JP2013055119A - 複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性が高くＩＩＩ族窒化物結晶との接合強度が高いとともに光透過性が高い複合体を提供する。
【解決手段】本複合体１００は、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０とＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に配置された酸化物膜１２０とを含み、酸化物膜１２０はドーパントの濃度が互いに異なる第１領域１２１と第２領域１２２とを含み、第２領域１２２は第１領域１２１に比べてドーパントの濃度が高い。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶と酸化物膜とを含む複合体に関する。かかる複合体は、光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスに好適に用いられる。

光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスに用いられる複合基板に関して、特開２００７−２０１４２９号公報（特許文献１）および特開２００７−２０１４３０号公報（特許文献２）は、導電性を高めるとともに支持基板とＩＩＩ族窒化物層との接合強度を高めるために、支持基板とＩＩＩ族窒化物層との間にドーパント（不純物）が添加された酸化物膜が配置された複合基板を開示する。

特開２００７−２０１４２９号公報 特開２００７−２０１４３０号公報

特開２００７−２０１４２９号公報（特許文献１）および特開２００７−２０１４３０号公報（特許文献２）に開示された複合基板は、酸化物膜に不純物であるドーパントが添加されていることから、光透過性が低下するため、光デバイスに用いるには不利になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決して、導電性が高くＩＩＩ族窒化物結晶との接合強度が高いとともに光透過性が高い複合体を提供することを目的とする。

本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶とＩＩＩ族窒化物結晶上に配置された酸化物膜とを含み、酸化物膜はドーパントの濃度が互いに異なる第１領域と第２領域とを含み、第２領域は第１領域に比べてドーパントの濃度が高い複合体である。

本発明にかかる複合体において、酸化物膜の第１領域は、ドーパントが添加されていなくてもよい。また、酸化物膜の主表面の面積に対する酸化物膜の主表面に現れる第２領域の面積の比を５０％以下とすることができる。

本発明によれば、導電性が高くＩＩＩ族窒化物結晶との接合強度が高いとともに光透過性が高い複合体を提供することができる。

本発明にかかる複合体の一例を示す概略平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける概略断面図である。 本発明にかかる複合体の製造方法の一例を示す概略断面図である。

［複合体］
図１および２を参照して、本発明の一実施形態である複合体１００は、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０とＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に配置された酸化物膜１２０とを含み、酸化物膜１２０は、ドーパントの濃度が互いに異なる第１領域１２１と第２領域１２２とを含み、第２領域１２２は第１領域１２１に比べてドーパントの濃度が高い。

本実施形態の複合体１００は、酸化物膜１２０がドーパントの濃度が互いに異なる第１領域１２１と第２領域１２２とを含み、第２領域１２２が第１領域１２１に比べてドーパントの濃度が高いことから、導電性が高くＩＩＩ族窒化物結晶との接合強度が高いとともに光透過性が高い。

本実施形態の複合体１００において、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０は、ＩＩＩ族元素であるＡｌ、Ｇａ、ＩｎなどとＮ（窒素）とで形成される結晶、たとえばＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ結晶（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）であり、半導体としての物性を有する。ＩＩＩ族窒化物結晶１１０の形状は、特に制限はないが、光デバイス、電子デバイスなどの半導体デバイスの製造に好適な観点から、主表面が円、多角形などの板状またはウエハ状であることが好適である。具体的には、ＩＩＩ族窒化物結晶基板、ＩＩＩ族窒化物結晶ウエハなどが好適に挙げられる。

また、本実施形態の複合体１００において、酸化物膜１２０は、特に制限はないが、安価で成膜できる観点からＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜などが好ましく挙げられ、その酸化物膜の屈折率がＧａＮ結晶などのＩＩＩ族窒化物結晶の屈折率に近く酸化物膜とＩＩＩ族窒化物結晶との界面で高い光透過性を有する観点からＴｉＯ₂膜、ＳｒＴｉＯ₃膜などが好ましく挙げられる。また、酸化物膜１２０に添加されるドーパントは、特に制限はないが、その酸化膜を損なうことなく安定してドーパントを添加できる観点から、ＴｉＯ₂膜にはドーパントとしてＮｂ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｉ、Ｂ、Ｎなどが添加されていることが好ましく、ＳｒＴｉＯ₃膜にはドーパントとしてＬａ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｉ、Ｂ、Ｎなどが添加されていることが好ましい。

