JP2016074553A - Method for manufacturing group iii nitride semiconductor single crystal substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、III族窒化物半導体単結晶基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate.
窒化ガリウムに代表されるIII族窒化物半導体結晶のエピタキシャル成長に関する技術として、裏面に溝を形成した下地基板上にIII族窒化物半導体結晶を成長させる技術が知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。
As a technique related to epitaxial growth of a group III nitride semiconductor crystal typified by gallium nitride, a technique for growing a group III nitride semiconductor crystal on a base substrate having a groove formed on the back surface is known (for example,
特許文献1に開示された技術においては、ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth)成長用のマスクが上面に形成された下地基板の裏面の、マスクの位置に対応する位置に、破壊誘導部としての切欠き溝を設ける。GaN系結晶を成長過程において、下地基板が破壊誘導部から割れることによって、積層体全体に生じる反りを防止し、かつ、下地基板上面のマスクが、下地基板の割れが窒化ガリウム結晶へ達することを防ぐ。
In the technique disclosed in
特許文献2に開示された技術によれば、下地基板の裏面にストライプ状の溝を形成し、下地基板を裏面から加熱しながら下地基板上にAlxGayInzN(x+y+z=1、x、y、z≧0)結晶を成長させることにより、AlxGayInzN結晶中の転位密度の分布を下地基板裏面の溝のパターンに応じたものに制御することができる。
According to the technique disclosed in
特許文献3に開示された技術によれば、GaN系結晶と線膨張係数の異なる下地基板の裏面に所定の間隔で溝を形成し、下地基板上にGaN系結晶を成長させることにより、下地基板とGaN系結晶の線膨張係数の違いに起因して生じる応力を緩和し、GaN系結晶の反りや割れを防ぐことができる。 According to the technique disclosed in Patent Document 3, grooves are formed at a predetermined interval on the back surface of a base substrate having a linear expansion coefficient different from that of the GaN-based crystal, and the GaN-based crystal is grown on the base substrate, thereby The stress caused by the difference in the linear expansion coefficient between the GaN-based crystal and the GaN-based crystal can be relaxed, and the warpage and cracking of the GaN-based crystal can be prevented.
特許文献4に開示された技術においては、サファイア基板等の下地基板の裏面に劈開方向にそって溝を形成し、下地基板上に窒化物半導体結晶を成長させる。窒化物半導体結晶を下地基板から剥離する際、下地基板が裏面の溝に沿って劈開するため、剥離に伴う衝撃を吸収し、窒化物半導体結晶の損傷を防ぐことができる。 In the technique disclosed in Patent Document 4, a groove is formed along the cleavage direction on the back surface of a base substrate such as a sapphire substrate, and a nitride semiconductor crystal is grown on the base substrate. When the nitride semiconductor crystal is peeled from the base substrate, the base substrate is cleaved along the groove on the back surface, so that the impact accompanying the peeling can be absorbed and damage to the nitride semiconductor crystal can be prevented.
本発明の目的の1つは、面内の結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板を下地基板として成長させるIII族窒化物半導体単結晶層から、面内の結晶方位のばらつきが低減されたIII族窒化物半導体単結晶基板を得ることのできる、III族窒化物半導体単結晶基板の製造方法を提供することにある。 One of the objects of the present invention is that a variation in in-plane crystal orientation is generated from a group III nitride semiconductor single crystal layer grown using a group III nitride semiconductor single crystal substrate having in-plane crystal orientation variation as a base substrate. It is an object of the present invention to provide a method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate capable of obtaining a reduced group III nitride semiconductor single crystal substrate.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、[1]〜[9]のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides a method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate of [1] to [9].
[1]III族窒化物半導体単結晶からなる下地基板の一方の面に溝を形成する工程と、前記下地基板の他方の面上に、III族窒化物半導体単結晶からなるエピタキシャル層を前記下地基板よりも厚くホモエピタキシャル成長させる工程と、前記エピタキシャル層からIII族窒化物半導体単結晶基板を切り出す工程と、を含む、III族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [1] A step of forming a groove on one surface of a base substrate made of a group III nitride semiconductor single crystal, and an epitaxial layer made of a group III nitride semiconductor single crystal on the other surface of the base substrate A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate, comprising: homoepitaxial growth thicker than the substrate; and a step of cutting out a group III nitride semiconductor single crystal substrate from the epitaxial layer.
