DE10313062A1 - Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE10313062A1
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Masatomo Shibata
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Abstract

Zum Schaffen eines Halbleitersubstrats eines Nitrids der Gruppe III mit einer kleinen Verwerfung schafft diese Erfindung ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: DOLLAR A epitaktisches Aufwachsen einer GaN-Schicht 33 mit einer bei Niedertemperatur aufgewachsenen GaN-Pufferschicht 32 auf einem Saphirsubstrat 31; DOLLAR A Entfernen des Saphirsubstrats 31, der GaN-Pufferschicht 32 und eines kleinen Teils der GaN-Schicht 33 von dem Substrat, das aus einem Aufwachsreaktionsapparat herausgenommen wurde, um ein selbsttragendes GaN-Substrat 35 zu erhalten; und danach DOLLAR A Wärmebehandeln des GaN-Substrats 35 durch Legen desselben in einen Elektroofen unter einer NH¶3¶-Atmosphäre bei 1200 DEG C 24 Stunden lang; was zu einer beträchlichen Reduzierung der Verwerfung des selbsttragenden GaN-Substrats 35 führt, so dass die Versetzungsdichten auf seiner Vorder- und Rückfläche 4 x 10·7· cm·-2· und 8 x 10·5· cm·-2· betragen und dadurch ein so niedriges Verhältnis von Versetzungsdichten von 50 gut gesteuert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
  • Seit von dem Nitridhalbleitermaterial bekannt ist, dass es einen ausreichend großen Bandabstand aufweist und außerdem sein Übergang zwischen Bändern vom direkten Übergangstyp ist, werden viele Untersuchungen zur Verwendung von Nitridhalbleitermaterial in Emissionsvorrichtungen für Licht kurzer Wellenlänge durchgeführt. Da außerdem seine Sättigungsdriftgeschwindigkeit von Elektronen hoch ist und das zweidimensionale Trägergas in dem Heteroübergang zur Verfügung steht, wird Nitridhalbleitermaterial auch als gut anwendbar für Elektronenvorrichtungen angesehen.
  • Die Nitridhalbleiterschicht zum Bilden dieser Vorrichtungen kann durch epitaktisches Aufwachsen auf einem Basissubstrat mit dem Aufdampfverfahren wie z. B. metallorganischem Dampfphasenepitaxie-Verfahren (MOVPE), Molekularstrahlepitaxie- (MBE) oder Hydriddampfphasenepitaxie-Verfahren (HVPE) erhalten werden. Es gibt jedoch kein Basissubstrat, das eine Gitterkonstante aufweist, die zu der dieser Nitridhalbleiterschicht passt, und deshalb ist eine Aufwachsschicht guter Qualität schwer zu erhalten, und die erhaltene Nitridhalbleiterschicht hat die Tendenz, zahlreiche Kristallfehler zu enthalten. Da diese Kristallfehler genau der Faktor sind, der die Verbessung von Vorrichtungsleistung behindert, ist eine Vielzahl von Ansätzen zum Verringern der Kristallfehler innerhalb der Nitridhalbleiterschicht bisher untersucht worden.
  • Als eines der Verfahren zum Erhalten von auf Nitridgrundstoff der Gruppe III basierenden Kristallen, die eine relativ kleine Anzahl von Kristallfehlern enthalten, ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine bei Niedertemperatur aufgebrachte Pufferschicht auf einem Substrat aus einem anderen Material so wie Saphir ausgebildet wird und auf dieser eine Epitaxieaufwachsschicht gebildet wird. In dem Kristallwachstumsverfahren unter Verwendung einer bei Niedertemperatur aufgebrachten Pufferschicht wird Aufbringung von AlN oder GaN auf ein Saphirsubstrat oder dergleichen zuerst um 500°C angewendet, um einen amorphen Film oder einen durchgehenden Film zu bilden, der teilweise Polykristalle enthält. Durch Erhitzen dieser Aufbringung bis auf etwa 1000°C wird ein Teil der Aufbringung verdampft, und die Reste werden zu Kristallen umgewandelt, um Kristallkerne hoher Dichte zu bilden. Anwendung dieser als Kerne für Kristallwachstum führt zu einer GaN-Schicht relativ hoher kristalliner Qualität. Nichtsdestoweniger enthält sie sogar durch Verwendung des Verfahrens, das den Schritt der Ausbildung der bei Niedertemperatur aufgebrachten Pufferschicht aufweist, eine beträchtliche Anzahl von Kristallfehlern wie z. B. Gangversetzungen und Leerrohre, und folglich ist seine kristalline Qualität unzureichend, um solche Hochleistungsvorrichtungen zu schaffen, die momentan benötigt werden.
  • Alternativ ist eine andere Technik umfassend untersucht worden, bei der ein GaN-Substrat als ein Substrat für Kristallwachstum verwendet wird und auf diesem ein Halbleiter-Mehrschichtfilm zum Aufbauen eines Vorrichtungsabschnitts ausgebildet wird. Ein solches GaN-Substrat für Kristallwachstum wird im folgenden als ein selbsttragendes GaN-Substrat bezeichnet. Unter den Techniken zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats ist die ELO-Technik (Epitaxial Lateral Overgrowth, Epitaktische Seitenüberwachsung) gut bekannt. Die ELO ist eine Technik, bei der eine Maskenschicht mit Streifenöffnungen auf einem Basissubstrat ausgebildet wird und das Seitenwachstum von den Öffnungen initiiert wird, um eine GaN-Schicht mit wenigen Versetzungen zu erhalten. In der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 251253/1999 wird vorgeschlagen, dass eine GaN-Schicht auf einem Saphirsubstrat unter Verwendung dieser ELO-Technik ausgebildet wird und anschließend das Saphirsubstrat durch Ätzen oder dergleichen zum Herstellen eines selbstragenden GaN-Substrats entfernt wird.
  • Inzwischen ist die FIELO-Technik (Facet-Initiated Epitaxial Lateral Overgrowth; Facetteninitüerte epitaktische Seitenüberwachsung); (A. Usui et al., Jpn. J. Appl. Phys., Bd. 36 (1997), Seiten L899-L902) als eine der Techniken entwickelt worden, die eine Weiterentwicklung der ELO-Technik darstellt. Diese Technik teilt einen gemeinsamen Bereich mit ELO in dem Punkt der Durchführung von selektivem Aufwachsen unter Verwendung einer Siliziumoxidmaske, unterscheidet sich jedoch von der ELO in dem Punkt der Ausbildung von Facetten dabei in Maskenöffnungsabschnitten. Ausbildung von Facetten ändert die Fortpflanzungsrichtung von Versetzungen und senkt daher die Anzahl von Gangversetzungen, die die Oberseite der Epitaxieaufwachsschicht erreichen. Mit diesem Verfahren kann ein selbsttragendes GaN-Substrat hoher Qualität mit einer relativ kleinen Anzahl von Kristallfehlern durch das Verfahren erhalten werden, bei dem eine dicke GaN-Schicht auf einem Basissubstrat zum Beispiel aus Saphir aufgewachsen wird und anschließend das Basissubstrat von diesem entfernt wird.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Für das in einem solchen Verfahren erzeugte selbsttragende GaN-Substrat bleiben jedoch zu lösende Probleme bestehen. Das wesentlichste Problem ist das Auftreten der Verwerfung. Zum Beispiel ist es von dem selbstragenden GaN-Substrat, von dem das Saphirsubstrat entfernt wird, bekannt, dass es sich wie eine Konkave nach innen biegt, wobei die Aufwachsfläche an der Oberseite ist. Der Krümmungsradius dieser gebogenen Verwerfung kann die Höhe von mehreren zehn cm oder dergleichen erreichen. Wenn diese Verwerfung schwerwiegend ist, wenn es als ein Substrat verwendet wird, auf dem eine Schichtstruktur für die Vorrichtung mit einem MOVPE-Gerät oder dergleichen aufgewachsen wird, kann das Substrat nicht an seinem Substrathalter anhaften und dadurch wird eine Temperaturverteilung erzeugt, die es unmöglich macht, die einheitliche Verteilung von Zusammensetzungs- und Dotiermitteldichte zu erreichen. Da es ferner schwierig wird, einheitlich Lithographie darauf durchzuführen, wird die Ausbeute für Vorrichtungen umfassend gesenkt. Natürlich ist es um so besser, je kleiner das Ausmaß der gebogenen Verwerfung ist, und es ist erwünscht, den Krümmungsradius nicht kleiner als 1 m zu gestalten.
