation method, first, in Example 3-1, a natural oxide film was formed. Also, the oxidation heat treatment in Examples 3-2 to 3-8 was a pyrogenic oxidation method. The conditions for the pyrogenic oxidation method were 900°C for 15 minutes (Example 3-2), 900°C for 60 minutes (Example 3-3), 900°C for 142 minutes (Example 3-4), 900°C for 199 minutes (Example 3-5), 900°C for 214 minutes (Example 3-6), 900°C for 256 minutes (Example 3-7), 1000°C for 213 minutes (Example 3-8), and 1000°C for 275 minutes (Comparative Example 3-1).

次に、2枚のシリコン単結晶基板のノッチ位置を合わせて重ね合わせ、窒素雰囲気で500℃の結合熱処理を行い、結合基板10を作製した(工程S13)。その後、結合基板10に対してフッ酸スピン洗浄し、結合基板10の表面の酸化膜を除去した。 Next, the two silicon single crystal substrates were stacked with their notches aligned, and a bonding heat treatment was performed at 500°C in a nitrogen atmosphere to produce the bonded substrate 10 (step S13). After that, the bonded substrate 10 was spin-cleaned with hydrofluoric acid to remove the oxide film on the surface of the bonded substrate 10.

次に、結合基板10の第一のシリコン単結晶基板11の表面上に、窒化物半導体膜21としてAlN層150nm、AlGaN層160nm、GaN層とAlN層を交互に25組積層した超格子構造、GaN層1000nm、AlGaN層20nm、GaN層3nmを総膜厚1.8μmエピタキシャル成長させた(工程S14)。 Next, on the surface of the first silicon single crystal substrate 11 of the bonded substrate 10, a nitride semiconductor film 21 was epitaxially grown to a total thickness of 1.8 μm, comprising a 150 nm AlN layer, a 160 nm AlGaN layer, a superlattice structure in which 25 pairs of GaN and AlN layers were alternately stacked, a 1000 nm GaN layer, a 20 nm AlGaN layer, and a 3 nm GaN layer (step S14).

その結果、実施例3-1~実施例3-8では、割れ等の発生なく、窒化物半導体膜21を形成することができた。このようにして、電子デバイス用基板20を製造した。 As a result, in Examples 3-1 to 3-8, the nitride semiconductor film 21 could be formed without cracks or the like. In this manner, the electronic device substrate 20 was manufactured.

また、実施例3-1~実施例3-8、比較例3-1のそれぞれと同様の条件により、窒化物半導体膜を形成する前の結合基板を作製し、上記と同様に強度を測定した。 In addition, bonded substrates before the formation of the nitride semiconductor film were produced under the same conditions as in Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Example 3-1, and their strength was measured in the same manner as above.

(比較例3-2)
実施例3-1と同様にして結合基板の作製まで行ったが、以下の点を変更した。第一のシリコン単結晶基板11及び第二のシリコン単結晶基板12を準備した後、両基板ともに、工程S12の酸化膜形成を行わなかった。また、両基板に対し、HFスピン洗浄により、接合面の自然酸化膜を除去した。その後、自然酸化膜を除去した状態で、両基板を結合した。この基板(酸化膜を介さない結合基板)に対して、上記と同様に破断荷重を調査した。
(Comparative Example 3-2)
The bonded substrate was produced in the same manner as in Example 3-1, with the following changes. After the first silicon single crystal substrate 11 and the second silicon single crystal substrate 12 were prepared, the oxide film formation in step S12 was not performed on either substrate. In addition, the natural oxide film on the bonding surfaces of both substrates was removed by HF spin cleaning. Then, with the natural oxide film removed, the two substrates were bonded together. The breaking load of this substrate (bonded substrate without an oxide film) was investigated in the same manner as above.

以上の破断荷重(強度)の結果を表3にまとめた。また、実施例3-1~実施例3-8、比較例3-1、3-2については、結果を図5中にプロットして示した。 The results of the above breaking load (strength) are summarized in Table 3. The results for Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-1 and 3-2 are plotted in Figure 5.