[2]前記下地基板が、異種基板上にHVPE法でヘテロエピタキシャル成長させたIII族窒化物半導体単結晶層を加工することにより得られる基板である、[1]に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [2] The group III nitride semiconductor single layer according to [1], wherein the base substrate is a substrate obtained by processing a group III nitride semiconductor single crystal layer heteroepitaxially grown on a heterogeneous substrate by HVPE. A method for producing a crystal substrate.
[3]前記下地基板の面内における、c軸が前記下地基板の表面となす角度の最大値と最小値の差が0.1°以上である、[1]又は[2]に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [3] The III according to [1] or [2], wherein a difference between a maximum value and a minimum value of an angle between the c-axis and the surface of the base substrate in the plane of the base substrate is 0.1 ° or more. A method for manufacturing a group nitride semiconductor single crystal substrate.
[4]前記エピタキシャル層を前記下地基板の厚さの2倍よりも厚く成長させる、[1]〜[3]のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [4] The method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to any one of [1] to [3], wherein the epitaxial layer is grown to be thicker than twice the thickness of the base substrate.
[5]切り出されたIII族窒化物半導体単結晶基板の面内における、c軸が前記III族窒化物半導体単結晶基板の表面となす角度の最大値と最小値の差が0.1°未満である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [5] The difference between the maximum value and the minimum value of the angle between the c-axis and the surface of the group III nitride semiconductor single crystal substrate in the plane of the cut group III nitride semiconductor single crystal substrate is less than 0.1 ° The method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to any one of [1] to [4].
[6]前記下地基板の他方の面が、c面又はc面から5°以内の角度で傾斜した面であり、前記溝のパターンが、前記下地基板の中心軸を対称軸とする回転対称性を有する、[1]〜[5]のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [6] The other surface of the base substrate is a c-plane or a surface inclined at an angle within 5 ° from the c-plane, and the groove pattern is rotationally symmetric with the central axis of the base substrate as an axis of symmetry. The method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to any one of [1] to [5], comprising:
[7]前記溝のパターンが、前記下地基板のa軸又はm軸に平行な線から構成され、前記下地基板の中心軸を対称軸とする3回又は6回の回転対称性を有する、[6]に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [7] The groove pattern is composed of a line parallel to the a-axis or m-axis of the base substrate, and has three or six-fold rotational symmetry with the central axis of the base substrate as an axis of symmetry. 6] The method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to [6].
[8]前記溝を構成する複数の直線溝のうち、方向の同じ溝のピッチが、100μm以上、10mm以下である、[1]〜[7]のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [8] The group III nitride according to any one of [1] to [7], wherein a pitch of grooves in the same direction among the plurality of linear grooves constituting the groove is 100 μm or more and 10 mm or less. A method for manufacturing a semiconductor single crystal substrate.
[9]前記エピタキシャル層がホモエピタキシャル成長する間に、前記下地基板に前記一方の面を凹面とする反りが生じる、[1]〜[8]のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 [9] The group III nitride semiconductor unit according to any one of [1] to [8], wherein a warp in which the one surface is a concave surface occurs in the base substrate while the epitaxial layer is homoepitaxially grown. A method for producing a crystal substrate.
本発明によれば、面内の結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板を下地基板として成長させるIII族窒化物半導体単結晶層から、面内の結晶方位のばらつきが低減されたIII族窒化物半導体単結晶基板を得ることのできる、III族窒化物半導体単結晶基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, in-plane crystal orientation variation is reduced from a group III nitride semiconductor single crystal layer grown as a base substrate having a group III nitride semiconductor single crystal substrate having in-plane crystal orientation variation. A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate capable of obtaining a group III nitride semiconductor single crystal substrate can be provided.
〔実施の形態〕
本実施の形態によれば、面内の結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板を下地基板として成長させるIII族窒化物半導体単結晶から、面内の結晶方位のばらつきが低減されたIII族窒化物半導体単結晶基板を得ることができる。
Embodiment
According to the present embodiment, in-plane crystal orientation variations are reduced from a group III nitride semiconductor single crystal grown as a base substrate using a group III nitride semiconductor single crystal substrate having in-plane crystal orientation variations. In addition, a group III nitride semiconductor single crystal substrate can be obtained.
図1(a)〜(c)は、面内の結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板が形成される過程と、そのIII族窒化物半導体単結晶基板を下地基板として、従来の方法により面内の結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶が成長する過程を模式的に示す断面図である。 1 (a) to 1 (c) show a process of forming a group III nitride semiconductor single crystal substrate having in-plane variation in crystal orientation, and a conventional group III nitride semiconductor single crystal substrate as a base substrate. 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of growing a group III nitride semiconductor single crystal having in-plane crystal orientation variations by the method of FIG.