  • Angesichts der obigen Probleme, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines selbsttragenden Substrats eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiters mit verringerter gebogener Verwerfung.
  • Die Untersuchungen durch die Erfinder haben enthüllt, dass die Verwerfung des selbsttragenden Substrats auf die Variation der Versetzungsdichte in dem Substrat zurückzuführen ist, das heißt, die Versetzungsdichte (insbesondere, die Dichte von Stufenversetzung) gemittelt über die gesamte Vorderfläche des Substrats unterscheidet sich von der der Rückfläche. Mit anderen Worten, je größer der Unterschied zwischen den Versetzungsdichten einer Oberfläche des Substrats und der anderen Oberfläche desselben ist, desto schwerwiegender ist der Grad von gebogener Verwerfung. Dementsprechend wird es zum Reduzieren der Verwerfung besonders wichtig, diese Verteilung von Versetzungsdichten zu steuern.
  • Eine Beobachtung, dass ein Dichtegradient von Versetzung oder eine Differenz in der Stufenversetzungsdichte zwischen einer Oberfläche und der anderen Oberfläche zu der Verwerfung des Substrats führt, kann in der folgenden Weise erklärt werden. Wenn in einem hexagonalen Kristall von GaN Kristallkörner mit einer hohen Dichte vorliegen, werden leichte Variationen in der Ausrichtung von Kristallkörnern durch seine Gitterfehlanpassung mit dem Substrat eines anderen Materials verursacht, und dies kann folglich zur Erzeugung zahlreicher Stufenversetzungen an ihren Grenzbereichen führen. Ein beinahe lineares Verhältnis wird zwischen der Stufenversetzungsdichte und der Korngröße festgestellt, und es wird ferner festgestellt, dass die folgende Verhältnisgleichung zwischen der Größe d0 dieses Kristallkorns und der Größe 8 der innerhalb des Substrats akkumulierten Spannung existiert:

    ε = Δ/d0 (1)

    wobei Δ beinahe gleich dem Burger-Vektor der Stufenversetzung ist. Wenn angenommen wird, dass ein Unterschied zwischen den Versetzungsdichten auf einer Oberfläche und der anderen Oberfläche eines Substrats vorliegt, liegt daher eine Variation in der Größe von Spannung innerhalb des Substrats vor, welche die Erzeugung der Verwerfung bewirkt.
  • Wenn in der Praxis ein selbsttragendes GaN-Substrat durch Aufwachsen einer GaN- Schicht auf ein Substrat aus einem anderen Material durch epitaktisches Aufwachsen erzeugt wird und anschließend das Substrat von dem anderen Material entfernt wird, wird die Stufenversetzungsdichte auf der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der GaN-Schicht so hoch wie 109 bis 1011 cm-2 aufgrund der Gitterfehlanpassung. Sogar mit solchen Kristallen kann die Versetzungsdichte auf der oberen Oberfläche der GaN- Schicht auf eine so niedrige Höhe wie 105 bis 107 cm-2 durch verschiedene Techniken zur Senkung der Anzahl von Versetzungen wie z. B. Mittel von Seitenaufwachsen oder Dickfilmaufwachsen reduziert werden. Hinsichtlich einer solchen Substratverwerfung wird normalerweise beobachtet, dass die Stufenversetzungsdichte von ungefähr 109 cm-2 für eine Oberfläche bzw. von etwa 106 cm-2 für die andere Oberfläche beträgt. In dem Fall eines selbsttragenden GaN-Substrats mit einer Dicke von 200 µm wird die Verwerfung sehr schwerwiegend mit einem Krümmungsradius von 20 cm oder dergleichen, so dass es schwierig ist, ein solches Substrat für die Vorrichtungsanwendung in dieser Form vorzulegen. Nichtsdestoweniger, wenn die Größe der Stufenversetzungsdichte für die Oberfläche mit der höheren Dichteseite auf 107 cm-2 oder dergleichen reduziert wird, wird eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur gebogenen Verwerfung erzielt, wobei der Krümmungsradius für die Verwerfung bis 10 m oder dergleichen erreicht und ein für die Vorrichtungsanwendung geeignetes Substrat erhalten werden kann.
  • Die Gründe, warum die Verwerfung des Substrats speziell durch die Steuerung der Stufenversetzungsdichte unterdrückt werden kann, sind so weit beschrieben worden, aber die Verwerfung des Substrats kann in ähnlicher Weise wirksam durch die Steuerung der Gesamtversetzungsdichte einschließlich der Stufenversetzungsdichte unterdrückt werden.
  • Dementsprechend basiert die vorliegende Erfindung auf der oben genannten Ansicht; durch diese wird die Verwerfung des Substrats durch die Steuerung der Gesamtversetzungsdichte, und genauer ausgedrückt, durch die Steuerung der Stufenversetzungsdichte, unterdrückt.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat, das ein selbsttragendes Substrat darstellt, wobei,
    wenn eine Versetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer niedrigeren Versetzungsdichte als n1 bezeichnet wird und eine Versetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer höheren Versetzungsdichte als n2 bezeichnet wird, ihr Verhältnis von n2/n1 kleiner als 750 ist.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung eines Substrats. Da ihre Auswirkung zum Reduzieren der Verwerfung stabil gegeben ist, kann auch hervorragende Stabilität für ein Verfahren erreicht werden.
  • In dem auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrat gemäß dieser Erfindung kann n1 vorzugsweise auf nicht größer als 1 × 108 cm-2 und stärker bevorzugt auf nicht größer als 1 × 107 cm-2 eingestellt werden. Dies wird die wirksame Unterdrückung der Verwerfung erreichen, während hervorragende kristalline Qualität erzielt wird.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat, das ein selbsttragendes Substrat dargestellt; wobei,
    wenn eine Stufenversetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer niedrigeren Stufenversetzungsdichte als m1 bezeichnet wird und eine Stufenversetzungsdichte auf einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer höheren Stufenversetzungsdichte als m2 bezeichnet wird, ihr Verhältnis von m2/m1 kleiner als 1000 ist.
  • Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung eines Substrats. Da ihre Auswirkung zum Reduzieren der Verwerfung stabil gegeben ist, kann auch hervorragende Stabilität für ein Verfahren erzielt werden.
  • In dem auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung kann ml vorzugsweise auf nicht größer als 5 × 107 cm-2 und stärker bevorzugt nicht größer als 5 × 106 cm-2 eingestellt werden. Dies kann wirksam die Unterdrückung der Verwerfung erreichen, während hervorragende kristalline Qualität erzielt wird.
  • Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats; welches die folgenden Schritte aufweist:
    Bilden einer auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht auf einem Substrat eines anderen Materials;
    Trennen des Substrats des anderen Materials von der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht; und
    Anwenden einer Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte auf eine Oberfläche der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht, welche auf einer Seite liegt, von der das Substrat des anderen Materials getrennt wurde.
  • Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats, das die folgenden Schritt aufweist:
    Bilden einer auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht auf einem Substrat aus einem anderen Material durch epitaktisches Aufwachsen, und anschließend Trennen des Substrats aus dem anderen Material von der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht; wobei
    eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur nicht niedriger als 1150°C entweder während des Aufwachsens der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht oder nach dem Aufwachsen der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht durchgeführt wird. Dieses Herstellungsverfahren kann ferner den Schritt aufweisen, eine Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte auf eine Oberfläche der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht anzuwenden, welche auf einer Seite liegt, von der das Substrat des anderen Materials getrennt wurde.
  • Dem vorgenannten Herstellungsverfahren zufolge, kann ein selbsttragendes auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat, das beträchtlich in bezug zur Verwerfung des Substrats verbessert ist, stabil erhalten werden.
  • Diese Verfahren zum Herstellen eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Beschaffenheit aufweisen, in der die Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte den Schritt aufweist, einen Bereich der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht auf eine Dicke von nicht weniger als 100 µm von einer Seite zu entfernen, von der das Substrat aus dem anderen Material getrennt wurde.
  • Ferner können diese Verfahren zum Herstellen eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschaffenheit aufweisen, in der die Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte den Schritt aufweist, eine Wärmebehandlung auf die auf Nitrid der Gruppe III basierende Halbleiterschicht bei einer Temperatur nicht niedriger als 1150°C anzuwenden. Auf diese Weise können die Versetzungsdichten wirksam gesenkt werden. Hier wird die Dauer für die Behandlung vorzugsweise auf 10 Minuten oder länger festgelegt. Ferner wird angesichts des Ziels zum stabilen Reduzieren der Anzahl von Versetzungsdichten die Wärmebehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur nicht unter 1200°C durchgeführt.