また、本実施形態の複合体１００において、複合体１００の光透過性をより高くする観点から、酸化物膜１２０の第１領域１２１は、上記のドーパントが添加されていないことが好ましい。

また、本実施形態の複合体１００において、複合体１００の導電性を高くＩＩＩ族窒化物結晶との接合強度を高くするとともに光透過性を高くする観点から、酸化物膜１２０の主表面の面積Ｓ、酸化物膜１２０の主表面に現れる第１領域の面積Ｓ₁、および酸化物膜１２０の主表面に現れる第２領域の面積Ｓ₂の関係に関して、酸化物膜１２０の主表面の面積Ｓに対する酸化物膜１２０の主表面に現れる第２領域１２２の面積Ｓ₂の比が５０％以下であることが好ましい。

［複合体の製造方法］
図３を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、特に制限はないが、本実施形態の複合体１００を効率よく製造する観点から、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０を準備する工程（図３（Ａ））と、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０の少なくとも一部にマスク１１２を形成する工程（図３（Ｂ））と、マスク１１２が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に酸化物膜１２０の第１領域１２１を形成する工程（図３（Ｃ））と、マスク１１２を除去する工程（図３（Ｄ））と、マスク１１２が除去されたＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に酸化物膜１２０の第２領域１２２を形成する工程（図３（Ｅ））と、形成された第１領域１２１および第２領域１２２を含む酸化物膜１２０の表面を研磨する工程と、を含むことが好ましい。

（ＩＩＩ族窒化物結晶の準備）
図３（Ａ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０を準備する工程を含む。

ＩＩＩ族窒化物結晶１１０を準備する方法は、特に制限はなく、たとえば、大口径で厚いＩＩＩ族窒化物バルク結晶（図示せず）を、ワイヤーソー、内周刃、外周刃などにより所定の間隔でスライスすることにより、所定の厚さのＩＩＩ族窒化物結晶１１０を準備する方法が挙げられる。また、大口径で厚いＩＩＩ族窒化物バルク結晶の主表面から所定の深さの面に水素イオン、ヘリウムイオンを注入して、そのイオン注入領域を脆化させた後、応力をかけることにより脆化されたイオン注入領域でそのＩＩＩ族窒化物バルク結晶を分離することにより、所定の厚さのＩＩＩ族窒化物結晶１１０を準備する方法が挙げられる。

ＩＩＩ族窒化物バルク結晶を成長させる方法は、特に制限はなく、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、ＭＯＰＶＥ（有機金属気相成長）法、ＭＢＥ（分子線成長）法、昇華法などの気相法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相法などが挙げられる。結晶成長速度が高く、大口径で厚いＩＩＩ族窒化物バルク結晶が得られやすい観点から、ＨＶＰＥ法が好ましい。

（マスクの形成工程）
図３（Ｂ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０の少なくとも一部にマスク１１２を形成する工程を含む。マスク１１２を形成する方法は、特に制限はないが、簡便に精度の高いマスクを容易に形成する観点から、フォトリソグラフィ法によりパターン化されたレジストのマスクを形成する方法が好ましい。

（酸化物膜の第１領域の形成工程）
図３（Ｃ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、マスク１１２が形成されたＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に酸化物膜１２０の第１領域１２１を形成する工程を含む。酸化物膜１２０の第１領域１２１を形成する方法は、その形成に適した方法であれば特に制限はなく、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、電子ビーム蒸着法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法などが挙げられる。なお、酸化物膜１２０の第１領域１２１は、必要に応じてドーパントが添加される。かかる酸化物膜１２０の第１領域１２１を形成する工程により、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０上のマスク１１２が形成されていない部分およびマスク１１２が形成されている部分に酸化物膜１２０の第１領域１２１が形成される。