図1(a)は、異種基板上に成長した板状のIII族窒化物半導体単結晶1の状態を模式的に表す垂直断面図である。図1(a)中の矢印はIII族窒化物半導体単結晶1のc軸の方向を模式的に表すものである。図1(a)に示されるように、III族窒化物半導体単結晶1は反りを有し、その結晶方位は面内でばらついている。
FIG. 1A is a vertical sectional view schematically showing a state of a plate-like group III nitride semiconductor
ここで、III族窒化物半導体とは、組成式InxAlyGa(1−x−y)N(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で表される物質をいう。また、異種基板とは、III族窒化物半導体単結晶と異なる材料からなる基板をいう。 Here, the group III nitride semiconductor is a substance represented by a composition formula In x Al y Ga (1-xy) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). Say. Further, the heterogeneous substrate refers to a substrate made of a material different from the group III nitride semiconductor single crystal.
III窒化物半導体単結晶は、GaAsに代表されるIII-V族化合物半導体単結晶と異なり、融液からのバルク結晶成長が困難である。そのため、現在実用化されているほぼすべてのIII族窒化物半導体単結晶基板は、サファイア、SiやGaAsからなる異種基板上にヘテロエピタキシャル成長させたIII族窒化物半導体単結晶を出発結晶にして作製されている。 Unlike the III-V group compound semiconductor single crystal represented by GaAs, the III nitride semiconductor single crystal is difficult to grow a bulk crystal from the melt. For this reason, almost all Group III nitride semiconductor single crystal substrates in practical use are manufactured using Group III nitride semiconductor single crystals heteroepitaxially grown on heterogeneous substrates made of sapphire, Si or GaAs as starting crystals. ing.
窒化物半導体単結晶を異種基板上へヘテロエピタキシャル成長させた場合、異種基板と窒化物半導体単結晶との間の格子定数差や線膨張係数差に起因して、結晶成長中や成長後の結晶冷却中に、窒化物半導体単結晶に反りが生じる。なお、この反りは、一般に、結晶成長方向に向かって窒化物半導体単結晶が凹になるように生じる。 When a nitride semiconductor single crystal is heteroepitaxially grown on a heterogeneous substrate, crystal cooling during or after crystal growth is caused by a difference in lattice constant or linear expansion coefficient between the heterogeneous substrate and the nitride semiconductor single crystal. In the middle, the nitride semiconductor single crystal is warped. This warpage generally occurs so that the nitride semiconductor single crystal becomes concave toward the crystal growth direction.
また、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法やHVPE法(Hydride Vapor Phase Epitaxy)等の気相成長法により、窒化物半導体単結晶を異種基板上にヘテロエピタキシャル成長させる際には、成長初期において、結晶成長が3次元島状成長モードで進行する。ここで、島状に発生した結晶の成長初期核が肥大化して会合し、最終的に結晶表面が平坦化に到る過程で、結晶中に歪を生じて、ひいては結晶に反りを生じさせるというメカニズムが示唆されている。そして、結晶内部には、反りに対応した結晶方位のばらつき(結晶方位の傾きの不均一な分布)が生じる。 Further, when a nitride semiconductor single crystal is heteroepitaxially grown on a heterogeneous substrate by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method, Growth proceeds in a three-dimensional island growth mode. Here, the initial growth nuclei of the crystal generated in an island shape are enlarged and associated, and in the process of finally flattening the crystal surface, distortion occurs in the crystal, and thus warps the crystal. A mechanism is suggested. Then, variation in crystal orientation corresponding to the warp (nonuniform distribution of tilt of crystal orientation) occurs inside the crystal.