  • Außerdem implizieren die Versetzungsdichte und die Stufenversetzungsdichte, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die Dichte gemittelt über eine spezielle Ebene. Zum Beispiel gibt es in dem Fall von auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstraten, die durch maskiertes Aufwachsen hergestellt werden, bei einigen Aufwachsverfahren Fälle, in denen die Versetzungsdichte innerhalb einer Oberfläche eines Substrats variiert. Selbst wenn eine solche Variation in der Verteilung von Versetzungsdichten in der Ebene vorliegt, kann die Verwerfung des Substrats wirksam reduziert werden, indem man die durchschnittliche Versetzungsdichte und die durchschnittliche Stufenversetzungsdichte die Werte innerhalb der jeweiligen oben beschriebenen Bereiche annehmen lässt.
  • Fig. 1(a)-(d) sind eine Reihe von Querschnittansichten, die die Schritte eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Hydriddampfphasenepitaxiegerät zeigt, welche für das GaN-Aufwachsen wie in den Beispielen beschrieben verwendet wird.
  • Fig. 3 (a) & (b) sind eine Reihe von Querschnittansichten, die die Schritte eines anderen Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Fig. 4(a)-(c) sind eine Reihe von Querschnittansichten, die die Schritte eines anderen Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Fig. 5(a)-(c) sind eine Reihe von Querschnittansichten, die die Schritte eines anderen Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • Fig. 6 ist ein Diagramm zum Erklären eines Beispiels eines Temperaturprofils, das in einem Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Fig. 7 ist ein Diagramm zum Erklären eines anderen Beispiels eines Temperaturprofils, das in einem Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Krümmungsradius des Substrats von dem Verhältnis der Gesamtversetzungsdichten zeigt, die auf der Vorderfläche und der Rückfläche in dem selbsttragenden GaN-Substrat beobachtet werden.
  • Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Krümmungsradius des Substrats von dem Verhältnis der Stufenversetzungsdichten zeigt, die auf der Vorderfläche und der Rückfläche in dem selbsttragenden GaN-Substrat beobachtet werden.
  • Ein "selbsttragendes" Substrat, wie es in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kennzeichnet ein jegliches Substrat, das seine eigene Form aufrechterhalten kann und ausreichende mechanische Stabilität aufweist, um keine Unbequemlichkeit bei der Handhabung zu verursachen. Um eine solche Stabilität aufzuweisen, wird eine Dicke eines selbsttragenden Substrats auf vorzugsweise nicht weniger als 30 µm und stärker bevorzugt nicht weniger als 50 µm festgelegt. Unter Berücksichtigung eines solche Faktors wie Einfachheit der Abspaltung nach der Vorrichtungsbildung, wird die Dicke des selbsttragenden Substrats ferner festgelegt, um vorzugsweise nicht größer als 1 mm und stärker bevorzugt nicht größer als 300 µm zu sein. Wenn das Substrat unnötig dick ist, wird seine Abspaltung schwierig durchzuführen, was Rauhigkeit auf der abgespaltenen Facette bewirkt. Infolgedessen kann, wenn zum Beispiel bei Anwendung in einem Halbleiterlaser oder dergleichen ein Problem von Verschlechterung der Vorrichtungsbildung entstehen, das aus dem Reflexionsverlust resultiert.
  • Für einen auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiter in der vorliegenden Erfindung kann ein Halbleiter gegeben sein, der durch InxGayAl1-x-yN (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1) ausgedrückt wird. Unter Halbleitern dieser Art werden GaN, AlGaN und dergleichen vorzugsweise verwendet, da sie gut die für die Substratmaterialien erforderlichen Qualitäten einschließlich mechanischer Stabilität und Herstellungsstabilität erfüllen.
  • In der vorliegenden Erfindung wird die Verwerfung des Substrats durch eine Reduzierung der Versetzungsdichte in dem selbsttragenden Substrat unterdrückt, insbesondere der darin enthaltenen Stufenversetzungsdichte. Zum Kennzeichnen von Versetzungen werden allgemein die Ausdrücke "Stufe" und "Schraube" verwendet. Die Stufenversetzung und die Schraubenversetzung stellen Fälle dar, in denen der Burger-Vektor b senkrecht bzw. parallel zu der Laufrichtung der Versetzungslinie ist. In dem Fall, dass die Versetzung eine Mischung aus Beschaffenheiten von Stufe und Schraube aufweist, mit anderen Worten, der Burger-Vektor b schräg zu der Versetzungslinie ist, wird dies als die "gemischte Versetzung" bezeichnet. Nun gibt es Fälle innerhalb einer Linie eines Versetzungsmusters, in denen sich die Richtung der Versetzungslinie in bezug zur Richtung des Burger-Vektors b ändert. Die Versetzung verläuft nicht unbedingt in einer geraden Linie und krümmt sich oft. Als ein Extrembeispiel, unter der Annahme des Falls, in dem eine Versetzungslinie als ein Ring ausgebildet ist, gehören ihre Segmente, die parallel zu dem Burger-Vektor b laufen, zu Schraubenversetzungen, während die senkrecht zu dem Burger-Vektor b laufenden Segmente zu Stufenversetzungen gehören. Die "Stufenversetzung", wie in der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst einen solchen Fall, das heißt nur ein Teil der Versetzung gehört zu den Stufenversetzungen.
  • Die Beschaffenheit der Versetzungen kann zum Beispiel durch Verwendung von Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) identifiziert werden. Wenn der normale Vektor g (im folgenden als "Beugungsvektor" bezeichnet) zu der ausgewählten Beugungsebene des Gitters senkrecht zu dem Burger-Vektor b der Versetzungslinie ist, mit anderen Worten, das innere Produkt dieser Vektoren null ist (der Beugungsvektor g der Burger- Vektor b = 0), verschwindet der Kontrast für die Versetzung in den TEM-Beobachtungen. Durch Verwendung dieser Tatsache kann die Beschaffenheit (Stufe, Schraube oder gemischt) unbekannter Versetzungen bestimmt werden.
  • Ferner kann die Identifizierung der Versetzungsbeschaffenheit auch von dem Ergebnis von Beobachtungen hinsichtlich der Form und der Tiefe des Ätzgrübchens durchgeführt werden, das durch darauf angewendetes selektives Ätzen mit einer Chemikalienlösung gebildet wird.
  • Ein auf Nitrid der Gruppe III basierendes selbsttragendes Halbleitersubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Aufwachsen einer Schicht aus auf Nitrid der Gruppe III basierendem Halbleiter auf einem Substrat eines anderen Materials durch FIELO- oder Pendeo-Epitaxie und anschließendes Entfernen des Substrats von dem anderen Materials gebildet werden. Bei Herstellung durch ein solches Verfahren kann ein Substrat mit einer niedrigen Versetzungsdichte auf seiner Oberfläche stabil hergestellt werden. FLELO ist ein Verfahren, bei dem eine Maske mit einer Vielzahl von Öffnungen zuerst gebildet wird und anschließend, während eine Facettenstruktur durch Festlegen der Öffnungen als Aufwachsbereich gebildet wird, eine GaN-Schicht durch Aufdampfen aufgewachsen wird. Aus benachbarten Öffnungen gewachsene GaN-Kristalle vereinigen sich, so dass die Fortpflanzungsrichtung von Versetzungen zu der Richtung parallel zu dem Substrat geändert wird, und eine GaN-Schicht mit einer niedrigen Versetzungsdichte auf seiner Oberfläche erhalten werden kann. Durch Trennen dieser GaN-Schicht vom Substrat des anderen Materials kann ein selbsttragendes GaN- Substrat hoher Qualität erhalten werden. Inzwischen wird in der Pendeo-Epitaxie eine bei Niedertemperatur aufgewachsene Pufferschicht aus AlxGa1-xN (0 ≤ x ≤ 1) zuerst auf einem Substrat aus einem anderen Material gebildet, und anschließend wird eine erste kristalline Schicht aus AlyGa1-yN (0 ≤ y ≤ 1) darauf gebildet. Nachdem eine Maske mit einer Vielzahl von Streifenöffnungen auf dieser kristallinen Schicht ausgebildet wurde, wird Ätzen zum Bilden der ersten AlyGa1-yN-Schicht in Streifenform strukturiert durchgeführt. Als nächstes werden durch Verwendung dieser als Ursprung Kristalle aus AlzGa1-zN (0 ≤ z ≤ 1) mit Aufdampfen aufgewachsen, um eine zweite einzelne kristalline Schicht aus einem dicken Film aus AlzGa1-zN zu bilden. Danach kann durch Trennen der zweiten einzelnen kristallinen Schicht von dem Substrat aus dem anderen Material ein selbsttragendes Substrat hoher Qualität erhalten werden.
