JP2014070014A

JP2014070014A - ヒ化ガリウム基板およびヒ化ガリウム基板の製造方法

Info

Publication number: JP2014070014A
Application number: JP2012220336A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kimura; 健木村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】スリップの発生を抑制し、デバイスの不良を低減することができるヒ化ガリウム基板およびヒ化ガリウム基板の製造方法を提供する。
【解決手段】液体封止チョクラルスキー法により、原料に封止剤を加えて加熱し、液体となった封止剤で液面を覆われた原料の融液に種結晶を接触させ、種結晶を引き上げながらヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程と、ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程と、を有し、ヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程では、原料中のガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比を０．５００８超０．５０１６未満に調整する。ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程を経た後、外周縁部でのガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比が０．５００３超０．５０１０未満であり、ユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上であるヒ化ガリウム基板を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒ化ガリウム基板およびヒ化ガリウム基板の製造方法に関する。

ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）系結晶は、電子の移動度が高いこと、発光特性があること等の優れた特性を有するため、電子デバイスや受発光デバイス等に広く使用されている。これらのデバイスは、ＧａＡｓ基板の表面に、例えばＧａＡｓ系の化合物半導体層を形成し、或いは、イオン打ち込みによる電気的活性層を形成し、リソグラフィ及びエッチング等の技術を用いて製造される。

化合物半導体層は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法や分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等によりエピタキシャル成長させる。ＭＯＶＰＥ法では、例えばＧａＡｓ基板を約８００℃まで加熱してエピタキシャル成長し、その後冷却する。

エピタキシャル成長による化合物半導体層は、その下地となるＧａＡｓ基板とは異なる組成とすることがあり、この場合、格子定数や熱膨張係数もＧａＡｓ基板とは異なる。よって、化合物半導体層をエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板は、大きな歪みを有することがあり、エピタキシャル成長面を上にして例えば全体が凸状に反ってしまうことがある。このような大きな歪みを有するＧａＡｓ基板をエピタキシャル成長時等に急激に加熱し冷却すると、基板内部の歪みが開放され、スリップと呼ばれる段差をＧａＡｓ基板の表面の外周縁部から内側へと生じさせることがある。

そこで、例えば特許文献１では、エピタキシャル成長面を上にして中央部が低く、かつ周辺部が高く同心円状に反った状態、つまり、全体が凹状に反った状態となるようＧａＡｓ基板を製造する。

特開２００７−２１４３６８号公報

しかしながら、ＧａＡｓ基板の大口径化が進むなか、基板面内の温度の不均一により発生する熱応力によってスリップが発生し易くなっている。したがって、例えば特許文献１のような方法による歪みの緩和では不充分である。ＧａＡｓ基板の内側のデバイス形成領域にこのようなスリップが伝搬されると、デバイスに断線等の不良が生じてしまう場合があった。

本発明の目的は、スリップの発生を抑制し、デバイスの不良を低減することができるヒ化ガリウム基板およびヒ化ガリウム基板の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
外周縁部でのガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比が０．５００３超０．５０１０未満である
ヒ化ガリウム基板が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上である
第１の態様に記載のヒ化ガリウム基板が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
液体封止チョクラルスキー法により、原料に封止剤を加えて加熱し、液体となった前記封止剤で液面を覆われた前記原料の融液に種結晶を接触させ、前記種結晶を引き上げながらヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程と、
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程と、を有し、
前記ヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程では、
前記原料中のガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比を０．５００８超０．５０１６未満に調整する
ヒ化ガリウム基板の製造方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程を経た後、
外周縁部でのガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比が０．５００３超０．５０１０未満であるヒ化ガリウム基板を得る
第３の態様に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、
前記ヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程で、前記原料中のガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比を調整することにより、
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程を経た後、
外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上であるヒ化ガリウム基板を得る
第３の態様に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、スリップの発生を抑制し、デバイスの不良を低減することができるヒ化ガリウム基板およびヒ化ガリウム基板の製造方法が提供される。

ＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比とＧａＡｓ基板のユニバーサル硬度との相関関係を示すグラフである。原料中のＡｓ組成比とＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比との相関関係を示すグラフである。従来技術に係るＧａＡｓ基板においてスリップが発生した様子を示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
（１）ＧａＡｓ基板
まずは、本発明の一実施形態に係るヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板について説明する。