（マスクの除去工程）
図３（Ｄ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、マスク１１２を除去する工程を含む。マスク１１２を除去する方法は、マスク１１２を除去するのに適した方法であれば特に制限はなく、たとえば、マスク１１２がフォトリソグラフィ法で形成されたパターン化されたレジストのマスク１１２の場合は、アセトン中での超音波リフトオフにより除去することができる。かかるマスク１１２を除去する工程により、マスク１１２とともにマスク１１２上に形成された第１領域１２１が除去され、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０上のマスク１１２が形成されていない部分に酸化物膜１２０の第１領域１２１が形成される。

（酸化物膜の第２領域の形成工程）
図３（Ｅ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、マスク１１２が除去されたＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に酸化物膜１２０の第２領域１２２を形成する工程を含む。酸化物膜１２０の第２領域１２２の形成方法は、その形成に適した方法であれば特に制限はなく、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相堆積）法、電子ビーム蒸着法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法などが挙げられる。なお、酸化物膜１２０の第２領域１２２は、通常、第１領域１２１に比べてより高濃度のドーパントが添加される。かかる酸化物膜１２０の第２領域１２２を形成する工程により、ＩＩＩ族窒化物結晶上のマスク１１２が除去されてＩＩＩ族窒化物結晶が露出している部分および酸化物膜１２０の第１領域１２１が形成されている部分に酸化物膜１２０の第２領域１２２が形成される。

（第１領域および第２領域を含む酸化物膜の表面の研磨工程）
図３（Ｆ）を参照して、本実施形態の複合体の製造方法は、形成された第１領域１２１および第２領域１２２を含む酸化物膜１２０の表面を研磨する工程を含む。第１領域１２１および第２領域１２２を含む酸化物膜１２０の表面を研磨する方法は、それらの表面を平坦に研磨できる方法であれば特に制限はなく、ＣＭＰ（化学機械的研磨）法、反応性イオンエッチング法などが挙げられる。かかる第１領域１２１および第２領域１２２を含む酸化物膜１２０の表面を研磨する工程により、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０上のマスク１１２が除去された部分に形成された第２領域１２２を残して、ＩＩＩ族窒化物結晶１１０上に形成された第１領域１２１上に形成された第２領域１２２が除去されて、第１領域１２１と第２領域１２２とを含み、第１領域１２１に比べて第２領域１２２はドーパントの濃度が高い複合体１００が得られる。

［実施例Ａ］
（比較例Ａ−Ｒ１）
１．ＩＩＩ族窒化物結晶の準備
ＨＶＰＥ法により、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ１０ｍｍのＧａＮバルク結晶（ＩＩＩ族窒化物バルク結晶）を成長させた。得られたＧａＮバルク結晶をワイヤーソーでスライスして、主表面をＣＭＰ（化学機械的研磨）により研磨して、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

２．酸化物膜の形成
上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜としてドーパントを添加せずに厚さ３００ｎｍのＴｉＯ₂膜（以下、無添加ＴｉＯ₂膜という。）を成長させることにより、酸化物膜として無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）のみがＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。すなわち、複合体の酸化物膜における無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）の面積比は１００であった。

３．複合体の物性測定
上記で得られた複合体について、波長６００ｎｍの光の吸収率を、紫外可視分光光度計により測定した。複合体の光吸収率は０．０％であった。

また、上記の複合体について、ＧａＮ結晶と無添加ＴｉＯ₂膜との接合強度を以下の引張試験により測定した。１２ｍｍ×１２ｍｍの大きさの試験サンプルを５個作製し、各試験サンプルをエポキシ接着剤により試験装置の所定部分に固定し、引張速度０．１ｍｍ／ｓｅｃで引張試験を行ない、試験サンプルが破断するときの引張強度を測定した。５個の試験サンプルについての試験サンプルが破断するときの引張強度の平均値を複合体の接合強度とした。本比較例Ａ−Ｒ１の複合体の相対接合強度を１．００として、本比較例Ａ−Ｒ１の複合体の相対接合強度に対する以下の実施例Ａ−１〜Ａ−３および比較例Ａ−Ｒ２の複合体の相対接合強度を算出した。

