发明名称 半导体基板及其制造方法,半导体装置和图案形成方法
摘要 一种半导体基板包括一个以第三类氮化物为主要成分之半导体层。用来对入射于该半导体层一个平面上之入射光束加以散射之散射部分被置于该半导体层之另一平面上或在该半导体层之内部。
申请公布号 TW512546 申请公布日期 2002.12.01
申请号 TW090119329 申请日期 2001.08.08
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 石田 昌宏;小川 雅弘;万浓 正也;油利 正昭
分类号 H01L33/00;H01L21/20 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体基板,其系具有一个以第III族氮化物 为主要成分之半导体层,其中用以将入射于该半导 体层之一个平面的入射光束散射之散射部,系设于 该半导体层之另一面或内部。2.如申请专利范围 第1项之半导体基板,其中之散射部含有形成于该 半导体层之该另一平面上之不一致高度,该不一致 高度之高度差约为该入射光束波长之1/10或更高。 3.如申请专利范围第2项之半导体基板,其中该半导 体层之另一平面对该入射光束之反射率约为13%或 更低。4.如申请专利范围第3项之半导体基板,其中 该入射光束之波长为365nm或436nm。5.如申请专利范 围第1项之半导体基板,其中该散射部分系设置于 该半导体层之内部,并含有对该入射光束之折射率 ,与第III族氮化物对该入射光束折射率不同之材料 所制之粒子或层。6.如申请专利范围第5项之半导 体基板,其中该材料所制粒子之直径约为该入射光 束波长之1/10或更大。7.如申请专利范围第5项之半 导体基板,其中该材料所制层之宽度伸向与该一个 平面平行之方向,该宽度约为该入射光束波长之1/ 10或更大。8.如申请专利范围第5项之半导体基板, 其中该材料所制层之厚度约为该入射光束波长之1 /10或更大。9.如申请专利范围第5项之半导体基板, 其中 该材料所制之粒子或层伸向与该一个平面平行之 方向,而散射部则沿着与半导体层一个平面平行之 方向延伸,且其中该散射部含有朝着与该一个平面 及该交互堆叠之粒子或层平行方向延伸之另一半 导体层,该另一半导体层是以第III族氮化物为其主 要成分。10.如申请专利范围第5项之半导体基板, 其中该散射部之厚度约为该入射光束波长之1/10或 更厚。11.如申请专利范围第5项之半导体基板,其 中之该材料为选自包括矽、二氧化矽、氮化矽与 三氧化二铝群中之一种材料。12.如申请专利范围 第5项之半导体基板,其中该散射部对该入射光束 之透射比为80%或更小。13.如申请专利范围第12项 之半导体基板,其中该入射光束之波长为365nm或436 nm。14.一种半导体基板,其系具有一个以第III族氮 化物为主要成分之半导体层,其中用以使自该半导 体层之一平面入射至该半导体层之入射光传送的 传送部,系设于该半导体层之另一平面上。15.如申 请专利范围第14项之半导体基板,其中该传送部有 一形成于该半导体层另一平面上之层,此层是以其 对该入射光束之折射率,与第III族氮化物对入射光 束折射率不同之材料所制。16.如申请专利范围第 15项之半导体基板,其系以该材料所制之层是由复 数个层所组成,其中该复数个层中至少有两层对入 射光束之折射率不同。17.如申请专利范围第15项 之半导体基板,其中该材料对该入射光束之折射率 约为第III族氮化物对该入射光束折射率之9/10或更 低。18.如申请专利范围第11项之半导体基板,其中 之该材料是选自包括二氧化矽、氮化矽与三氧化 二铝所组成群中之一种材料。19.如申请专利范围 第15项之半导体基板,其中之该材料为形成该半导 体层之第III族元素与氧之化合物。20.如申请专利 范围第15项之半导体基板,其中之该材料为AlxGa1-xN, 其中0<x≦1。21.如申请专利范围第14项之半导体基 板,其中该发射部分对该入射光光束之透射比为80% 或更高。22.如申请专利范围第21项之半导体基板, 其中该入射光束之波长为365nm或436nm。23.如申请专 利范围第14项之半导体基板,其更进一步含有一个 设置于该半导体层之另一平面与该传送部之间,或 设置于该半导体层内部之散射部,其系用于对该入 射光束加以散射。24.一种半导体基板,其系具有一 个以第III族氮化物为主要成分之半导体层,其中至 少于该半导体层之一部分处设有一吸收部,以用于 吸收入射于该半导体层一个平面上之入射光束。 