CN102471932A - 保存GaN衬底的方法、保存的GaN衬底以及半导体器件及其制造方法 - Google Patents

保存GaN衬底的方法、保存的GaN衬底以及半导体器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种GaN衬底保存方法，所述方法将GaN衬底(1)保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，其中所述GaN衬底(1)具有平坦的第一主面(1m)，并且所述GaN衬底(1)的所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(P)处的面取向，相对于任意指定的晶面(1a)的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，所述晶面(1a)相对于通过所述任意点的面(1c)倾斜50°～90°，所述面(1c)为(0001)面或()面。以这种方式，可获得保存如下GaN衬底的方法，所述GaN衬底的主面面取向不同于(0001)或(
Figure DDA0000127176420000012
)，利用所述GaN衬底能够制造性能有利的半导体器件。

Description

保存GaN衬底的方法、保存的GaN衬底以及半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及：保存GaN衬底的方法，所述GaN衬底的主面面取向不同于(0001)或()，且所述GaN衬底用于制造半导体器件；通过所述保存方法保存的这种GaN衬底；半导体器件，其中在所述GaN衬底上形成至少一层半导体层；以及制造这种半导体器件的方法。
背景技术
最近，为了将发光效率保持在高水平下，正在将主面的面取向不同于(0001)或(
Figure BDA0000127176400000012
)的半极性或非极性GaN衬底用作这些半导体器件用衬底，其中在所述高水平发光效率中，降低了源自LED(发光二级管)、LD(激光二极管)以及类似的半导体器件的发光的蓝移。“非极性GaN衬底”是指具有非极性面作为主面的GaN衬底，具体是指具有相对于面((0001)面或(
Figure BDA0000127176400000013
)面)，即极性面倾斜90°(即垂直)的面取向的主面的GaN衬底。具体地，“半极性GaN衬底”是指具有相对于面((0001)面或(
Figure BDA0000127176400000014
)面)即极性面倾斜大于0°且小于90°的面取向的主面的GaN衬底。
其中，利用通常制造GaN衬底的方法以作为与将制造的GaN衬底用于制造半导体器件的方法分开的方法，将制造的GaN衬底保存固定的时间周期，其后用于制造半导体器件。因此，例如，在日本特开2000-355392号公报(专利文献1)中，提出了对制造的GaN衬底进行容纳和保存的方法。然而，由于在清洁空气内的气氛下进行容纳和保存的事实，保存GaN衬底的常规方法导致因长期保存而造成GaN衬底的正面氧化，且抑制了具有有利性能的半导体器件的制造。
因此，例如，在日本特开2007-335583号公报(专利文献2)中，提出了一种在空气中的氧浓度和水蒸气浓度受到控制的气氛中保存GaN衬底的方法，所述GaN衬底具有极性面((0001)面或()面)作为其主面。但是如果通过在日本特开2007-335583号公报(专利文献2)中所述的方法来保存上述半极性或非极性GaN衬底，则在使用后保存半极性或非极性GaN衬底制造的半导体器件的性能中，产生了显著的不规则性。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开2000-355392号公报
专利文献2：日本特开2007-335583号公报
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本发明的目的是使得可获得：一种保存GaN衬底的方法，所述GaN衬底的主面面取向不同于(0001)或(
Figure BDA0000127176400000022
)，利用所述GaN衬底能够制造具有有利性能的半导体器件；通过所述保存方法保存的这种GaN衬底；半导体器件，其中在所述GaN衬底上形成至少一层半导体层；以及制造这种半导体器件的方法。
解决所述问题的手段
根据本发明的特定方面，本发明是一种GaN衬底保存方法，所述方法将GaN衬底保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，其中所述GaN衬底具有平坦的第一主面，并且所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面相对于通过所述任意点的面(1c)倾斜50°～90°，所述面(1c)为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000023
)面。
在涉及本发明的GaN衬底保存方法中，使得氧浓度为10体积％以下，且水蒸气浓度为15g/m3以下。此外，可使得氧浓度为6体积％以下，且水蒸气浓度为5g/m3以下。同样地，用于保存所述GaN衬底的气氛由含有惰性气体、气态氧和水蒸气的气体混合物形成，使得所述氧浓度不小于0.05体积％，且所述水蒸气浓度不小于0.1g/m3。
另外，在通过涉及本发明的保存方法保存的GaN衬底中，其第一主面的平均粗糙度Ra为20nm以下，且其第二主面的平均粗糙度Ra为20μm以下。此外，所述第一主面的平均粗糙度Ra为5nm以下，且所述第二主面的平均粗糙度Ra为10μm以下。
此外，在通过涉及本发明的保存方法保存的GaN衬底中，所述任意指定的晶面的面取向可以为{
Figure BDA0000127176400000031
}。其中，所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000032
}在<
Figure BDA0000127176400000033
>方向上可具有-10°以上且10°以下的倾斜角，并在垂直于<
Figure BDA0000127176400000034
>方向和<
Figure BDA0000127176400000035
>方向的方向上可具有-10°以上且10°以下的倾斜角。同样地，所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000036
}在<
Figure BDA0000127176400000037
>方向上可具有-3°以上且3°以下的倾斜角，并在垂直于<
Figure BDA0000127176400000038
>方向和<
Figure BDA0000127176400000039
>方向的方向上可具有-3°以上且3°以下的倾斜角。此外，所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure BDA00001271764000000310