本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、例えば外周縁部でのガリウム（Ｇａ）とヒ素（Ａｓ）とのモル数の総和におけるＡｓの組成比が、０．５００３超０．５０１０未満、好ましくは０．５００４以上０．５００９以下である。また、係るＧａＡｓ基板は、例えば外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上である。

ここで、ＧａＡｓ基板の外周縁部とは、ＧａＡｓ基板の外周５ｍｍの範囲内をいう。つまり、ＧａＡｓ基板の外周端部から半径方向に５ｍｍ入った所までの領域を指す。

また、ＧａＡｓ基板の外周縁部でのＡｓの組成比は、外周縁部のＧａＡｓ基板中に含有されるＧａおよびＡｓの重量を用い、次式（１）により求めたモル比率である。外周縁部でのＧａおよびＡｓの重量は、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により、ＧａＡｓ基板の外周縁部を測定して得られる値である。
Ａｓ組成比＝（Ａｓ重量／Ａｓ原子量）／［（Ｇａ重量／Ｇａ原子量）＋（Ａｓ重量／Ａｓ原子量）］・・・（１）

また、ユニバーサル硬度は、ドイツ規格協会（ＤＩＮ：Deutsched Institut fur Normung）により定められた規格ＤＩＮ５０３５９に準拠した硬さの物性値である。ユニバーサル硬度は、例えばダイアモンド製の圧子を試料面に押し込んだときの圧子の荷重と試料面に生じた窪みの表面積との比から定義され、次式（２）により求められる。窪みの表面積は、圧子の押し込み深さから算出される。圧子には、例えばビッカース硬さの測定に用いる四角錐の圧子（ビッカース圧子）や、バーコビッチ硬さの測定に用いる三角錐の圧子（バーコビッチ圧子）等が用いられる。
ユニバーサル硬度＝（試験荷重）／（試験荷重下での圧子の測定対象物との接触表面積）・・・（２）

このようなＧａＡｓ基板上には、上述のように、例えば所定の化合物半導薄層が形成され、電子デバイスや受発光デバイス等が製造される。化合物半導体層は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法や分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等により、約８００℃にＧａＡｓ基板を加熱してエピタキシャル成長させたものである。また、エピタキシャル成長後には、これらの層に対し、例えば約８５０℃のアニール処理を行う。

化合物半導体層としては、例えばヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）層やヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）層等がある。これらのＡｌＧａＡｓ層やＩｎＧａＡｓ層は、ＧａＡｓ基板とは組成が異なり、格子定数や熱膨張係数も異なる。よって、エピタキシャル成長後のＧａＡｓ基板には、例えば上述のような歪みが生じることがある。

また、例えば従来のＧａＡｓ基板のように、外周縁部におけるＡｓ組成比やユニバーサル硬度が定められていないＧａＡｓ基板においては、ＭＯＶＰＥ法等によるエピタキシャル成長における降温時やアニール処理等の昇降温時等、デバイス製造工程において幾度かの高温にＧａＡｓ基板が曝されるうちに、上述のようにスリップが生じてしまう場合がある。図３に、ＧａＡｓ基板にスリップ５が発生した様子を示す。

従来のＧａＡｓ基板においてみられるスリップ５は、例えばＧａＡｓ基板に対する加熱および冷却による急激な温度変化によって、ＧａＡｓ基板の内部の歪みが開放されて生じる。つまり、基板内部の歪みが開放される際、ＧａＡｓ基板を構成する結晶が一部移動し、結晶面の高さにずれを生じさせる。これにより、ＧａＡｓ基板の表面やその上に形成された化合物半導体層の表面に生じた段差がスリップ５である。係るスリップ５は、図３に示すように、結晶の開放端であるＧａＡｓ基板の外周縁部から発生し、ＧａＡｓ基板の内側に向かって結晶方向に沿って伝搬される。ＧａＡｓ基板の内側は、電子デバイスや受発光デバイス等が形成されるデバイス形成領域となっている。このデバイス形成領域にまでスリップ５が伝搬されると、電子デバイス等に断線等の不良が生じてしまう。

ここで、加熱処理における昇温および降温の速度を低下させればスリップの発生を抑制できる。しかし、デバイス製造工程における熱履歴を制御して、ＧａＡｓ基板や電子デバイス等が受ける熱量を制限するには、急速な昇温および降温の方が有利である。

