JP2001158691A - サファイヤ基板 - Google Patents
サファイヤ基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＮ等のIII族窒化物半導体やＧａＡｌＮ
等の窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする各種半導
体を、良好にエピタキシャル成長させ歩留りの向上を図
ることのできるサファイヤ基板を提供すること。 【解決手段】 半導体をエピタキシャル成長させる際に
用いるサファイヤ基板であって、エピタキシャル成長さ
せる結晶成長面が基板のｃ軸から所定の角度で所定の方
向に傾けて形成されたサファイヤ基板。
等の窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする各種半導
体を、良好にエピタキシャル成長させ歩留りの向上を図
ることのできるサファイヤ基板を提供すること。 【解決手段】 半導体をエピタキシャル成長させる際に
用いるサファイヤ基板であって、エピタキシャル成長さ
せる結晶成長面が基板のｃ軸から所定の角度で所定の方
向に傾けて形成されたサファイヤ基板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サファイヤ基板に
関し、特に、半導体をエピタキシャル成長させる際に用
いるサファイヤ基板に関する。
関し、特に、半導体をエピタキシャル成長させる際に用
いるサファイヤ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体をエピタキシャル成長させ
る基板として、様々なものが案出されている。例えば、
サファイヤ（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル、ニオブ酸リチウ
ム、ガリウム酸ネオジウム、シリコン（Ｓｉ）、６Ｈ−
ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、等が挙げられる。このう
ち、青色発光素材として近年特に注目されているＧａＮ
に代表されるIII族窒化物半導体、もしくはＧａＡｌＮ
に代表される窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする
各種半導体を結晶成長させる基板として現在もっとも広
く用いられている基板は、サファイヤ基板である。
る基板として、様々なものが案出されている。例えば、
サファイヤ（Ａｌ2Ｏ3）、スピネル、ニオブ酸リチウ
ム、ガリウム酸ネオジウム、シリコン（Ｓｉ）、６Ｈ−
ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、等が挙げられる。このう
ち、青色発光素材として近年特に注目されているＧａＮ
に代表されるIII族窒化物半導体、もしくはＧａＡｌＮ
に代表される窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする
各種半導体を結晶成長させる基板として現在もっとも広
く用いられている基板は、サファイヤ基板である。
【０００３】これは、III族窒化物半導体等の格子定数
とサファイヤの格子定数が比較的近似し、耐高温性をも
有しているためと、III族窒化物半導体をサファイヤ基
板上でエピタキシャル成長させやすく、相性が良いの
と、かつ、格子定数が近似している可能な基板の中では
もっとも価格が安価なためである。
とサファイヤの格子定数が比較的近似し、耐高温性をも
有しているためと、III族窒化物半導体をサファイヤ基
板上でエピタキシャル成長させやすく、相性が良いの
と、かつ、格子定数が近似している可能な基板の中では
もっとも価格が安価なためである。
【０００４】III族窒化物半導体等をエピタキシャル成
長させる必要上、サファイヤ基板は研磨により鏡面かつ
平滑に面出し（平坦出し）されている。精度良く面出し
されたサファイヤ基板により、ＧａＮに代表されるIII
族窒化物半導体は、格子欠陥のない大きな単結晶を形成
し、他の基板と比較して歩留りが高く、発光特性の良好
な半導体素子等を得ることができる。
長させる必要上、サファイヤ基板は研磨により鏡面かつ
平滑に面出し（平坦出し）されている。精度良く面出し
されたサファイヤ基板により、ＧａＮに代表されるIII
族窒化物半導体は、格子欠陥のない大きな単結晶を形成
し、他の基板と比較して歩留りが高く、発光特性の良好
な半導体素子等を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では以下の問題点が多々あった。実際に平滑に研磨
された基板を用いてIII族窒化物半導体等を結晶成長さ
せると、良好に結晶成長する基板（すなわち、広範に渡