}在<
Figure BDA00001271764000000311
>方向上可具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角，并在垂直于
Figure BDA00001271764000000312
>方向和<>方向的方向上可具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角。
根据单独的方面，本发明为一种GaN衬底，所述GaN衬底保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，并具有平坦的第一主面，所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面相对于通过所述任意点的面倾斜50°～90°，所述面为(0001)面或(
Figure BDA00001271764000000314
)面。
并且，根据还单独的方面，本发明是一种半导体器件，其包含上述GaN衬底和形成于所述GaN衬底的第一主面上的至少一层半导体层。本发明还是一种半导体器件制造方法，所述方法包括准备上述GaN衬底的步骤，以及在所述GaN衬底的所述第一主面上生长至少一层半导体层的步骤。
发明效果
本发明提供：一种保存GaN衬底的方法，所述GaN衬底的主面面取向不同于(0001)或(
Figure BDA0000127176400000041
)，利用所述GaN衬底能够制造具有有利性能的半导体器件；通过所述保存方法保存的这种GaN衬底；半导体器件，其中在所述GaN衬底上形成至少一层半导体层；以及制造这种半导体器件的方法。
附图说明
图1是表示涉及本发明的GaN衬底保存方法的一个实施方式的示意图。
图2是表示涉及本发明的GaN衬底的一个实施方式的示意图。
图3是具体表示涉及本发明的GaN衬底的一个实施方式的简化图。其中，(A)描绘了GaN衬底的简化平面图，(B)描绘了沿(A)中的IIIB-IIIB的简化截面图，且(C)描述了沿(A)中的IIIC-IIIC的简化截面图。
图4是示意性表示涉及本发明的包含GaN衬底的半导体器件的一个实施方式的简化图。其中，(A)描绘了GaN衬底的简化平面图，(B)描绘了沿(A)中的IVB-IVB的简化截面图。
图5是表示涉及本发明的半导体器件的一个实施方式的简化截面图。
图6是表示涉及本发明的制造GaN衬底的方法的简化图。其中(A)表示从GaN母晶体上切割多个GaN母晶体片的操作，(B)表示以横向相互邻接的方式对多个GaN母晶体片进行设置的操作，(C)表示在所述多个母晶体GaN片上生长GaN晶体并切割GaN衬底的操作，且(D)表示生长GaN晶体并切割GaN衬底的另外的操作。
图7是绘制半导体器件的性能与在用于保存GaN衬底的气氛中的氧浓度和水蒸气浓度之间的关系的一个实例的图。
图8是绘制半导体器件的性能与在用于保存GaN衬底的气氛中的氧浓度和水蒸气浓度之间的关系的另一个实例的图。
图9是绘制半导体器件的性能与在用于保存GaN衬底的气氛中的氧浓度和水蒸气浓度之间的关系的还一个实例的图。
图10是绘制半导体器件的性能与在用于保存GaN衬底的气氛中的氧浓度和水蒸气浓度之间的关系的还另一个实例的图。
具体实施方式
在晶体学中，为了表示晶面的面取向，使用符号(米勒(Miller)符号)如(hkl)或(hkil)。通过(hkil)表示在构成GaN母晶体、GaN母晶体片、GaN晶体、GaN衬底等的III族氮化物晶体和其他六方晶系晶体中的晶面取向。本文中，h、k、i和l是称作米勒指数的整数，并具有关系i＝-(h+k)。将(hkil)面取向的面称作(hkil)面。同样地，将垂直于(hkil)面的方向((hkil)面的法线方向)称作[hkil]方向。且{hkil}表示包括(hkil)以及作为其结晶学等价物的单独面的一类面取向，同时<hkil>表示包括[hkil]以及作为其结晶学等价物的单独面的一类方向。
实施方式1
参考图1和图2：涉及本发明的GaN衬底保存方法的一个实施方式将GaN衬底1保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，其中所述GaN衬底1具有平坦的第一主面1m，并且所述GaN衬底1的所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点P处的面取向，相对于任意指定的晶面1a的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角(在图2中，倾斜角Δα)，所述晶面1a相对于通过所述任意点P的面倾斜50°～90°(在图2中，倾斜角α)，所述面为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000051
)面。
将上述GaN衬底保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛下，使得可将GaN衬底表面的氧化保持为最少，使得能够制造具有有利性能的半导体器件。根据这种观点，氧浓度优选不大于10体积％且水蒸气浓度不大于15g/m3，更优选地，氧浓度不大于6体积％且水蒸气不大于5g/m3。另一方面，从降低建立用于保存GaN衬底的气氛的成本考虑，优选氧浓度为0.05体积％以上且水蒸气浓度为0.1g/m3以上。
本文中，其中在用于保存上述GaN衬底的气氛中，使得氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的技术没有特别限制，其中例如可使用图1中所示的保存装置10。其中，图1中的保存装置10安装有气体导入管20、气体导入阀29、气体排出管40和气体排出阀49。
作为使得在用于保存上述GaN衬底的气氛中氧浓度不超过15体积％且水蒸气浓度不超过20g/m3的方式，一种技术(称作“技术I”，下文中相同)是，在将GaN衬底1放置在保存装置10内的情况下，向保存装置10内导入氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的低气体23，排出氧浓度高于15体积％且水蒸气浓度高于20g/m3的气体43。另一种技术(称作“技术II”-下文中相同)是，将除氧剂31和脱水剂32以及GaN衬底1一起放入保存装置10内部。而且，能够合作使用技术I和技术II。
本文中，氧浓度和水蒸气浓度分别不大于15体积％和不大于20g/m3的气体没有特别限制，但从不与GaN衬底的表面发生化学反应的观点来看，除了惰性气体如气态氮或气态氩之外，优选含有这些惰性气体和预定量以下的气态氧和水蒸气的气体混合物。特别地，根据低成本的观点，优选刚才所述的惰性气体与气态氧和水蒸气的气态混合物为氧浓度和水蒸气浓度分别不大于15体积％和不大于20g/m3的气态混合物。此外，除氧剂没有特别限制，但从不与GaN衬底表面发生化学反应的观点来看，优选活性氧化铁、活性炭等。同样地，尽管脱水剂没有特别限制，但是从不与GaN衬底表面发生化学反应的观点来看，优选硅胶、活性炭等。