また、上記の複合体について、その抵抗を、２端子法により測定した。５個の試験サンプルについての抵抗の平均値を複合体の抵抗とした。複合体の抵抗は１．０×１０⁶Ωと大きかった。結果を表１にまとめた。

（実施例Ａ−１）
１．ＩＩＩ族窒化物結晶の準備
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

２．マスクの形成
上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して１０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たり対角線上の１０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成した。

３．酸化物膜の第１領域の形成
上記のマスクが形成されたＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜の第１領域としてドーパントを添加せずに厚さ３００ｎｍのＴｉＯ₂膜（以下、無添加ＴｉＯ₂膜という。）を成長させた。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上のマスクが形成されなかった部分およびマスクが形成された部分の両方に無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成された。

４．マスクの除去
マスクおよび無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成されたＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）上のマスクを、リフトオフ法により除去した。これにより、マスクとともにマスク上に形成された無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）から除去された。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上のマスクが形成されなかった部分に無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成された。

５．酸化物膜の第２領域の形成
主表面上のマスクが形成されなかった部分に無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成されたＧａＮ結晶の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜の第２領域としてドーパントであるＮｂが１質量％添加された厚さ３００ｎｍのＴｉＯ₂膜（Ｎｂ添加ＴｉＯ₂膜）を成長させた。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成されなかった部分および無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成された部分の両方にＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）が形成された。

６．酸化物膜の表面の研磨
形成された無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）を含む酸化物膜の表面をＣＭＰにより研磨した。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成されなかった部分に形成されたＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）を残して、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）が形成された部分上に形成されたＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）が除去されて、主表面が平坦で無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）の面積比は、それぞれ９０％および１０％であった。

７．複合体の物性測定
本実施例Ａ−１で得られた複合体は、その光吸収率が２．３％であり、その相対接合強度が１．０６であり、その抵抗が１．５×１０^-2Ωであった。結果を表１にまとめた。

（実施例Ａ−２）
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して５０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たりチェス盤パターンに配置された５０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成したこと以外は、実施例Ａ−１と同様にして、マスクを形成し、酸化物膜の第１領域である無添加ＴｉＯ₂膜を形成し、マスクを除去し、酸化物膜の第２領域であるＮｂ添加ＴｉＯ₂膜を形成し、マスクを除去して、無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）の面積比は、それぞれ５０％および５０％であった。

本実施例Ａ−２で得られた複合体は、その光吸収率が１１．０％であり、その相対接合強度が１．３０であり、その抵抗が３．４×１０^-3Ωであった。結果を表１にまとめた。

（実施例Ａ−３）
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して９０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たり対角線上の１０個の正方形マス目以外の９０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成したこと以外は、実施例Ａ−１と同様にして、マスクを形成し、酸化物膜の第１領域である無添加ＴｉＯ₂膜を形成し、マスクを除去し、酸化物膜の第２領域であるＮｂ添加ＴｉＯ₂膜を形成し、マスクを除去して、無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＴｉＯ₂膜（第１領域）およびＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）の面積比は、それぞれ１０％および９０％であった。

本実施例Ａ−３で得られた複合体は、その光吸収率が１９．５％であり、その相対接合強度が１．５４であり、その抵抗が２．１×１０^-3Ωであった。結果を表１にまとめた。

（比較例Ａ−Ｒ２）
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

酸化物膜としてドーパントであるＮｂが１質量％添加された厚さ３００ｎｍのＴｉＯ₂膜（Ｎｂ添加ＴｉＯ₂膜）を成長させたこと以外は、比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、酸化物膜としてＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）のみがＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。すなわち、複合体の酸化物膜におけるＮｂ添加ＴｉＯ₂膜（第２領域）の面積比は１００であった。

本比較例Ａ−Ｒ２で得られた複合体は、その光吸収率が２２．０％であり、その相対接合強度が１．６０であり、その抵抗が１．９×１０^-3Ωであった。結果を表１にまとめた。