って格子欠陥のない単結晶が成長する基板）と、きわめ
て品質が悪い状態で結晶成長してしまう基板（すなわ
ち、格子欠陥の多い結晶または多結晶が成長してしまう
基板）とが混在する現象が生じる。また同時に、良好に
結晶成長する基板であっても、部分的に結晶成長の不良
な箇所が生じる場合もある。
技術では以下の問題点が多々あった。実際に平滑に研磨
された基板を用いてIII族窒化物半導体等を結晶成長さ
せると、良好に結晶成長する基板（すなわち、広範に渡
って格子欠陥のない単結晶が成長する基板）と、きわめ
て品質が悪い状態で結晶成長してしまう基板（すなわ
ち、格子欠陥の多い結晶または多結晶が成長してしまう
基板）とが混在する現象が生じる。また同時に、良好に
結晶成長する基板であっても、部分的に結晶成長の不良
な箇所が生じる場合もある。
【０００６】使用される基板は、いずれも同一ロットで
同一の製造条件で研磨等され、同一の平滑性が保証され
ているものであり、エピタキシャル成長させる条件も同
一である。したがって、本来すべての基板に対して同等
に半導体が結晶成長すると期待できるところ、前述のご
とく、基板ごとにもしくは、基板の部位により結晶の良
否が大きく異なっている。
同一の製造条件で研磨等され、同一の平滑性が保証され
ているものであり、エピタキシャル成長させる条件も同
一である。したがって、本来すべての基板に対して同等
に半導体が結晶成長すると期待できるところ、前述のご
とく、基板ごとにもしくは、基板の部位により結晶の良
否が大きく異なっている。
【０００７】すなわち、従来の基板はどの基板に良好に
結晶成長するかをあらかじめ知ることができないため、
結晶不良をおこす基板が必ず混在し、全体として歩留り
が低くなってしまうという問題点があった。また、同一
基板内でも、結晶性のよい部位と、結晶性の悪い部位と
があるため、ダイシングなどで切り出した後の半導体の
歩留りが低くなるという問題点があった。
結晶成長するかをあらかじめ知ることができないため、
結晶不良をおこす基板が必ず混在し、全体として歩留り
が低くなってしまうという問題点があった。また、同一
基板内でも、結晶性のよい部位と、結晶性の悪い部位と
があるため、ダイシングなどで切り出した後の半導体の
歩留りが低くなるという問題点があった。
【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体やＧａＡｌＮ等の
窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする各種半導体
を、良好にエピタキシャル成長させ歩留りの向上を図る
ことのできるサファイヤ基板を提供することを目的とす
る。
って、ＧａＮ等のIII族窒化物半導体やＧａＡｌＮ等の
窒化ガリウム系化合物半導体を始めとする各種半導体
を、良好にエピタキシャル成長させ歩留りの向上を図る
ことのできるサファイヤ基板を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１にかかる発明は、半導体をエピタキシャル
成長させる際に用いるサファイヤ基板であって、結晶成
長面が基板のｃ軸から所定の角度で所定の方向に傾けて
形成されたものである。
に、請求項１にかかる発明は、半導体をエピタキシャル
成長させる際に用いるサファイヤ基板であって、結晶成
長面が基板のｃ軸から所定の角度で所定の方向に傾けて
形成されたものである。
【００１０】また、請求項２にかかる発明は、請求項１
に記載のサファイヤ基板において、所定の角度が、0.05
°〜0.5°の範囲内とするものである。
に記載のサファイヤ基板において、所定の角度が、0.05
°〜0.5°の範囲内とするものである。
【００１１】また、請求項３にかかる発明は、請求項１
または２に記載のサファイヤ基板において、所定の方向
が、サファイヤのｍ軸方向、ａ軸方向、または、ａ軸と
ｍ軸の中間の方向とするものである。
または２に記載のサファイヤ基板において、所定の方向
が、サファイヤのｍ軸方向、ａ軸方向、または、ａ軸と
ｍ軸の中間の方向とするものである。
【００１２】また、請求項４にかかる発明は、半導体を
エピタキシャル成長させる際に用いるサファイヤ基板で
あって、結晶成長面が、ラングの表示として、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（１０−１６）］、Ａｌ2
Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（０１−１６）］、ま
たはＡｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１１０
６）］、と表されるものであって、ｘが60〜600の範囲
内にある様に形成されたものである。