此外，氧浓度的测量没有特别限制，但可以通过电化学氧分析仪进行测量。同样地，水蒸气浓度的测量没有特别限制，但可以通过介电性水分测定仪(dielectric aquameter)或卡尔费休水分测定仪来进行测量。
用于保存GaN衬底的气氛的温度也没有特别限制，但是从不与GaN衬底的表面发生化学反应的观点来看，优选不大于60℃，更优选不大于40℃。另外，从防止冷凝的观点来看，优选5℃以上，更优选10℃以上。
参考图2和图3，在本实施方式的保存方法中保存的GaN衬底具有平坦的第一主面1m，且所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点Pc、点P1、点P2、点P3、点P4等)处的面取向，相对于任意指定的晶面1a的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，所述晶面1a相对于通过所述任意点P的面1c倾斜50°～90°(在图2中，倾斜角α)，所述面1c为(0001)面或()面。
利用本实施方式中的GaN衬底，因为(i)其具有平坦的第一主面1m，且(ii)在第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的其面取向，相对于任意指定的晶面1a的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，所述晶面1a相对于通过所述任意点的面1c倾斜50°～90°，所述面1c为(0001)面或()面，所以通过在所述第一主面1m上生长至少一层半导体层，得到了发光的蓝移最小且发光效率高的半导体器件。特别地，因为在第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的其面取向的倾斜角Δα小，所以在GaN衬底的上述保存中，将保存装置内氧和水蒸气与GaN衬底表面的反应控制为最少，并降低了氧和水蒸气到GaN衬底表面上的吸附量，由此得到高发光效率的半导体器件。
此外，关于本实施方式的GaN衬底，从可以控制保存装置内的氧和水蒸气与GaN衬底表面的反应考虑并从降低氧和水蒸气到GaN衬底表面中的吸附量考虑，优选地，第一主面1m的平均粗糙度Ra不大于20nm，且第二主面1n的平均粗糙度Ra不大于20μm。根据这种观点，更优选的是，所述第一主面1m的平均粗糙度Ra为5nm以下，且所述第二主面1n的平均粗糙度Ra为10μm以下。尽管GaN衬底1的第一主面1m和第二主面1n的平均粗糙度Ra与氧和水蒸气与GaN衬底1的这些主面1m和1n的反应性和吸附性之间的关系尚不清楚，但是作为一个诱导因素，认为从减轻平均粗糙度Ra来减少表面积是相关的。本文中，“第一主面1m”是指在其上生长半导体层的主面，而“第二主面1n”是指在与所述第一主面1m相反侧上的主面。此外，“表面的平均粗糙度Ra”是指在JIS B 0601：2001中规定的算术平均粗糙度Ra，并且是指如下值：其中从沿其平均面的粗糙曲面中选择预定的基准面积，将从选定部分的平均面到测定曲面的偏差的绝对值求和并以基准面积对总和求平均。可以使用非接触干涉仪、3D-SEM(三维扫描电子显微镜)、AFM(原子力显微镜)等来测量这种表面平均粗糙度Ra。
另外关于本实施方式的GaN衬底，参考图2，上述任意指定的晶面1a的面取向优选为{
Figure BDA0000127176400000081
}。利用其中在GaN衬底1的第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点P处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000082
}具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα的GaN衬底1，因为能够在其第一主面1m上稳定地生长高结晶品质的半导体层，所以能够得到在发光中的蓝移最小且发光效率高的半导体器件。
此外，关于本实施方式的GaN衬底，参考图2和图3，从防止保存装置内的氧和水蒸气与GaN衬底表面发生反应考虑并从降低氧和水蒸气到GaN衬底表面中的吸附量考虑，优选地，所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4)处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000091
}在<
Figure BDA0000127176400000092
>方向上具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，并在垂直于<
Figure BDA0000127176400000093
>方向和<
Figure BDA0000127176400000094
>方向的方向上具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，更优选地，相对于{
Figure BDA0000127176400000095
}在<
Figure BDA0000127176400000096
>方向上具有-3°以上且3°以下的倾斜角Δα，并在垂直于<
Figure BDA0000127176400000097
>方向和<
Figure BDA0000127176400000098
>方向的方向上具有-3°以上且3°以下的倾斜角，还更优选地，相对于{
Figure BDA0000127176400000099
}在<
Figure BDA00001271764000000910
>方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角，并在垂直于<>方向和<>方向的方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角。
尽管在{
Figure BDA00001271764000000913
}与GaN衬底1的第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向之间的倾斜角Δα与氧和水蒸气相对于GaN衬底1第一主面1m的反应性和吸附性之间的关系尚不清楚，但是认为作为一个诱导因素相关的是，具有预定的倾斜角Δα改变了其中可结合氧和水蒸气的GaN衬底1的第一主面1m上的位点数。通过XRD(x射线衍射)技术能够测量在{
Figure BDA00001271764000000914
}与GaN衬底的第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向之间的倾斜角Δα。
