JP2007084435A - 単結晶GaN基板の製造方法と単結晶GaN基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】貫通転位密度が小さく、かつ基板表面においても転位の束が存在せず、劈開面の乱れを起こさないGaN基板の製造方法およびGaN基板を提供する。
【解決手段】基板の上にGaN単結晶を気相成長させ、気相成長でできたGaN単結晶インゴットを成長方向と平行な面でスライス加工して基板とする。転位は成長方向に伸びるので、成長方向と平行に結晶を切ると転位延長方向と平行にスライスすることになる。スライスした基板においては、転位が表面に平行に走るので低転位密度になる。さらにこれを種結晶としてGaN成長させる。表面の転位密度が低いので、2度目に成長したGaNはさらに低転位になる。これもGaN基板とすることができる。
【選択図】図10
Description
これらの理由から、サファイヤ基板、SiC基板は青色発光素子(LED、LD)の基板としてなお最適でないことがわかる。
それは結構なのであるが、そのまま低転位でない。さらに上向きに厚く数十μm以上の成長を行うと貫通転位は上向きに延長方向を転ずる。厚さ140μmでは面状欠陥部17が消滅する。つまり、集約された貫通転位が分散し数を増やすように働く。だからエピ層の厚さの増加とともに、転位が広がってゆく。表面は平坦な鏡面であるが、転位密度は増える。
[結晶方位の指定]
GaNは六方晶系であり結晶方位の指定方法がやや難しい。本発明は六方晶系の方位に関する表現をいくつも使う。混乱があってはいけない。ここで結晶方位について簡単に説明する。六方晶系の場合120度をなす3つの軸のうち二つをa軸、b軸と呼び、これらの軸と直交する軸をc軸と言う。3つの軸は等価な軸であるから残りの軸をここでは例えばd軸と言うことにする。3つの面指数を用いる表現法と、4つの面指数を用いる表現法がある。ここでは4面指数による表現を用いる。a軸の長さをaとしc軸の長さをcとする。a/cの比は六方晶系でも物質によって異なる。
{hkmn}と書いた場合、nは独特の方位(c軸方位)であるが、前の3つhkmは交換可能である。結晶に6回対称性があり、またある結晶によっては反転対称性があるものもある。h,k,mを循環的に交換した{hkmn}、{kmhn}、{mhkn}・・・・などは同じ面の集合を表現している。ところがnは独特で循環的に動かすともはや別の面方位である。h,k,mとnは別に考えることができる。
=Ysin(30゜+θ)/sin(90゜−θ)
−X=Zsin∠OFH/sin∠OHF
=Zsin(30゜−θ)/sin(90゜+θ)
+sin(30゜−θ)/sin(90゜+θ)
={sin(30゜+θ)+sin(30゜−θ)}/cosθ
=2sin30゜=1
1/X+1/Y+1/Z=0
となる。X=a/h、Y=b/k、Z=d/mであるが長さに関して、a=b=dであるから、
簡単のためc軸に平行な面(n=0)を考える。面{hkm0}の面間隔dは、
c軸に平行な二つの面(hkm0)、(stu0)がある場合それらの面の成す角(交角)Θの余弦cosΘは
碓井彰「ハイドライドVPEによる厚膜GaN結晶の成長」電子情報通信学会論文誌vol.J81−C−II,No.1,p58−64(1998年1月) 酒井朗、碓井彰「GaN選択横方向成長による転位密度の低減」応用物理第68巻第7号、p774−779(1999)
これらの問題を解決するには、根本的に貫通転位密度を小さくし、かつ基板表面においても、転位の束の存在をなくす必要がある。
g‖S (6)
しかしながら、貫通転位の延長方向qが一様に決まらないまでも、等方的にばらつく訳ではなく、ある同一平面内でばらつく場合は、方位に制限がある。このように同一平面内でqがばらつく場合は、q‖SとなるSは、存在することになる。よって、このような場合は本発明を適用できる。
また、貫通転位の延長方向qが、一様に決まらないまでも、ばらつきの中で、確率的に平均的に、ある方位を向いていれば、これも方位に制限ができる。このため、平均的にはq‖SとなるSは、存在することになる。よって、このような場合にも本発明は適用できる。しかしながら、その場合の貫通転位の密度は、そのばらつきの中での方位の揃い方に大きく依存する。
である。
GaNの結晶成長において、結晶成長方向に転位も延びてゆく事が多い。例えば、青色LEDを製造するため通常行われているサファイヤ基板の上のGaNエピ成長もその通りである。C面上に成長し、主にc軸方向に多くの転位が延びて存在している。
(1)結晶成長方向:<0001>、転位延長方向:<0001> (C面)
(2)結晶成長方向:<1−100>、転位延長方向:<1−100> (M面)
(3)結晶成長方向:<11−20>、転位延長方向:<11−20> (A面)
上記の(1)、(2)、(3)のように、C面、M面、A面成長の場合、結晶内の転位の延びる方向(転位延長方向qと呼ぶ)は結晶成長方向gと平均的に大体同じ方向であった。