図1(b)は、III族窒化物半導体単結晶1から得られるIII族窒化物半導体単結晶基板2の垂直断面図である。III族窒化物半導体単結晶基板2は、反りを有する板状のIII族窒化物半導体単結晶1の表面に研磨加工を施し、平坦化することにより得られる。
FIG. 1B is a vertical cross-sectional view of a group III nitride semiconductor
図1(b)の矢印が示すように、III族窒化物半導体単結晶1の表面を平坦化しても、結晶方位のばらつきは変わらず、III族窒化物半導体単結晶基板2内に残留する。
As shown by the arrow in FIG. 1B, even if the surface of the group III nitride semiconductor
図1(c)は、III族窒化物半導体単結晶基板2を下地基板としてホモエピタキシャル成長するIII族窒化物半導体単結晶層20の垂直断面図である。
FIG. 1C is a vertical sectional view of a group III nitride semiconductor
III族窒化物半導体単結晶層20には、III族窒化物半導体単結晶基板2内に残留した結晶方位のばらつきが引き継がれる。このため、III族窒化物半導体単結晶層20から切り出されるIII族窒化物半導体単結晶基板は、結晶方位のばらつきを有することになる。そして、そのような結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板を用いて各種の半導体デバイスを作製すると、デバイス間の特性のばらつきが生じる。
The group III nitride semiconductor
また、成長中のIII族窒化物半導体単結晶層20内には、結晶方位を正常な分布形態に戻そうとする応力が発生するため、成長が進むにつれて結晶方位のばらつきは少しずつ緩和するが、その結果として、III族窒化物半導体単結晶層20内に応力が残留してしまう。このIII族窒化物半導体単結晶層20内に残留する応力は、III族窒化物半導体単結晶層20にスライス加工や研磨加工を施す際にクラックを頻発させ、基板の製造歩留まりを極端に低下させる。
In addition, since a stress is generated in the growing group III nitride semiconductor
そこで、本実施の形態においては、結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板上にホモエピタキシャル成長するIII族窒化物半導体単結晶層の結晶方位のばらつきを低減し、かつ、歪みの残留を抑えることにより、結晶方位のばらつきの少ないIII族窒化物半導体単結晶基板を歩留まりよく製造する方法を提供する。 Therefore, in the present embodiment, variation in crystal orientation of a group III nitride semiconductor single crystal layer homoepitaxially grown on a group III nitride semiconductor single crystal substrate having variation in crystal orientation is reduced, and distortion remains. By suppressing the above, a method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate with little variation in crystal orientation with high yield is provided.
図2(a)〜(c)は、第1の実施の形態に係るIII族窒化物半導体単結晶基板13の製造工程を模式的に表す垂直断面図である。図2(a)〜(c)に示される矢印は、各結晶のc軸方向を示す。
FIGS. 2A to 2C are vertical sectional views schematically showing the manufacturing process of the group III nitride semiconductor
まず、図2(a)に示されるように、III族窒化物半導体単結晶からなる下地基板10の裏面に、溝11を形成する。次に、図2(b)に示されるように、下地基板10の表面に、III族窒化物半導体単結晶からなるエピタキシャル層12をホモエピタキシャル成長させる。次に、図2(c)に示されるように、成長したエピタキシャル層12から、III族窒化物半導体単結晶基板13を切り出す。以下、これらの各工程について、詳細を説明する。
First, as shown in FIG. 2A, the
図2(a)に示される工程においては、まず、III窒化物半導体単結晶からなる下地基板10を用意する。この下地基板10は、異種基板上にヘテロエピタキシャル成長した結晶方位のばらつきを有するIII窒化物半導体単結晶層から切り出された基板であり、図2(a)のc軸方向の矢印が示すように、結晶方位のばらつきを有する。
In the step shown in FIG. 2A, first, a
具体的には、下地基板10は、例えば、サファイア基板などの異種基板上にHVPE法等によりIII族窒化物半導体単結晶を厚膜成長させた後、異種基板から剥離して、表裏面を鏡面加工することにより作製される。このような作製法は、例えば、特許第3631724号公報等に記載されている。
Specifically, the
下地基板10は、例えば、直径が58mmであり、厚さが400μmの自立基板である。厚さが小さすぎるとハンドリング時、溝11の形成時、エピタキシャル層12を成長させる際の昇温時等に、割れが生じるおそれがあるため、例えば、直径が50mmである場合の厚さは300μm以上であることが好ましい。
For example, the
下地基板10を構成するIII族窒化物半導体単結晶は、アンドープ結晶であっても、不純物をドープした結晶であってもよい。下地基板10上に不純物をドープしたエピタキシャル層12を成長させる場合は、エピタキシャル層12と同じ濃度の同じ不純物を下地基板10が含むことが好ましい。一方のみが不純物を含む場合や、両者が異なる不純物を含む場合、不純物の濃度差が大きい場合には、成長中のエピタキシャル層12に結晶欠陥が発生したりクラックが生じたりするおそれがある。