25.如申请专利范围第24项之半导体基板,其中该吸 收部对该入射光束之透射比为80%或更低。26.如申 请专利范围第25项之半导体基板,其中该入射光束 之波长为365nm或436nm。27.如申请专利范围第24项之 半导体基板,其中该吸收部系以其对该入射光束之 吸收系数大于该第III族氮化物对入射光束吸收系 数之材料制成。28.如申请专利范围第27项之半导 体基板,其中之该材料系由复数个对入射光束吸收 系数不同之材料所组成。29.如申请专利范围第27 项之半导体基板,其中之该材料至少包括矽与钨二 者之一。30.如申请专利范围第24项之半导体基板, 其中该吸收部之制作系对该半导体层添加一种杂 质而使之具有吸收该入射光束之位准。31.如申请 专利范围第30项之半导体基板,其中之该杂质至少 含有选自碳、氧、矽、硫、氯、磷与砷所组成群 中之一种。32.如申请专利范围第30项之半导体基 板,其中保持一个z0≧0.223/之关系,其中之为该 吸收部对该入射光束之吸收系数,而z0为该吸收部 之厚度。33.如申请专利范围第24项之半导体基板, 其中该吸收部系于该半导体层中形成一个点缺陷 所造成。34.如申请专利范围第33项之半导体基板, 其中该点缺陷系于该半导体层中导入质子而形成 。35.如申请专利范围第24项之半导体基板,其中该 吸收部系朝着与该半导体层一个平面平行之方向 不均匀分布。36.一种制造半导体基板之方法,其包 括: 在以第III族氮化物为主要成分之第一半导体层上, 部分形成一光散射部,散射部系由对光之折射率与 该第III族氮化物对光之折射率不同之材料所制造; 并且 在含有该光散射部之该第一半导体层上,结晶生成 第二半导体层,该第二半导体层以该第III族化物为 其主要成分,藉此形成含有该第一半导体层、该光 散射部与第二半导体层之半导体基板。37.如申请 专利范围第36项之制造半导体基板之方法,其中部 分形成该光散射部之步骤包括: 在该半导体层之整个表面上形成一膜做为该光散 射部; 在该膜上部分形成一遮罩图案,并藉该遮罩图案蚀 刻该膜,以除去该膜未被该遮罩图案覆盖之部分, 而形成该光散射部;及 除去该遮罩图案。38.一种制造半导体基板之方法, 其包括: 在一以第III族氮化物为其主要成分之半导体层背 面,形成不一致之高度,不一致高度之高度差超过 一预定値;及 在其上已形成该不一致高度之半导体层之背面,形 成一埋入膜,该埋入膜系由与第III族氮化物有不同 之光折射率之材料所构成,藉此形成含有该半导体 层与该埋入膜之半导体基板。39.一种制造半导体 基板之方法,其包括: 在以第III族氮化物为其主要成分之第一半导体层 上,部分形成一吸光部,该吸光部系由较该第III类 氮化物大之吸收系数之材料所制成;及 在该含有该吸光部之第一半导体层上,结晶生成第 二半导体层,该第二半导体层以该第III族氮化物为 其主要成分,藉此形成含有该第一半导体层、该吸 光部与该第二半导体层之半导体基板。40.一种制 造半导体基板之方法,其包括步骤有在以第III族氮 化物为主要成分之半导体层中,注入杂质以生成一 吸光位准而形成一吸光部,藉此形成含有该半导体 层与该吸光部之半导体基板。41.如申请专利范围 第40项之制造半导体基板方法,其中形成吸光部之 步骤包括: 在该半导体层上,部分形成一遮罩图案,并藉该遮 罩图案向该半导体层中注入杂质,以在该半导体层 内部分形成该吸光部;及 除去该遮罩图案。42.一种半导体装置含有: 一个以第III族氮化物为主要成分之半导体基板,其 具有一个使入射于其一个平面上之光束加以散射 之散射部,该散射部系设置于该半导体基板之另一 平面上或在其内部;及 一个藉光微影术及蚀刻由该第III族氮化物所制成 之半导体层,而在该半导体基板之该一个平面上形 成之结构。43.如申请专利范围第42项之半导体装 置,其中该结构具有一脊型结构或沟型结构。44.一 种半导体装置含有: 一个以第III族氮化物为主要成分之半导体基板,其 系具有一个用于传送入射于其一个平面上光束之 光传送部,该光传送部系设置于该半导体基板之另 一平面上;及 一个藉光微影术及蚀刻由该第III族氮化物所制成 之半导体层,而在该半导体基板之该一个平面上形 成之结构。45.如申请专利范围第44项之半导体装 置,其中该结构有一脊型结构或沟型结构。46.