(5)結晶成長方向:<11−22>F面方向、転位延長方向<11−20>
例えば前述の(1)、(2)、(3)の例の状況において、g方向(g=m、a、c)にGaNの結晶成長させインゴットを作製し、結晶成長方向g、すなわち、転位の延びる方向qに平行(S面)にインゴットを切り出してウエハ(S面=A、M、C)とする。これによって表面の貫通転位が減少したGaN基板を得る事ができる。それは1段階の成長である。
これは積演算が可能である。
本発明は結局のところスライス加工の;において前と後ろの方位が異なり、転位方向とスライス加工後の切断表面方向が同一になるから貫通転位低減の効果があるのである。そのために結晶成長方向と転位延長方向が合致しなければならないから方位は先述のC、M、Aに限られる。つまり本発明の骨子は簡単にいえば
(3)a;C (4)m;C
(5)c;M (6)c;A (11)
(4) m;C (3)a;C (12)
(10)c;Mm;C (11)m;Cc;A (12)m;Cc;M
(13)m;Aa;C (14)m;Aa;M (15)a;Cc;M
(16)a;Cc;A (17)a;Mm;C (18)a;Mm;A (13)
(9)c;Mm;A (10)c;Mm;C (14)
(22)c;Mm;Cc;M (23)m;Cc;Aa;M (24)m;Cc;Mm;A
(25)m;Aa;Cc;A (26)m;Aa;Mm;C (27)a;Cc;Mm;A
(28)a;Cc;Aa;C (29)a;Mm;Cc;A (30)a;Mm;Aa;C
(31)c;Aa;Mm;A (32)c;Aa;Cc;A (33)c;Mm;Aa;M
(34)c;Mm;Cc;A (35)m;Cc;Aa;C (36)m;Cc;Mm;C
(37)m;Aa;Cc;M (38)m;Aa;Mm;A (39)a;Cc;Mm;C
(40)a;Cc;Aa;M (41)a;Mm;Cc;M (42)a;Mm;Aa;M
(16)
しかし、それだけではない。一度転位低減化すれば、その他の段においては転位低減しなくてもよいということも言える。その場合は何れかのスライス加工において;の前後が等しいアルファベット大小文字になるc;C、a;A、m;Mをも許すことになる。
(46)a;Cc;C (47)a;Mm;M (48)m;Aa;A
(17)
(52)a;Aa;C (53)a;Aa;M (54)m;Mm;A(18)
(43)c;Aa;A (44)c;Mm;M
(49)c;Cc;A (50)c;Cc;M (19)
5 = m;C(4)
6 = a;C(3)
7 = Mm;C(4)
8×7 = c;Mm;C(10) (58)
9×7 = m;Mm;C(51)
11×10= c;Aa;C(8)
12×10= a;Aa;C
13 = c;M(5) 請5
14 = Cc;M(5) 請6
15×14=Aa;Cc;M(15) Mm;Cc;M(12) 請7
16×14=Cc;Cc;M(50) 請8
17 = c;A(6) 請9
19×18=Aa;Cc;A(16) Mm;Cc;A(11)
20×18=Cc;Cc;A(49)
21〜26=m;A(1) a;M(2) a;C(3) m;C(4)c;M(5) c;A(6) 請11〜16
27、28= m;C(4) 請17、18
29、30= a;C(3) 請19、20
31、32= c;M(5) 請21、22
33、34= c;A(6) 請23、24
37 = c;Aa;A(43)a;Mm;M(47)m;Cc;C(45)
c;Mm;M(44)m;Aa;A(48)a;Cc;C(46)
38 = c;Aa;A(43)a;Mm;M(47)m;Cc;C(45)
c;Mm;M(44)m;Aa;A(48)a;Cc;C(46)
39 = m;Cc;C(45)
40 = a;Cc;C(46)
41 = c;Mm;M(44)
また転位の走る方向は主に定まった一方向であり、それによって貫通転位が少なくなるのである。これも同じことでc;M、m;A、a;C、c;A、a;M、m;Cの6つの組を意味している。
結晶成長面が{1−100}面であり、結晶成長方向と平行な(0001)面でスライス加工した(0001)面を有する単結晶GaAs基板の製造方法。
その種結晶は{1−100}面を有する。GaN基板の表面は{0001}面で、貫通転位方向は{1−100}である。
結晶成長面が{11−20}面であり、結晶成長方向と平行な(0001)面でスライス加工した(0001)面を有する単結晶GaAs基板の製造方法。
ハ.{0001}/{1−100}のCMタイプ (c;MとCc;M)
結晶成長面が{0001}面であり、結晶成長方向と平行な{11−20}面でスライス加工した{11−20}面を有する単結晶GaAs基板の製造方法。
GaN結晶を、{1−100}面方向(m)に結晶成長させる場合に必要な{1−100}面を有する種結晶(M)は次のようにして製造する。
