JP2011135019A - 複合基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の複合基板は、窒化物系化合物半導体からなる第1の基板と、該第1の基板を構成する窒化物系化合物半導体以外の物質からなる第2の基板とを貼り合わせてなるエピタキシャル層成長用の複合基板であって、該窒化物系化合物半導体は、六方晶の結晶構造を有し、該第1の基板に対して<0001>方向からレーザ光を入射させることにより後方散乱配置Z(X,X)−Z+Z(X,Y)−Zにて得られるバックグラウンドを除いたラマン散乱スペクトルのE2 Hモードのピーク強度をI1とし、370cm-1±15cm-1または670cm-1±15cm-1のピーク強度をI2とする場合、下記式(I)を満たすことを特徴とする。
0≦I2/I1≦0.35 ・・・(I)
【選択図】図1
Description
また、本発明に係る別の複合基板は、窒化物系化合物半導体からなる第1の基板と、該第1の基板を構成する窒化物系化合物半導体以外の物質からなる第2の基板とを貼り合わせてなるエピタキシャル層成長用の複合基板であって、該窒化物系化合物半導体は、六方晶の結晶構造を有し、該第1の基板に対して<0001>方向からレーザ光を入射させることにより後方散乱配置Z(X,X)−Z+Z(X,Y)−Zにて得られるバックグラウンドを除いたラマン散乱スペクトルのE2 Hモードのピーク強度をI3とし、A1(LO)モードのピーク強度をI4とする場合、下記式(II)を満たすことを特徴とする。
ここで、上記窒化物系化合物半導体は、その90質量%以上が窒化ガリウムであることが好ましい。
本発明の複合基板は、エピタキシャル層成長用のものであって、窒化物系化合物半導体からなる第1の基板上にエピタキシャル層が形成される。そして、前述の通り、このエピタキシャル層の特性およびデバイス特性は、この第1の基板である窒化物系化合物半導体の状態(結晶性)に大きく依存するため、窒化物系化合物半導体の状態を制御することが必要となる。しかし、第1の基板の厚みは通常数十nm〜数十μmというように極めて薄いため、その状態を評価すること自体が非常に困難であったことから、その状態の制御も極めて困難なものであった。
ここで、上記E2 Hモードのピークは、窒化物系化合物半導体が有する固有のピークであるのに対して、370cm-1±15cm-1または670cm-1±15cm-1のピークは、第1の基板である窒化物系化合物半導体と第2の基板とを貼り合わせた場合に生じる窒化物系化合物半導体の特有のピークであり、この後者のピークが特に窒化物系化合物半導体の結晶性と相関する。本発明は、上記のピーク強度I1とI2の比I2/I1が上記式(I)の関係を満たす場合、窒化物系化合物半導体の結晶性が極めて良好となることを見出したものであり、その結果として窒化物系化合物半導体上に形成されるエピタキシャル層の特性やデバイス特性を良好なものとすることに成功したものである。上記I2/I1は、0.2以下であることがより好ましく、0.15以下であることがさらに好ましい。一方、I2/I1が0.35を超えると、窒化物系化合物半導体の結晶性が劣化する。
ここで、上記E2 Hモードのピークは、既に述べたように窒化物系化合物半導体が有する固有のピークであり、C軸に直角な面内で原子変位するのに対して、A1(LO)モードのピークは、C軸の向きに原子変位する窒化物系化合物半導体が有する固有のピークであり、この後者のピークが特に窒化物系化合物半導体の結晶性と強く相関する。本発明は、上記のピーク強度I3とI4の比I4/I3が上記式(II)の関係を満たす場合、窒化物系化合物半導体の結晶性が極めて良好となることを見出したものであり、その結果として窒化物系化合物半導体上に形成されるエピタキシャル層の特性やデバイス特性を良好なものとすることに成功したものである。
まず、本発明で用いる第1の基板を構成する窒化物系化合物半導体としては、特に限定されるものではなく、六方晶の結晶構造を有する限り従来公知の窒化物系化合物半導体をいずれも用いることができる。本発明において、窒化物系化合物半導体として六方晶の結晶構造を有するものを採用する理由は、六方晶の結晶構造は安定して形成することができるとともに、デバイス形成のためのエピタキシャル層の成長で用いられるMOCVD法で良好な品質が得られるためである。
まず、窒化物系化合物半導体のバルク基板として、酸素をドーピングした直径φ48mmのGaNウェハ(厚み500μm)を用い、このGaNウェハの両面を研磨することにより両面が鏡面化されたバルク基板を準備した。このバルク基板を構成する窒化物系化合物半導体(GaN)は、六方晶の結晶構造を有し、(0001)面がウェハ面であり、比抵抗は1オーム・cm以下、キャリア濃度は1×1017cm-3以上であった。
以上の準備操作により、1枚の複合基板を準備した(便宜上、以下この1枚の複合基板を複合基板Aと呼ぶものとする)。
図1に基づき説明する。まず、SiO2/Si基板である第2の基板2とGaN薄膜からなる第1の基板1とを上記のように貼り合わせてなる複合基板A1〜A6のそれぞれの第1の基板1上に、MOCVD法によりIII族窒化物半導体からなるエピタキシャル層を形成した。このエピタキシャル層は、厚さ2μmのn型GaN層3、厚さ0.5μmのn型Al0.05Ga0.95N層4、6対のIn0.2Ga0.8N層とAl0.01Ga0.99N層とで構成される多重量子井戸構造を有する厚さ100nmの発光層5、厚さ20nmのp型Al0.2Ga0.8N層6および厚さ0.15μmのp型GaN層7からなる(図1における各層の厚みは模式的なものであって実際の厚みを反映していない)。
Claims (3)
- 窒化物系化合物半導体からなる第1の基板と、該第1の基板を構成する窒化物系化合物半導体以外の物質からなる第2の基板とを貼り合わせてなるエピタキシャル層成長用の複合基板であって、
前記窒化物系化合物半導体は、六方晶の結晶構造を有し、
前記第1の基板に対して<0001>方向からレーザ光を入射させることにより後方散乱配置Z(X,X)−Z+Z(X,Y)−Zにて得られるバックグラウンドを除いたラマン散乱スペクトルのE2 Hモードのピーク強度をI1とし、370cm-1±15cm-1または670cm-1±15cm-1のピーク強度をI2とする場合、下記式(I)を満たす、複合基板。
0≦I2/I1≦0.35 ・・・(I) - 窒化物系化合物半導体からなる第1の基板と、該第1の基板を構成する窒化物系化合物半導体以外の物質からなる第2の基板とを貼り合わせてなるエピタキシャル層成長用の複合基板であって、
前記窒化物系化合物半導体は、六方晶の結晶構造を有し、
前記第1の基板に対して<0001>方向からレーザ光を入射させることにより後方散乱配置Z(X,X)−Z+Z(X,Y)−Zにて得られるバックグラウンドを除いたラマン散乱スペクトルのE2 Hモードのピーク強度をI3とし、A1(LO)モードのピーク強度をI4とする場合、下記式(II)を満たす、複合基板。
0<I4/I3≦0.85 ・・・(II) - 前記窒化物系化合物半導体は、その90質量%以上が窒化ガリウムである、請求項1または2に記載の複合基板。
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