JP2013010681A - Gallium nitride substrate, light emitting element, field effect transistor, and method for producing epitaxial film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒化ガリウム基板、発光素子、電界効果トランジスタ及びエピタキシャル膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a gallium nitride substrate, a light emitting element, a field effect transistor, and an epitaxial film manufacturing method.
従来、フォトルミネッセンス測定を用いて化合物半導体基板の表面に発生した歪み等のダメージを評価する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a method for evaluating damage such as distortion generated on the surface of a compound semiconductor substrate using photoluminescence measurement is known (for example, see Patent Document 1).
また、カソードルミネッセンス法を用いて単結晶体の結晶品質を評価する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a method of evaluating the crystal quality of a single crystal using a cathodoluminescence method is known (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献１に記載の方法によれば、加工歪によるダメージが基板の特定の一部の領域にスクラッチ状に残っている場合、ダメージを検出するためには、加工歪の入っている箇所を特定して測定を行わなければならない。 However, according to the method described in Patent Document 1, in order to detect damage when damage due to processing distortion remains in a specific partial region of the substrate, Must be measured.
また、基板表面の全領域のダメージを評価する場合には、必要最低限の領域でフォトルミネッセンスの発光スペクトルの測定を行うことにより、測定時間を短縮することができるが、特許文献１には、ダメージを評価するために必要な領域が示されていない。 Moreover, when evaluating the damage of the whole area | region of a board | substrate surface, although measurement time can be shortened by measuring the emission spectrum of a photoluminescence in a minimum necessary area | region, patent document 1 has the following. The area needed to assess damage is not shown.
また、特許文献２に記載の方法は、基板表面の数点の領域のみを測定するものであり、基板表面の全面を測定しているものではない。そのため、加工歪によるダメージが基板の特定の一部の領域にスクラッチ状に残っている場合、加工歪の入っている箇所を測定しないと発光強度が低下している事を検出できないので、数点の測定ではダメージを検出できない場合がある。 Further, the method described in Patent Document 2 measures only a few areas on the substrate surface, and does not measure the entire surface of the substrate. Therefore, when damage due to processing strain remains in a specific part of the substrate in a scratch shape, it is impossible to detect that the emission intensity is lowered unless the location with processing strain is measured. In some cases, damage cannot be detected.
また、カソードルミネッセンス測定においては、基板を発光させるための電子ビームをｎｍオーダーに絞る事ができるため、５０μｍ×５０μｍ程度以下の微細な領域の発光強度の分布を測定することができる。しかし、基板表面の全領域のダメージを評価する場合は、測定領域が微細であるため、フォトルミネッセンス測定を用いる場合の１００倍以上の非常に長い測定時間が必要とされる。 Further, in the cathodoluminescence measurement, since the electron beam for emitting light from the substrate can be narrowed down to the nm order, it is possible to measure the emission intensity distribution in a fine region of about 50 μm × 50 μm or less. However, when the damage of the entire area of the substrate surface is evaluated, the measurement area is fine, and thus a very long measurement time that is 100 times or more that when using photoluminescence measurement is required.
また、窒化ガリウム基板の表面にダメージがあると、その表面上に形成するエピタキシャル膜に異常成長が発生することが分かっていたが、どれくらいでどのようなダメージまで抑えれば、前記異常成長の発生を実用的な範囲まで低く抑えられるか不明であった。 In addition, it has been known that if the surface of the gallium nitride substrate is damaged, abnormal growth occurs in the epitaxial film formed on the surface. It was unclear if it could be kept down to a practical range.
したがって、本発明の目的の一つは、特定の一部の領域にのみ加工歪みが存在する場合であっても、短時間で容易に歪みを評価することのできる方法による評価の結果合格した窒化ガリウム基板、その窒化ガリウム基板を含む発光素子、もしくは電界効果トランジスタ及びそのガリウム基板上に結晶を成長させるエピタキシャル膜の製造方法を提供することにある。 Therefore, one of the objects of the present invention is that nitriding that has passed as a result of evaluation by a method that can easily evaluate strain in a short time even when machining strain exists only in a specific partial region. An object of the present invention is to provide a gallium substrate, a light emitting element including the gallium nitride substrate, or a field effect transistor, and an epitaxial film manufacturing method for growing a crystal on the gallium substrate.
また、本発明の目的の一つは、基板表面上に形成されるエピタキシャル膜の異常成長の発生を抑制した窒化ガリウム基板及びその窒化ガリウム基板を含む発光素子もしくは電界効果トランジスタを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a gallium nitride substrate that suppresses the occurrence of abnormal growth of an epitaxial film formed on the substrate surface, and a light-emitting element or a field effect transistor including the gallium nitride substrate. .
（１）本発明の一態様によれば、上記目的を達成するため、窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度を、前記窒化ガリウム基板の表面の測定範囲内において１ｍｍ×１ｍｍの正方形の測定領域ごとに測定したときの、全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の４５％以上であり、前記測定領域は前記測定範囲内に隙間無く連続する窒化ガリウム基板が提供される。 (1) According to one aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the photoluminescence peak intensity at a wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate is 1 mm × 1 mm within the measurement range of the surface of the gallium nitride substrate. A gallium nitride substrate in which the minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions when measured for each square measurement region is 45% or more of the average value, and the measurement region is continuous without any gap in the measurement range Is provided.
（２）上記窒化ガリウム基板において、全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の５０％以上であってもよい。 (2) In the gallium nitride substrate, a minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions may be 50% or more of an average value.
（３）上記窒化ガリウム基板において、前記測定範囲は、前記窒化ガリウム基板の外周から１ｍｍの領域を除いた領域であることが好ましい。 (3) In the gallium nitride substrate, the measurement range is preferably a region excluding a region of 1 mm from the outer periphery of the gallium nitride substrate.
（４）また、本発明の他の態様によれば、上記の窒化ガリウム基板と、前記窒化ガリウム基板上に形成された多層構造のエピタキシャル膜と、を含む発光素子が提供される。 (4) According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device including the above gallium nitride substrate and a multilayered epitaxial film formed on the gallium nitride substrate.