また、上述の特許文献１のように、ＧａＡｓ基板の全体を凹状に反らせ、エピタキシャル成長後のＧａＡｓ基板に歪みを生じ難くする方法もある。しかし、これまで主流であった直径が７５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度で厚さが６００μｍ〜７５０μｍ程度の基板に対し、ＧａＡｓ基板の大口径化が進んでおり、基板面内の温度均一性を保つことが難しくなってきている。このため、特にＧａＡｓ基板の直径が１５０ｍｍを超えると、基板中心部と外周縁部との温度の不均一により熱応力が発生し、スリップが発生し易くなってしまう。このような状況下では、特許文献１のような対策は充分ではない。

本発明者等は、上記のようなスリップが主にＧａＡｓ基板の外周縁部を起点に発生していることに着目し、種々のＧａＡｓ基板のうち、スリップが発生したものと発生しなかったものとの外周縁部における様々な特性を評価した。その結果、スリップが発生しなかったＧａＡｓ基板においては、外周縁部におけるＡｓ組成比が所定値内となっていることを見いだした。

本発明者等は、係る知見に基づき、外周縁部におけるＡｓ組成比がスリップの発生に与える影響について、さらに鋭意研究を行った。その結果、Ａｓ組成比とユニバーサル硬度との間に、図１に示すような相関関係があることを見いだした。

図１は、ＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比とＧａＡｓ基板のユニバーサル硬度との相関関係を示すグラフである。グラフの横軸は、ＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比であり、グラフの縦軸は、ＧａＡｓ基板のユニバーサル硬度（Ｎ／ｍｍ^２）である。図１に示すように、ユニバーサル硬度はＡｓ組成比に対して極を持つ。つまり、例えばＡｓ組成比が０．５００６のとき、ユニバーサル硬度は最大となる。

本発明者等が、ＧａＡｓ基板のスリップの有無を図１のグラフに照らし合わせたところ、外周縁部におけるユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上のＧａＡｓ基板においてはスリップが生じていないことを見いだした。

以上のことから、ＧａＡｓ基板の外周縁部における硬度が増すことで、結晶面の高さにずれを生じさせる結晶の移動が起こり難くなり、外周縁部を起点とするスリップの発生が抑制されると考えられる。また、ＧａＡｓ基板の外周縁部における硬度は、例えば外周縁部におけるＡｓ組成比により制御することができる。

このとき、スリップの発生を抑制するには、ＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比が例えば０．５００３超０．５０１０未満であればよい。また、図１に示すばらつきを考慮に入れ、外周縁部におけるＡｓ組成比を好ましくは０．５００４以上０．５００９以下とすれば、スリップの発生がより確実に抑制される。

（２）ＧａＡｓ基板の製造方法
次に、本発明の一実施形態に係るＧａＡｓ基板の製造方法について説明する。

本実施形態に係るＧａＡｓ基板は、例えば液体封止チョクラルスキー（ＬＥＣ：Liquid Encapsulated Czochralski）法によりＧａＡｓ単結晶を成長させる工程と、ＧａＡｓ単結晶を薄く切り分ける工程と、を行うことで製造される。ここでは、外周縁部のみならずＧａＡｓ基板の全面において、略一様に上述の数値範囲内のＡｓ組成比およびユニバーサル硬度となるようＧａＡｓ基板を製造する方法について述べる。

まずは、ＬＥＣ法によりＧａＡｓ単結晶を成長させる工程について説明する。

すなわち、高純度のＧａと高純度のＡｓとが所定のＡｓ組成比となるよう含有された原料を、高圧容器内に設置されたルツボ内に収容する。ルツボは、例えば耐熱性に優れる熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ：Pyrolytic Boron Nitride）等から構成する。

次に、上記原料に封止剤を加え、高圧容器内をアルゴン（Ａｒ）ガス等の大気圧以上の不活性ガス雰囲気下に保ち、加熱する。封止剤には、例えば三酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）等を用いる。固形の原料は、ルツボ内で加熱されてＧａとＡｓとが反応し、溶融温度に達すると溶融して融液となる。また、Ｂ_２Ｏ_３等の封止剤は、例えば常温では固体となっており、ルツボ内で加熱されて溶融温度に達すると、溶融して液体状となる。封止剤は原料の融液よりも比重が小さいため、融液となった原料の液面は、溶融して液体となった封止剤により覆われる。