  • Wenn jedoch ein Substrat durch diese Verfahren hergestellt wird, obwohl seine Versetzungen reduziert sind und hervorragende kristalline. Qualität erhalten wird, zeigt sein Verwerfungsausmaß eine Tendenz zu weiterem Anstieg. Während Versetzungen auf der Oberfläche für Vorrichtungsbildung sicherlich wirksam reduziert werden, bleiben zahlreiche Versetzungen auf der Oberfläche entgegengesetzt der Oberfläche für die Vorrichtungsbildung wie sie sind. Deshalb wird ein Verhältnis der Versetzungsdichte auf der Vorderfläche des Substrats zu dem der Rückfläche durch den Versuch selbst, Versetzungen zu reduzieren, um so größer als das für konventionelle. Wenn angewendet auf ein solches Substrat mit reduzierten Versetzungen, kann die vorliegende Erfindung beträchtliche Auswirkungen demonstrieren und kann die Verwerfung wirksam unterdrücken, während hervorragende kristalline Qualität erzielt wird.
  • Unter Bezugnahme auf die Beispiele wird die vorliegende Erfindung im folgenden ausführlich erklärt. Die Ausdrücke die "Gesamtversetzungsdichte" und "Stufenversetzungsdichte", wie sie in den Beispielen verwendet werden, implizieren die jeweiligen Dichten gemittelt entweder über die Vorderfläche oder die Rückfläche des Substrats.
    • Beispiel 1
  • Im vorliegenden Beispiel wurde ein selbsttragendes GaN-Substrat durch Aufwachsen einer epitaktischen GaN-Schicht auf ein Saphirsubstrat mit dem vorgenannten FIELO und anschließendes Entfernen des Saphirsubstrats hergestellt, und die Beurteilung desselben wurde durchgeführt. Bezugnehmend auf Fig. 1, wird ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel im folgenden beschrieben.
  • Zuerst wurde, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, unter Verwendung eines Saphirsubstrats 11 eine epitaktische GaN-Schicht 12 aufgewachsen, und eine Siliziumoxidmaske 13 mit Streifenöffnungen wurde darauf ausgebildet, und anschließend wurde das Substrat in ein HVPE-Aufbringungsgerät wie in Fig. 2 gezeigt gelegt. Dieses Gerät versetzt GaCl, welches ein Halogenid eines Elements der Gruppe III ist, in die Lage, auf das Substrat 24 gebracht zu werden, und GaCl selbst wurde durch die Reaktion von Ga-Metall 21 mit HCl gebildet, das zusammen mit einem Trägergas aus H2 oder N2 durch ein Zuführrohr 22 geliefert wurde. In dem Substratbereich desselben wurden GaCl und NH3, die durch das Zuführrohr 23 zuführt wurden, gemischt, und durch Reaktion derselben wurde GaN auf einem Substrat 23 durch Aufdampfen gebildet. Die Temperatur des Substratsbereichs wurde auf 1000°C durch Erhitzen mit einem Elektroofen 25 eingestellt. Ferner betrug der Partialdruck von GaCl und NH3 für die Quellenmaterialien 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm. Unter diesen Bedingungen betrug die Wachstumsrate desselben ungefähr 50 µm/h. Dotierung wurde durch Zuführen von SiH2Cl2 als ein Dotierquellengas für den Substratbereich durch ein Dotiergaszuführrohr 26 durchgeführt und eine Sidotierte GaN-Schicht 14 mit einer Dicke von ungefähr 350 µm wurde aufgewachsen, wie in Fig. 1(b) gezeigt ist.
  • Nun wurde dieses Substrat aus einem Reaktionsapparat herausgenommen und, wie in Fig. 1(c) gezeigt ist, sowohl das Saphirsubstrat als auch ein Teil der GaN-Schicht innerhalb einer Dicke von mehreren µm oder dergleichen wurden von der dicken Schicht entfernt, und dadurch wurde ein selbsttragendes GaN-Substrat 15 erhalten. Als ein Verfahren zum Entfernen eines Saphirsubstrats ist es möglich, zum Beispiel Mittel mechanischer Polierung oder Ätzung mit einer stark basischen oder stark sauren Chemikalie zu verwenden. Ferner kann physikalisches Ätzen mit geladenem Teilchenstrahl oder einem neutralen Teilchenstrahl auch verwendet werden. Außerdem kann das Saphirsubstrat durch Anlegen eines ultravioletten Laserstrahls an dasselbe entfernt werden, der durch das Saphirsubstrat übertragen werden kann, jedoch durch GaN absorbiert wird und dadurch seinen Teil nahe der Grenzfläche schmilzt.
  • Die Untersuchung der Versetzungsdichten in diesem selbsttragenden GaN-Substrat 15 zeigt, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden ist, bei 5 × 109 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 1 × 106 cm-2 beurteilt wurde. Von diesen wurden die Dichten von Stufenversetzungen allein für die Rück- und die Vorderseite bei 4,5 × 109 cm-2 bzw. 3,5 × 105 cm-2 beurteilt. Hierbei wurde für die Bestimmung der Versetzungsdichten, wenn die Versetzungsdichte 108 cm-2 überstieg, insbesondere für die Substratrückfläche die Transmissions-Elektrodenmikroskopie-Beobachtungen (TEM) für seine untere Oberfläche und vertikalen Schnitt durchgeführt, aber wenn die Versetzungsdichte diesen Wert nicht überstieg, wurde zuerst selektives Ätzen mit einer chemischen Lösung darauf angewendet und die Anzahl von dadurch gebildeten Ätzgrübchen wurde unter Verwendung entweder eines optischen Mikroskops oder eines Rasterelektronenmikroskops gezählt. Die Formen der Ätzgrübchen können grob in zwei Gruppen unterteilt werden, und eine Gruppe weist jeweilige flache Ätzgrübchen auf, die Stufenversetzungen entsprechen. Diese Klassifizierung kann wie folgt geprüft werden. Wenn ein Dunkelfeldbild für einen vertikalen Abschnitt einer ein Ätzgrübchen zeigenden Probe unter Verwendung von Transmissions-Elektronenmikroskopie aufgenommen wird, kann der Burger-Vektor der Versetzung auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem g Vektor des Elektronenstrahls und der Richtung der Versetzungslinie darin bestimmt werden, und mit diesem Ergebnis kann die Beschaffenheit dieser Versetzung identifiziert werden.
  • Die Messung der Verwerfung des hergestellten selbsttragenden GaN-Substrats 15 zeigte an, dass sein Krümmungsradius als 30 cm bewertet wurde. Für das Verfahren für die Verwerfungsmessung können gute genaue Ergebnisse zum Beispiel durch die Röntgenschwingkurvenmessung einfach erhalten werden. Kurz gesagt, wird die Änderung im Bragg-Winkel θB kontrolliert, während die Probe mit der Verwerfung um x in der Querrichtung bewegt wird, und der Krümmungsradius p kann gegeben sein durch die Verhältnisgleichung:

    (1ρ) = dθB/dx.
  • Als nächstes, wie in Fig. 1(d) gezeigt ist, wurde von der Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, ein Bereich 16 bis zu einer Dicke von etwa 150 µm entfernt, und dadurch wurde ein selbsttragendes GaN-Substrat 17 erhalten. Für diese Entfernung wurde geschmolzenes KOH verwendet. Da dieses Ätzmittel nur die N-Ebene selektiv ätzen kann, kann es zweckdienlich insbesondere zum Ätzen der Rückfläche (der Seite entgegengesetzt der Aufwachsvorderfläche) der GaN-Schicht verwendet werden. Außerdem ist es ohne Selektivität für Ätzung dennoch möglich, chemisches Ätzen auf eine GaN-Rückfläche anzuwenden, wenn ein Schutzfilm aus SiO2 oder dergleichen über der GaN-Vorderfläche ausgebildet wird, und außerdem kann die Entfernung sogar durch mechanisches Polieren erfolgen.