イの1.(0001)面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{1−100}面で切り出すことによって製造できる。先ほどの表記法でc;Mである。
イの2.{1−100}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と垂直に{1−100}面で切り出すことによって製造できる。先ほどの表記ではm;Mである。
イの1の種結晶の場合、ファセット面からなるピットの形成が見られる場合があるが、ピット底への転位集中が起きても、切り出した{1−100}面の貫通転位は高くないので問題はない。
貫通転位密度の小さな種結晶から成長した結晶は、転位密度が小さい。さらにその後、成長方向に平行(転位の延びる方向)に切り出した場合、さらに小さな貫通転位密度になることが期待できる。
GaN結晶を、{11−20}面方向(a)に結晶成長させる場合に必要な{11−20}面を有する種結晶(A)は次のようにして製造する。
ロの1.(0001)面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{11−20}面で切り出すことによって製造できる(c;A)。
ロの2.{11−20}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と垂直に{11−20}面で切り出すことによって製造できる(a;A)。
ロの1の種結晶の場合、ファセット面からなるピットの形成が見られる場合があるが、ピット底への転位集中がおきても、切り出した{11−20}面の貫通転位は高くないので問題はない。
貫通転位密度の小さな種結晶から成長した結晶は、転位密度が小さい。さらにその後、成長方向に平行(転位の延びる方向)に切り出した場合、さらに小さな貫通転位密度になることが期待できる。
GaN結晶を、{0001}面方向(c)に結晶成長させる場合に必要な{0001}面を有する種結晶(C)は次のようにして製造する。
ハの1.{11−20}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{0001}面で切り出すことによって製造できる(a;C)。
ハの2.{1−100}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{0001}面で切り出すことによって製造できる(m;C)。
ハの3.{0001}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と垂直に{0001}面で切り出すことによって製造できる(c;C)。
ハの1、ハの2の種結晶の製造方法自体(a;C、m;C)が本発明の技術思想の実施に他ならず、種結晶自体にも相当な低貫通転位密度が期待される。その上に本発明の思想によって、あるいは本発明の思想によらず、厚い結晶インゴットをエピタキシャル成長させる。
貫通転位密度の小さな種結晶から成長した結晶は、転位密度が小さい。さらにその後、成長方向に平行(転位の延びる方向)に切り出した場合、さらに小さな貫通転位密度になることが期待できる。
GaN結晶を、{0001}面方向(c)に結晶成長させる場合に必要な{0001}面を有する種結晶(C)は次のようにして製造する。
ニの1.{11−20}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{0001}面で切り出すことによって製造できる(a;C)。
ニの2.{1−100}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と平行な{0001}面で切り出すことによって製造できる(m;C)。
ニの3.{0001}面を成長面として成長させたGaN結晶から、成長方向と垂直に{0001}面で切り出すことによって製造できる(c;C))。
ニの1、ニの2の種結晶の製造方法自体(a;C m;C)が本発明の技術思想の実施に他ならず、種結晶自体にも相当な低貫通転位密度が期待される。
貫通転位密度の小さな種結晶から成長した結晶は、転位密度が小さい。さらにその後、成長方向に平行(転位の延びる方向)に切り出した場合、さらに小さな貫通転位密度になることが期待できる。
[イ.MCタイプ(m;C)(4)]
基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<1−100>方向に転位が走って存在しており、これによって低転位化がなされた単結晶GaN基板。
[ロ.ACタイプ(a;C)(3)]
基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<11−20>方向に転位が走って存在しており、これによって低転位化がなされた単結晶GaN基板。
[ハ.CMタイプ(c;M)(5)]
基板表面が{1−100}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在しており、これによって低転位化がなされた単結晶GaN基板。
