特開 2024-143786 複合基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143786

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】複合基板

(51)【国際特許分類】

   B32B 9/00 20060101AFI20241003BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B32B9/00 A

H01L21/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056664

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉川 潤

【テーマコード（参考）】

4F100

【Ｆターム（参考）】

4F100AA04

4F100AA04A

4F100AA13

4F100AA13B

4F100AA16

4F100AA16B

4F100AR00C

4F100BA02

4F100BA03

4F100BA07

4F100GB48

4F100JK14

4F100JL11C

4F100YY00A

4F100YY00B

(57)【要約】

【課題】リン化インジウム基板を用いた複合基板における放熱性の向上を実現する。
【解決手段】複合基板１００は、ＩｎＰ材料から構成されたＩｎＰ基板１０と、ＩｎＰ基板１０を支持する支持基板３０と、を有する。支持基板３０の材料は、ＳｉＣまたはＡｌＮであり、ＩｎＰ基板１０の厚みは、１０μｍ以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩｎＰ材料から構成されたＩｎＰ基板と、
前記ＩｎＰ基板を支持する支持基板と、を有し、
前記支持基板の材料は、ＳｉＣまたはＡｌＮであり、
前記ＩｎＰ基板の厚みは、１０μｍ以下である、複合基板。

【請求項2】

請求項１に記載の複合基板において、
前記ＩｎＰ基板の厚みは、５μｍ以下である、複合基板。

【請求項3】

請求項２に記載の複合基板において、
前記ＩｎＰ基板の厚みは、１μｍ以下である、複合基板。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の複合基板において、
前記ＩｎＰ基板と前記支持基板とは、直接接合により互いに接合されている、複合基板。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載の複合基板において、
前記ＩｎＰ基板と前記支持基板の間に配置された接合層を有し、
前記ＩｎＰ基板と前記支持基板とは、前記接合層を介して互いに接合されている、複合基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合基板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光通信において用いられるレーザー光源や光変調器、フォトダイオード、ドライバＩＣ等に好適な半導体材料として、ＩｎＰ（リン化インジウム）が知られている。特許文献１には、リン化インジウム基板と、リン化インジウム基板に直接形成されたバリア層と、シリコン基板と、を有し、バリア層とシリコン基板とは直接接合されており、バリア層とシリコン基板との接合界面にはアモルファス層が形成されている複合基板が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２３－５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の複合基板は、シリコン基板を支持基板とし、この支持基板上にリン化インジウム基板が接合されている。しかしながら、リン化インジウム基板とシリコン基板はともに熱伝導率が低く、そのため特許文献１の複合基板では放熱性に課題があった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、リン化インジウム基板を用いた複合基板における放熱性の向上にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による複合基板は、ＩｎＰ材料から構成されたＩｎＰ基板と、前記ＩｎＰ基板を支持する支持基板と、を有し、前記支持基板の材料は、ＳｉＣまたはＡｌＮであり、前記ＩｎＰ基板の厚みは、１０μｍ以下である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、リン化インジウム基板を用いた複合基板における放熱性の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る複合基板の概略構成を示す模式的な断面図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る複合基板の概略構成を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚み、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合基板の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態における複合基板１００は、例えば光トランシーバを構成する各種半導体装置（レーザー光源、光変調器、フォトダイオード、ドライバＩＣ等）に搭載される半導体素子の材料として利用されるものであり、ＩｎＰ基板１０が支持基板３０に接合された構造を有している。

【0011】

ＩｎＰ基板１０は、ＩｎＰ（リン化インジウム）により形成される。ここで、ＩｎＰ基板１０の厚みは、１０μｍ以下である。より好ましくは５μｍ以下であり、更に好ましくは１μｍ以下である。ＩｎＰ基板１０の厚みが薄いほど、ＩｎＰ基板１０上にエピタキシャル層を形成するエピタキシャル工程において、クラックの発生をより抑えることができるため、加工可能な範囲でＩｎＰ基板１０をなるべく薄く形成することが好ましい。

【0012】

また、ＩｎＰ基板１０の表面粗さＲａは、例えば１ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが小さいほど、エピタキシャル工程においてクラックの発生をより抑えることができるため、加工可能な範囲でＩｎＰ基板１０の表面をなるべくなめらかに形成することが好ましい。

【0013】

支持基板３０は、ＩｎＰ基板１０を支持する。支持基板３０の材料としては、放熱性の観点からなるべく熱伝導率が高く、かつ、エピタキシャル工程において反りやクラックの発生を抑えるため、エピタキシャル工程が実施される温度（５００℃～７００℃程度）においてＩｎＰ基板１０となるべく熱膨張率が近いものが好ましい。具体的には、支持基板３０を構成する材料として、例えばＳｉＣ（炭化ケイ素）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）を用いることができる。