（５）また、本発明の他の態様によれば、窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度を、前記窒化ガリウム基板の表面の測定領域内において１ｍｍ×１ｍｍの正方形の測定領域ごとに測定する工程と、全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の４５％以上である場合に、前記窒化ガリウム基板上に結晶膜をエピタキシャル成長させる工程と、を含み、前記測定領域は前記測定範囲内に隙間無く連続する、エピタキシャル膜の製造方法が提供される。 (5) According to another aspect of the present invention, a photoluminescence peak intensity of a wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate is measured in a square of 1 mm × 1 mm in the measurement region on the surface of the gallium nitride substrate. A step of measuring each region, and a step of epitaxially growing a crystal film on the gallium nitride substrate when the minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 45% or more of an average value, and An epitaxial film manufacturing method is provided in which the measurement region continues within the measurement range without a gap.
（６）上記エピタキシャル膜の製造方法において、全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の５０％以上である場合に、前記窒化ガリウム基板上に前記結晶膜をエピタキシャル成長させてもよい。 (6) In the epitaxial film manufacturing method, the crystal film may be epitaxially grown on the gallium nitride substrate when the minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 50% or more of the average value. .
（７）上記エピタキシャル膜の製造方法において、前記測定範囲は、前記窒化ガリウム基板の外周から１ｍｍの領域を除いた領域であることが好ましい。
（８）また、本発明の他の態様によれば、上記の窒化ガリウム基板上に、窒化物半導体からなる電子走行層と窒化物半導体からなる電子供給層が順次形成され、前記電子供給層上にゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を形成した電界効果トランジスタが提供される。
(7) In the epitaxial film manufacturing method, the measurement range is preferably a region excluding a region of 1 mm from the outer periphery of the gallium nitride substrate.
(8) According to another aspect of the present invention, an electron transit layer made of a nitride semiconductor and an electron supply layer made of a nitride semiconductor are sequentially formed on the gallium nitride substrate, and the electron supply layer is formed on the electron supply layer. A field effect transistor having a gate electrode, a source electrode and a drain electrode formed thereon is provided.
本発明の一態様によれば、特定の一部の領域にのみ加工歪みが存在する場合であっても、短時間で容易に歪みを評価することのできる方法による評価の結果合格した窒化ガリウム基板、その窒化ガリウム基板を含む発光素子、もしくは電界効果トランジスタ及びそのガリウム基板上に結晶を成長させるエピタキシャル膜の製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, a gallium nitride substrate that has passed as a result of an evaluation by a method that can easily evaluate strain in a short time even when processing strain exists only in a specific partial region. , A light emitting device including the gallium nitride substrate, or a field effect transistor, and an epitaxial film manufacturing method for growing a crystal on the gallium substrate can be provided.
また、基板表面上に形成されるエピタキシャル膜の異常成長の発生を低く抑えることができる。発光素子の発光強度の低下を抑えることができる。
また、リーク電流が低く且つそのばらつきが小さい高性能な電界効果トランジスタの提供が可能になる。
Moreover, the occurrence of abnormal growth of the epitaxial film formed on the substrate surface can be suppressed to a low level. A decrease in light emission intensity of the light emitting element can be suppressed.
In addition, it is possible to provide a high-performance field effect transistor with low leakage current and small variation.
（実施の形態の要約）
本発明の実施の形態の一態様によれば、フォトルミネッセンス測定による評価の結果合格した窒化ガリウム基板であって、前記窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度を、前記窒化ガリウム基板の表面の測定領域内において１ｍｍ×１ｍｍの正方形の測定領域ごとに測定したときの、全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の４５％以上であり、前記測定領域は前記測定範囲内に隙間無く連続する、窒化ガリウム基板が提供される。
(Summary of embodiment)
According to one aspect of an embodiment of the present invention, a gallium nitride substrate that has passed a result of evaluation by photoluminescence measurement, wherein the luminescence peak intensity at a wavelength corresponding to a band gap of the gallium nitride substrate is expressed by the gallium nitride. The minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions when measured for each square measurement region of 1 mm × 1 mm in the measurement region on the surface of the substrate is 45% or more of the average value, and the measurement region is A gallium nitride substrate is provided that is continuous without gaps within the measurement range.
［実施の形態］
本実施の形態においては、窒化ガリウム基板の表面を縦１ｍｍ×横１ｍｍの面積が１ｍｍ2の領域（以下測定領域と記す）ごとにフォトルミネッセンス測定を行い、窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度に基づいて窒化ガリウム基板の歪みの評価を行う。
[Embodiment]
In the present embodiment, the wavelength of the surface of the gallium nitride substrate area vertical 1mm × horizontal 1mm performed photoluminescence measurement for each 1mm 2 region (hereinafter referred to as the measurement area), corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate The strain of the gallium nitride substrate is evaluated on the basis of the photoluminescence peak intensity.
窒化ガリウム基板の室温２０℃でのバンドギャップに対応する波長は、約３６５ｎｍであり、この波長におけるフォトルミネッセンスピーク強度を測定するために、例えば、３３２．６〜３９７．３ｎｍの波長範囲で測定を行う。 The wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate at room temperature of 20 ° C. is about 365 nm, and in order to measure the photoluminescence peak intensity at this wavelength, for example, measurement is performed in the wavelength range of 332.6 to 397.3 nm. Do.
ここで、窒化ガリウム基板の歪みは、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の研磨処理によって発生する加工歪みである。窒化ガリウム基板に歪みが存在する場合、窒化ガリウム基板上にエピタキシャル膜を形成する際に、歪みのある領域上においてエピタキシャル膜の異常成長が発生するおそれがある。 Here, the strain of the gallium nitride substrate is a processing strain generated by a polishing process such as CMP (Chemical Mechanical Polishing). When strain is present in the gallium nitride substrate, when the epitaxial film is formed on the gallium nitride substrate, abnormal growth of the epitaxial film may occur on the strained region.
窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度が低い領域には、エピタキシャル膜の異常成長の原因となる歪みが存在する可能性が高い。 In the region where the photoluminescence peak intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate is low, there is a high possibility that there is a strain that causes abnormal growth of the epitaxial film.
本発明者が鋭意研究した結果、後で詳しく述べる通り、全測定領域における上記のフォトルミネッセンスピーク強度の平均値の４５％未満のピーク強度を有する測定領域が存在しない窒化ガリウム基板は、エピタキシャル膜の異常成長の発生する確率が低く抑えられることが分かった。さらに、上記の平均値の５０％未満のピーク強度を有する測定領域が存在しない窒化ガリウム基板は、エピタキシャル膜の異常成長の発生する確率がより低く抑えられることが分かった。 As a result of intensive studies by the inventors, as will be described in detail later, a gallium nitride substrate having no measurement region having a peak intensity of less than 45% of the average value of the above-described photoluminescence peak intensity in all measurement regions is an epitaxial film. It was found that the probability of abnormal growth is kept low. Furthermore, it has been found that a gallium nitride substrate that does not have a measurement region having a peak intensity less than 50% of the average value has a lower probability of abnormal growth of the epitaxial film.