このように、ルツボ内を大気圧以上に保つと共に、原料の液面を液体となった封止剤により覆うことで、蒸気圧が高いＡｓが原料から分解蒸発してしまうのを抑制することができる。

続いて、液体状態の封止剤で液面を覆われた原料の融液に、種結晶を接触させる（種付けをする）。次に、この種結晶を所定の速度で徐々に引き上げていく。これにより、ＧａＡｓ単結晶が成長し、封止剤を貫いて引き上げられていく。

得られたＧａＡｓ単結晶のインゴットを高圧容器から取り出して室温まで徐冷する。以上により、ＧａＡｓ単結晶の鋳塊（インゴット）が製造される。

次に、ＧａＡｓ単結晶を薄く切り分ける工程について説明する。

上記のように製造され、円柱状となっているＧａＡｓ単結晶のインゴットの側面に沿って、円筒状の研削刃で研削する。必要に応じて、研削済みのインゴットをアニールする。その後、バンドソー等を用いてインゴットを基板状に薄くスライスし、片面あるいは両面と、外周端部とをそれぞれ研磨する。

種結晶により引き上げられ徐々に凝固する際、ＧａＡｓ単結晶の側面からは所定量のＡｓが分解蒸発してしまう。よって、製造されるインゴット側面の表層部分のＡｓ組成比は、インゴットの中心部よりも低下している場合がある。上記のように、円筒状の研削刃で例えばインゴットの最表面から約５ｍｍ程度内側までの厚さを研削することで、Ａｓが分解蒸発して組成比が低くなった部分を取り除くことができる。

これにより、外周縁部のみならずＧａＡｓ基板の全面において略一様に、Ａｓの組成比が上記所定範囲内であるＧａＡｓ基板を得ることができる。また、外周縁部のみならずＧａＡｓ基板の全面において略一様に、ユニバーサル硬度が上記所定範囲内となる。

以上により、ＧａＡｓ基板が製造される。

なお、本発明者等は、所定のＡｓ組成比を有するＧａＡｓ基板を得るため原料中に含有されるべきＡｓ組成比についても調査を行った。その結果、原料中のＡｓ組成比とＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比との間に、図２に示すような相関関係があることを見いだした。

図２は、原料中のＡｓ組成比とＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比との相関関係を示すグラフである。グラフの横軸は、原料中のＡｓ組成比であり、グラフの縦軸は、ＧａＡｓ基板のＡｓ組成比である。原料中のＡｓ組成比は、原料に用いたＧａとＡｓとのそれぞれの重量の計測値を用い、上述の式（１）により求めたものである。また、ＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比は、上述のＩＣＰ発光分光分析法を用いる方法により求めたものである。

図２によれば、原料中のＡｓ組成比をＧａＡｓ基板中のＡｓ組成比よりも若干高くすることで、ＧａＡｓ基板の製造工程において分解蒸発してしまうＡｓの分を補うことができる。

より具体的には、図２には多少のばらつきがあるものの、原料中のＡｓ組成比を、例えば０．５００８超０．５０１６未満、好ましくは０．５０１１以上０．５０１４以下とすることで、外周縁部においてＡｓ組成比が０．５００３超０．５０１０未満、好ましくは０．５００４以上０．５００９以下であるＧａＡｓ基板を製造することができる。また、このことは、上記ＧａＡｓ単結晶を成長させる工程で原料中のＡｓ組成比を調整することにより、外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上となったＧａＡｓ基板を得ることができることを意味する。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、上述の実施形態では、ＧａＡｓ基板はＧａとＡｓとからなることとしたが、ＧａやＡｓ以外の元素が添加されていてもよい。この場合においても、外周縁部でのＧａとＡｓとのモル数の総和におけるＡｓの組成比を上記範囲内とすることで、本発明の効果を奏する。

また、上述の実施形態では、ＬＥＣ法によりＧａＡｓ基板を製造することとしたが、ＬＥＣ法以外の方法により製造してもよい。他の製造方法としては、例えば垂直ブリッジマン（ＶＢ：Vertical Bridgeman）法や、水平ブリッジマン（ＨＢ：Horizontal Bridgeman）法、垂直温度勾配凝固（ＶＧＦ：Vertical Gradient Freezing）法等がある。