此处，在本实施方式中，参考图1，在使得其中容纳了GaN衬底1的保存装置10内部的气氛变为本申请发明中的保存条件(例如，氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3)的情况下，通过将GaN衬底1密封到隔断了氧和水蒸气的保存容器(未示出)(例如铝袋等)中，能够保存所述GaN衬底1。此外，可以将气密性地密封在保存容器中的GaN衬底从保存装置10中取出并保存。
参考图6，在本实施方式的GaN衬底制造方法中，尽管没有特别限制，但包括：从GaN母晶体100切割具有主面100pm和100qm的多个GaN母晶体片100p和100q的步骤(图6(A))，所述主面100pm和100qm的倾斜角相对于面取向{hkil}为-5°以上且5°以下，所述面取向{hkil}相对于GaN母晶体的面具有50°以上且90°以下的倾斜角α，所述面为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000101
)面；以使得GaN母晶体片100p和100q的主面100pm和100qm彼此平行，且GaN母晶体片100p和100q的[0001]方向相同的方式，以横向相互邻接的方式对GaN母晶体片100p和100q进行设置的步骤(图(6B))；在GaN母晶体片100p和100q的主面100pm和100qm上生长GaN晶体110的步骤(图6(C))；以及从生长的GaN晶体110切出实施方式1的GaN衬底1的步骤(图6(C))。
在上述步骤中，能够生长GaN晶体110，在所述GaN晶体110中在GaN母晶体片100p上生长的GaN晶体110的部分区域110p的主面面取向与在GaN母晶体片100q上生长的GaN晶体110的部分区域110q的主面面取向之间的倾斜角为-10°以上且10°以下。本文中，GaN晶体110的部分区域110p和110q为通过GaN母晶体片100p和100q相互邻接的侧面100pt和100qt延伸到GaN晶体110内部的面(下文中称作延伸面110t)隔开的GaN晶体的区域。
通过在与前述{hkil}面取向的面平行的面110u和110v中对由此得到的GaN晶体110进行切割，得到了GaN衬底1，所述GaN衬底1具有平坦的第一主面1m，并且所述GaN衬底1的所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面相对于通过所述任意点的面倾斜50°～90°，所述面为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000102
)面。
其中，从使得通过GaN衬底1中的上述任意点的倾斜角小的观点来看，相对于多个GaN母晶体片100p和100q的主面100pm和100qm的上述面取向{hkil}的倾斜角优选为-10°以上且10°以下，更优选-3°以上且3°以下，还更优选-0.5°以上且0.5°以下。且从生长高结晶品质的GaN晶体的观点来看，GaN母晶体片100p和100q的主面100pm和100qm以及侧面100pt和100qt的平均粗糙度Ra优选不大于50nm，更优选不大于5nm。
并且，尽管用于生长GaN晶体的方法没有特别限制，但是从生长高结晶品质的GaN晶体的观点来看，其优选气相法如HVPE(氢化物气相外延)技术、MOCVD(金属有机化学气相沉积)技术或MBE(分子束外延)技术或液相法如助熔剂生长。从晶体生长速率相当大的观点来看，进一步优选HVPE技术。如果通过HVPE技术来生长GaN晶体110，则从使得通过GaN衬底1的上述任意点的倾斜角小的观点来看，晶体生长条件优选为晶体生长温度为950℃以上且1200℃以下，晶体生长速率为30μm/小时以上且300μm/小时以下。
在制造本实施方式的GaN衬底的方法中，可还包括利用从生长的GaN晶体110中在面110u和110v中切出的GaN衬底1作为GaN起始衬底110s，并在这种GaN起始衬底110s的主面110pm上另外生长GaN晶体120的步骤(图6(D))，所述面110u和110v与{hkil}面取向的面平行；以及从另外生长的GaN晶体120上切割实施方式1的GaN衬底1的步骤(图6(D))。
通过上述步骤，能够生长另外的GaN晶体120，其中在GaN起始衬底110s的部分区域110p上生长的另外的GaN晶体120的部分区域120p的主面面取向与在GaN起始衬底110s的部分区域110q上生长的另外的GaN晶体120的部分区域120q的主面面取向之间的倾斜角为-10°以上且10°以下。本文中，另外的GaN晶体120的部分区域120p和120q为通过GaN起始衬底110s的延伸面110t延伸到另外的GaN晶体120内部的面(下文中称作延伸面120t)隔开的另外的GaN晶体的区域。
通过在与{hkil}面取向的面平行的面120u和120v中对由此得到的另外的GaN晶体120进行切割，得到了GaN衬底1，所述GaN衬底1具有平坦的第一主面1m，并且所述GaN衬底1的所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面相对于通过所述任意点的面倾斜50°～90°，所述面为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000121
)面。
尽管用于生长另外的GaN晶体120的方法没有特别限制，但是从生长高结晶品质的GaN晶体的观点来看，优选气相法如HVPE技术、MOCVD技术或MBE技术或者液相法如助熔剂生长。从晶体生长速率相当大的观点来看，进一步优选HVPE技术。如果通过HVPE技术来生长另外的GaN晶体120，则从使得通过GaN衬底1中的上述任意点的倾斜角小的观点来看，晶体生长条件优选为晶体生长温度为950℃以上且1200℃以下，晶体生长速率为30μm/小时以上且300μm/小时以下。
实施方式2
参考图1～图3：涉及本发明的GaN衬底的一个实施方式是GaN衬底1，所述GaN衬底1保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，其中所述GaN衬底1具有平坦的第一主面1m，并且所述GaN衬底1的所述第一主面1m上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面1a的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角Δα，所述晶面1a相对于通过所述任意点的面1c倾斜50°～90°，所述面1c为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000122
)面。利用通过实施方式1的方法保存的本实施方式的GaN衬底，因为将表面氧化保持为最低，所以通过在第一主面1m上生长至少一层半导体层，得到了性能优异的半导体器件。
实施方式3