本実施の形態の一態様によれば、全測定領域における上記のフォトルミネッセンスピーク強度の最低値が平均値の４５％以上である場合に合格と判定される。また、より基準の厳しい態様によれば、全測定領域における上記のフォトルミネッセンスピーク強度の最低値が平均値の５０％以上である場合に合格と判定される。 According to one aspect of the present embodiment, when the minimum value of the above-described photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 45% or more of the average value, it is determined to be acceptable. Moreover, according to a more strict standard aspect, when the minimum value of said photoluminescence peak intensity | strength in all the measurement areas is 50% or more of an average value, it determines with a pass.
本実施の形態においては、窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度のみを測定すればよいので、発光スペクトルを測定する場合よりも測定時間を短縮することができる。 In the present embodiment, since only the photoluminescence peak intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate has to be measured, the measurement time can be shortened compared with the case of measuring the emission spectrum.
また、窒化ガリウム基板の全領域の歪みを評価するためには、窒化ガリウム基板の外周から１ｍｍの領域を除いた領域について測定を行えば十分である。この特定の領域について測定を行うことにより、測定時間を短縮することができる。 In addition, in order to evaluate the strain in the entire region of the gallium nitride substrate, it is sufficient to measure the region excluding the 1 mm region from the outer periphery of the gallium nitride substrate. Measurement time can be shortened by measuring the specific region.
また、窒化ガリウム基板は、例えば、ＤＥＥＰ(Dislocation Elimination by the Epi-growth with Inverted-Pyramidal Pits)法や、ＶＡＳ(Void-Assisted Separetion)法等により形成される。この場合、窒化ガリウム基板は、例えば、ＨＶＰＥ（hydride vapor-phase epitaxy）法等により異種基板上にＧａＮ単結晶膜を成長させ、ＧａＮ単結晶膜を異種基板から剥離することにより形成される。 The gallium nitride substrate is formed, for example, by DEEP (Dislocation Elimination by the Epi-growth with Inverted-Pyramidal Pits) method, VAS (Void-Assisted Separetion) method, or the like. In this case, the gallium nitride substrate is formed, for example, by growing a GaN single crystal film on a heterogeneous substrate by HVPE (hydride vapor-phase epitaxy) or the like and peeling the GaN single crystal film from the heterogeneous substrate.
上記のような方法で窒化ガリウム基板を形成する場合は、異種基板上に厚くエピタキシャル成長したＧａＮ単結晶膜には、裏面から表面に向かって厚さ方向で転位密度の差が発生するため、格子定数が厚さ方向で変化し、窒化ガリウム基板に反りが発生する。さらに、窒化ガリウム基板は結晶を厚く成長させることにより形成されるため、基板面内で数十μｍ以上の膜厚差を有する。 When a gallium nitride substrate is formed by the method as described above, a dislocation density difference occurs in the thickness direction from the back surface to the front surface of the GaN single crystal film that is thickly grown on a different substrate. Changes in the thickness direction, and warpage occurs in the gallium nitride substrate. Further, since the gallium nitride substrate is formed by growing the crystal thickly, it has a film thickness difference of several tens of μm or more in the substrate surface.
そのため、窒化ガリウム基板の表側の面及び裏側の面を平坦化するために研磨処理を施す必要がある。この研磨処理では、はじめに粗研磨が行われる。 Therefore, it is necessary to perform a polishing process in order to planarize the front side surface and the back side surface of the gallium nitride substrate. In this polishing process, rough polishing is first performed.
窒化ガリウム基板の粗研磨が施された面には、加工歪が発生する。加工歪が存在する表面上にエピタキシャル膜を成長させてデバイスを製造する場合、窒化ガリウム基板とエピタキシャル膜との界面に存在する加工歪に起因してエピタキシャル膜の異常成長が発生するおそれがある。エピタキシャル膜の異常成長が発生すると、光デバイスにおいては発光強度低下による不良が発生し、歩留まりが低下する。 A processing strain occurs on the surface of the gallium nitride substrate on which the rough polishing has been performed. When a device is manufactured by growing an epitaxial film on a surface where processing strain exists, abnormal growth of the epitaxial film may occur due to processing strain existing at the interface between the gallium nitride substrate and the epitaxial film. When abnormal growth of the epitaxial film occurs, a defect due to a decrease in emission intensity occurs in the optical device, and the yield decreases.
そのため、粗研磨により生じた加工歪を除去するために、粗研磨後に化学機械研磨(Chemical Mechanical Polish:CMP)やエッチング処理等による精密研磨が行われる。しかし、粗研磨においてスクラッチ状の深い加工歪が基板表面に入っている場合は、精密研磨を実施しても除去できないことがある。 For this reason, in order to remove the processing distortion caused by the rough polishing, precision polishing by chemical mechanical polishing (CMP), etching treatment or the like is performed after the rough polishing. However, in the case of rough polishing, if scratch-like deep processing strain is present on the substrate surface, it may not be removed even if precision polishing is performed.
その基板表面上にエピタキシャル膜を成長させると、スクラッチ状の加工歪を含む領域上で異常成長が発生する。精密研磨後にスクラッチ状の深い加工歪の領域の表面を微分干渉顕微鏡により観察しても、スクラッチ状の段差として観察できない場合があり、加工歪が入っている領域を特定する事は困難である。 When an epitaxial film is grown on the surface of the substrate, abnormal growth occurs on a region containing scratch-like processing strain. Even if the surface of a scratch-like deep processing strain region is observed with a differential interference microscope after precision polishing, it may not be observed as a scratch-like step, and it is difficult to specify a region containing processing strain.
以下に、窒化ガリウム基板の詳細な製造工程の一例を示す。 Below, an example of the detailed manufacturing process of a gallium nitride substrate is shown.