The group III nitride semiconductor single crystal
下地基板10が、異種基板上にHVPE法で形成されたIII族窒化物半導体単結晶から切り出された基板である場合には、下地基板10内の結晶方位のばらつきが大きくなるため、本実施の形態が特に有効である。特に、下地基板10の面内における、c軸が下地基板10の表面となす角度の最大値と最小値の差が0.1°以上である場合に、本実施の形態の効果が顕著に得られる。
In the case where the
次に、下地基板10の裏面に、溝11を形成する。溝11の形成には、市販のレーザー加工機や、ダイサー、放電加工機などを用いることができるが、細い溝を高い位置精度で加工することができ、III族窒化物半導体単結晶へのダメージが少ないことから、レーザー加工機を用いることが好ましい。例えば、市販のNd:YAGレーザーの高調波を用いた波長532nmや355nm、266nm、213nm等のレーザー加工機を用いることができる。
Next, the
レーザー加工機で溝11を形成した後には、溝11の内部や周囲にIII族窒化物半導体の粉状の加工屑が付着する場合がある。これを除去するために、溝11を形成した後の下地基板10に有機溶剤や純水中での超音波洗浄を施すことが好ましい。
After the
上述のIII族窒化物半導体単結晶基板2上に成長するIII族窒化物半導体単結晶層20と同様に、結晶方位のばらつきを有する下地基板10上にエピタキシャル層12をホモエピタキシャル成長させると、成長中のエピタキシャル層12内に、結晶の方位ばらつきを修復しようとする応力が発生する。このとき、下地基板10の裏面の溝11が、下地基板10の変形を助け、下地基板10及びエピタキシャル層12に裏面が凹面となる反りが発生し、エピタキシャル層12の結晶の方位ばらつきが緩和される。
Similar to the group III nitride semiconductor
ここで、下地基板10は、異種基板上に成長した、反りを有するc面基板を研磨することにより得られる基板であるため、中心軸を対称軸とするほぼ6回対称の異方性を有する。このため、エピタキシャル層12内に発生する応力により、下地基板10をより効率的に変形させるためには、溝11のパターンが、下地基板10の中心軸を対称軸とする回転対称性を有することが好ましく、下地基板10の中心軸を対称軸とする3回又は6回の回転対称性を有することがより好ましい。
Here, the
図3(a)、(b)、(c)は、それぞれ下地基板10の裏面に形成される溝11のパターンの一例を表す平面図である。図3(a)、(b)、(c)は、下地基板10がc面である場合の平面図であり、下地基板10のc軸が紙面に垂直に向いている。
FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C are plan views illustrating examples of patterns of the
図3(a)に示される溝11は、正三角形を並べた格子状のパターンを有する。なお、溝11が、この格子状のパターンに含まれる1つの正三角形の中心が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(a)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする3回の回転対称性を有する。また、溝11が、正三角形の頂点が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(a)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする6回の回転対称性を有する。
The
図3(b)に示される溝11は、正六角形と正三角形を並べた格子状のパターンを有する。なお、溝11が、この格子状のパターンに含まれる1つの正六角形の中心が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(b)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする6回の回転対称性を有する。また、溝11が、正三角形の中心が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(b)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする3回の回転対称性を有する。
The
図3(c)に示される溝11は、正六角形を並べた格子状のパターンを有する。なお、溝11が、この格子状のパターンに含まれる1つの正六角形の中心が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(c)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする6回の回転対称性を有する。また、溝11が、正六角形の頂点が下地基板10の中心軸上に位置するように形成される場合、図3(c)に示される溝11のパターンは、下地基板10の中心軸を対称軸とする3回の回転対称性を有する。
The
図3(a)、(b)、(c)に示される溝11のパターンは、下地基板10のa軸に平行(m軸に垂直)な線の組み合わせにより構成されているが、これらは一例であり、例えば、m軸に平行(a軸に垂直)な線の組み合わせにより構成されてもよい。また、他の溝11のパターンの例として、菱形格子パターン、同心円パターン、放射状パターン、及びそれらを組み合わせたパターン等が考えられる。
The pattern of the
溝13を構成する複数の直線溝のうち、方向の同じ溝の中央間の距離(ピッチ)は、100μm以上かつ10mm以下であることが好ましい。ピッチが100μmよりも狭いと、エピタキシャル層12の成長中に下地基板10が割れて、エピタキシャル層12の品質に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、ピッチが10mmよりも広いと、エピタキシャル層12の成長中の下地基板10の変形が小さくなるおそれがある。例えば、溝13を構成する直線溝の幅は40μm、深さは60μm、ピッチは1mmとすることができる。