  • Als ein Ergebnis sanken in dem selbsttragende GaN-Substrat 17 die Gesamtversetzungsdichte und die Stufenversetzungsdichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, auf 5 × 107 cm-2 bzw. 3 × 107 cm-2. Bei Messung der Verwerfung dieses Substrats wurde ein Krümmungsradius von 5 m gemessen, was eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung zeigt. Auf diesem Substrat wurde eine Schichtstruktur für einen auf InGaN basierenden Laser aufgewachsen und der Laser wurde versuchsweise hergestellt. Da die reduzierte Verwerfung nicht nachteilhaft die Belichtungseinheitlichkeit im Lithographieschritt beeinträchtigte, stieg der Produktionserträg umfassend.
    • Beispiel 2
  • In dem vorliegenden Beispiel wurde ein selbsttragendes GaN-Substrat durch Aufwachsen einer epitaktischen GaN-Schicht auf ein Saphirsubstrat mit der vorgenannten ELO- Technik (S. Nakamura, et al., MRS Internet. J. Nitride Semicond. Res., 451, G1. 1 (1999)), und anschließende Entfernung des Saphirsubstrats hergestellt und die Beurteilung desselben wurde durchgeführt. Bezugnehmend auf Fig. 4, wird im folgenden ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragendes GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel erklärt.
  • Zuerst wurde unter Verwendung eines Saphirsubstrats 41 eine dünne GaN-Schicht 42 epitaktisch aufgewachsen, und darauf wurde eine Siliziumoxidmaske 43 mit Streifenöffnungen in der [1 - 1 0 0] Richtung von GaN ausgebildet, und anschließend wurde durch das MOVPE-Verfahren unter Verwendung von Trimethylgallium (TMGa) und NH3 als das Hauptquellenmaterial eine flache GaN-Schicht 44 bis zu einer Dicke von 10 µm aufgewachsen, wie in Fig. 4(b) gezeigt ist.
  • Als nächstes wurde dieses Substrat in das in Fig. 2 gezeigte vorgenannte HVPE-Aufwachsgerät gelegt. Die Temperatur des Substratbereichs wurde auf 1000°C durch Erhitzung mit einem Elektroofen 25 eingestellt. Ferner betrug der Partialdruck von GaCl und NH3 für die Quellenmaterialien 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm. Unter diesen Bedingungen betrug die Wachstumsrate derselben etwa 50 µm/h. Ferner wurde Dotierung durch Zuführung von SiH2Cl2 als ein Dotierquellengas für den Substratbereich durch das Dotiergaszuführrohr 26 durchgeführt, und eine Si-dotierte GaN-Schicht 45 mit einer Dicke von ungefähr 350 µm wurde aufgewachsen, wie in Fig. 4(c) gezeigt ist. Hiernach wurde dieses Substrat aus dem Reaktionsapparat herausgenommen und, in einer ähnlichen Weise zu der in Fig. 1(c) gezeigten, wurden das Saphirsubstrat sowie eine GaN-Schicht mit einer Dicke von mehreren µm oder dergleichen von der dicken Schicht entfernt und dadurch wurde eine GaN-Schicht 45 in Form eines selbsttragenden Substrats erhalten. Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats ist es möglich, zum Beispiel Mittel mechanischer Polierung oder Ätzung mit einer stark basischen oder stark sauren Chemikalie zu verwenden. Ferner kann auch physikalisches Ätzen mit geladenem Teilchenstrahl oder einem neutralen Teilchenstrahl verwendet werden. Außerdem kann das Saphirsubstrat durch Anlegen eines ultravioletten Laserstrahls an dasselbe entfernt werden, welcher durch das Saphirsubstrat übertragen wird, jedoch durch GaN absorbiert wird und dadurch sein Teil nahe der Grenzfläche geschmolzen wird. Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dieser GaN-Schicht 45 zeigt, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 1,5 × 109 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 2 × 106 cm-2 beurteilt wurde. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 1 × 109 cm-2 bzw. 1 × 106 cm-2 beurteilt.
  • Die Messung der Verwerfung der hergestellten GaN-Schicht 45 (selbsttragendes GaN- Substrat) zeigte an, dass ihr Krümmungsradius als 1 m bewertet wurde.
  • Als nächstes wurde in ähnlicher Weise wie der in Fig. 1 (d) gezeigten von der Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, ein Bereich bis zu einer Dicke von etwa 150 µm entfernt. Für diese Entfernung wurde geschmolzenes KOH verwendet. Da dieses Ätzmittel nur die N-Ebene selektiv ätzen kann, kann es bequem insbesondere zum Ätzen der Rückfläche (der Seite entgegengesetzt der Aufwachsvorderfläche) der GaN-Schicht verwendet werden. Außerdem ist es ohne Selektivität für Ätzen weiterhin möglich, chemisches Ätzen auf eine GaN-Rückfläche anzuwenden, wenn ein Schutzfilm aus SiO2 über der GaN-Vorderfläche gebildet wird, und außerdem kann die Entfernung durch mechanisches Polieren geebnet werden.
  • Als Ergebnis sanken in der selbsttragenden GaN-Schicht 17 die Gesamtversetzungsdichte und die Stufenversetzungsdichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, auf 5 × 108 cm-2 bzw. 2,5 × 108 cm-2. Bei Messung der Verwerfung dieses Substrats wurde ein Krümmungsradius von 3 m gemessen, was eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung zeigt. Auf diesem Substrat wurde eine Schichtstruktur für einen auf InGaN basierenden Laser aufgewachsen, und der Laser wurde versuchsweise hergestellt. Da die reduzierte Verwerfung nicht nachteilhaft die Belichtungseinheitlichkeit im Lithographieschritt beeinträchtigte, stieg der Produktionsertrag umfassend.
    • Beispiel 3
  • In dem vorliegenden Beispiel wurde ein selbsttragendes GaN-Substrat durch Aufwachsen einer epitaktischen GaN-Schicht auf ein Saphirsubstrat mit einer als PENDEO bezeichneten Technik (T.S. Zheleva, MRS Internet. J. Nitride Semicond. Res., 45 1, G3. 38 (1999)) und anschließende Entfernung des Saphirsubstrats hergestellt, und die Beurteilung desselben wurde durchgeführt. Bezugnehmend auf Fig. 5 wird im folgenden ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragendes GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel erklärt.
  • Zuerst wurde unter Verwendung eines Saphirsubstrats 51 auf einer dünnen GaN-Schicht 52 eine Siliziumoxidmaske 53 mit Streifenöffnungen in der [1 - 1 0 0]-Richtung von GaN ausgebildet, und anschließend wurden mittels Trockenätzen oder dergleichen einige Teile der epitaktische GaN-Schicht 52 und einige Teile 54 des Saphirsubstrats darin geätzt, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist. Als nächstes wurde durch das MOVPE-Verfahren unter Verwendung von Trimethylgallium (TMGa) und NH3 als das Hauptquellenmaterial eine flache GaN-Schicht 55 bis zu einer Dicke von 10 µm aufgewachsen, wie in Fig. 5(c) gezeigt ist. Teile trockengeätzter Abschnitte verblieben als Zwischenraum.
  • Dieses Substrat wurde in das in Fig. 2 gezeigte HVPE-Aufwachsgerät gelegt. Die Temperatur des Substratbereichs in dem Gerät wurde auf 1000°C durch Erhitzung mit einem Elektroofen 25 eingestellt. Ferner betrug der Partialdruck von GaCl und NH3 für die Quellenmaterialien 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm. Unter diesen Bedingungen betrug die Wachstumsrate derselben etwa 50 µm/h. Ferner wurde Dotierung durch Zuführung von SiH2Cl2 als ein Dotierquellengas für den Substratbereich durch das Dotiergaszuführrohr 26 durchgeführt, und eine Si-dotierte GaN-Schicht 45 mit einer Dicke von ungefähr 350 µm wurde aufgewachsen, wie in Fig. 5(c) gezeigt ist.
  • Dieses Substrat wurde aus dem Reaktionsapparat herausgenommen und, in einer ähnlichen Weise zu der in Fig. 1(c) gezeigten, wurden das Saphirsubstrat sowie eine GaN- Schicht mit einer Dicke von mehreren µm oder dergleichen von der dicken Schicht entfernt, und dadurch wurde eine GaN-Schicht 56 in Form eines selbsttragenden Substrats erhalten. Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats ist es möglich, zum Beispiel Mittel mechanischer Polierung oder Ätzung mit einer stark basischen oder stark sauren Chemikalie zu verwenden. Ferner kann physikalisches Ätzen mit geladenem Teilchenstrahl oder neutralem Teilchenstrahl auch verwendet werden. Außerdem kann das Saphirsubstrat durch Anlegen eines ultravioletten Laserstrahls an dasselbe entfernt werden, welcher durch das Saphirsubstrat übertragen wird, jedoch durch GaN absorbiert wird und dadurch sein Teil nahe der Grenzfläche geschmolzen wird. Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dieser GaN-Schicht 56 zeigt, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 3 × 109 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 3 × 106 cm beurteilt wird. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 2,4 × 109 cm-2 bzw. 1,2 × 106 cm-2 beurteilt.