表１を参照して、ＩＩＩ族窒化物結晶とＩＩＩ族窒化物結晶上に配置された酸化物膜（ＴｉＯ₂膜）とを含み、酸化物膜はドーパント（Ｎｂ）の濃度が互いに異なる第１領域と第２領域とを含み、第２領域は第１領域に比べてドーパントの濃度が高い複合体は、光吸収性を低く（すなわち、光透過性を高く）維持したまま接合強度を高くかつ抵抗を低く（すなわち、導電性を高く）できた。また、酸化物膜の第１領域をドーパントが添加されていない領域とし、酸化物膜の主表面の面積に対する酸化物膜の主表面に現れる第２領域の面積の比を５０％以下とすることにより、光吸収性の増大（すなわち、光透過性の低減）を抑制することができた。

［実施例Ｂ］
（比較例Ｂ−Ｒ１）
１．ＩＩＩ族窒化物結晶の準備
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

２．酸化物膜の形成
上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜としてドーパントを添加せずに厚さ３００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃膜（以下、無添加ＳｒＴｉＯ₃膜という。）を成長させることにより、酸化物膜として無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）のみがＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。すなわち、複合体の酸化物膜における無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）の面積比は１００であった。

３．複合体の物性測定
上記で得られた複合体について、波長６００ｎｍの光の吸収率を、紫外可視分光光度計により測定した。複合体の光吸収率は０．１％であった。

また、上記の複合体について、ＧａＮ結晶と無添加ＳｒＴｉＯ₃膜との接合強度を以下の引張試験により測定した。１２ｍｍ×１２ｍｍの大きさの試験サンプルを５個作製し、各試験サンプルをエポキシ接着剤により試験装置の所定部分に固定し、引張速度０．１ｍｍ／ｓｅｃで引張試験を行ない、試験サンプルが破断するときの引張強度を測定した。５個の試験サンプルについての試験サンプルが破断するときの引張強度の平均値を複合体の接合強度とした。本比較例Ｂ−Ｒ１の複合体の相対接合強度を１．００として、本比較例Ｂ−Ｒ１の複合体の相対接合強度に対する以下の実施例Ｂ−１〜Ｂ−３および比較例Ｂ−Ｒ２の複合体の相対接合強度を算出した。

また、上記の複合体について、その抵抗を、２端子法により測定した。５個の試験サンプルについての抵抗の平均値を複合体の抵抗とした。複合体の抵抗は１．０×１０⁶Ωと大きかった。結果を表１にまとめた。

（実施例Ｂ−１）
１．ＩＩＩ族窒化物結晶の準備
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

２．マスクの形成
上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して１０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たり対角線上の１０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成した。

３．酸化物膜の第１領域の形成
上記のマスクが形成されたＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜の第１領域としてドーパントを添加せずに厚さ３００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃膜（以下、無添加ＳｒＴｉＯ₃膜という。）を成長させた。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上のマスクが形成されなかった部分およびマスクが形成された部分の両方に無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成された。

４．マスクの除去
マスクおよび無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成されたＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）上のマスクを、リフトオフ法により除去した。これにより、マスクとともにマスク上に形成された無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）から除去された。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上のマスクが形成されなかった部分に無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成された。

５．酸化物膜の第２領域の形成
主表面上のマスクが形成されなかった部分に無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成されたＧａＮ結晶の主表面上に、スパッタ法により、酸化物膜の第２領域としてドーパントであるＬａが１質量％添加された厚さ３００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃膜（Ｌａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜）を成長させた。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成されなかった部分および無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成された部分の両方にＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）が形成された。

６．酸化物膜の表面の研磨
形成された無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）を含む酸化物膜の表面をＣＭＰにより研磨した。これにより、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成されなかった部分に形成されたＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）を残して、ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上の無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）が形成された部分上に形成されたＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）が除去されて、主表面が平坦で無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）の面積比は、それぞれ９０％および１０％であった。

７．複合体の物性測定
本実施例Ｂ−１で得られた複合体は、その光吸収率が１．８％であり、その相対接合強度が１．０５であり、その抵抗が１．７×１０^-2Ωであった。結果を表２にまとめた。

（実施例Ｂ−２）
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して５０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たりチェス盤パターンに配置された５０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成したこと以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、マスクを形成し、酸化物膜の第１領域である無添加ＳｒＴｉＯ₃膜を形成し、マスクを除去し、酸化物膜の第２領域であるＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜を形成し、マスクを除去して、無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）の面積比は、それぞれ５０％および５０％であった。