参考图4和图5：涉及本发明的半导体器件的一个实施方式包含通过实施方式1的方法保存的实施方式2的GaN衬底1、以及在所述GaN衬底1的第一主面1m上形成的至少一层半导体层210。利用本实施方式的半导体器件，因为在其中将其表面的氧化保持为最少的GaN衬底1的第一主面1m上形成高结晶品质的半导体层210，所以得到了性能优异的半导体器件。
对在GaN衬底1上形成的半导体层210没有特别限制，但是从晶格可高度配位考虑，优选III族氮化物半导体层如AlxGayIn1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y≤1)层。同样地，尽管对半导体层形成方法没有特别限制，但从在GaN衬底1上形成高结晶品质的半导体层210的观点来看，优选使用HVPE技术、MOCVD技术或MBE技术。从使得可对在GaN衬底1上形成的半导体层210的厚度和化学组成进行精确控制考虑，进一步优选MOCVD技术。
利用本实施方式的半导体器件，参考图4和图5，具体地，在实施方式2的GaN衬底1的第一主面1m上依次形成n型GaN层211、In0.2Ga0.8N层212、Al0.2Ga0.8N层213和p型GaN层214以作为至少一层半导体层210，此外，在GaN衬底1的第二主面1n上形成n侧电极221，并在p型GaN层214的主面上形成p侧电极222，其中输出发光230。
实施方式4
参考图3～图5：涉及本发明的制造半导体器件的方法的一个实施方式包括准备通过实施方式1的方法保存的实施方式2的GaN衬底1的步骤，以及在所述GaN衬底1的第一主面1m上生长至少一层半导体层210的步骤。通过这种步骤，得到了性能优异的半导体器件。
参考图3～图5，本实施方式的半导体器件制造方法包括准备通过实施方式1的方法保存的实施方式2的GaN衬底1的步骤。准备GaN衬底1的这种步骤如实施方式1和实施方式2中所述。
参考图4和图5，本实施方式的半导体器件制造方法包括在所述GaN衬底1的第一主面1m上生长至少一层半导体层210的步骤。尽管在所述GaN衬底1上生长的半导体层210没有特别限制，但是从晶格可高度配位考虑，优选III族氮化物半导体层如AlxGayIn1-x-yN(0≤x，0≤y，x+y≤1)层。同样地，尽管对半导体层生长方法没有特别限制，但从在GaN衬底1上容易地外延生长半导体层210的观点来看，优选使用HVPE技术、MOCVD技术或MBE技术。从使得可对在GaN衬底1上生长的半导体层210的厚度和化学组成进行精确控制考虑，进一步优选MOCVD技术。
利用本实施方式的半导体器件制造方法，参考图4和图5，通过例如利用MOCVD技术在实施方式2的GaN衬底1的第一主面1m上依次生长n型GaN层211、In0.2Ga0.8N层212、Al0.2Ga0.8N层213和p型GaN层214以作为至少一层半导体层210，得到了半导体层晶片200u。随后，通过在半导体层晶片200u中的GaN衬底1的第二主面1n上形成n侧电极221，并在p型GaN层214的主面上形成p侧电极222，得到了半导体器件200。由此得到的半导体器件200输出发光230。
实施例
实施例1
1.制造GaN衬底
参考图6(A)：对通过HVPE技术制造的50.8mm直径和3mm厚度的GaN母晶体100的(0001)面和()面(两个主面)进行研削并研磨，以使得两个主面的平均粗糙度为5nm。本文中，使用AFM对表面的平均粗糙度Ra进行表征。
随后，在垂直于<
Figure BDA0000127176400000142
>方向的多个面中，对已经使其两个主面的平均粗糙度Ra为5nm的GaN母晶体100进行切片，由此从其切割3.1mm宽、20～50.8mm长和1mm厚的具有{
Figure BDA0000127176400000143
}主面的多个GaN母晶体片100p和100q。随后，对各个切出的GaN母晶体片的未研削且未研磨的四个面进行研削和研磨，使得所述四个面的平均粗糙度Ra为5nm。由此，得到其{
Figure BDA0000127176400000144
}主面平均粗糙度Ra为5nm的多个GaN母晶体片。其中，GaN母晶体片为其主面面取向不与{
Figure BDA0000127176400000145
}一致的GaN母晶体片，但即使利用这种GaN母晶体片中的任一种，其主面面取向相对于{
Figure BDA0000127176400000151
}的倾斜角也为-0.1°以上且0.4°以下。本文中，通过x射线衍射来测量倾斜角。
然后，参考图6(B)，以使得多个GaN母晶体片100p和100q的{
Figure BDA0000127176400000152
}主面100pm和100qm相互平行的方式，并以使得GaN母晶体片100p和100q的[0001]方向相同的方式，以横向相互邻接的方式将这些GaN母晶体片设置在HVPE装置的晶体生长室内。在所述状况中，参考图1(C)，多个GaN母晶体片100p和100q的相互邻接的侧面100pt和100qt的平均粗糙度Ra为5nm。在以这种方式设置的多个GaN母晶体片100p和100q整体的外周上内接的圆的直径为50.8mm。
然后，参考图6(C)，在800℃下在10体积％的气态氯化氢(HCl)和90体积％的气态氮(N2)的混合气体气氛下对设置在HVPE装置的晶体生长室内的多个GaN母晶体片100p和100q的{
Figure BDA0000127176400000153
}主面100pm和100qm处理两个小时，其后通过HVPE技术在如下条件下在主面100pm和100qm上生长GaN晶体110并持续50小时，在所述条件中与Ga熔融物发生反应而产生作为Ga原料气体的Ga氯化物气体的氯化氢气体的分压为2.2kPa，作为氮原料气体的氨(NH3)气的分压为15.6kPa，且晶体生长温度为1080℃。
通过接触厚度计(“Digimatic Indicator”，由三丰株式会社(MitutoyoCorp.)制造)测量了得到的GaN晶体110的厚度，于是其为4mm。这意味着晶体生长速率为80μm/小时。参考图6(C)、图2和图3：通过在与面{
Figure BDA0000127176400000154
}平行的面110u和110v中从这种GaN晶体110切出八个GaN衬底，并在其两个主面上实施研削和研磨工艺，得到了50.8mm直径×400μm厚度的八个GaN衬底，其第一主面1m的平均粗糙度Ra为3nm且其第二主面1n的平均粗糙度Ra为8μm，且将其相对于<
Figure BDA0000127176400000155
>方向(图3中的x轴方向)的倾斜角、相对于垂直于<
Figure BDA0000127176400000156
>方向和<>方向的方向(图3中的y轴方向)的倾斜角(即在第一主面1m上在点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4的各个点处的第一主面与{
Figure BDA0000127176400000158
}面之间的倾斜角)分别示于表I中。