  • Die Messung der Verwerfung der hergestellten GaN-Schicht 56 in Form eines als selbsttragendes Substrats zeigte an, dass ihr Krümmungsradius als 80 cm bewertet wurde.
  • Als nächstens wurde in ähnlicher Weise wie der in Fig. 1(d) gezeigten, von der Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, ein Bereich bis zu einer Dicke von etwa 150 µm entfernt. Für diese Entfernung wurde geschmolzenes KOH verwendet. Da dieses Ätzmittel nur die N-Ebene selektiv ätzen kann, kann es bequem insbesondere zum Ätzen der Rückfläche (der Seite entgegengesetzt der Aufwachsvorderfläche) der GaN-Schicht verwendet werden. Außerdem ist es ohne Selektivität für Ätzen weiterhin möglich, chemisches Ätzen auf eine GaN-Rückfläche anzuwenden, wenn ein Schutzfilm aus SiO2 über der GaN-Vorderfläche gebildet wird, und außerdem kann die Entfernung durch mechanisches Polieren geebnet werden.
  • Als Ergebnis, sanken in der GaN-Schicht 56 die Gesamtversetzungsdichte und die Stufenversetzungsdichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, auf 3,5 × 108 cm-2 bzw. 1 × 108 cm-2. Bei Messung der Verwerfung dieses Substrats wurde ein Krümmungsradius von 4 m gemessen, was eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung zeigt.
  • Auf diesem Substrat wurde eine Schichtstruktur für einen auf InGaN basierenden Laser aufgewachsen, und der Laser wurde versuchsweise hergestellt. Da die reduzierte Verwerfung nicht nachteilhaft die Belichtungseinheitlichkeit im Lithographieschritt beeinträchtigte, stieg der Produktionsertrag umfassend.
    • Beispiel 4
  • Im vorliegenden Beispiel wurden die Versetzungsdichten der Oberflächen eines selbsttragenden Substrats durch Wärmebehandlung gesteuert. Bezugnehmend auf Fig. 3 ist ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel im folgenden erklärt.
  • Zuerst wurde unter Verwendung eines Saphirsubstrats 31 eine GaN-Schicht 33 auf einer bei Niedertemperatur aufgewachsenen GaN-Pufferschicht 32 mit dem vorgehend genannten HVPE-Aufwachsgerät von Fig. 2 (Fig. 3(a)) gebildet. In dem Substratbereich innerhalb des Geräts wurden GaCl und NH3, die durch ein Zuführungsrohr 23 zugeführt wurden, gemischt und bildeten, während Wechselwirkung derselben, GaN auf einem Substrat 24 durch Aufdampfen. Die Temperatur des Substratbereichs wurde auf 1000°C unter Verwendung eines Elektroofens 25 eingestellt. Ferner betrugen die Partialdrücke von GaCl und NH3, die beide Quellengase darstellten, 5 × atm bzw. 0,3 atm. Unter diesen Bedingungen betrug die Wachstumsrate derselben etwa 50 µm/h. Ferner wurde Dotierung durch Zuführung von SiH2Cl2 als ein Dotierquellengas für den Substratbereich durch das Dotiergaszuführrohr 26 durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine Sidotierte GaN-Schicht 33 mit einer Dicke von ungefähr 200 µm epitaktisch aufgewachsen.
  • Hiernach wurde dieses Substrat aus dem Reaktionsapparat herausgenommen und das Saphirsubstrat 31, die bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschicht 32 und ein kleiner Teil der GaN-Schicht 33 wurden entfernt (Fig. 3(b)). Daher wurde die in Fig. 3(a) gezeigte GaN-Schicht 33 in Fig. 3(b) in ein selbsttragenden Substrat 35 und eine GaN-Schicht 34 unterteilt, die von dem selbsttragenden GaN-Substrat entfernt worden war. Die zu entfernende GaN-Schicht 34 wurde auf eine Dicke von mehreren zehn µm oder dergleichen festgelegt.
  • Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats ist es möglich, zum Beispiel Mittel mechanischer Polierung oder Ätzung mit einer stark basischen oder stark sauren Chemikalie zu verwenden. Ferner kann physikalisches Ätzen mit geladenem Teilchenstrahl oder neutralem Teilchenstrahl auch verwendet werden. Außerdem kann das Saphirsubstrat durch Anlegen eines ultravioletten Laserstrahls an dasselbe entfernt werden, welcher durch das Saphirsubstrat übertragen wird, jedoch durch GaN absorbiert wird und dadurch sein Teil nahe der Grenzfläche geschmolzen wird.
  • Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dem selbsttragenden GaN-Substrat 35, die in dem oben beschriebenen Verfahren beschrieben wurde, zeigte, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 9 × 109 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 1 × 107 cm-2 beurteilt wurde. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 7 × 109 cm-2 bzw. 5 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung des selbsttragenden GaN-Substrats 35 zeigte an, dass ihr Krümmungsradius als 90 cm beurteilt wurde.
  • Dieses selbsttragende GaN-Substrat 35 wurde in einen Elektroofen gelegt und eine Wärmebehandlung wurde unter der NH3-Atmosphäre bei 1200°C 24 Stunden lang durchgeführt. Die NH3-Atmosphäre wurde gewählt, um Zersetzung während der Wärmebehandlung zu verhindern, aber wenn die Probe gut abgedichtet werden könnte, wäre die NH3-Zuführung nicht unbedingt erforderlich. Nach der Wärmebehandlung wurden die Versetzungsdichten erneut untersucht, und es wurde festgestellt, dass die Versetzungsdichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, 4 × 107 cm-2 wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche 8 × 105 cm-2 wurde, was eine beträchtliche Verbesserung in den Versetzungsdichten zeigt. Von diesen wurden die Dichten von Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche als 1 × 107 cm-2 bzw. 3 × 105 cm-2 beurteilt. Bei Messung der Verwerfung des selbsttragenden GaN-Substrats 35 nach der Wärmebehandlung, wurde ein Krümmungsradius von 6 m gemessen, was eine beträchtliche Verbessung in bezug zur Verwerfung zeigt.
  • Auf diesem Substrat wurde eine Schichtstruktur für einen auf InGaN basierenden Laser aufgewachsen, und der Laser wurde versuchsweise hergestellt. Da die reduzierte Verwerfung nicht nachteilig die Belichtungseinheitlichkeit im Lithographieschritt beeinträchtigte, erhöhte sich der Produktionsertrag beträchtlich.
    • Beispiel 5
  • Im vorliegenden Beispiel wurden die Versetzungsdichten der Oberflächen eines selbsttragenden Substrats durch einen Schritt von Wärmebehandlung gesteuert, der in der Mitte von epitaktischem Aufwachsen hinzugefügt wurde. Ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel wird im folgenden erklärt.
  • Im vorliegenden Beispiel wurde unter Verwendung eines C-Ebenen-Saphirsubstrats eine GaN-Schicht durch den in Fig. 3 gezeigten Schritt mit dem vorgenannten HVPE- Gerät von Fig. 2 aufgewachsen. Hierbei wurden das Aufwachsen der GaN-Schicht 33 und eine Wärmebehandlung gemäß der in Fig. 6 gezeigten Temperaturabfolge durchgeführt. Während des Aufwachsens wurden die Partialdrücke von GaCl und NH3 auf 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm festgelegt.
  • Zuerst wurde die Temperatur in dem Ofen auf 1200°C eingestellt, und Wärmereinigung des Saphirsubstrats wurde in einem H2-Gasstrom durchgeführt. Als nächstes wurde die Temperatur in dem Ofen auf 500°C abgesenkt, und eine Aufbringung einer bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschicht 32 wurde durchgeführt. Danach wurde die Temperatur in dem Ofen auf 1000°C angehoben, und eine GaN-Schicht wurde bis zu einer Dicke von 50 µm aufgewachsen. Hierbei wurde die Ga-Gaszufulir einmal angehalten, und eine Wärmebehandlung wurde durchgeführt. Das heißt, die Temperatur in dem Ofen wurde auf 1400°C unter der NH3-Atmosphäre angehoben und 10 Minuten lang gehalten. Danach wurde die Temperatur in dem Ofen auf 500°C abgesenkt und 5 Minuten lang gehalten. Nachdem diese Abfolge von Wärmebehandlung abgeschlossen war, wurde die Temperatur in dem Ofen erneut auf 1000°C erhöht. Anschließend wurde eine GaN-Schicht weiter so dick wie 150 µm aufgewachsen, und daher wurde eine GaN-Schicht 33 mit einer Gesamtfilmdicke von 200 µm erhalten.