[ニ.CAタイプ(c;A)(6)]
基板表面が{11−20}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在しており、これによって低転位化がなされた単結晶GaN基板。
m;Aa;C m;Aa;M m;Cc;A m;Cc;M
a;Cc;M a;Cc;A a;Mm;C a;Mm;A
の2種類に絞られるのである。
m;Aa;A m;Cc;C
a;Cc;C a;Mm;M
実施例2 (58)c;Mm;C(10) (59)c;Mm;M (68)c;Mm;A(69)c;Mm;Aa;C
実施例3 (60)c;Aa;C(8) (61)c;Aa;A(70)c;Aa;M(71)c;Aa;Mm;C
実施例4 (62)c;Mm;Cc;M (63)c;Mm;Cc;A
(64)c;Mm;Cc;C
実施例5 (65)c;Aa;Cc;A (66)c;Aa;Cc;M
(67)c;Aa;Cc;C
まずは、GaAs基板からGaNをc軸方向に成長させて、A面、M面、C面を持つGaN種結晶を作製する。
結晶成長を始めるべき基板として、GaAs基板を用いる。GaAs基板を用いてGaNを成長させる場合、GaNが六方晶系でGaAsが立方晶系であるから対称性をあわせるために、GaAsの(111)面を持つ基板を用いることにする。
GaAs(111)基板の全面に、プラズマCVD法によって、0.1μm厚みのSiO2膜をマスクとして形成した。その後、フォトリソグラフィによってマスクに窓を明けた。
マスク窓はストライプ型や、ドット型など様々の形状が可能である。ここではドット状の窓を形成した。ドット型窓は直径2μm程度の寸法で、GaAs基板の<11−2>方向に4μmピッチで複数個1列に配置し、このドット列から<1−10>方向に3.5μm離れた部位にやはり<11−2>方向に4μmピッチでドット窓を複数個1列に配置した。ただし隣接行でドット列を列方向に2μmずらしている。つまり任意の最近接の3つのドット窓が1辺4μmの正三角形を構成するような二次元的な広がりを持つ窓配置としたのである。マスクはこのような窓を繰り返し設けたものである(図2)。
その後、マスクを形成したGaAs基板状にHVPE法(図1)によってGaNの成長を行った。常圧の反応炉の内部にGaメタルのボートが設けられる。Gaメタルは溶融状態にある。その下方のサンプルの上に(111)GaAs基板が置かれている。キャリヤガスはすべて水素ガスH2とする。使用するガスはHClガス(H2+HCl)と、NH3ガス(H2+NH3)である。
次の条件で80nmのGaNバッファ層を形成した。
成長温度 約500℃(約773K)
NH3ガス分圧 0.2atm (20kPa)
HClガス分圧 2×10−3atm(0.2kPa)
成長時間 30分
膜厚 80nm
さらにその上へ高温でGaNエピ層を成長させる。条件は次のとおりである。
成長温度 1020℃(1293K)
NH3ガス分圧 0.3atm (30kPa)
HClガス分圧 2×10−2atm(2kPa)
成長時間 約180時間
膜厚 3cm
3cmもの厚みを持つので、この(0001)成長面を持つこのインゴットから様々の方位を持つ種結晶を切り出すことができる。ここでは次の3種類の面方位を持つ種結晶を切り出した。
(2)主面を{11−20}面とする種結晶(A1とする)(55)
(3)主面を{0001}面とする種結晶(C1とする) (57)
[種結晶C1の評価(c;C)]
主面を{0001}面とする種結晶C1については、貫通転位の存在をEPD(Etch Pit Density)によって評価した。ただし、本来の転位と測定されたピットとの関係は充分に明らかにはなっていない。エッチピットを表面に出すためにウエットエッチングを行った。エッチャントは燐酸と硫酸の混酸である。種結晶を温度250℃でエッチングすると表面にピットが現れる。
主面を{1−100}面とする種結晶M1についても同様の方法でEPDを測定した。これもかなりピットが低減しているということがわかった。
ただし種結晶M1には、[0001]方向にピット列が存在しているということが確認された。そのピット列は1列でなく、かなり密集した複数の列からなる。反面ピット列とピット列の間にはピットの全く存在しない領域が見られた。ピットの存在しない領域の幅は場所によって異なるが、平均200μm程度であった。
主面を{11−20}面とする種結晶A1についても同様の方法でEPDを測定した。これもかなりピットが低減しているということがわかった。
ただし種結晶A1には、[0001]方向にピット列が存在しているということが確認された。そのピット列は1列でなく、かなり密集した複数の列からなる。反面ピット列とピット列の間にはピットの全く存在しない領域が見られた。ピットの存在しない領域の幅は、場所によって異なるが、平均200μm程度であった。