本文中，参考图3，点Pc为在GaN衬底的第一主面1m上的GaN衬底1的中间的点，而点P1、点P2、点P3和点P4各自为在第一主面上的与其外部边缘隔开3mm的点，同时，点P1、点Pc和点P2依次位于在<>方向上的直线上且点P3、点Pc和点P4依次位于在垂直于<
Figure BDA0000127176400000162
>方向和<
Figure BDA0000127176400000163
>方向的方向上的直线上。
2.保存GaN衬底
对如上所述得到的八个GaN衬底中七个GaN衬底中的各个衬底进行洗涤，然后在具有表I中所示氧浓度和水蒸气浓度的气氛内(在作为惰性气体的气态氮、气态氧和水蒸气的气态混合物的气氛中)保存六个月(实施例I-1～实施例I-6和实施例I-R1)。在GaN衬底的上述制造和洗涤之后，在不经历这种保存的情况下，在10分钟内将剩余的一个GaN衬底放入MOCVD装置的晶体生长反应室内，并按如下制造了半导体器件(实施例I-S)。
3.制造半导体器件
参考图4和5：将保存之后的上述七个GaN衬底(实施例I-1～实施例I-6和实施例I-R1)和未保存的一个GaN衬底(实施例I-S)分别放入MOCVD装置的晶体生长反应室内，在各个GaN衬底1的第一主面1m上依次生长5μm厚的n-型GaN层211、3-nm厚的In0.2Ga0.8N层212、60-nm厚的Al0.2Ga0.8N层213和150-nm厚的p型GaN层214以作为半导体层210，从而制得半导体晶片200u。本文中，在半导体晶片200u中的半导体层210的主面上的点Qc、点Q1、点Q2、点Q3和点Q4分别位于通过GaN衬底1的第一主面1m上的点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4的其第一主面的法线上。
如图4中所示，在与半导体晶片200u的主面的外部边缘隔开3～10mm的5mm宽的点Q1、点Q2、点Q3和点Q4的四个相邻区域中，在p型GaN层214的主面上形成100nm厚的p侧电极222，然后在GaN衬底的第二主面上形成80μm直径×100nm厚的n侧电极221，从而得到在每个相邻区域中10个、总计40个几何形状为500μm×500μm的LED作为半导体器件200。利用分光光度计测量了以这种方式得到的40个LED的发光强度，并计算了其平均发光强度。将半导体器件实施例I-S的平均发光强度定为1.00，将实施例I-S、实施例I-1～实施例I-6和实施例I-R1的相对平均发光强度示于表I中。
Figure BDA0000127176400000181
参考表I，关于其中在如下GaN衬底的第一主面上形成至少一层半导体层的半导体器件，应理解如下内容，其中所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点P1、点P2、点P3或点P4)处的面取向，相对于{}在<>方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角且在垂直于<
Figure BDA0000127176400000193
>方向和<
Figure BDA0000127176400000194
>方向的方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角。相对于使用后形成的未保存的GaN衬底的半导体器件(实施例I-S)的相对平均发光强度，利用在氧浓度为0.05体积％且水蒸气浓度为0.1g/m3至氧浓度为15体积％且水蒸气浓度为20g/m3的气氛内保存的GaN衬底的半导体器件(实施例I-1～实施例I-6)的相对平均发光强度保持为高的0.75～1.00。
实施例II
1.制造GaN衬底
以与实施例I相同的方式，从GaN母晶体切割多个GaN母晶体片。关于切出的GaN母晶体片中的任一种，其主面面取向相对于{
Figure BDA0000127176400000195
}的倾斜角为-2°以上且2°以下。然后，以与实施例I相同的方式设置多个GaN母晶体，并通过HVPE技术在其主面上生长GaN晶体。在如下条件下生长GaN晶体并持续40小时，在所述条件中与Ga熔融物发生反应而产生作为Ga原料气体的Ga氯化物气体的氯化氢气体的分压为3.3kPa，作为氮原料气体的氨(NH3)气的分压为15.6kPa，且晶体生长温度为1080℃。得到的GaN晶体具有5mm的厚度。这意味着晶体生长速率为125μm/小时。然后，以与实施例I相同的方式，通过从GaN晶体切出八个GaN衬底并研削和研磨其两个主面，得到了50.8mm直径×400μm厚度的八个GaN衬底，其第一主面的平均粗糙度Ra为4.3nm且其第二主面的平均粗糙度Ra为9.3μm，且将其相对于<
Figure BDA0000127176400000196
>方向的倾斜角、相对于垂直于<
Figure BDA0000127176400000197
>方向和<
Figure BDA0000127176400000198
>方向的方向的倾斜角(即在第一主面1m上在点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4的各个点处的第一主面与{
Figure BDA0000127176400000199
}面之间的倾斜角)分别示于表II中。
2.保存GaN衬底
对如上所述得到的八个GaN衬底中七个GaN衬底中的各个衬底进行洗涤，然后在具有表II中所示氧浓度和水蒸气浓度的气氛内(在作为惰性气体的气态氮、气态氧和水蒸气的气态混合物的气氛中)保存六个月(实施例II-1～实施例II-6和实施例II-R1)。在GaN衬底的上述制造和洗涤之后，在不经历这种保存的情况下，在10分钟内将剩余的一个GaN衬底放入MOCVD装置的晶体生长反应室内，并按如下制造了半导体器件(实施例II-S)。
3.制造半导体器件
在保存之后的上述七个GaN衬底(实施例II-1～实施例II-6和实施例II-R1)和未保存的一个GaN衬底(实施例II-S)的每一个上，以与实施例I相同的方式，制造了作为半导体器件的40个LED。将半导体器件实施例II-S的平均发光强度定为1.00，将实施例II-1～实施例II-6和实施例II-R1的相对平均发光强度示于表II中。
Figure BDA0000127176400000211
参考表II，关于其中在如下GaN衬底的第一主面上形成至少一层半导体层的半导体器件，应理解如下内容，其中所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点P1、点P2、点P3或点P4)处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000221
}在<
Figure BDA0000127176400000222
>方向上具有-3.0°以上且3.0°以下的倾斜角且在垂直于<
Figure BDA0000127176400000223