【0014】

支持基板３０の厚みは、例えば５０μｍ以上１ｍｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以上８００μｍ以下であり、更に好ましくは２００μｍ以上６００μｍ以下である。支持基板３０の厚みが厚いほど、反りやクラックの発生を抑えることができるが、厚すぎるとコストアップにつながるため、これらのバランスの観点から支持基板３０の厚みは適切に設定され得る。

【0015】

エピタキシャル工程後の複合基板１００の反りの大きさは、例えばウェハサイズが直径２インチの場合に１００μｍ以下であることが好ましい。複合基板１００では、この条件を満たすように、ＩｎＰ基板１０や支持基板３０の厚みが設定され得る。

【0016】

なお、支持基板３０は、単結晶体で構成されてもよく、多結晶体で構成されてもよい。例えばＳｉＣの単結晶体を用いて支持基板３０を構成する場合、その結晶多形は典型的には３Ｃ，４Ｈ，６Ｈのいずれかであるが、中でも４Ｈがより好ましい。これにより、クラックの発生をより抑えることができる。

【0017】

複合基板１００は、任意の適切な形状で製造され得る。１つの実施形態においては、いわゆるウェハの形態で複合基板１００が製造され得る。また、複合基板１００のサイズは、例えばウェハ（基板）の直径が２インチから６インチの間で、目的に応じて適切に設定され得る。

【0018】

本実施形態の複合基板１００では、ＩｎＰ基板１０と支持基板３０が直接接合によって互いに接合されている。例えば、ＩｎＰ基板１０と支持基板３０の接合面に対してそれぞれ活性化処理を行い、その後に互いの接合面同士を直接接合することで、図１の構造を有する複合基板１００を形成することができる。活性化処理の方法としては、中性化原子ビームを常温で各接合面に照射して活性化して直接接合する方法や、プラズマを各接合面に照射して活性化（親水化）して直接接合する方法（プラズマ活性化接合）が挙げられるが、本実施形態では、中性化原子ビームを用いた直接接合が好ましい。

【0019】

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る複合基板の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態における複合基板１１０は、第１の実施形態で説明した図１の複合基板１００に対して、ＩｎＰ基板１０と支持基板３０の間に接合層２０が配置されており、この接合層２０を介してＩｎＰ基板１０と支持基板３０が接合された構造を有している。これ以外の点では、第１の実施形態で説明した複合基板１００と同様である。

【0020】

接合層２０の材料は、例えば任意の金属やＳｉＯ_２である。複合基板１１０をレーザー光源や光変調器等の材料として利用する場合、光閉じ込め効果の観点から、ＳｉＯ_２のような低屈折率の材料を用いて接合層２０を形成することが好ましい。また放熱性の観点から、接合層２０の厚みはなるべく薄くすることが好ましい。

【0021】

接合層２０は、任意の適切な方法によって支持基板３０の上に成膜され得る。例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンビームアシスト蒸着（ＩＡＤ）等の物理蒸着、化学蒸着、原子層堆積（ＡＬＤ）法などにより成膜され得る。接合層２０の成膜は、例えば、室温（２５℃）～３００℃で行うことができる。

【0022】

本実施形態の複合基板１１０では、ＩｎＰ基板１０と支持基板３０が接合層２０を介して互いに接合されている。例えば、支持基板３０の上に接合層２０を形成し、ＩｎＰ基板１０と接合層２０の接合面に対してそれぞれプラズマ活性化処理を行い、その後に互いの接合面同士を直接接合することで、図２の構造を有する複合基板１１０を形成することができる。

【0023】

以上説明した本発明の実施形態によれば、複合基板１００，１１０は、ＳｉＣやＡｌＮを材料に用いて形成された支持基板３０により、ＩｎＰ基板１０を支持する構造を有している。ＳｉＣやＡｌＮは、ＩｎＰと熱伝導率が近く、かつ、エピタキシャル工程の実施温度付近においてＩｎＰと熱膨張率が近い材料である。したがって、放熱性の向上を実現できるとともに、エピタキシャル工程での反りやクラックの発生を抑えることができる。そのため、光通信において用いられるレーザー光源や光変調器、フォトダイオード、ドライバＩＣ等の材料として使用するのに好適な複合基板１００，１１０を提供できる。

【0024】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。

【0025】

上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0026】

１０：ＩｎＰ基板
２０：接合層
３０：支持基板
１００，１１０：複合基板

【図1】

【図2】