  • Danach wurde dieses Substrat aus dem Reaktionsapparat herausgenommen, und das Saphirsubstrat 31, die bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschnitt 32 und ein kleiner Teil der GaN-Schicht 33 wurden entfernt (Fig. 3(b)). Hier wurde die in Fig. 3(a) gezeigte GaN-Schicht 33 in Fig. 3(b) in ein selbsttragendes GaN-Substrat 35 und eine GaN-Schicht 34 unterteilt, die von dem selbsttragenden GaN-Substrat entfernt worden war. Die zu entfernende GaN-Schicht 34 wurde eingestellt, um eine Dicke von mehreren zehn µm oder dergleichen aufzuweisen. Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats 31 kann eines der vorgenannten Verfahren verwendet werden.
  • Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dem selbsttragenden GaN-Substrat 35, die in dem oben beschriebenen Verfahren erhalten wurden, zeigten, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 4 × 107 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 5 × 106 cm-2 beurteilt wird. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 1,5 × 107 cm-2 bzw. 2 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung der GaN-Schicht zeigte an, dass ihr Krümmungsradius als 7 m beurteilt wurde. Wenn die Schicht ohne Durchführung des Wärmebehandlungsschritts aufgewachsen wurde, wurde die Dichte von der Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, bei 9 × 109 cm-2 bewertet, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 1 × 107 cm-2 beurteilt wurde. Von diesen wurden die Dichte von Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 7 × 109 cm-2 bzw. 5 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung dieser GaN-Schicht zeigte an, dass sie ein Substrat mit einer schwerwiegenden Verwerfung mit ihrem Krümmungsradius von 90 cm darstellt, und bestätigt folglich, dass eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung sicherlich durch die Hinzufügung des Wärmebehandlungsschritts erzielt wurde.
    • Beispiel 6
  • Im vorliegenden Beispiel wurden die Versetzungsdichten der Oberflächen eines selbsttragenden Substrats mit einer höheren Genauigkeit durch eine Mehrzahl von Wärmebehandlungsschritten gesteuert, die in der Mitte von epitaktischem Aufwachsen hinzugefügt wurden. Ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel wird im folgenden erklärt.
  • Im vorliegenden Beispiel wurde unter Verwendung eines C-Ebenen-Saphirsubstrats eine GaN-Schicht durch den in Fig. 3 gezeigten Schritt mit dem vorgenannten HVPE- Gerät von Fig. 2 aufgewachsen. Hierbei wurden das Aufwachsen der GaN-Schicht 33 und Wärmebehandlungen gemäß der in Fig. 7 gezeigten Temperaturabfolge durchgeführt. Während des Aufwachsens wurden die Partialdrücke von GaCl und NH3 auf 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm festgelegt.
  • Zuerst wurde die Temperatur in einem Ofen auf 1200°C eingestellt, und Wärmereinigung des Saphirsubstrats wurde in einem H2-Gasstrom durchgeführt. Als nächstes wurde die Temperatur in dem Ofen auf 500°C abgesenkt, und eine Aufbringung einer bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschicht 32 wurde durchgeführt. Danach wurde die Temperatur in dem Ofen auf 1000°C angehoben, und eine GaN-Schicht wurde bis zu einer Dicke von 25 µm aufgewachsen. Hierbei wurde die Ga-Quellenzufuhr einmal angehalten, und eine Wärmebehandlung wurde durchgeführt. Das heißt, die Temperatur in dem Ofen wurde auf 1400°C unter der NH3-Atmosphäre angehoben und 10 Minuten lang gehalten. Danach wurde die Temperatur in dem Ofen auf 500°C abgesenkt und 5 Minuten lang gehalten. Nachdem diese Abfolge von Wärmebehandlung abgeschlossen war, wurde die Temperatur in dem Ofen erneut auf 1000°C erhöht. Hiernach wurde eine GaN-Schicht weiter aufgewachsen, um weiter eine Dicke von 25 µm hinzuzufügen, eine Aufwachsunterbrechung und eine anschließende Wärmebehandlung wurden in ähnlicher Weise durchgeführt, und eine GaN-Schicht 33 mit einer Gesamtfilmdicke von 200 µm wurde erhalten.
  • Danach wurde dieses Substrat aus dem Reaktionsapparat herausgenommen, und das Saphirsubstrat 31, die bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschnitt 32 und ein kleiner Teil der GaN-Schicht 33 wurden entfernt (Fig. 3(b)). Hier wurde die in Fig. 3(a) gezeigte GaN-Schicht 33 in Fig. 3(b) in ein selbsttragendes GaN-Substrat 35 und eine GaN-Schicht 34 unterteilt, die von dem selbsttragenden GaN-Substrat entfernt worden war. Die zu entfernende GaN-Schicht 34 wurde eingestellt, um eine Dicke von mehreren zehn µm oder dergleichen aufzuweisen. Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats 31 kann eines der vorgenannten Verfahren verwendet werden.
  • Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dem selbsttragenden GaN-Substrat 35, die in dem oben beschriebenen Verfahren erhalten wurden, zeigten, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 2 × 107 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 4 × 106 cm-2 beurteilt wird. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 9 × 106 cm-2 bzw. 1,5 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung der GaN-Schicht zeigte an, dass ihr Krümmungsradius als 10 m beurteilt wurde. Wenn die Schicht ohne Durchführung der Wärmebehandlungsschritte aufgewachsen wurde, wurde die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, bei 9 × 109 cm-2 bewertet, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 1 × 107 cm-2 beurteilt wurde. Von diesen wurden die Dichten von Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 7 × 109 cm-2 bzw. 5 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung dieser GaN-Schicht zeigte an, dass sie ein Substrat mit einer schwerwiegenden Verwerfung mit ihrem Krümmungsradius von 90 cm aufweist, und bestätigt folglich, dass eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung sicherlich durch die Hinzufügung der Wärmebehandlungsschritte erzielt wurde.
    • Beispiel 7
  • Im vorliegenden Beispiel wurden die Versetzungsdichten der Oberflächen eines selbsttragenden Substrats durch Durchführung einer solchen Wärmebehandlung gesteuert, wobei beim Anwenden der Wärmebehandlung auf das selbsttragende Substrat ein Verfahren verwendet wurde, in dem seine Fläche für Vorrichtungsbildung mit einer Maske bedeckt wurde. Ein Verfahren zum Herstellen eines selbsttragenden GaN-Substrats gemäß dem vorliegenden Beispiel wird im folgenden erklärt.
  • Im vorliegenden Beispiel wurde unter Verwendung eines C-Ebenen-Saphirsubstrats eine GaN-Schicht durch den in Fig. 3 gezeigten Schritt mit dem vorgenannten HVPE- Gerät von Fig. 2 aufgewachsen. Zuerst wurde auf einem Saphirsubstrat 31 eine bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschicht 32 gebildet. Anschließend wurde eine GaN-Schicht 33 wie folgt aufgewachsen. Zuerst wurde in dem Gerät von Fig. 2 die Temperatur des Substratbereichs auf 1000°C durch Erhitzung mit einem Elektroofen 25 eingestellt, und die Partialdrücke des Substratbereichs für GaCl und NH3, die beide Quellengase darstellten, wurden auf 5 × 10-3 atm bzw. 0,3 atm eingestellt. Unter diesen Bedingungen betrug die Wachstumsrate derselben ungefähr 50 µm/h. Ferner wurde Dotierung durch Zuführung von SiH2Cl2 als ein Dotierquellengas für den Substratbereich durch das Dotiergaszuführrohr 26 durchgeführt. Auf diese Weise wurde eine Si-dotierte GaN-Schicht 33 mit einer Dicke von ungefähr 200 µm aufgewachsen.
  • Danach wurde dieses Substrat aus dem Reaktionsapparat herausgenommen, und das Saphirsubstrat 31, die bei Niedertemperatur aufgewachsene GaN-Pufferschnitt 32 und ein kleiner Teil der GaN-Schicht wurden entfernt (Fig. 3(b)). Hier wurde die in Fig. 3(a) gezeigte GaN-Schicht 33 in Fig. 3(b) in ein selbsttragendes GaN-Substrat 35 und eine GaN-Schicht 34 unterteilt, die von dem selbsttragenden GaN-Substrat entfernt worden war. Die zu entfernende GaN-Schicht 34 wurde eingestellt, um eine Dicke von mehreren zehn µm oder dergleichen aufzuweisen. Als ein Verfahren zum Entfernen des Saphirsubstrats 31 kann eines der vorgenannten Verfahren verwendet werden.