エピタキシャル成長させる際に用いるサファイヤ基板で
あって、結晶成長面が、ラングの表示として、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（１０−１６）］、Ａｌ2
Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（０１−１６）］、ま
たはＡｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１１０
６）］、と表されるものであって、ｘが60〜600の範囲
内にある様に形成されたものである。
【００１３】また、請求項５にかかる発明は、半導体を
エピタキシャル成長させる際に用いるサファイヤ基板で
あって、結晶成長面が、ラングの表示として、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（２−１−１６）］、Ａｌ
2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１２−１６）］、
またはＡｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１−１
２６）］、と表されるものであって、ｘが100〜1000の
範囲内にある様に形成されたものである。
エピタキシャル成長させる際に用いるサファイヤ基板で
あって、結晶成長面が、ラングの表示として、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（２−１−１６）］、Ａｌ
2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１２−１６）］、
またはＡｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１−１
２６）］、と表されるものであって、ｘが100〜1000の
範囲内にある様に形成されたものである。
【００１４】また、請求項６にかかる発明は、請求項１
〜５のいずれか一つに記載のサファイヤ基板において、
エピタキシャル成長させる半導体を、III族窒化物半導
体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体としたものであ
る。
〜５のいずれか一つに記載のサファイヤ基板において、
エピタキシャル成長させる半導体を、III族窒化物半導
体もしくは窒化ガリウム系化合物半導体としたものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明のサフ
ァイヤ基板の概念図であり、図２は、サファイヤの結晶
軸と結晶面とを表す概略図である。
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明のサフ
ァイヤ基板の概念図であり、図２は、サファイヤの結晶
軸と結晶面とを表す概略図である。
【００１６】図に示したように、サファイヤ基板は六方
最密構造を有し、そのｃ面（（０００１）面）をテラス
とし、ステップを経て（０００６）面がテラスとなり、
以下同様の構造が周期的に連続している。ステップを形
成する面はｍ面（（１０−１６）面、（０１−１６）面
もしくは（−１１０６）面）である。
最密構造を有し、そのｃ面（（０００１）面）をテラス
とし、ステップを経て（０００６）面がテラスとなり、
以下同様の構造が周期的に連続している。ステップを形
成する面はｍ面（（１０−１６）面、（０１−１６）面
もしくは（−１１０６）面）である。
【００１７】図３は、ＡＦＭ（Atomic Force Microscop
e）により走査した本発明のサファイヤ基板の表面状態
を表す出力図であり、図４は、そのうち一方向に走査し
た場合の表面の凹凸を表すチャート図である。まず、図
３から明らかな様に、１μｍ2（＝1000ｎｍ×1000ｎ
ｍ）の面積で数ｎｍ程度の凹凸しかなく、サファイヤ基
板表面は全体として非常に高精度な平滑性をもって研磨
されていることが分かる。
e）により走査した本発明のサファイヤ基板の表面状態
を表す出力図であり、図４は、そのうち一方向に走査し
た場合の表面の凹凸を表すチャート図である。まず、図
３から明らかな様に、１μｍ2（＝1000ｎｍ×1000ｎ
ｍ）の面積で数ｎｍ程度の凹凸しかなく、サファイヤ基
板表面は全体として非常に高精度な平滑性をもって研磨
されていることが分かる。
【００１８】また、図４から明らかなように、本発明の
サファイヤ基板は、ｍ軸方向に階段状に緩やかな面（微
斜面）を形成するように作成されたものであり、ステッ
プはおよそ0.25ｎｍで、これは、サファイヤの（０００
１）面と（０００６）面の距離（およそ0.22ｎｍ）にほ
ぼ等しい。すなわち、本発明のサファイヤ基板は、サフ