まず、下地基板としてのサファイア基板上に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によりＧａＮ結晶を成長させ、ＧａＮ下地層を形成する。次に、ＧａＮ下地層上に金属Ｔｉ薄膜を蒸着させる。次に、アンモニアと水素ガスの混合気流中で熱処理を施すことにより、金属Ｔｉ薄膜を窒化して網目構造のＴｉＮ薄膜を形成する。また、熱処理と同時に、ＧａＮ下地層をエッチングして空隙を形成する。ここで、空隙を含むＧａＮ下地層とその上の金属Ｔｉ薄膜を含む、以上の工程により得られた基板をボイド形成基板と呼ぶ。 First, a GaN crystal is grown on a sapphire substrate as a base substrate by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) to form a GaN base layer. Next, a metal Ti thin film is deposited on the GaN foundation layer. Next, by performing heat treatment in a mixed gas stream of ammonia and hydrogen gas, the metal Ti thin film is nitrided to form a network TiN thin film. At the same time as the heat treatment, the GaN foundation layer is etched to form voids. Here, the substrate obtained by the above process including the GaN underlayer including voids and the metal Ti thin film thereon is referred to as a void-formed substrate.
次に、ＧａＣｌ及びＮＨ3を原料として用いるハイドライド気相成長法(ＨＶＰＥ法)により、ボイド形成基板上にＧａＮ結晶の初期核を形成した後、表面が平坦になるようにＧａＮ結晶膜を成長させる。次に、成長したＧａＮ結晶膜をボイド形成基板から剥離して窒化ガリウム基板を得る。 Next, after forming initial nuclei of GaN crystals on the void-formed substrate by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) using GaCl and NH 3 as raw materials, a GaN crystal film is grown so that the surface becomes flat . Next, the grown GaN crystal film is peeled from the void forming substrate to obtain a gallium nitride substrate.
次に、窒化ガリウム基板のＮ極性面の研削、研磨を実施する。次に、Ｇａ極性面の研削、機械研磨、ドライエッチング、及び化学的機械研磨(ＣＭＰ:Chemical Mechanical Polishing)を順に実施する。その後、窒化ガリウム基板を所望の直径の円形に加工するための外周加工及び洗浄が施される。 Next, the N-polar surface of the gallium nitride substrate is ground and polished. Next, grinding of the Ga polar surface, mechanical polishing, dry etching, and chemical mechanical polishing (CMP) are sequentially performed. Thereafter, peripheral processing and cleaning for processing the gallium nitride substrate into a circular shape with a desired diameter are performed.
本実施の形態の窒化ガリウム基板は、下地に異種基板を付けた状態のヘテロエピタキシャルウェハであってもよいが、窒化ガリウム結晶のみからなる自立基板であることが好ましい。ここで、自立基板とは、自らの形状を保持できるだけでなく、ハンドリングに不都合が生じない程度の強度を有する基板をいう。このような強度を有するためには、自立基板の厚さを２００μｍ以上とするのが好ましい。また素子形成後の劈開の容易性等を考慮して、自立基板の厚さを１ｍｍ以下とするのが好ましい。自立基板が厚すぎると劈開が困難となり、劈開面に凹凸が生じる。この結果、たとえば半導体レーザ等に適用した場合、反射のロスによるデバイス特性の劣化が問題となる。 The gallium nitride substrate of the present embodiment may be a heteroepitaxial wafer with a different type substrate attached to the base, but is preferably a free-standing substrate made of only gallium nitride crystals. Here, the self-standing substrate means a substrate having a strength that not only can hold its own shape but also does not cause inconvenience in handling. In order to have such strength, the thickness of the self-supporting substrate is preferably 200 μm or more. In consideration of easiness of cleavage after element formation, the thickness of the self-supporting substrate is preferably 1 mm or less. If the self-supporting substrate is too thick, it becomes difficult to cleave, and the cleaved surface is uneven. As a result, when applied to, for example, a semiconductor laser, deterioration of device characteristics due to loss of reflection becomes a problem.
自立基板の直径は、２５ｍｍ以上とするのが好ましい。自立基板の直径は、製造時に用いる下地基板（種結晶基板）の直径に依存し、大口径の下地基板を用いることで、それに伴い大口径の自立基板を得ることができる。例えば、直径６インチ（１５２．４ｍｍ）のサファイア基板が市販されているので、このサファイア基板を用いて直径６インチのＧａＮ種結晶基板を製造し、さらにこのＧａＮ種結晶基板を用いて約直径６インチ以下のＧａＮ自立基板を製造することができる。 The diameter of the self-supporting substrate is preferably 25 mm or more. The diameter of the self-standing substrate depends on the diameter of the base substrate (seed crystal substrate) used at the time of manufacture, and by using the large-diameter base substrate, a large-diameter free-standing substrate can be obtained accordingly. For example, since a sapphire substrate having a diameter of 6 inches (152.4 mm) is commercially available, a GaN seed crystal substrate having a diameter of 6 inches is manufactured using the sapphire substrate, and the GaN seed crystal substrate is further used to obtain a diameter of about 6 inches. A GaN free-standing substrate of an inch or less can be manufactured.
図１は、本実施の形態に係る窒化ガリウム基板の一例を表す上面図である。図１に示されるように、窒化ガリウム基板１は、測定範囲３内の複数の測定領域２においてフォトルミネッセンス測定を実施される。 FIG. 1 is a top view illustrating an example of a gallium nitride substrate according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the gallium nitride substrate 1 is subjected to photoluminescence measurement in a plurality of measurement regions 2 within the measurement range 3.
測定範囲３は、窒化ガリウム基板１の外周から１ｍｍ又は１ｍｍ以下の領域を除いた領域である。測定領域２は、１ｍｍ×１ｍｍの正方形の領域であり、測定範囲３内に隙間無く連続して配置される。 The measurement range 3 is an area obtained by removing an area of 1 mm or 1 mm or less from the outer periphery of the gallium nitride substrate 1. The measurement area 2 is a square area of 1 mm × 1 mm, and is continuously arranged in the measurement area 3 without a gap.