本実施例Ｂ−２で得られた複合体は、その光吸収率が９．０％であり、その相対接合強度が１．２５であり、その抵抗が３．８×１０^-3Ωであった。結果を表２にまとめた。

（実施例Ｂ−３）
比較例Ｂ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

上記のＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上において、主表面の面積に対して９０％の面積の部分に、フォトリソグラフィ法によりレジストのマスクを形成した。具体的には、ＧａＮ基板の主表面上に１００μｍ×１００μｍの大きさの正方形マス目が縦１０個×横１０個に配列した１００個の正方形マス目当たり対角線上の１０個の正方形マス目以外の９０個の正方形マス目上にレジストのマスクを形成したこと以外は、実施例Ｂ−１と同様にして、マスクを形成し、酸化物膜の第１領域である無添加ＳｒＴｉＯ₃膜を形成し、マスクを除去し、酸化物膜の第２領域であるＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜を形成し、マスクを除去して、無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）を含む酸化物膜がＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。複合体の酸化物膜における無添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第１領域）およびＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）の面積比は、それぞれ１０％および９０％であった。

本実施例Ｂ−３で得られた複合体は、その光吸収率が１５．５％であり、その相対接合強度が１．４５であり、その抵抗が２．３×１０^-3Ωであった。結果を表２にまとめた。

（比較例Ｂ−Ｒ２）
比較例Ａ−Ｒ１と同様にして、直径２インチ（５．０８ｃｍ）で厚さ３００μｍのＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）を準備した。

酸化物膜としてドーパントであるＬａが１質量％添加された厚さ３００ｎｍのＳｒＴｉＯ₃膜（Ｌａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜）を成長させたこと以外は、比較例Ｂ−Ｒ１と同様にして、酸化物膜としてＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）のみがＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶）の主表面上に形成された複合体が得られた。すなわち、複合体の酸化物膜におけるＬａ添加ＳｒＴｉＯ₃膜（第２領域）の面積比は１００であった。

本比較例Ｂ−Ｒ２で得られた複合体は、その光吸収率が１７．０％であり、その相対接合強度が１．５０であり、その抵抗が２．１×１０^-3Ωであった。結果を表２にまとめた。

表２を参照して、ＩＩＩ族窒化物結晶とＩＩＩ族窒化物結晶上に配置された酸化物膜（ＳｒＴｉＯ₃膜）とを含み、酸化物膜はドーパント（Ｌａ）の濃度が互いに異なる第１領域と第２領域とを含み、第２領域は第１領域に比べてドーパントの濃度が高い複合体は、光吸収性を低く（すなわち、光透過性を高く）維持したまま接合強度を高くかつ抵抗を低く（すなわち、導電性を高く）できた。また、酸化物膜の第１領域をドーパントが添加されていない領域とし、酸化物膜の主表面の面積に対する酸化物膜の主表面に現れる第２領域の面積の比を５０％以下とすることにより、光吸収性の増大（すなわち、光透過性の低減）を抑制することができた。

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

本発明により製造される複合体は、発光ダイオード、レーザダイオードなどの発光デバイス、整流器、バイポーラトランジスタ、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）などの電子デバイスに広く用いられる。

１００ 複合体、１１０ ＩＩＩ族窒化物結晶、１１２ マスク、１２０ 酸化物膜、１２１ 第１領域、１２２ 第２領域。

Claims (3)

1. ＩＩＩ族窒化物結晶と、前記ＩＩＩ族窒化物結晶上に配置された酸化物膜と、を含み、
   前記酸化物膜は、ドーパントの濃度が互いに異なる第１領域と第２領域とを含み、前記第２領域は前記第１領域に比べて前記ドーパントの濃度が高い複合体。
2. 前記酸化物膜の前記第１領域は、前記ドーパントが添加されていない請求項１に記載の複合体。
3. 前記酸化物膜の主表面の面積に対する前記酸化物膜の主表面に現れる前記第２領域の面積の比が５０％以下である請求項１または請求項２に記載の複合体。

Images