ァイヤ格子の一層を削り取るようにステップを形成し、
面出しされたものであることがわかる。このときステッ
プ間の距離（テラスのｍ軸方向への長さ）はおよそ20〜
300ｎｍの長さである。
サファイヤ基板は、ｍ軸方向に階段状に緩やかな面（微
斜面）を形成するように作成されたものであり、ステッ
プはおよそ0.25ｎｍで、これは、サファイヤの（０００
１）面と（０００６）面の距離（およそ0.22ｎｍ）にほ
ぼ等しい。すなわち、本発明のサファイヤ基板は、サフ
ァイヤ格子の一層を削り取るようにステップを形成し、
面出しされたものであることがわかる。このときステッ
プ間の距離（テラスのｍ軸方向への長さ）はおよそ20〜
300ｎｍの長さである。
【００１９】このように本発明のサファイヤ基板は、ｃ
軸からｍ軸方向に約0.05°〜0.5°傾いた微斜面を形成
する様に面出ししたものである。（以降においてこの傾
斜角を、オフ角度と称することとする）。また、本発明
のサファイヤ基板は、ラングの表示を用いて、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（０１−１６）］（100≦
ｘ≦1000）と表すことができ、ここで、Ａｌ2Ｏ3は対象
となる結晶基板の化学式を表し、（Ｓ）はステップ面
を、また（０００１）はテラスであるｃ面を、また（０
１−１６）はｍ面をステップとするステップ面を、また
ｘはステップの周期を表し、その間の原子数をそれぞれ
表す。なお、ステップ面は３通りの表記方法があるが、
ここでは、そのうち（０１−１６）面のみを表してい
る。
軸からｍ軸方向に約0.05°〜0.5°傾いた微斜面を形成
する様に面出ししたものである。（以降においてこの傾
斜角を、オフ角度と称することとする）。また、本発明
のサファイヤ基板は、ラングの表示を用いて、Ａｌ2Ｏ3
（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（０１−１６）］（100≦
ｘ≦1000）と表すことができ、ここで、Ａｌ2Ｏ3は対象
となる結晶基板の化学式を表し、（Ｓ）はステップ面
を、また（０００１）はテラスであるｃ面を、また（０
１−１６）はｍ面をステップとするステップ面を、また
ｘはステップの周期を表し、その間の原子数をそれぞれ
表す。なお、ステップ面は３通りの表記方法があるが、
ここでは、そのうち（０１−１６）面のみを表してい
る。
【００２０】このサファイヤ基板を用いてＧａＮを積層
させた結果を次に示す。図５は、本発明のサファイヤ基
板を用いてＭＯＣＶＤ法により形成された窒化ガリウム
系化合物半導体の発光強度を測定した実験結果を表す図
である。図において横軸はオフ角度を、縦軸はPhoto Lu
minescence（ＰＬ）強度を表している。
させた結果を次に示す。図５は、本発明のサファイヤ基
板を用いてＭＯＣＶＤ法により形成された窒化ガリウム
系化合物半導体の発光強度を測定した実験結果を表す図
である。図において横軸はオフ角度を、縦軸はPhoto Lu
minescence（ＰＬ）強度を表している。
【００２１】図中で示したように、従来のジャスト基
板、すなわち、従来のサファイヤ基板（多少のバラツキ
を含む０°の基板）よりも、ｍ軸方向に0.5°程度まで
の微斜面が形成された本発明の基板を用いた半導体の方
が、ＰＬ強度が明らかに向上している。一般に結晶性の
良好なほどＰＬ強度が大きいといえるので、従来の基板
に比し、本発明のサファイヤ基板を用いると、良好なＧ
ａＮ結晶が形成されることが分かる。
板、すなわち、従来のサファイヤ基板（多少のバラツキ
を含む０°の基板）よりも、ｍ軸方向に0.5°程度まで
の微斜面が形成された本発明の基板を用いた半導体の方
が、ＰＬ強度が明らかに向上している。一般に結晶性の
良好なほどＰＬ強度が大きいといえるので、従来の基板
に比し、本発明のサファイヤ基板を用いると、良好なＧ
ａＮ結晶が形成されることが分かる。
【００２２】一方、従来のサファイヤ基板は、ジャスト
基板と称され、十分に平滑に研磨されたものであって
も、本発明のサファイヤ基板の様に、その平滑性を0.05
°程度の精度まで管理し、制御を行って研磨されたもの
ではなかった。図６は、従来のサファイヤ基板の平滑性
をサンプリング調査した結果を集計した分布図を表す図
である。
基板と称され、十分に平滑に研磨されたものであって
も、本発明のサファイヤ基板の様に、その平滑性を0.05
°程度の精度まで管理し、制御を行って研磨されたもの
ではなかった。図６は、従来のサファイヤ基板の平滑性
をサンプリング調査した結果を集計した分布図を表す図
である。
【００２３】これは従来の方法で加工されたジャスト基
板と称されているもので、同一ロットのものを20個サン
プリングしてみたところ、オフ角が０〜±0.05°、±0.