（実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、特定の一部の領域にのみ加工歪みが存在する場合であっても、窒化ガリウム基板を短時間で容易に評価し、加工歪の少ない窒化ガリウム基板を得ることができる。また、得られた加工歪の少ない窒化ガリウム基板上に結晶膜をエピタキシャル成長させることにより、異常成長を抑え、高品質のエピタキシャル膜を形成することができる。さらに、多層構造の高品質のエピタキシャル膜を用いて、発光強度の低下を抑えた高性能の発光素子を形成することができる。
また、本実施形態の窒化ガリウム基板は、その上にＭＯＶＰＥ法でＩＩＩ−Ｖ族窒化物系半導体結晶をエピタキシャル成長させ、高耐圧電界効果トランジスタを製造する用途に適している。本実施形態の窒化ガリウム基板では、基板表面上に形成されるエピタキシャル膜の異常成長の発生を低く抑えることができる。基板表面上に形成されるエピタキシャル膜に異常成長の発生があると、エピタキシャル膜中の不純物の取り込みに差が生じてしまうが、本実施形態の窒化ガリウム基板を用いることにより、エピタキシャル膜中の不純物の取り込みのばらつきを抑えることができ、電界効果トランジスタのリーク電流の安定化が可能となる。これにより、リーク電流が低く且つそのばらつきが小さい高性能な電界効果トランジスタの提供が可能になる。
(Effect of embodiment)
According to the present embodiment, a gallium nitride substrate can be easily evaluated in a short time and a gallium nitride substrate with less processing strain can be obtained even when processing strain exists only in a specific part of the region. it can. Further, by epitaxially growing a crystal film on the obtained gallium nitride substrate with less processing strain, abnormal growth can be suppressed and a high quality epitaxial film can be formed. Furthermore, a high-performance light-emitting element in which a decrease in emission intensity is suppressed can be formed using a high-quality epitaxial film having a multilayer structure.
In addition, the gallium nitride substrate of this embodiment is suitable for the purpose of manufacturing a high breakdown voltage field effect transistor by epitaxially growing a III-V nitride semiconductor crystal thereon by MOVPE. In the gallium nitride substrate of this embodiment, the occurrence of abnormal growth of the epitaxial film formed on the substrate surface can be suppressed low. If abnormal growth occurs in the epitaxial film formed on the substrate surface, there is a difference in the incorporation of impurities in the epitaxial film. However, by using the gallium nitride substrate of this embodiment, the impurities in the epitaxial film Variation in the current consumption can be suppressed, and the leakage current of the field effect transistor can be stabilized. As a result, it is possible to provide a high-performance field effect transistor with low leakage current and small variation.
本実施例では、実施の形態の窒化ガリウム基板１としてＶＡＳ法により窒化ガリウム基板を形成し、フォトルミネッセンス測定による歪み評価を行った。その後、窒化ガリウム基板上にエピタキシャル膜を形成して異常成長の有無を調べ、窒化ガリウム基板の歪み評価の結果と比較した。以下に具体的な工程を述べる。 In this example, a gallium nitride substrate was formed by the VAS method as the gallium nitride substrate 1 of the embodiment, and distortion evaluation was performed by photoluminescence measurement. Thereafter, an epitaxial film was formed on the gallium nitride substrate to examine the presence or absence of abnormal growth, and compared with the results of strain evaluation of the gallium nitride substrate. Specific steps will be described below.
（窒化ガリウム基板の製造）
まず、ＭＯＣＶＤにより直径３．５インチのサファイア基板上に厚さ５００ｎｍのＧａＮ下地層を形成した。次に、ＧａＮ下地層の表面上に厚さ３０ｎｍのＴｉを蒸着し、Ｈ2とＮＨ3の混合気流中で１０００℃で３０分間熱処理を加えて、網目状ＴｉＮ膜を形成した。また、熱処理とともにＧａＮ下地層にエッチングを施し、ＧａＮ下地層に空隙を形成した。その結果、ボイド形成基板を得た。
(Manufacture of gallium nitride substrates)
First, a GaN underlayer having a thickness of 500 nm was formed on a sapphire substrate having a diameter of 3.5 inches by MOCVD. Next, Ti having a thickness of 30 nm was vapor-deposited on the surface of the GaN underlayer, and heat treatment was performed at 1000 ° C. for 30 minutes in a mixed gas stream of H 2 and NH 3 to form a network TiN film. Further, the GaN underlayer was etched together with the heat treatment to form voids in the GaN underlayer. As a result, a void-formed substrate was obtained.
次に、図２に示されるＨＶＰＥ成長装置１０を用いてボイド形成基板上にＧａＮ結晶膜を形成した。ＨＶＰＥ成長装置１０は、ヒータ１１、反応管１２、反応ガス導入管１３、エッチングガス導入管１４、反応ガス導入管１５、基板ホルダ１７、原料載置室２０、排気口２１を有する。反応ガス導入管１５が通る原料載置室２０は、金属Ｇａが格納される。 Next, a GaN crystal film was formed on the void-formed substrate using the HVPE growth apparatus 10 shown in FIG. The HVPE growth apparatus 10 includes a heater 11, a reaction tube 12, a reaction gas introduction tube 13, an etching gas introduction tube 14, a reaction gas introduction tube 15, a substrate holder 17, a raw material placement chamber 20, and an exhaust port 21. In the raw material mounting chamber 20 through which the reaction gas introduction pipe 15 passes, metal Ga is stored.
まず、形成されたボイド形成基板１８をＨＶＰＥ成長装置１０内の基板ホルダ１７にセットした。ここで、反応管１２内の圧力は常圧とし、ボイド形成基板１８の基板温度を１０５０℃とした。 First, the formed void-formed substrate 18 was set on the substrate holder 17 in the HVPE growth apparatus 10. Here, the pressure in the reaction tube 12 was normal pressure, and the substrate temperature of the void forming substrate 18 was 1050 ° C.
次に、反応ガス導入管１３から５×１０-2ａｔｍのＮＨ3ガスをキャリアガスである６×１０-1ａｔｍのＮ2ガスとともに反応管１２に導入し、反応ガス導入管１５から５×１０-3ａｔｍのＧａＣｌガスをキャリアガスである２．０×１０-1ａｔｍのＮ2ガスと１．０×１０-1ａｔｍのＨ2ガスとともに反応管１２に導入して、ボイド形成基板１８上にＧａＮ結晶を２０分間成長させ、初期核を形成した。 Next, 5 × 10 −2 atm of NH 3 gas is introduced into the reaction tube 12 together with 6 × 10 −1 atm of N 2 gas as a carrier gas from the reaction gas introduction tube 13, and 5 × 10 from the reaction gas introduction tube 15. 10 −3 atm of GaCl gas is introduced into the reaction tube 12 together with the carrier gas of 2.0 × 10 −1 atm of N 2 gas and 1.0 × 10 −1 atm of H 2 gas. A GaN crystal was grown on it for 20 minutes to form initial nuclei.