実施例1で作った主面を{1−100}面とするGaN種結晶M1を用いて下記のようなGaNインゴット(m2)を作製した。このインゴットはGaN成長としては2世代になるから”2”というサフィックスを付した。先述の表記法ではc;Mmという成長である。
NH3ガス分圧 0.3atm (30kPa)
HClガス分圧 2×10−2atm(2kPa)
成長時間 約180時間
膜厚 2.5cm
このインゴットm2を内周刃スライサーにより、成長方向<1−100>に平行かつ(0001)面に平行の方向にスライスして基板を切り出した。つまり貫通転位と平行にスライス加工したのである。
前述の表記法に従えば、これはc;Mm;Cということである。種結晶M1から作られた第2世代の基板であるから履歴を含ませてこれをCm2基板と書くことにする。こうして{0001}面(C面)を表面に持つGaN単結晶基板25枚を切り出すことができた。
また種結晶M1を使用してm方向に成長させたGaNインゴットm2を、{1−100}面でスライス加工して同じ基板を多数作製した。これは初めから書くと、c;Mm;Mである。GaNの成長を2回繰り返しており、M基板を種結晶としているからこれはMm2と書く事ができる。このMm2基板が充分に低転位であることを確かめた。
また種結晶M1を使用してm方向に成長させたGaNインゴットm2を、{11−20}面でスライス加工して同じ基板を多数作製した。これは初めから書くと、c;Mm;Aである。GaNの成長を2回繰り返しており、M基板を種結晶としているからこれはAm2と書く事ができる。このAm2基板が充分に低転位であることを確かめた。
2回の成長によって作製した(c)の基板Am2を種結晶として、さらに<11−20>方向(a方向)へGaN単結晶を成長させてGaNインゴットa3を複数個作製した。さらにこれを(0001)面でスライス加工してC面を持つ多数の(0001)GaN基板Ca3を作った。これはA基板を元にして作ったC基板であり3回の成長で作ったものだからCa3と書ける。これは初めから書くとc;Mm;Aa;Cということになる。このCa3基板は充分に低転位であることを確かめた。
実施例1で作った主面を{11−20}面とするGaN種結晶A1を用いて下記のようなGaNインゴット(a2)を作製した。このインゴットはGaN成長としては2世代になるから”2”というサフィックスを付した。先述の表記法ではc;Aaという成長である。
実施例1の種結晶製造のためのインゴットの成長と同じHVPE炉を用いて結晶成長を行った。キャリヤガスは全てH2ガスである。用いるガスはNH3ガス(NH3+H2)、HClガス(H2+HCl)である。成長条件は
NH3ガス分圧 0.3atm (30kPa)
HClガス分圧 2×10−2atm(2kPa)
成長時間 約180時間
膜厚 2.5cm
このインゴットa2を内周刃スライサーにより、成長方向<11−20>(a方向)に平行かつ(0001)面に平行の方向にスライスしてC面を持つ基板を切り出した。つまり貫通転位と平行にスライス加工したのである。
また種結晶A1を使用してa方向に成長させたGaNインゴットa2を、{11−20}面でスライス加工して同じ基板を多数作製した。これは初めから書くと、c;Aa;Aである。GaNの成長を2回繰り返しており、A基板を種結晶としているからこれはAa2と書く事ができる。このAa2基板が充分に低転位であることを確かめた。
また種結晶A1を使用してa方向に成長させたGaNインゴットa2を、{1−100}面でスライス加工して同じ基板を多数作製した。これは初めから書くと、c;Aa;Mである。
2回の成長によって作製した基板Ma2を種結晶として、さらに<1−100>方向(m方向)へGaN単結晶を成長させてGaNインゴットm3を複数個作製した。さらにこれを(0001)面でスライス加工してC面を持つ多数の(0001)GaN基板Cm3を作った。これはM基板を元にして作ったC基板であり3回の成長で作ったものだからCm3と書ける。これは初めから書くとc;Aa;Mm;Cということになる。このCm3基板は充分に低転位であることを確かめた。
実施例2(a)で作った主面を(0001)面とするGaN種結晶Cm2を用いて<0001>方向(c方向)に成長させ下記のようなGaNインゴット(c3)を作製した。このインゴットはGaN成長としては3世代になるから”3”というサフィックスを付した。先述の表記法ではc;Mm;Ccという成長である。
NH3ガス分圧 0.3atm (30kPa)
HClガス分圧 2×10−2atm(2kPa)
成長時間 約180時間
膜厚 3cm
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向(0001)面に垂直の方向にスライスして基板(C基板)を30枚切り出した。つまり貫通転位を横切る方向にスライス加工したのである。
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向<0001>に平行な{1−100}面に平行にスライス加工して{1−100}面を持つ30枚の基板Mを切り出した。つまり貫通転位に平行にスライス加工したのである。これは本発明の思想にそう切り方である。