05°〜±0.10°、±0.10°〜±0.20°、±0.20°overま
で様々なオフ角度を有した基板が、ランダムにほぼ同じ
割合で混在していることが分かる。すなわち、従来のジ
ャスト基板は、一定の精度で平滑な面出しを行い、オフ
角＝０°と称するものであっても、実際、それ以上の精
度まで研磨によるオフ角を制御することができなかった
ため、様々なオフ角度のものを有していたと考えられ
る。
板と称されているもので、同一ロットのものを20個サン
プリングしてみたところ、オフ角が０〜±0.05°、±0.
05°〜±0.10°、±0.10°〜±0.20°、±0.20°overま
で様々なオフ角度を有した基板が、ランダムにほぼ同じ
割合で混在していることが分かる。すなわち、従来のジ
ャスト基板は、一定の精度で平滑な面出しを行い、オフ
角＝０°と称するものであっても、実際、それ以上の精
度まで研磨によるオフ角を制御することができなかった
ため、様々なオフ角度のものを有していたと考えられ
る。
【００２４】この従来の基板をＡＦＭで表面走査してみ
ると、基板の各々は一定のオフ角度を持っているもので
もなく、また、高低差も大きいことが分かった。すなわ
ち、表面は、ある程度平滑に仕上げてあるといっても、
本発明のサファイヤ基板に比して凹凸が多く、その山と
谷の差が大きいものであることがわかった。
ると、基板の各々は一定のオフ角度を持っているもので
もなく、また、高低差も大きいことが分かった。すなわ
ち、表面は、ある程度平滑に仕上げてあるといっても、
本発明のサファイヤ基板に比して凹凸が多く、その山と
谷の差が大きいものであることがわかった。
【００２５】このような従来の基板を用いてＧａＮをエ
ピタキシャル成長させた結晶表面を同様に測定してみる
と、結晶表面は凸凹しており、結晶性が悪いことが確認
できた。従来の基板では、表面の山もしくは谷の部分に
局所的に結晶成長が集中するため、半導体が結晶欠陥・
不良をおこしてしまっていると推定できる。これが従来
の半導体の歩留りの悪さの原因であったと考えられる。
また一方、従来、確率的に結晶成長が良好で歩留りのよ
かったものがあったのは、基板全体もしくは基板のある
部位が偶然に適度な微斜面を形成していたためと考えら
れる。
ピタキシャル成長させた結晶表面を同様に測定してみる
と、結晶表面は凸凹しており、結晶性が悪いことが確認
できた。従来の基板では、表面の山もしくは谷の部分に
局所的に結晶成長が集中するため、半導体が結晶欠陥・
不良をおこしてしまっていると推定できる。これが従来
の半導体の歩留りの悪さの原因であったと考えられる。
また一方、従来、確率的に結晶成長が良好で歩留りのよ
かったものがあったのは、基板全体もしくは基板のある
部位が偶然に適度な微斜面を形成していたためと考えら
れる。
【００２６】次に、本願発明者は、オフ角度が±0.05°
という非常に高精度に面出しを行ったジャスト基板、す
なわち、ｃ面テラス領域が著しく広いサファイヤ基板を
作成し、ＧａＮをエピタキシャル成長させる実験を行っ
た。するとＧａＮは局所的な結晶成長を行い、良好なＧ
ａＮ半導体を得ることができなかった。
という非常に高精度に面出しを行ったジャスト基板、す
なわち、ｃ面テラス領域が著しく広いサファイヤ基板を
作成し、ＧａＮをエピタキシャル成長させる実験を行っ
た。するとＧａＮは局所的な結晶成長を行い、良好なＧ
ａＮ半導体を得ることができなかった。
【００２７】これは、あまりに平滑であると、結晶成長
する核が存在しないため、一旦結晶成長が始まると、急
激に結晶成長してしまう結果、格子欠陥の多い結晶や多
結晶となるなどの結晶不良を生じてしまったと考えられ
る。
する核が存在しないため、一旦結晶成長が始まると、急
激に結晶成長してしまう結果、格子欠陥の多い結晶や多
結晶となるなどの結晶不良を生じてしまったと考えられ
る。
【００２８】そこで本願発明者は、オフ角を0.05°から
順に細分化してある角度をつけた基板を用意して半導体
を成長させたところ、前述の図５のごとく、ＰＬ強度の
大きい、すなわち、結晶性の良好な半導体を得る条件を
見い出すことに成功した。特に、オフ角が0.15°〜0.3
°までの基板は、従来の基板（従来のジャスト基板）を