続けて、ＧａＣｌガスの分圧及びＮＨ3ガスのキャリアガスであるＮ2ガスの分圧をそれぞれ１．５×１０-2ａｔｍ、５．８５×１０-1ａｔｍに変更し、他の条件はそのままでＧａＮ結晶を成長させ、厚さ８００μｍのＧａＮ結晶膜を形成した。その後、ＧａＮ結晶膜をボイド形成基板１８から剥離し、窒化ガリウム基板を得た。 Subsequently, the partial pressure of GaCl gas and the partial pressure of N 2 gas, which is the carrier gas of NH 3 gas, were changed to 1.5 × 10 −2 atm and 5.85 × 10 −1 atm, respectively. A GaN crystal was grown as it was to form a GaN crystal film having a thickness of 800 μm. Thereafter, the GaN crystal film was peeled from the void forming substrate 18 to obtain a gallium nitride substrate.
次に、横型平面研削機により、窒化ガリウム基板のＮ極性面の研削を実施した。ここで、この研削の実施条件を、使用砥石：メタルボンド＃８００、砥石径：２００ｍｍ、砥石回転数：２０００ｒｐｍ、砥石送り速度：０．２μｍ／秒、研削実施時間：１５分間とした。 Next, the N-polar surface of the gallium nitride substrate was ground by a horizontal surface grinding machine. Here, the grinding conditions were as follows: used whetstone: metal bond # 800, whetstone diameter: 200 mm, whetstone rotation speed: 2000 rpm, whetstone feed speed: 0.2 μm / sec, grinding time: 15 minutes.
次に、片面高速精密ラッピングマシン機により、窒化ガリウム基板のＮ極性面の機械研磨（ＣＭＰ）を実施した。ここで、このＣＭＰの実施条件を、定盤回転数：１３０ｒｐｍ、圧力：０．３ＭＰａ、研磨液：ダイアモンドスラリー、研磨液供給量：０．２５Ｌ／ｍｉｎ、研磨実施時間：２０分間とした。 Next, mechanical polishing (CMP) of the N-polar surface of the gallium nitride substrate was performed using a single-side high-speed precision lapping machine. Here, the execution conditions of this CMP were a platen rotation speed: 130 rpm, pressure: 0.3 MPa, polishing liquid: diamond slurry, polishing liquid supply amount: 0.25 L / min, polishing execution time: 20 minutes.
次に、横型平面研削機により、窒化ガリウム基板のＧａ極性面の研削を実施した。ここで、この研削の実施条件を、使用砥石：メタルボンド＃８００、砥石径：２００ｍｍ、砥石回転数：２０００ｒｐｍ、砥石送り速度：０．２μｍ／秒、研削実施時間：２０分間とした。 Next, the Ga polar surface of the gallium nitride substrate was ground by a horizontal surface grinding machine. Here, the grinding conditions were as follows: used whetstone: metal bond # 800, whetstone diameter: 200 mm, whetstone rotation speed: 2000 rpm, whetstone feed rate: 0.2 μm / sec, grinding time: 20 minutes.
次に、片面高速精密ラッピングマシン機により、窒化ガリウム基板のＧａ極性面のＣＭＰを実施した。ここで、このＣＭＰの実施条件を、定盤回転数：１７０ｒｐｍ、圧力：０．３５ＭＰａ、研磨液：ダイアモンドスラリー、研磨液供給量：０．２５Ｌ／ｍｉｎ、研磨実施時間：３０分間とした。 Next, CMP of the Ga polar surface of the gallium nitride substrate was performed using a single-sided high-speed precision lapping machine. Here, the execution conditions of this CMP were a platen rotation speed: 170 rpm, pressure: 0.35 MPa, polishing liquid: diamond slurry, polishing liquid supply amount: 0.25 L / min, polishing execution time: 30 minutes.
以上の工程を繰り返すことにより、２５枚の窒化ガリウム基板を用意した。その後、この２５枚の窒化ガリウム基板に対して、各々異なる条件のドライエッチング及びＣＭＰを実施した。以下に、詳細を述べる。 By repeating the above steps, 25 gallium nitride substrates were prepared. Thereafter, dry etching and CMP under different conditions were performed on the 25 gallium nitride substrates. Details will be described below.
まず、ドライエッチング装置により、２５枚の窒化ガリウム基板のＧａ極性面にドライエッチングを実施した。２５枚の窒化ガリウム基板のドライエッチングの実施時間を表１に示す。ここで、表１において、２５枚の窒化ガリウム基板に（１）〜（２５）の番号をそれぞれ付す。他の実施条件は窒化ガリウム基板（１）〜（２５）で共通させ、エッチングガス：Ｃｌ2、電力：２００Ｗ、エッチングガス流量：８０ｓｃｃｍ、エッチング反応室内圧力：２０Ｐａとした。 First, dry etching was performed on the Ga polar face of 25 gallium nitride substrates using a dry etching apparatus. Table 1 shows the time for dry etching of the 25 gallium nitride substrates. Here, in Table 1, numbers (1) to (25) are assigned to 25 gallium nitride substrates, respectively. The other conditions were common to the gallium nitride substrates (1) to (25), and the etching gas was Cl 2 , the power was 200 W, the etching gas flow rate was 80 sccm, and the etching reaction chamber pressure was 20 Pa.
次に、片面高速精密ラッピングマシン機により、窒化ガリウム基板（１）〜（２５）のＧａ極性面にＣＭＰを実施した。窒化ガリウム基板（１）〜（２５）のＣＭＰの実施時間を表１に示す。他の実施条件は窒化ガリウム基板（１）〜（２５）で共通させ、定盤回転数：２００ｒｐｍ、圧力：０．５ＭＰａ、研磨液供給量：０．３Ｌ／ｍｉｎとした。 Next, CMP was performed on the Ga polar surfaces of the gallium nitride substrates (1) to (25) using a single-side high-speed precision lapping machine. Table 1 shows the CMP time for the gallium nitride substrates (1) to (25). Other implementation conditions were common to the gallium nitride substrates (1) to (25), and the rotation speed of the platen was 200 rpm, the pressure was 0.5 MPa, and the polishing liquid supply amount was 0.3 L / min.