>方向和<>方向的方向上具有-3.0°以上且3.0°以下的倾斜角。相对于使用后形成的未保存的GaN衬底的半导体器件(实施例II-S)的相对平均发光强度，利用在氧浓度为0.05体积％且水蒸气浓度为0.1g/m3至氧浓度为15体积％且水蒸气浓度为20g/m3的气氛内保存的GaN衬底的半导体器件(实施例II-1～实施例II-6)的相对平均发光强度保持为高的0.66～0.97。
实施例III
1.制造GaN衬底
以与实施例I相同的方式，从GaN母晶体切割多个GaN母晶体片。关于切出的GaN母晶体片中的任一种，其主面面取向相对于{
Figure BDA0000127176400000225
}的倾斜角为-5°以上且5°以下。然后，以与实施例I相同的方式设置多个GaN母晶体，并通过HVPE技术在其主面上生长GaN晶体。在如下条件下生长GaN晶体并持续40小时，在所述条件中与Ga熔融物发生反应而产生作为Ga原料气体的Ga氯化物气体的氯化氢气体的分压为4.3kPa，作为氮原料气体的氨(NH3)气的分压为15.6kPa，且晶体生长温度为1080℃。得到的GaN晶体具有6mm的厚度。这意味着晶体生长速率为150μm/小时。然后，以与实施例I相同的方式，通过从GaN晶体切出八个GaN衬底并研削和研磨其两个主面，得到了50.8mm直径×400μm厚度的八个GaN衬底，其第一主面的平均粗糙度Ra为2.3nm且其第二主面的平均粗糙度Ra为3.1μm，且将其相对于<
Figure BDA0000127176400000226
>方向的倾斜角、相对于垂直于<>方向和<
Figure BDA0000127176400000228
>方向的方向的倾斜角(即在第一主面1m上在点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4的各个点处的第一主面与{
Figure BDA0000127176400000229
}面之间的倾斜角)分别示于表III中。
2.保存GaN衬底
对如上所述得到的八个GaN衬底中七个GaN衬底中的各个衬底进行洗涤，然后在具有表III中所示氧浓度和水蒸气浓度的气氛内(在作为惰性气体的气态氮、气态氧和水蒸气的气态混合物的气氛中)保存六个月(实施例III-1～实施例III-6和实施例III-R1)。在GaN衬底的上述制造和洗涤之后，在不经历这种保存的情况下，在10分钟内将剩余的一个GaN衬底放入MOCVD装置的晶体生长反应室内，并按如下制造了半导体器件(实施例III-S)。
3.制造半导体器件
在保存之后的上述七个GaN衬底(实施例III-1～实施例III-6和实施例III-R1)和未保存的一个GaN衬底(实施例III-S)的每一个上，以与实施例I相同的方式，制造了作为半导体器件的40个LED。将半导体器件实施例III-S的平均发光强度定为1.00，将实施例III-1～实施例III-6和实施例III-R1的相对平均发光强度示于表III中。
Figure BDA0000127176400000241
参考表III，关于其中在如下GaN衬底的第一主面上形成至少一层半导体层的半导体器件，应理解如下内容，其中所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点P1、点P2、点P3或点P4)处的面取向，相对于{}在<
Figure BDA0000127176400000252
>方向上具有-6.0°以上且6.0°以下的倾斜角且在垂直于<
Figure BDA0000127176400000253
>方向和<>方向的方向上具有-6.0°以上且6.0°以下的倾斜角。相对于使用后形成的未保存的GaN衬底的半导体器件(实施例III-S)的相对平均发光强度，利用在氧浓度为0.05体积％且水蒸气浓度为0.1g/m3至氧浓度为15体积％且水蒸气浓度为20g/m3的气氛内保存的GaN衬底的半导体器件(实施例III-1～实施例III-6)的相对平均发光强度保持为高的0.59～0.95。
实施例IV
1.制造GaN衬底
以与实施例I相同的方式，从GaN母晶体切割多个GaN母晶体片。关于切出的GaN母晶体片中的任一种，其主面面取向相对于{
Figure BDA0000127176400000255
}的倾斜角为-9°以上且9°以下。然后，以与实施例I相同的方式设置多个GaN母晶体，并通过HVPE技术在其主面上生长GaN晶体。在如下条件下生长GaN晶体并持续40小时，在所述条件中与Ga熔融物发生反应而产生作为Ga原料气体的Ga氯化物气体的氯化氢气体的分压为6.4kPa，作为氮原料气体的氨(NH3)气的分压为15.6kPa，且晶体生长温度为1080℃。得到的GaN晶体具有8mm的厚度。这意味着晶体生长速率为200μm/小时。然后，以与实施例I相同的方式，通过从GaN晶体切出八个GaN衬底并研削和研磨其两个主面，得到了50.8mm直径×400μm厚度的八个GaN衬底，其第一主面的平均粗糙度Ra为0.6nm且其第二主面的平均粗糙度Ra为0.8μm，且将其相对于<
Figure BDA0000127176400000256
>方向的倾斜角、相对于垂直于<
Figure BDA0000127176400000257
>方向和<
Figure BDA0000127176400000258
>方向的方向的倾斜角(即在第一主面1m上在点Pc、点P1、点P2、点P3和点P4的各个点处的第一主面与{
Figure BDA0000127176400000259
}面之间的倾斜角)分别示于表IV中。
2.保存GaN衬底
对如上所述得到的八个GaN衬底中七个GaN衬底中的各个衬底进行洗涤，然后在具有表IV中所示氧浓度和水蒸气浓度的气氛内(在作为惰性气体的气态氮、气态氧和水蒸气的气态混合物的气氛中)保存六个月(实施例IV-1～实施例IV-6和实施例IV-R1)。在GaN衬底的上述制造和洗涤之后，在不经历这种保存的情况下，在10分钟内将剩余的一个GaN衬底放入MOCVD装置的晶体生长反应室内，并按如下制造了半导体器件(实施例IV-S)。
3.制造半导体器件
在保存之后的上述七个GaN衬底(实施例IV-1～实施例IV-6和实施例IV-R1)和未保存的一个GaN衬底(实施例IV-S)的每一个上，以与实施例I相同的方式，制造了作为半导体器件的40个LED。将半导体器件实施例IV-S的平均发光强度定为1.00，将实施例IV-1～实施例IV-6和实施例IV-R1的相对平均发光强度示于表IV中。
参考表IV，关于其中在如下GaN衬底的第一主面上形成至少一层半导体层的半导体器件，应理解如下内容，其中所述GaN衬底的所述第一主面上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点(例如点P1、点P2、点P3或点P4)处的面取向，相对于{
Figure BDA0000127176400000281
}在<>方向上具有-10.0°以上且10.0°以下的倾斜角且在垂直于<>方向和<