一种 半导体装置含有: 一个以第III族氮化物为主要成分之半导体基板,其 具有一个用于吸收入射于一个平面上光束之吸光 部,该吸光部至少形成于该半导体基板之一部分处 ;及 一个藉光微影术及蚀刻由该第III族氮化物所制之 半导体体层,而在该半导体基板之一个平面上形成 之结构。47.如申请专利范围第46项之半导体装置, 其中该结构有一脊型结构或沟型结构。48.如申请 专利范围第46项之半导体装置,其中该结构有一脊 型结构,且该半导体基板在该脊型结构较低之边未 设置前述吸收部。49.一种图案形成方法,其包括: 在以该第III族氮化物为主要成分之半导体基板之 一个平面上,形成一由第III族氮化物所制之半导体 层,该半导体基板并含有一形成于其另一平面上或 其内部之散射部,以散射入射于该一个平面上之光 束; 在该半导体层上形成一正型或负型抗蚀膜; 透过具有一开口部之光遮罩,以曝光光束照射该抗 蚀膜; 将该抗蚀膜显影,而使得若该抗蚀膜为正型时,使 该抗蚀膜被该曝光光束照射之部分被除去,而若该 抗蚀膜为负型时,则使该抗蚀膜未被曝光光束照射 之部分被除去,因而形成一抗蚀图案;及 以该抗蚀图案为遮罩蚀刻该半导体层。50.一种图 案形成方法,其包括: 在一半导体基板之一个平面上形成一由第III族氮 化物所制之半导体层,该半导体基板在其另一平面 上设有一传送部,以传送从该一个平面入射之光束 ,该半导体基板是以第III族氮化物为其主要组成成 分; 在该半导体层上形成一正型或负型抗蚀膜; 透过具有一开口部分之光遮罩,以曝光光束照射该 抗蚀膜; 将该抗蚀膜显影,使得若该抗蚀膜为正型时,使该 抗蚀膜被曝光光束照射之部分被除去,而若该抗蚀 膜为负型时,则使该抗蚀膜未被曝光光束照射之部 分被除,因而形成一抗蚀图案;及 以该抗蚀图案为遮罩来蚀刻该半导体层。51.一种 图案形成之方法,其包括: 在一半导体基板之一个平面上,形成一由第III族氮 化物所制之半导体层,该半导体基板至少有一部分 设置有一吸收部,以用于吸收入射于该一个平面上 之光束,该半导体基板是以第III族氮化物为主要组 成成分; 在该半导体层上形成一正型或负型抗蚀膜; 透过具有一开口部之光遮罩,以曝光光束照射该抗 蚀膜; 将该抗蚀膜显影,使得若该抗蚀膜为正型时,使该 抗蚀膜被该曝光光束照射之部分被除去,而若该抗 蚀膜为负型时,则使该抗蚀膜未被曝光光束照射之 部分被除去,藉而形成一抗蚀图案;及 以该抗蚀图案为遮罩来蚀刻该半导体层。图式简 单说明: 图1为按照本发明第一实例半导体基板之断面图; 图2(A)至(E)为按照本发明第一实例各制造步骤中半 导体基板之断面图; 图3为按照本发明第一实例制造半导体基板方法中 所用金属有机汽相磊晶术器材之举例; 图4为按照本发明第一实例制造半导体基板方法中 所用氢化物汽相磊晶术器材之举例; 图5为按照本发明第一实例形成于半导体基板上抗 蚀膜之曝光; 图6为若在氮化镓基板上形成具有2m宽之线与空 间部分之线与空间抗蚀图案时基板背面对曝光光 束之反射比与形成线部分之抗蚀图案外在符合项 目比间之关系; 图7为按照本发明第二实例半导体基板之断面图; 图8(A)-(C)为按照本发明第二实例之变化在各制造 步骤中半导体基板之断面图; 图9为按照本发明第三实例半导体基板之断面图; 图10(A)-(E)为按照本发明第三实例在各制造步骤中 半导体基板之断面图; 图11为按照本发明第四实例半导体基板之断面图; 图12为按照本发明第四实例半导体基板之断面图; 图13(A)-(E)为按照本发明第五实例在各制造步骤中 半导体基板之断面图; 图14(A)-(C)为按照本发明第五实例在各制造步骤中 半导体基板之断面图; 图15为按照本发明第六实例半导体基板之断面图; 图16(A)-(F)为按照本发明第五实例在各制造步骤中 半导体基板之断面图; 图17为按照本发明第七实例半导体基板之断面图; 图18(A)-(E)为按照本发明第七实例在各制造步骤中 半导体基板之断面图; 图19为按照本发明第七实例制造半导体基板方法 中将砷植入氮化镓基板中之举例; 图20(A)-(D)为使用本发明第七实例半导体基板制造 半导体装置方法各步骤之断面图; 图21(A)-(D)为使用本发明第七实例半导体基板制造 半导体装置方法各步骤之断面图; 图22为使用本发明第七实例半导体基板所制造半 导体装置之断面图;及 图23为形成于传统式氮化物半导体基板上抗蚀膜 之曝光情形。
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