  • Die Untersuchung der Versetzungsdichten in dem selbsttragenden GaN-Substrat 35, die in den oben beschriebenen Schritten erhalten wurden, zeigten, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt wurde, bei 9 × 109 cm-2 beurteilt wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche bei 1 × 107 cm-2 beurteilt wird. Von diesen wurden die Dichten der Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 7 × 109 cm-2 bzw. 5 × 106 cm-2 beurteilt. Die Messung der Verwerfung der GaN- Schicht zeigte an, dass es ein Substrat mit einer großen Verwerfung mit einem Krümmungsradius von 90 cm ist.
  • Als nächstes wurde die gesamte Oberfläche dieses selbsttragenden GaN-Substrats 35 mit einem SiO2-Film bedeckt. Die Aufbringung des Films erfolgte durch CVD (Chemisches Aufdampfen). Dies konnte Zersetzung des GaN-Substrats sogar dann verhindern, wenn eine Wärmebehandlung bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur durchgeführt wurde. Anschließend wurde dieses selbsttragende GaN-Substrat 35 in einen Elektroofen gelegt, und eine Wärmebehandlung wurde in Luft bei 1600°C 2 Stunden lang durchgeführt. Nach der Wärmebehandlung wurden die Versetzungsdichten erneut untersucht, und es wurde festgestellt, dass die Dichte für die Oberfläche, von der das Saphirsubstrat entfernt worden war, 6 × 107 cm-2 wurde, während die Dichte für die Aufwachsvorderfläche 9 × 105 cm-2 wurde, was eine beträchtliche Verbesserung hinsichtlich Versetzungsdichten zeigt. Von diesen wurden die Dichten von Stufenversetzungen allein für die Rück- und Vorderfläche bei 4 × 107 cm-2 bzw. 3,5 × 105 cm-2 beurteilt. Bei Messung der Verwerfung des selbsttragenden GaN-Substrats 35 nach der Wärmebehandlung wurde ein Krümmungsradius von 3,5 m gemessen, welcher eine beträchtliche Verbesserung in bezug zur Verwerfung zeigte. Auf diesem Substrat wurde eine Schichtstruktur für einen auf InGaN basierenden Laser aufgewachsen, und der Laser wurde versuchsweise hergestellt. Da die gesenkte Verwerfung die Belichtungseinheitlichkeit beim Lithographieschritt nicht nachteilig beeinflusste, wurde der Produktionsertrag umfassend erhöht.
  • Die Ergebnisse der oben genannten Beispiele sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 zusammengefasst. Zusätzlich sind die Abhängigkeiten des Krümmungsradius des Substrats von dem Verhältnis der Versetzungsdichte der Vorderfläche zu der der Rückfläche in dem erhaltenen selbsttragenden GaN-Substrat in den Fig. 8 und 9 gezeigt. Wie den Ergebnissen von Fig. 8 und Fig. 9 zu entnehmen ist, nimmt der Krümmungsradius stark zu, und folglich sinkt das Ausmaß von Verwerfung, wenn das Verhältnis der Gesamtversetzungsdichten kleiner als 750 ist (eine Linie in Fig. 8, die ein Verhältnis der Gesamtversetzungsdichten von 750 anzeigt), und wenn das Verhältnis der Stufenversetzungsdichten kleiner als 1000 ist (eine Linie in Fig. 9, die ein Verhältnis der Stufenversetzungsdichten von 1000 anzeigt). Tabelle 1

    Tabelle 2

  • Während bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben wurden, soll durch die Fachleute in diesem Bereich verstanden werden, dass die vorhergehende Beschreibung die vorliegende Erfindung darstellen soll und dass verschiedene Änderungen und Abwandlung in Kombination mit dem Verfahren der hier beschrieben Beispiele vorgenommen werden können, ohne dem Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, welche Variationen und Modifikationen in den technischen Umfang der Erfindung fallen. Zum Beispiel kann in Beispiel 5 oder Beispiel 6 nach Entfernung des Saphirsubstrats eine zusätzliche Behandlung zum Reduzieren von Versetzungen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Schritt zum Entfernen eines Bereichs bis zu einer Dicke von 100 µm oder mehr von der Seite, von der das Substrat aus dem anderen Material getrennt wurde, durchgeführt werden. Alternativ kann der Schritt zum Durchführen einer Wärmebehandlung des selbsttragenden GaN-Substrats bei einer Temperatur nicht unter 1150°C durchgeführt werden.
  • Ferner, während Beispiele eines Verfahrens zum Herstellen eines selbsttragenden GaN- Substrats in den Beispielen aufgeführt sind, kann die vorliegende Erfindung auf ein selbsttragendes AlGaN-Substrat angewendet werden.
  • Wie oben ausgeführt wurde, kann in der vorliegenden Erfindung ein selbsttragendes, auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat mit einer reduzierten Verwerfung stabil erhalten werden, da die Versetzungsdichten in dem Substrat, insbesondere die Stufenversetzungsdichten darin gut gesteuert werden.
  • Die Anwendung des Substrats der vorliegenden Erfindung ermöglicht ertragsreiche Produktion von Lichtemissionsvorrichtungen und Elektronenvorrichtungen in Übereinstimmung mit der Auslegung.

Claims (11)

1. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat, das ein selbsttragendes Substrat darstellt; wobei,
wenn eine Versetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite niedrigerer Versetzungsdichte als n1 bezeichnet wird und eine Versetzungsdichte auf einer Oberfläche desselben einer höheren Versetzungsdichte als n2 bezeichnet wird, ihr Verhältnis von n2/n1 kleiner als 750 ist.
2. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat nach Anspruch 1, bei dem n1 nicht höher als 1 × 108 cm-2 ist.
3. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat, welches ein selbsttragendes Substrat darstellt; wobei,
wenn eine Stufenversetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer niedrigeren Stufenversetzungsdichte als m1 bezeichnet wird und eine Stufenversetzungsdichte einer Oberfläche desselben auf einer Seite einer höheren Stufenversetzungsdichte als m2 bezeichnet wird, ihr Verhältnis von m2/m1 kleiner als 1000 ist.
4. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat nach Anspruch 3, bei dem ml nicht höher als 5 × 107 cm-2 ist.
5. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem eine Dicke desselben nicht kleiner als 30 µm, jedoch nicht größer als 1 mm ist.
6. Auf Nitrid der Gruppe III basierendes Halbleitersubstrat nach einem der Ansprüche 1-5, wobei dasselbe eine aus GaN oder AlGaN hergestellte Schicht aufweist.
7. Verfahren zur Herstellung eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats; welches die folgenden Schritte aufweist:
Bilden einer auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht auf einem Substrat aus einem anderen Material;
Trennen des Substrats ans dem anderen Material von der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht; und
Anwenden einer Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte auf eine Oberfläche der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht, welche auf einer Seite liegt, von der das Substrat des anderen Materials getrennt worden ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats; welches den folgenden Schritt aufweist:
Bilden einer auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht auf einem Substrat aus einem anderen Material durch epitaktisches Aufwachsen, und
anschließendes Trennen des Substrats aus dem anderen Material von der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht; wobei
eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur nicht niedriger als 1150°C entweder während des Aufwachsens der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht oder nach dem Aufwachsen der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht durchgeführt wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats nach Anspruch 8, welches ferner den Schritt umfasst, eine Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte auf eine Oberfläche der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht anzuwenden, die auf einer Seite liegt, von der das Substrat des anderen Materials getrennt worden ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats nach Anspruch 7 oder 9, bei dem die Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte den Schritt umfasst, einen Bereich der auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleiterschicht bis zu einer Dicke von nicht weniger als 100 µm von einer Seite zu entfernen, von der das Substrat aus dem anderen Material getrennt wurde.
11. Verfahren zur Herstellung eines auf Nitrid der Gruppe III basierenden Halbleitersubstrats nach Anspruch 7, 9 oder 10, bei dem die Behandlung zum Reduzieren einer Versetzungsdichte den Schritt umfasst, eine Wärmebehandlung auf die auf Nitrid der Gruppe III basierende Halbleiterschicht bei einer Temperatur nicht unter 1150°C anzuwenden.
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