Figure 0007563434000003
Figure 0007563434000003

このように、実施例3-1~実施例3-8における結合基板10の強度は、比較例3-1及び3-2よりも高かった。また、比較例3-2の酸化膜なしで2枚のシリコン単結晶基板を結合した場合の強度は、比較例1-3の非接合の1枚のシリコン単結晶基板の強度の約2倍にしかならなかった。これに対し、酸化膜13を介して結合した結合基板10を用いた実施例3-1~実施例3-8では、非接合の1枚のシリコン単結晶基板の強度の2倍を大きく超えて大幅に強度が向上したことがわかる。 Thus, the strength of the bonded substrate 10 in Examples 3-1 to 3-8 was higher than that in Comparative Examples 3-1 and 3-2. Furthermore, the strength of the bonded substrate 10 in Comparative Example 3-2, in which two silicon single crystal substrates were bonded without an oxide film, was only about twice the strength of the single unbonded silicon single crystal substrate in Comparative Example 1-3. In contrast, in Examples 3-1 to 3-8, in which bonded substrates 10 bonded via an oxide film 13 were used, the strength was significantly improved, far exceeding twice the strength of a single unbonded silicon single crystal substrate.

(実施例4-1)
実施例3-1(自然酸化膜形成、結合後の酸化膜13の厚さ2nm)と同様にして、工程S11~S14を行って、電子デバイス用基板20を製造した。
(Example 4-1)
Steps S11 to S14 were carried out in the same manner as in Example 3-1 (natural oxide film formation, oxide film 13 having a thickness of 2 nm after bonding), to manufacture a substrate 20 for an electronic device.

(実施例4-2~4-8)
実施例4-1と同様にして、ただし、第一のシリコン単結晶基板11と、第二のシリコン単結晶基板12のノッチの位置を回転してずらして、電子デバイス用基板20を製造した。回転ズレの大きさは、10°(実施例4-2)、15°(実施例4-3)、20°(実施例4-4)、30°(実施例4-5)、60°(実施例4-6)、170°(実施例4-7)、180°(実施例4-8)とした。
(Examples 4-2 to 4-8)
Substrates 20 for electronic devices were manufactured in the same manner as in Example 4-1, except that the positions of the notches of the first single crystal silicon substrate 11 and the second single crystal silicon substrate 12 were rotated and shifted. The magnitudes of the rotational shift were 10° (Example 4-2), 15° (Example 4-3), 20° (Example 4-4), 30° (Example 4-5), 60° (Example 4-6), 170° (Example 4-7), and 180° (Example 4-8).

実施例4-1~実施例4-8では、割れ等の発生なく、窒化物半導体膜21を形成することができた。 In Examples 4-1 to 4-8, the nitride semiconductor film 21 was formed without any cracks or other defects.

また、実施例4-1~実施例4-8のそれぞれと同様の条件により、窒化物半導体膜を形成する前の結合基板10を作製し、各結合基板の強度(破断荷重)を測定した。各結合基板10の強度測定は、実施例1-1~実施例1-9及び比較例1-1~1-3と同様に行った。以上の破断荷重(強度)の結果を表4にまとめ、図6中に示した。 In addition, bonded substrates 10 before the formation of the nitride semiconductor film were produced under the same conditions as in each of Examples 4-1 to 4-8, and the strength (breaking load) of each bonded substrate was measured. The strength measurements of each bonded substrate 10 were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples 1-1 to 1-3. The above results of the breaking load (strength) are summarized in Table 4 and shown in Figure 6.

Figure 0007563434000004
Figure 0007563434000004

実施例4-1~実施例4-8の結合基板10は、いずれも、比較例3-1、比較例3-2、比較例1-3よりも強度が向上した。なお、実施例4-1は実施例3-1と同様の条件であるが、実験上のばらつきによるデータの差が生じた。 The bonded substrates 10 of Examples 4-1 to 4-8 all had improved strength compared to Comparative Examples 3-1, 3-2, and 1-3. Note that, although Example 4-1 was performed under the same conditions as Example 3-1, there were differences in the data due to experimental variability.

実施例4-1~実施例4-8のうち、実施例4-3~実施例4-6の結合基板10は特に強度が高く、両基板のノッチの回転ズレが15°より小さい実施例4-1、4-2よりもさらに強度が高いものとなった。 Of Examples 4-1 to 4-8, the bonded substrates 10 of Examples 4-3 to 4-6 were particularly strong, and were even stronger than Examples 4-1 and 4-2, in which the rotational misalignment of the notches of both substrates was less than 15°.