用いた場合の２倍もの発光特性を有するものを得ること
ができた。なお、図示は省略するが、本発明の基板を用
いてＧａＮを結晶成長させると、オフ角度が0.5°程度
までは、ＧａＮ表面（結晶成長面）は極めて平滑であ
り、凸凹（結晶欠陥・不良）は生じなかった。
順に細分化してある角度をつけた基板を用意して半導体
を成長させたところ、前述の図５のごとく、ＰＬ強度の
大きい、すなわち、結晶性の良好な半導体を得る条件を
見い出すことに成功した。特に、オフ角が0.15°〜0.3
°までの基板は、従来の基板（従来のジャスト基板）を
用いた場合の２倍もの発光特性を有するものを得ること
ができた。なお、図示は省略するが、本発明の基板を用
いてＧａＮを結晶成長させると、オフ角度が0.5°程度
までは、ＧａＮ表面（結晶成長面）は極めて平滑であ
り、凸凹（結晶欠陥・不良）は生じなかった。
【００２９】以上の説明では、ステップはｍ面であった
が、ａ面（例えば（１０００）面）であっても同様の効
果を奏することは言うまでもない。また、ステップ面に
は、キンクやレッジが存在していてもよい。したがっ
て、ａ軸とｍ軸の中間方向に微斜面が形成されていても
よい。この場合は、キンクも周期的に現れる。また、半
導体成長には、適宜バッファ層を設けてもよい。また、
エピタキシャル成長に用いることのできる方法は、すべ
て使用することができ、例えばツーフローＭＯＣＶＤ法
などを用いることもできる。
が、ａ面（例えば（１０００）面）であっても同様の効
果を奏することは言うまでもない。また、ステップ面に
は、キンクやレッジが存在していてもよい。したがっ
て、ａ軸とｍ軸の中間方向に微斜面が形成されていても
よい。この場合は、キンクも周期的に現れる。また、半
導体成長には、適宜バッファ層を設けてもよい。また、
エピタキシャル成長に用いることのできる方法は、すべ
て使用することができ、例えばツーフローＭＯＣＶＤ法
などを用いることもできる。
【００３０】さらに、オフ角度を保った平面出しは、一
方向に研磨する方法でもよいが、研磨方法によっては、
すり鉢状に面出ししてもよい。換言すれば、数mm×数mm
のオーダーで面出しされていればよく、ウエハ全面が所
定の方向に研磨されたものであることを要しない。
方向に研磨する方法でもよいが、研磨方法によっては、
すり鉢状に面出ししてもよい。換言すれば、数mm×数mm
のオーダーで面出しされていればよく、ウエハ全面が所
定の方向に研磨されたものであることを要しない。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のサファイ
ヤ基板は、所定の方向に、所定の角度の傾斜をもって面
出しされたものであるので、ＧａＮ等のIII族窒化物半
導体やＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体等を
始めとする各種半導体を、良好にエピタキシャル成長さ
せることが可能となる。
ヤ基板は、所定の方向に、所定の角度の傾斜をもって面
出しされたものであるので、ＧａＮ等のIII族窒化物半
導体やＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体等を
始めとする各種半導体を、良好にエピタキシャル成長さ
せることが可能となる。
【００３２】すなわち、本発明のサファイヤ基板を用い
て結晶成長させると、基板が所定の方向に所定のオフ角
度をもって面出しされたものであるので、個々の基板自
体の歩留りが向上し、かつ、ダイシング等によって分割
された個々の半導体等の歩留りも当然向上する。また、
その半導体も従来品のサファイヤ基板を用いた場合に比
し、２倍程度の発光強度特性を有する良好なものが得ら
れる。
て結晶成長させると、基板が所定の方向に所定のオフ角
度をもって面出しされたものであるので、個々の基板自
体の歩留りが向上し、かつ、ダイシング等によって分割
された個々の半導体等の歩留りも当然向上する。また、
その半導体も従来品のサファイヤ基板を用いた場合に比
し、２倍程度の発光強度特性を有する良好なものが得ら
れる。
【図１】本発明のサファイヤ基板の概念図である。
【図２】本発明のサファイヤ基板の結晶軸と結晶面とを