また、上述の実施形態では、ＧａＡｓ単結晶を引き上げる際、種結晶を引き上げながら結晶成長させることとしたが、種結晶の位置を固定し、ルツボを降下させながら結晶成長させてもよい。

また、上述の実施形態では、ルツボはＰＢＮ製としたが、耐熱性に優れる材料であればこれに限定されない。

また、上述の実施形態では、ＩＣＰ発光分光分析法により測定したモル比率や、ビッカース圧子を用いた試験法により測定したユニバーサル硬度等の規定値を用いたが、これ以外の測定方法や規定方法によりＡｓ組成比や基板の硬度を特定してもよい。その場合、Ａｓ組成比や硬度の適正な数値範囲は変わっても、Ａｓ組成比と硬度との間に上述のような相関関係が認められる点は変わりなく、これを利用して本発明の効果を奏することができる。

また、上述の実施形態では、外周縁部のみならずＧａＡｓ基板の全面において略一様にＡｓ組成比およびユニバーサル硬度が上記所定範囲内となることとしたが、本発明の効果を得るには、外周縁部のＡｓ組成比および硬度が適正値となっていればよく、ＧａＡｓ基板の他の領域についてこれらの数値を限定するものではない。

次に、本発明に係る実施例について比較例とともに説明する。

（実施例に係るＧａＡｓ基板）
まずは、実施例に係るＧａＡｓ基板を製作した。Ｇａを１５０００ｇ、Ａｓを１６２００ｇ含有し、Ａｓ組成比が０．５０１３の原料を用いた。封止剤には、Ｂ_２Ｏ_３を２０００ｇ用いた。これらを収容するルツボはＰＢＮ製とした。

高圧容器内を６ＭＰａのＡｒガス雰囲気下とし、ＧａとＡｓとを反応させる温度は約９００℃とした。その後、溶融温度まで更に昇温し、原料全体を融液にした。続いて、圧力を２ＭＰａまで低下させ、種結晶を原料の融液に接触させた（種付けを行った）。この種結晶を１０ｍｍ／ｈの速度で引き上げてＧａＡｓ単結晶を成長させた後、室温まで徐冷した。得られたＧａＡｓ単結晶のインゴットをスライスし、直径が１５０ｍｍで厚さが７５０μｍであり、主面の面方位が（１００）面の実施例に係るＧａＡｓ基板を２０枚得た。

次に、これらＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比とユニバーサル硬度とを測定した。

Ａｓ組成比は、上述の実施形態と同様の方法を用いて測定した。ＩＣＰ発光分光分析法による測定には、堀場製作所製のＩＣＰ発光分析装置「ＵＬＴＩＭＡ２」を用いた。測定にあたっては、所定濃度の王水を標準液として標準液を薄めた濃度の異なる試液を幾種類か作り、これらにＧａＡｓ基板を溶かし込み、得られたＧａＡｓ溶液に対して測定を行った。王水は、濃塩酸（ＨＣｌ水溶液）と濃硝酸（ＨＮＯ_３水溶液）とが３：１の体積比となっている混合液である。これにより、検量線を作成し、これを用いてスペクトル強度からＧａＡｓ溶液中のＧａおよびＡｓの濃度を算出し、さらにＧａおよびＡｓの重量をそれぞれ算出した。これらを上述の式（１）にあてはめ、測定に係るＧａＡｓ基板のＡｓ組成比を得た。

ユニバーサル硬度は、上述の通り、ＤＩＮ５０３５９に準拠した方法を用いて測定した。測定には、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製の超微小硬さ測定システム「フィッシャースコープ（登録商標）Ｈ−１００」を用いた。測定にあたっては、ビッカース圧子を用い、最大試験荷重を１０００ｍＮとした。また、荷重条件としては、最大試験荷重に３０秒で達するよう試験荷重を一定の割合で増加させつつ印加することとした。さらに、測定環境として、温度を２４℃とし、湿度を６５％とした。