また、実施例4-7、4-8は、両基板のノッチの回転ズレが170°、180°であり、これらは、それぞれ、10°、0°の場合(すなわち、実施例4-2、4-1)と、ノッチが基板の反対側に位置する。実施例4-1(0°)と実施例4-8(180°)の強度を比較すると近い値であり、実施例4-2(10°)と実施例4-7(170°)の強度を比較すると近い値であった。そのため、両基板のノッチの回転ズレが170°、180°のときは、それぞれ、両基板のノッチの回転ズレが10°、0°のときと同等であると考えられる。このことから、例えば、両基板のノッチの回転ズレが15°のときと、165°のときも、同等と考えられる。以上のことから、両基板のノッチの回転ズレは、15°~165°とすることが好ましいと考えられる。 In addition, in Examples 4-7 and 4-8, the rotational misalignment of the notches of both substrates is 170° and 180°, and the notches are located on the opposite side of the substrate from the cases where the misalignment is 10° and 0° (i.e., Examples 4-2 and 4-1), respectively. When comparing the strength of Example 4-1 (0°) and Example 4-8 (180°), the values are close, and when comparing the strength of Example 4-2 (10°) and Example 4-7 (170°), the values are close. Therefore, when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 170° and 180°, it is considered to be equivalent to when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 10° and 0°, respectively. From this, for example, when the rotational misalignment of the notches of both substrates is 15° and when it is 165°, it is considered to be equivalent. From the above, it is considered preferable that the rotational misalignment of the notches of both substrates is 15° to 165°.

(実施例5)
実施例2-5の条件で製造した結合基板10を、接合後、厚さ775μmに研削、研磨、エッチングにより調整した。この結合基板10の強度(破断荷重)を実施例1-1~実施例1-9及び比較例1-1~1-3と同様に測定した。その結果、実施例5の破断荷重(強度)は、912Nであった。比較例1-3(すなわち、総厚さが775μmと実施例5と同じだが1枚の基板からなる例)の破断荷重(強度)は、表1中に示したように305Nであるので、実施例5の破断荷重は比較例1-3よりも向上した。
Example 5
The bonded substrate 10 manufactured under the conditions of Example 2-5 was adjusted to a thickness of 775 μm by grinding, polishing, and etching after bonding. The strength (breaking load) of this bonded substrate 10 was measured in the same manner as in Examples 1-1 to 1-9 and Comparative Examples 1-1 to 1-3. As a result, the breaking load (strength) of Example 5 was 912 N. The breaking load (strength) of Comparative Example 1-3 (i.e., an example having the same total thickness of 775 μm as Example 5 but consisting of one substrate) was 305 N as shown in Table 1, so the breaking load of Example 5 was improved compared to Comparative Example 1-3.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. The above-described embodiment is merely an example, and anything that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits similar effects is included within the technical scope of the present invention.

10…シリコン単結晶の結合基板、
11…第一のシリコン単結晶基板、
12…第二のシリコン単結晶基板、
13…酸化膜、
20…電子デバイス用基板、
21…窒化物半導体膜。
10...silicon single crystal bonded substrate,
11...first silicon single crystal substrate,
12...second silicon single crystal substrate,
13... oxide film,
20...Substrate for electronic device,
21...Nitride semiconductor film.

Claims (10)

シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、
前記結合基板は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、結晶面方位が{111}である第二のシリコン単結晶基板が、酸化膜を介して結合された基板であり、
前記酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下であることを特徴とする電子デバイス用基板。
A substrate for an electronic device in which a nitride semiconductor film is formed on a silicon single crystal bonded substrate,
The bonded substrate is a substrate in which a first silicon single crystal substrate having a {111} crystal plane orientation and a second silicon single crystal substrate having a {111} crystal plane orientation are bonded via an oxide film;
The substrate for electronic devices, wherein the oxide film has a thickness of 2 nm or more and 190 nm or less.
シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜が形成された電子デバイス用基板であって、
前記結合基板は、結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、第二のシリコン単結晶基板が、酸化膜を介して結合された基板であり、
前記酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下であることを特徴とする電子デバイス用基板。
A substrate for an electronic device in which a nitride semiconductor film is formed on a silicon single crystal bonded substrate,
The bonded substrate is a substrate in which a first silicon single crystal substrate having a crystal plane orientation of {111} and a second silicon single crystal substrate are bonded via an oxide film;
The substrate for electronic devices, wherein the oxide film has a thickness of 2 nm or more and 190 nm or less.
前記第二のシリコン単結晶基板の結晶面方位が{100}であることを特徴とする請求項2に記載の電子デバイス用基板。 The substrate for electronic devices according to claim 2, characterized in that the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate is {100}. 前記結合基板は、前記第一のシリコン単結晶基板のノッチと、前記第二のシリコン単結晶基板のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合された基板であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子デバイス用基板。 The substrate for electronic devices according to claim 1 or 2, characterized in that the bonded substrate is a substrate in which the notch of the first silicon single crystal substrate and the notch of the second silicon single crystal substrate are bonded together with a rotational misalignment of 15° to 165°. 前記結合基板の直径が300mm以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子デバイス用基板。 The substrate for electronic devices according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the bonded substrate is 300 mm or more. シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、
結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、結晶面方位が{111}である第二のシリコン単結晶基板を準備する工程と、
前記第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成する工程と、
前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を、前記酸化膜を介して重ね合わせて、熱処理を行うことで、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を結合し、前記結合基板を作製する工程と、
前記結合基板の前記第一のシリコン単結晶基板の表面上に、前記窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、前記酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を介した酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下になるように形成することを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法。
A method for manufacturing a substrate for an electronic device, comprising forming a nitride semiconductor film on a bonded substrate of silicon single crystal,
Preparing a first silicon single crystal substrate having a {111} crystal plane orientation and a second silicon single crystal substrate having a {111} crystal plane orientation;
forming an oxide film on a surface of at least one of the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate;
a step of overlapping the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate with the oxide film interposed therebetween and performing a heat treatment to bond the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate to produce the bonded substrate;
epitaxially growing the nitride semiconductor film on a surface of the first silicon single crystal substrate of the bonded substrate;
and forming the oxide film such that a thickness of the oxide film formed in the step of forming the oxide film is 2 nm or more and 190 nm or less through the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate.
シリコン単結晶の結合基板上に窒化物半導体膜を形成する電子デバイス用基板の製造方法であって、
結晶面方位が{111}である第一のシリコン単結晶基板と、第二のシリコン単結晶基板を準備する工程と、
前記第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成する工程と、
前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を、前記酸化膜を介して重ね合わせて、熱処理を行うことで、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を結合し、前記結合基板を作製する工程と、
前記結合基板の前記第一のシリコン単結晶基板の表面上に、前記窒化物半導体膜をエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、前記酸化膜を形成する工程において形成する酸化膜の膜厚を、前記第一のシリコン単結晶基板と前記第二のシリコン単結晶基板を介した酸化膜の膜厚が2nm以上190nm以下になるように形成することを特徴とする電子デバイス用基板の製造方法。
A method for manufacturing a substrate for an electronic device, comprising forming a nitride semiconductor film on a bonded substrate of silicon single crystal,
Providing a first silicon single crystal substrate having a {111} crystal plane orientation and a second silicon single crystal substrate;
forming an oxide film on a surface of at least one of the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate;
a step of overlapping the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate with the oxide film interposed therebetween and performing a heat treatment to bond the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate to produce the bonded substrate;
epitaxially growing the nitride semiconductor film on a surface of the first silicon single crystal substrate of the bonded substrate;
and forming the oxide film such that a thickness of the oxide film formed in the step of forming the oxide film is 2 nm or more and 190 nm or less through the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate.
前記第二のシリコン単結晶基板の結晶面方位を{100}とすることを特徴とする請求項に記載の電子デバイス用基板の製造方法。 8. The method for producing a substrate for an electronic device according to claim 7 , wherein the crystal plane orientation of the second silicon single crystal substrate is {100}. 前記第一のシリコン単結晶基板のノッチと、前記第二のシリコン単結晶基板のノッチが、15°~165°回転ズレした状態で結合することを特徴とする請求項又は請求項に記載の電子デバイス用基板の製造方法。 8. The method for manufacturing a substrate for electronic devices according to claim 6 or 7 , wherein the notch of the first silicon single crystal substrate and the notch of the second silicon single crystal substrate are joined together with a rotational misalignment of 15° to 165°. 前記準備する第一のシリコン単結晶基板及び前記第二のシリコン単結晶基板の直径を、300mm以上とすることを特徴とする請求項又は請求項に記載の電子デバイス用基板の製造方法。 8. The method for manufacturing a substrate for an electronic device according to claim 6 , wherein the first silicon single crystal substrate and the second silicon single crystal substrate each have a diameter of 300 mm or more.
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