Of the plurality of linear grooves constituting the
また、溝13を構成する複数の直線溝の幅は、10μm以上かつ200μm以下であることが好ましい。溝の幅が10μmよりも小さいと、下地基板10の変形(たわみ)を十分に助けることができない場合がある。一方、溝の幅が200μmよりも大きいと、エピタキシャル層12の成長中の下地基板10の温度分布にムラが生じ、均質な結晶成長の妨げになるおそれがある。
Moreover, it is preferable that the width | variety of the some linear groove | channel which comprises the groove |
また、溝13を構成する複数の直線溝の深さは、下地基板10の厚さをTとしたとき、50μm以上かつT−200μm以下であることが好ましい。溝の深さが50μmよりも小さいと、下地基板10の変形を十分に助けることができない場合がある。一方、溝の深さがT−200μmよりも大きいと、下地基板10の溝13の底部にクラックが生じるおそれがある。
The depth of the plurality of linear grooves constituting the
また、溝11は、連続な溝ではなく、不連続な溝の集合、例えば多数の孔により構成されてもよい。また、溝11の幅や深さを、基板面内で変化させてもよい。さらに、下地基板10の裏面だけでなく、表面(エピタキシャル層12を成長させる面)にも溝を形成することができる。
Moreover, the groove |
次に、図2(b)に示されるように、裏面に溝11を形成した下地基板10の表面に、エピタキシャル層12を厚くホモエピタキシャル成長させる。エピタキシャル層12の成長が進むと、上述のように、下地基板10及びエピタキシャル層12に変形が生じ、エピタキシャル層12中の結晶方位のばらつきが緩和される。
Next, as shown in FIG. 2B, the
エピタキシャル層12を厚く成長させるためには、結晶成長速度の大きいHVPE法を用いることが好ましい。また、HVPE法では、ホットウォール構造の反応炉を用いるため、下地基板10及びエピタキシャル層12が全周方向から加熱される。このため、溝11が形成された下地基板10においても、結晶成長中の基板面内の温度分布が生じにくく、均質なエピタキシャル層12を成長させやすい。
In order to grow the
III族窒化物半導体単結晶のHVPE法による成長技術に関して、例えば、特許第3553583号公報に、GaN単結晶のHVPE法による成長技術が開示されている。また、特許第3279528号公報に、HVPE法でGaN単結晶を成長させる際にSiをドーピングする技術が開示されている。 Regarding the growth technique of the group III nitride semiconductor single crystal by the HVPE method, for example, Japanese Patent No. 3535583 discloses a growth technique of the GaN single crystal by the HVPE method. Japanese Patent No. 3279528 discloses a technique of doping Si when growing a GaN single crystal by the HVPE method.
また、フラックス法やアンモノサーマル法等の液相成長法により、エピタキシャル層12を成長させてもよい。
Further, the
エピタキシャル層12の成長中に発生する応力により、効果的に下地基板10を変形させるためには、エピタキシャル層12を下地基板10よりも厚く成長させることが求められる。さらに、より効果的に下地基板10を変形させ、エピタキシャル層12内の結晶方位のばらつきを緩和するためには、エピタキシャル層12を下地基板10の厚さの2倍以上の厚さに成長させることが好ましく、10倍以上の厚さに成長させることがより好ましい。
In order to effectively deform the
なお、エピタキシャル層12の厚さが下地基板10の厚さの2倍を超えると、下地基板10の変形速度は徐々に小さくなり、下地基板10の厚さの10倍を超えると、下地基板10の変形は止まり、結晶方位のばらつきを緩和する効果は飽和する。しかし、厚さをさらに増すことにより、結晶欠陥(転位)密度を低減させ、また、エピタキシャル層12からのIII族窒化物半導体単結晶基板13の取得枚数を増やすことができる。
When the thickness of the
エピタキシャル層12は、例えば、厚さ5mmのSiドープ窒化ガリウム単結晶層である。また、エピタキシャル層12を構成するIII族窒化物半導体単結晶は、アンドープ結晶であっても、不純物をドープした結晶であってもよい。エピタキシャル層12を用いて各種デバイスを作製する場合には、導電性を制御するため、エピタキシャル層12に故意に不純物をドープすることが求められる場合がある。エピタキシャル層12へドープされる不純物としては、Si、S、Se、Ge、O、Fe、Mg、Zn等がよく用いられる。また、エピタキシャル層12に不純物をドープする場合の、エピタキシャル層12内の不純物濃度は、通常5×1017cm−3以上、多い場合は1×1018cm−3以上となる。
The
次に、図2(c)に示されるように、エピタキシャル層12から、III族窒化物半導体単結晶基板13を切り出す。
Next, as shown in FIG. 2C, the group III nitride semiconductor
例えば、厚さ5mmのエピタキシャル層12から、厚さ500μmのIII族窒化物半導体単結晶基板13を6枚切り出す。そして、切り出したIII族窒化物半導体単結晶基板13の外周部に面取り加工を施し、表裏面に鏡面研磨を施して、最終的に直径50.8mm、厚さ400μmの基板に仕上げる。
For example, six Group III nitride semiconductor