Figure BDA0000127176400000284
>方向的方向上具有-10.0°以上且10.0°以下的倾斜角。相对于使用后形成的未保存的GaN衬底的半导体器件(实施例IV-S)的相对平均发光强度，利用在氧浓度为0.05体积％且水蒸气浓度为0.1g/m3至氧浓度为15体积％且水蒸气浓度为20g/m3的气氛内保存的GaN衬底的半导体器件(实施例IV-1～实施例IV-6)的相对平均发光强度保持为高的0.51～0.90。
应注意，尽管在上述实施例I至实施例IV中，在各种情况中保存期都为6个月，但证实了，如果保存期不到6个月或超过6个月，则获得的效果不发生变化。
此刻公开的实施方式和实施例在所有方面都应该被视为是示例性的和非限制性的。本发明的范围不是由上述说明书给出而是由权利要求书的范围给出，并包括与权利要求书的范围等价的含义及所述范围内的所有修改。
符号说明
1：GaN衬底；1a：晶面；1c：作为(0001)面或(
Figure BDA0000127176400000285
)面的面；1m、1n、100pm、100qm、110pm：主面；10：保存装置；20：气体导入管；23、43：气体；29：气体导入阀；31：除氧剂；32：脱水剂；40：气体排出管；49：气体排出阀；100：GaN母晶体；100p、100q：GaN母晶体片；100pt、100qt：侧面；110、120：GaN晶体；110p、110q、120p、120q：部分区域；110s：GaN起始衬底；110t、120t：延伸面；110u、110v、120u、120v：平行面；200：半导体器件；200u：半导体晶片；210：半导体层；211：n型GaN层；212：In0.2Ga0.8N层；213：Al0.2Ga0.8N层；214：p型GaN层；221：n侧电极；222：p侧电极；230：发光

Claims (13)

1.一种GaN衬底保存方法，所述方法将GaN衬底(1)保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，其中所述GaN衬底(1)具有平坦的第一主面(1m)，并且所述GaN衬底(1)的所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面(1a)的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面(1a)相对于通过所述任意点的面(1c)倾斜50°～90°，所述面(1c)为(0001)面或(
Figure FDA0000127176390000011
)面。
2.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中所述氧浓度不大于10体积％，且所述水蒸气浓度不大于15g/m3。
3.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中所述氧浓度不大于6体积％，且所述水蒸气浓度不大于5g/m3。
4.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中用于保存所述GaN衬底的气氛由含有惰性气体、气态氧和水蒸气的气体混合物形成，所述氧浓度不小于0.05体积％，且所述水蒸气浓度不小于0.1g/m3。
5.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中所述第一主面(1m)的平均粗糙度Ra为20nm以下，且所述第二主面(1n)的平均粗糙度Ra为20μm以下。
6.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中所述第一主面(1m)的平均粗糙度Ra为5nm以下，且所述第二主面(1n)的平均粗糙度Ra为10μm以下。
7.如权利要求1所述的GaN衬底保存方法，其中所述任意指定的晶面(1a)的面取向为{
Figure FDA0000127176390000012
}。
8.如权利要求7所述的GaN衬底保存方法，其中所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure FDA0000127176390000021
}在<
Figure FDA0000127176390000022
>方向上具有-10°以上且10°以下的倾斜角，并在垂直于<
Figure FDA0000127176390000023
>方向和<
Figure FDA0000127176390000024
>方向的方向上具有-10°以上且10°以下的倾斜角。
9.如权利要求7所述的GaN衬底保存方法，其中所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure FDA0000127176390000025
}在<
Figure FDA0000127176390000026
>方向上具有-3°以上且3°以下的倾斜角，并在垂直于<
Figure FDA0000127176390000027
>方向和<>方向的方向上具有-3°以上且3°以下的倾斜角。
10.如权利要求7所述的GaN衬底保存方法，其中所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于{
Figure FDA0000127176390000029
}在<
Figure FDA00001271763900000210
>方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角，并在垂直于<
Figure FDA00001271763900000211
>方向和<
Figure FDA00001271763900000212
>方向的方向上具有-0.5°以上且0.5°以下的倾斜角。
11.一种GaN衬底，所述GaN衬底保存在氧浓度不大于15体积％且水蒸气浓度不大于20g/m3的气氛中，并具有平坦的第一主面(1m)，所述GaN衬底的所述第一主面(1m)上的与其外部边缘隔开3mm以上的任意点处的面取向，相对于任意指定的晶面(1a)的面取向具有-10°以上且10°以下的倾斜角，所述晶面(1a)相对于通过所述任意点的面(1c)倾斜50°～90°，所述面(1c)为(0001)面或(
Figure FDA00001271763900000213
)面。
12.一种半导体器件，其包含权利要求11的GaN衬底(1)和形成于所述GaN衬底(1)的第一主面(1m)上的至少一层半导体层(210)。
13.一种半导体器件制造方法，所述方法包括：
准备权利要求11的GaN衬底(1)的步骤，以及
在所述GaN衬底(1)的所述第一主面(1m)上生长至少一层半导体层(210)的步骤。
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