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向<0001>に平行な{11−20}面に平行にスライス加工して{11−20}面を持つ30枚の基板Aを切り出した。つまり貫通転位に平行にスライス加工したのである。これは本発明の思想にそう切り方である。
それらのGaN基板(Ac3)は厚さ0.7mmで、30mm×25mm程度の1インチサイズの基板であった。その後、これらの基板を研磨加工した。その結果表面に加工変質層を持たない、半導体基板として使用可能な基板Ac3が得られた。
実施例3で作った主面を(0001)面とするGaN種結晶Ca2を用いて<0001>方向(c方向)に成長させ下記のようなGaNインゴット(c3)を作製した。このインゴットはGaN成長としては3世代になるから”3”というサフィックスを付した。先述の表記法ではc;Aa;Ccという成長である。
NH3ガス分圧 0.3atm (30kPa)
HClガス分圧 2×10−2atm(2kPa)
成長時間 約180時間
膜厚 2.7cm
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向(0001)面に垂直の方向にスライスして基板(C基板)を30枚切り出した。つまり貫通転位を横切る方向にスライス加工したのである。
前述の表記法に従えば、これはc;Aa;Cc;Cということである。種結晶C2から作られた第3世代の基板であるから履歴を含ませてこれをCc3基板と書くことにする。こうして{0001}面(C面)を表面に持つGaN(Cc3)単結晶基板30枚を切り出すことができた。
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向[0001]に平行な{1−100}面(M面)に平行にスライス加工して{1−100}面を持つ30枚の基板Mを切りだした。つまり貫通転位に平行にスライス加工したのである。これは本発明の思想にそう切り方である。
このインゴットc3を内周刃スライサーにより、成長方向<0001>に平行な{11−20}面に平行にスライス加工して{11−20}面を持つ30枚の基板Aを切り出した。つまり貫通転位に平行にスライス加工したのである。これは本発明の思想にそう切り方である。
それらのGaN基板(Ac3)は厚さ0.7mmで、30mm×25mm程度の1インチサイズの基板であった。その後、これらの基板を研磨加工した。その結果表面に加工変質層を持たない、半導体基板として使用可能な基板Ac3が得られた。
2Gaボート
3Ga融液
4サセプタ
5GaAs基板
6ヒ−タ
7ガス導入口
8ガス導入口
9ガス排出口
10GaAsウエハ
11マスク
12窓
13隆起部
14転位
15水平延長層
16ファセット面
17面状欠陥部
18GaNエピ層(インゴット)
19GaN基板(ミラーウエハ)
S切断面
g結晶成長方向
q転位延長方向
Claims (30)
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長における成長方向と平行な面でスライス加工することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長において、成長方向と平行な面でスライス加工することにより、基板表面を貫通する貫通転位を低減することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長における転位の走る方向と平行な面でスライス加工することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長において、転位の走る方向と平行な面でスライス加工することにより、基板表面を貫通する貫通転位を低減することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長において、結晶成長面が{0001}面であり、その結晶成長方向と平行な{1−100}面でスライス加工することにより、{1−100}面を表面に有することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、{0001}面を表面に持つGaN単結晶を種結晶としてさらに{0001}面を成長面として成長し、{1−100}面でスライス加工することにより、{1−100}面を表面に有することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- 種結晶とする{0001}面を表面に持つGaN単結晶は、{11−20}面あるいは{1−100}面を成長面として成長したGaN結晶から{0001}面で切り出されたことを特徴とする請求項6に記載の単結晶GaN基板の製造方法。