エピタキシャル層12の切断には、SiやGaAs結晶の切断に一般的に使用されているマルチワイヤーソーを用いることができる。例えば、特開2013−032278号公報が、III族窒化物半導体単結晶であるGaN単結晶のマルチワイヤーソーによる切断技術を開示している。その他にも、エピタキシャル層12の切断には、内周刃スライサー、外周刃スライサー、ワイヤー放電加工機等による切断技術を用いることができる。これらの切断技術を用いて切り出したIII族窒化物半導体単結晶基板13の表面には、一般的にソーマークや加工歪が残っていることが多いため、これらを除去するための研磨加工を表裏面に施すことが好ましい。
For cutting the
なお、III族窒化物半導体単結晶基板13を切り出す際のエピタキシャル層12の割れを抑制するため、切断加工に先立って、非c面成長領域を含む結晶外周部の厚さ5mm以上の領域を除去することが好ましい。表面がc面のエピタキシャル層12を成長させた場合、エピタキシャル層12の表面もc面となるが、表面と側面との境界領域に、c面ではない傾斜面(非c面成長領域)ができる。この非c面成長領域は、成長界面がc面で成長した領域と比較して、不純物原子の取り込み効率に差があることが判っており、非c面成長領域とc面成長領域との界面付近に、それぞれの領域の不純物濃度差に起因した歪が発生する。このため、エピタキシャル層12からIII族窒化物半導体単結晶基板13を切り出す工程に先立ち、結晶外周部の不純物濃度の異なる領域及び歪みの蓄積された領域を除去することが、面内の特性の均一性が高いIII族窒化物半導体単結晶基板13を得るために有効であり、また、エピタキシャル層12をスライスする際のクラックの発生防止に有効である。エピタキシャル層12の外周部の厚さ5mm以上の領域を除去することにより、歪みの蓄積した領域を有効に除去することができる。エピタキシャル層12の外周部の除去方法としては、研削加工や放電加工等の方法を用いることができる。エピタキシャル層12の外周部の厚さ5mm以上の領域を除去する場合には、III族窒化物半導体単結晶基板13の直径よりも10mm以上大きい直径の下地基板10を用いることが求められる。このような結晶外周部の除去には、例えば、国際出願番号PCT/JP2014/051806に開示された技術を用いることができる。
In addition, in order to suppress cracking of the
上述のように、エピタキシャル層12からは、複数のIII族窒化物半導体単結晶基板13を切り出すことができる。また、切断面を結晶成長方位に垂直な面から故意に傾斜させて切断することで、オフセット角の付いたIII族窒化物半導体単結晶基板13を容易に得ることができる。オフセット角の付いたIII族窒化物半導体単結晶基板13を得るためには、オフセット角の付いた下地基板10を用いることも可能であるが、成長時のエピタキシャル層12の対称性を考慮すると、c面を主面とする下地基板10上にエピタキシャル層12をc面成長させることが好ましい。また、c面で成長させたエピタキシャル層12をc面で切断した後に、研磨工程で斜めに加工してオフセット角をつけることも可能であるが、エピタキシャル層12の加工代が多く必要になるため効率が悪い。c面で成長したエピタキシャル層12を斜めに切断すれば、1つのエピタキシャル層12からオフセット角を有する複数のIII族窒化物半導体単結晶基板13を需要に応じて切り出すことができ、結晶の無駄が出ない。この場合、1つのエピタキシャル層12から複数のIII族窒化物半導体単結晶基板13を平行に切り出すことが、最も無駄の少ない方法となるが、必要に応じて基板毎に切る角度を変えることも可能である。例えば、エピタキシャル層12から種結晶として使用するIII族窒化物半導体単結晶基板13をc面で切り出した後に、残りの部分を、オフセット角を付けてスライスするというような方法を用いることも可能である。
As described above, a plurality of group III nitride semiconductor
また、研磨されていない状態のエピタキシャル層12の上面(アズグロウン成長界面)を有するIII族窒化物半導体単結晶基板13を切り出して、次の結晶成長用の種結晶として用いる場合、研磨による材料の無駄を抑制できる。また、アズグロウン成長界面の凹凸形状は、結晶成長炉に固有の形状であり、再現性があるため、アズグロウン成長界面を有するIII族窒化物半導体単結晶基板13を種結晶として用いることにより、結晶性の高いホモエピタキシャル成長を実現することが可能になる。
Further, when the group III nitride semiconductor
III族窒化物半導体単結晶基板13は、図2(b)に示される工程において、結晶方位のばらつきが緩和されたエピタキシャル層12から切り出されるため、下地基板10よりも結晶方位のばらつきが著しく小さくなっている。また、本実施の形態によれば、基板面内における、c軸が基板表面となす角度の最大値と最小値の差を0.1°未満にすることができる。
Since the group III nitride semiconductor
また、図2(b)に示される工程を経て、エピタキシャル層12内の残留応力が低減されているため、エピタキシャル層12のスライス加工や、III族窒化物半導体単結晶基板13の研磨加工におけるクラックや割れの発生が抑制され、加工歩留まりが向上する。
2B, since the residual stress in the
エピタキシャル層12を成長させた後の下地基板10には、図2(b)に示されるように、反りが生じている。しかし、この反りは弾性変形であり、エピタキシャル層12からIII族窒化物半導体単結晶基板13を切り出した後は、エピタキシャル層12から受けていた外力が消え、元の平坦な状態に戻る。そのため、表面に鏡面加工を施すことにより、下地基板10を繰り返し使用することができる。
As shown in FIG. 2B, the
(実施の形態の効果)
上記実施の形態によれば、結晶方位のばらつきを有するIII族窒化物半導体単結晶基板上にホモエピタキシャル成長するIII族窒化物半導体単結晶層の結晶方位のばらつきを低減し、かつ、歪みの残留を抑えることにより、結晶方位のばらつきの少ないIII族窒化物半導体単結晶基板を歩留まりよく製造することができる。
(Effect of embodiment)