（窒化ガリウム基板の歪み評価）
フォトルミネッセンス測定装置（ＡＣＣＥＮＴ社製ＲＰＭ２０００）により、窒化ガリウム基板（１）〜（２５）のＧａ極性面の複数の測定領域ごとの窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度を測定した。ここで、測定範囲を窒化ガリウム基板の外周から１ｍｍの領域を除いた領域とした。測定領域は、１ｍｍ×１ｍｍの正方形の領域であり、測定範囲内に連続して配置した。
(Strain evaluation of gallium nitride substrate)
Measure the photoluminescence peak intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate for each of the plurality of measurement regions of the Ga polar plane of the gallium nitride substrates (1) to (25) with a photoluminescence measuring device (RPENT 2000 manufactured by ACCENT). did. Here, the measurement range was a region excluding the 1 mm region from the outer periphery of the gallium nitride substrate. The measurement area was a square area of 1 mm × 1 mm, and was continuously arranged within the measurement range.
フォトルミネッセンス測定の条件は、レーザー光源：波長２６６ｎｍのＹＡＧレーザー、受光スリット幅：０．１ｍｍ、測定波長範囲：３３２．６〜３９７．３ｎｍとした。 The conditions of the photoluminescence measurement were as follows: laser light source: YAG laser with a wavelength of 266 nm, light receiving slit width: 0.1 mm, and measurement wavelength range: 332.6 to 397.3 nm.
フォトルミネッセンス測定の結果として、全測定領域の窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度の最小値の平均値に対する割合を百分率で表１に示す。 As a result of the photoluminescence measurement, the ratio of the minimum value of the photoluminescence peak intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate in the entire measurement region to the average value is shown in Table 1.
表１に示されるように、ドライエッチング及びＣＭＰの実施時間が長いほど、Ｒ１が大きい。例えば、ドライエッチング及びＣＭＰの実施時間が比較的長い窒化ガリウム基板（１７）〜（２５）ではＲ１が４５．０％以上であり、ドライエッチング及びＣＭＰの実施時間が特に長い窒化ガリウム基板（２０）〜（２５）ではＲ１が５０．０％以上である。 As shown in Table 1, R1 is larger as the execution time of dry etching and CMP is longer. For example, in the gallium nitride substrates (17) to (25) in which the execution time of dry etching and CMP is relatively long, R1 is 45.0% or more, and the gallium nitride substrate (20) in which the execution time of dry etching and CMP is particularly long. In (25), R1 is 50.0% or more.
図３は、窒化ガリウム基板（２４）のフォトルミネッセンス測定の結果を視覚化した図である。窒化ガリウム基板（２４）における全測定領域の平均ピーク強度ＩＡ及び最小のピーク強度ＩＭは、それぞれ０．７６２Ｖ／ｍＷ、０．４５３Ｖ／ｍＷであった。そのため、Ｒ１は５９．４％となる。 FIG. 3 is a diagram visualizing the result of the photoluminescence measurement of the gallium nitride substrate (24). The average peak intensity IA and the minimum peak intensity IM of the entire measurement region in the gallium nitride substrate (24) were 0.762 V / mW and 0.453 V / mW, respectively. Therefore, R1 is 59.4%.
（エピタキシャル膜の形成）
ＭＯＶＰＥ法により、１０２０℃に加熱した窒化ガリウム基板（１）〜（２５）のＧａ極性面上にＨ2キャリアガスにアンモニア及びトリメチルガリウムとトリメチルインジウムを供給し、結晶膜をエピタキシャル成長させ、図４に示されるエピタキシャル膜２０を形成した。
(Epitaxial film formation)
By MOVPE, ammonia, trimethylgallium and trimethylindium are supplied to the H 2 carrier gas on the Ga polar face of the gallium nitride substrates (1) to (25) heated to 1020 ° C., and the crystal film is epitaxially grown. The epitaxial film 20 shown was formed.
エピタキシャル膜２０は、窒化ガリウム基板１上のバッファ層２１、バッファ層２１上の発光層２２、発光層２２上のキャップ層２３を含む。バッファ層２１は、厚さ約１５００ｎｍのＧａＮ結晶膜からなる。発光層２２は、厚さ７ｎｍのＩｎＧａＮ結晶膜からなる７層のＩｎＧａＮバリア層と厚さ約３ｎｍのＩｎＧａＮ結晶膜からなる６層のＩｎＧａＮ量子井戸層が１層ずつ交互に積層された構造を有する。キャップ層２３は、厚さ約２０ｎｍのＧａＮ結晶膜からなる。 The epitaxial film 20 includes a buffer layer 21 on the gallium nitride substrate 1, a light emitting layer 22 on the buffer layer 21, and a cap layer 23 on the light emitting layer 22. The buffer layer 21 is made of a GaN crystal film having a thickness of about 1500 nm. The light emitting layer 22 has a structure in which seven InGaN barrier layers made of an InGaN crystal film having a thickness of 7 nm and six InGaN quantum well layers made of an InGaN crystal film having a thickness of about 3 nm are alternately stacked one by one. . The cap layer 23 is made of a GaN crystal film having a thickness of about 20 nm.
窒化ガリウム基板１及び窒化ガリウム基板１上の多層構造のエピタキシャル膜２０は、発光ダイオード等の発光素子を構成する。例えば、窒化ガリウム基板１とキャップ層２３の各々に電極が接続される。 The gallium nitride substrate 1 and the multilayered epitaxial film 20 on the gallium nitride substrate 1 constitute a light emitting element such as a light emitting diode. For example, an electrode is connected to each of the gallium nitride substrate 1 and the cap layer 23.
（エピタキシャル膜の評価）
フォトルミネッセンス測定装置（ＡＣＣＥＮＴ社製ＲＰＭ２０００）により、エピタキシャル膜２０を形成した窒化ガリウム基板（１）〜（２５）のＧａ極性面の複数の測定領域ごとのＩｎＧａＮ量子井戸層のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度を測定した。ここで、測定範囲を窒化ガリウム基板の外周から１ｍｍの領域を除いた領域とした。測定領域は、１ｍｍ×１ｍｍの正方形の領域であり、測定範囲内に連続して配置した。
(Evaluation of epitaxial film)
Wavelength corresponding to the band gap of the InGaN quantum well layer for each of the plurality of measurement regions of the Ga polar face of the gallium nitride substrates (1) to (25) on which the epitaxial film 20 is formed by a photoluminescence measuring device (RPENT 2000 manufactured by ACCENT) The photoluminescence peak intensity of was measured. Here, the measurement range was a region excluding the 1 mm region from the outer periphery of the gallium nitride substrate. The measurement area was a square area of 1 mm × 1 mm, and was continuously arranged within the measurement range.