- 種結晶とする{0001}面を表面に持つGaN単結晶は、{0001}面を成長面として成長したGaN結晶から{0001}面で切り出されたことを特徴とする請求項6に記載の単結晶GaN基板の製造方法。
- HVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長したGaN単結晶であって、GaN単結晶の成長において、結晶成長面が{0001}面であり、その結晶成長方向と平行な{11−20}面でスライス加工したことにより、{11−20}面を表面に有することを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- {0001}面を表面に持つGaN単結晶を種結晶として、さらに{0001}面を成長面としてHVPE法、MOCVD法、有機金属塩化物気相成長法のいずれかの成長法で成長し、{11−20}面でスライス加工することにより、{11−20}面を表面とすることを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- 結晶成長方向と平行な面でスライス加工したGaN結晶を種結晶として用い、その種結晶上にGaNを結晶成長させることを特徴とする単結晶GaN基板の製造方法。
- GaN単結晶の成長における成長方向と平行な面でスライス加工したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- GaN単結晶の成長における成長方向と平行な面でスライス加工することにより、基板表面を貫通する貫通転位を低減したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板内部において、転位が基板表面に平行に走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板内部において、転位が基板表面に平行に走って存在することにより、基板表面での貫通転位を低減したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板内部において、基板表面に平行に、主に一方向に転位が走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板内部において、基板表面に平行に、主に一方向に転位が走って存在することにより、基板表面での貫通転位を低減したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<1−100>方向に転位が走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<1−100>方向に転位が走って存在することにより、基板表面での貫通転位を減少したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<11−20>方向に転位が走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{0001}面であり、基板内に主に<11−20>方向に転位が走って存在することにより、基板表面での貫通転位を減少したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{1−100}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{1−100}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在することにより、基板表面の貫通転位を減少したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{11−20}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在することを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面が{11−20}面であり、基板内に主に<0001>方向に転位が走って存在することにより、基板表面での貫通転位を減少したことを特徴とする単結晶GaN基板。
- 基板表面での貫通転位密度が、1×106cm−2以下であることを特徴とする請求項12から25に記載の単結晶GaN基板。
- EPD評価したときに、[0001]方向にエッチピット列が存在する請求項12から25に記載の単結晶GaN基板。
- 表面に加工変質層を持たない請求項12から25に記載の
単結晶GaN基板。 - 転位の集合した部分を有するGaN単結晶からスライスあるいは再成長により転位の集合した部分が見られないGaN単結晶を作製するGaN単結晶の製造方法。
- 単結晶のサイズが、25mm×30mm以上であることを特徴とする請求項12から25に記載の単結晶GaN基板。
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