上記条件下にて、主面の面方位が（１００）面のＧａＡｓ基板に対し、測定の起点を、＜００１＞方向の外周端部から半径方向に５ｍｍ入った位置とした。また、測定の終点を、＜０１１＞方向の外周端部から半径方向に５ｍｍ入った位置とした。この起点から終点までを周方向に等間隔で４点測定し、測定点における押し込み深さから窪みの表面積を算出した。これを上述の式（２）にあてはめ、このときの最小値を、測定に係るＧａＡｓ基板のユニバーサル硬度とした。

続いて、これらＧａＡｓ基板に対してスリップの有無を評価した。

スリップの有無を評価するにあたっては、これらのＧａＡｓ基板上に、予め、ＡｌＧａＡｓ層のほか、数種類のエピタキシャル層を合計で１μｍの厚さとなるよう成長させた。エピタキシャル成長は、ＭＯＶＰＥ方を用い、基板温度を約７００℃として行った。その後、ＧａＡｓ基板をアニール炉内に入れ、水素（Ｈ_２）ガス雰囲気で室温から８５０℃まで昇温し、続いて、８５０℃から室温まで降温した。このとき、昇温速度および降温速度をいずれも６００℃／ｈとした。

上記処理を経た各ＧａＡｓ基板について、基板上のエピタキシャル層の最表面を目視観察することによりスリップの有無を確認した。

（比較例に係るＧａＡｓ基板）
次に、上述の実施例と略同様の方法により、比較例に係るＧａＡｓ基板を２０枚製作した。ただし、比較例においては、Ｇａを１５０００ｇ、Ａｓを１６１５０ｇ含有し、Ａｓ組成比が０．５００５の原料を用いた。

続いて、これらＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比とユニバーサル硬度とを、上述の実施例と同一の方法により、測定した。

また、上述の実施例と同一の方法により、これらＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を成長させたうえで、スリップの有無を評価した。

（評価結果）
実施例に係るＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比は、各ＧａＡｓ基板とも０．５００６〜０．５００８と、すべて０．５００３超０．５０１０未満の範囲内であった。また、ユニバーサル硬度は、各ＧａＡｓ基板とも４１００Ｎ／ｍｍ^２以上と、すべて４０００Ｎ／ｍｍ^２以上であった。２０枚の実施例に係るＧａＡｓ基板において、スリップが発生したものは無かった。

比較例に係るＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比は、各ＧａＡｓ基板とも０．５００１〜０．５００３と、すべて０．５００３超０．５０１０未満の範囲を下回っていた。また、ユニバーサル硬度は、各ＧａＡｓ基板とも３９５０Ｎ／ｍｍ^２〜４０５０Ｎ／ｍｍ^２と、全ＧａＡｓ基板中の複数枚において４０００Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。また、２０枚の比較例に係るＧａＡｓ基板のうち、スリップが発生したものが３枚あった。これら３枚のＧａＡｓ基板の外周縁部におけるユニバーサル硬度は、すべて４０００Ｎ／ｍｍ^２未満であった。

以上のことから、ＧａＡｓ基板の外周縁部におけるＡｓ組成比およびユニバーサル硬度を上記所定範囲内とすることで、スリップの発生を抑制できることがわかった。

５スリップ

Claims

外周縁部でのガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比が０．５００３超０．５０１０未満である
ことを特徴とするヒ化ガリウム基板。
外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のヒ化ガリウム基板。
液体封止チョクラルスキー法により、原料に封止剤を加えて加熱し、液体となった前記封止剤で液面を覆われた前記原料の融液に種結晶を接触させ、前記種結晶を引き上げながらヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程と、
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程と、を有し、
前記ヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程では、
前記原料中のガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比を０．５００８超０．５０１６未満に調整する
ことを特徴とするヒ化ガリウム基板の製造方法。
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程を経た後、
外周縁部でのガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比が０．５００３超０．５０１０未満であるヒ化ガリウム基板を得る
ことを特徴とする請求項３に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法。
前記ヒ化ガリウム単結晶を成長させる工程で、前記原料中のガリウムとヒ素とのモル数の総和におけるヒ素の組成比を調整することにより、
前記ヒ化ガリウム単結晶を薄く切り分ける工程を経た後、
外周縁部でのユニバーサル硬度が４０００Ｎ／ｍｍ^２以上であるヒ化ガリウム基板を得る
ことを特徴とする請求項３に記載のヒ化ガリウム基板の製造方法。