表す図である。
表す図である。
【図３】ＡＦＭにより走査した本発明のサファイヤ基板
の表面状態を表す図である。
の表面状態を表す図である。
【図４】本発明のサファイヤ基板をｍ軸方向（ｍ面に垂
直な方向）にＡＦＭ走査した場合の表面の凹凸を表す図
である。
直な方向）にＡＦＭ走査した場合の表面の凹凸を表す図
である。
【図５】本発明のサファイヤ基板を用いてＭＯＣＶＤ法
により形成された窒化ガリウム系化合物半導体の発光強
度を測定した実験結果を表す図である。
により形成された窒化ガリウム系化合物半導体の発光強
度を測定した実験結果を表す図である。
【図６】従来のサファイヤ基板の平滑性をサンプリング
調査した結果を表す図である。
調査した結果を表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒岩 輝夫 東京都足立区新田３丁目８番22号 並木精 密宝石 株式会社内 (72)発明者 佐藤 次男 秋田県湯沢市愛宕町４丁目６番56号 並木 精密宝石株式会社秋田湯沢工場内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB08 ED05 ED06 5F041 AA40 CA23 CA40 CA46 CA65 CA77
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体をエピタキシャル成長させる際に
用いるサファイヤ基板であって、前記基板の前記エピタ
キシャル成長させる結晶成長面が、前記基板のｃ軸から
所定の角度で所定の方向に傾けて形成されたことを特徴
とするサファイヤ基板。 - 【請求項２】 前記所定の角度は、0.05°〜0.5°の範
囲内であることを特徴とする請求項１に記載のサファイ
ヤ基板。 - 【請求項３】 前記所定の方向は、サファイヤのｍ軸方
向、ａ軸方向、または、ａ軸とｍ軸の中間の方向である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のサファイヤ
基板。 - 【請求項４】 半導体をエピタキシャル成長させる際に
用いるサファイヤ基板であって、前記基板の前記エピタ
キシャル成長させる結晶成長面が、ラングの表示とし
て、 Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（１０−１
６）］、 Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（０１−１
６）］、または Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１１０
６）］、 と表されるものであって、ｘが60〜600の範囲内にある
様に形成されたことを特徴とするサファイヤ基板。 - 【請求項５】 半導体をエピタキシャル成長させる際に
用いるサファイヤ基板であって、前記基板の前記エピタ
キシャル成長させる結晶成長面が、ラングの表示とし
て、 Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（２−１−１
６）］、 Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１２−１
６）］、または Ａｌ2Ｏ3（Ｓ）−［ｘ（０００１）×（−１−１２
６）］、 と表されるものであって、ｘが100〜1000の範囲内にあ
る様に形成されたことを特徴とするサファイヤ基板。 - 【請求項６】 前記半導体は、III族窒化物半導体もし
くは窒化ガリウム系化合物半導体であることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか一つに記載のサファイヤ基
板。
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- 1999-11-29 JP JP33871699A patent/JP4691631B2/ja not_active Expired - Fee Related
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