フォトルミネッセンス測定の条件は、レーザー光源：波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザー、受光スリット幅：０．１ｍｍ、測定波長範囲：３６３．９〜４２８．４ｎｍとした。 The conditions of the photoluminescence measurement were as follows: laser light source: He—Cd laser with a wavelength of 325 nm, light receiving slit width: 0.1 mm, and measurement wavelength range: 363.9 to 428.4 nm.
測定の結果、ＩｎＧａＮ量子井戸層のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度が０．２Ｖ／ｍＷ以下である測定領域をエピタキシャル膜２０に異常成長が発生している領域と判定した。表２は、フォトルミネッセンスピーク強度が０．２Ｖ／ｍＷ以下である測定領域の、全測定領域中の割合Ｒ２を百分率で表す。 As a result of the measurement, a measurement region where the photoluminescence peak intensity at a wavelength corresponding to the band gap of the InGaN quantum well layer was 0.2 V / mW or less was determined as a region where abnormal growth occurred in the epitaxial film 20. Table 2 shows the percentage R2 of the measurement region where the photoluminescence peak intensity is 0.2 V / mW or less in the entire measurement region as a percentage.
表２に示されるように、Ｒ１が４２．０％以下である窒化ガリウム基板（１）〜（１６）においてＲ２が４９％以上と大きく、Ｒ１が４５．０％以上である窒化ガリウム基板（１７）〜（２５）においてＲ２が１０％以下と小さい。特に、Ｒ１が５０．０％以上である窒化ガリウム基板（２０）〜（２５）においてＲ２が３％以下とより小さい。 As shown in Table 2, in the gallium nitride substrates (1) to (16) in which R1 is 42.0% or less, the gallium nitride substrate (17) in which R2 is as large as 49% or more and R1 is 45.0% or more. ) To (25), R2 is as small as 10% or less. In particular, in the gallium nitride substrates (20) to (25) in which R1 is 50.0% or more, R2 is smaller than 3% or less.
この結果は、全測定領域における窒化ガリウム基板のバンドギャップに対応する波長のフォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の４５％以上である場合に合格と判定する本実施の形態の一態様、及び全測定領域における上記のフォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の５０％以上である場合に合格と判定する他の態様の実用性を裏付けるものである。
（電界効果トランジスタの実施例）
上記窒化ガリウム基板１の上に、ＧａＮ又はＡｌＧａＮからなる高抵抗層、ＧａＮ又はＩｎＧａＮからなる電子走行層、ｎ型ＡｌＧａＮ又はｎ型ＧａＮからなる電子供給層を順に成長させる。さらにその層の上に、ｎ＋＋型ＧａＮ、又はｎ＋＋型ＩｎＧａＮからなるオーミックコンタクト層を成長させてもよい。なお、電子供給層をアンドープとしても良い。最上層となる上記電子供給層または上記オーミックコンタクト層の上に、ソース電極、ドレイン電極、及びゲート電極を形成することにより、電界効果トランジスタが完成される。
This result is an aspect of this embodiment in which it is determined that the photoluminescence peak intensity at a wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate in the entire measurement region is acceptable when the minimum value is 45% or more of the average value, and This confirms the practicality of another embodiment in which a pass is determined when the minimum value of the above-described photoluminescence peak intensity in the entire measurement region is 50% or more of the average value.
(Example of field effect transistor)
On the gallium nitride substrate 1, a high resistance layer made of GaN or AlGaN, an electron transit layer made of GaN or InGaN, and an electron supply layer made of n-type AlGaN or n-type GaN are grown in this order. Furthermore, an ohmic contact layer made of n ++ type GaN or n ++ type InGaN may be grown on the layer. Note that the electron supply layer may be undoped. A field effect transistor is completed by forming a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode on the electron supply layer or the ohmic contact layer which is the uppermost layer.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
１ 窒化ガリウム基板
２ 測定領域
３ 測定範囲
２０ エピタキシャル膜
1 Gallium Nitride Substrate 2 Measurement Area 3 Measurement Range 20 Epitaxial Film
Claims (8)
前記測定領域は前記測定範囲内に隙間無く連続する、窒化ガリウム基板。 When the photoluminescence peak intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate is measured for each 1 mm × 1 mm square measurement region within the measurement range of the surface of the gallium nitride substrate, the photoluminescence in the entire measurement region The minimum value of peak intensity is 45% or more of the average value,
The gallium nitride substrate, wherein the measurement region is continuous without a gap in the measurement range.
請求項１に記載の窒化ガリウム基板。 The minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 50% or more of the average value,
The gallium nitride substrate according to claim 1.
請求項１又は２に記載の窒化ガリウム基板。 The measurement range is a region excluding a 1 mm region from the outer periphery of the gallium nitride substrate.
The gallium nitride substrate according to claim 1 or 2.
前記窒化ガリウム基板上に形成された多層構造のエピタキシャル膜と、
を含む発光素子。 The gallium nitride substrate according to any one of claims 1 to 3,
An epitaxial film having a multilayer structure formed on the gallium nitride substrate;
A light emitting device comprising:
全測定領域における前記フォトルミネッセンスピーク強度の最小値が平均値の４５％以上である場合に、前記窒化ガリウム基板上に結晶膜をエピタキシャル成長させる工程と、
を含み、
前記測定領域は前記測定範囲内に隙間無く連続する、エピタキシャル膜の製造方法。 Measuring a photoluminescence peak intensity of a wavelength corresponding to the band gap of the gallium nitride substrate for each 1 mm × 1 mm square measurement region in the measurement region of the surface of the gallium nitride substrate;
A step of epitaxially growing a crystal film on the gallium nitride substrate when the minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 45% or more of the average value;
Including
The method for manufacturing an epitaxial film, wherein the measurement region is continuous within the measurement range without a gap.
請求項５に記載のエピタキシャル膜の製造方法。 When the minimum value of the photoluminescence peak intensity in all measurement regions is 50% or more of the average value, the crystal film is epitaxially grown on the gallium nitride substrate;
The manufacturing method of the epitaxial film of Claim 5.
請求項５又は６に記載のエピタキシャル膜の製造方法。 The measurement range is a region excluding a 1 mm region from the outer periphery of the gallium nitride substrate.
The manufacturing method of the epitaxial film of Claim 5 or 6.
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