According to the above embodiment, the variation in crystal orientation of the group III nitride semiconductor single crystal layer homoepitaxially grown on the group III nitride semiconductor single crystal substrate having the variation in crystal orientation is reduced, and the residual strain is reduced. By suppressing, a group III nitride semiconductor single crystal substrate with little variation in crystal orientation can be manufactured with high yield.
また、従来の方法では、結晶位のばらつきが大きかったり、割れ易かったりして製造歩留りの低かった、直径75mm以上の大口径のIII族窒化物半導体単結晶基板を歩留りよく製造できる。さらに、直径100mm以上のIII族窒化物半導体単結晶基板、さらに、直径150mm以上のIII族窒化物半導体単結晶基板を得ることもできる。 In addition, according to the conventional method, a large-diameter group III nitride semiconductor single crystal substrate having a diameter of 75 mm or more can be manufactured with good yield, which has a large variation in crystal position or is easily cracked and has a low production yield. Further, a group III nitride semiconductor single crystal substrate having a diameter of 100 mm or more, and a group III nitride semiconductor single crystal substrate having a diameter of 150 mm or more can be obtained.
結晶方位のばらつきの少ないIII族窒化物半導体単結晶基板が得られれば、その上に作製されるデバイスの特性ばらつきが少なくなり、デバイスの製造歩留りも向上する。また、本実施の形態により得られるIII族窒化物半導体単結晶基板は、残留応力が低減されているため、デバイス製造プロセスにおける割れの発生を大幅に抑制することができる。 If a group III nitride semiconductor single crystal substrate with little variation in crystal orientation is obtained, variation in characteristics of devices fabricated thereon is reduced, and device manufacturing yield is improved. Moreover, since the residual stress is reduced in the group III nitride semiconductor single crystal substrate obtained by this Embodiment, generation | occurrence | production of the crack in a device manufacturing process can be suppressed significantly.
本実施の形態により得られるIII族窒化物半導体単結晶基板は、ホモエピタキシャル成長した結晶から切り出されるため、ELO法に代表されるマスクを利用した成長法により、ヘテロエピタキシャル成長した結晶から切り出される従来の基板に比べて、基板面内の転位密度が低く、かつ転位などの欠陥密度や電気特性の面内分布のばらつきが少ない。 Since the group III nitride semiconductor single crystal substrate obtained by the present embodiment is cut out from a homoepitaxially grown crystal, a conventional substrate cut out from a heteroepitaxially grown crystal by a growth method using a mask typified by the ELO method. Compared with the above, the dislocation density in the substrate surface is low, and the defect density such as dislocations and the variation in the in-plane distribution of electrical characteristics are small.
本実施の形態は、従来の結晶成長技術や加工技術を利用して実施することが可能であり、得られる効果に対するコスト負担が非常に少ない。 This embodiment can be carried out using a conventional crystal growth technique and processing technique, and the cost burden for the obtained effect is very small.
以下に、III族窒化物半導体単結晶基板を上記実施の形態に基づいて製造し、評価した結果について述べる。 The results of manufacturing and evaluating a group III nitride semiconductor single crystal substrate based on the above embodiment will be described below.
(実施例)
まず、下地基板10として、VAS(Void-Assisted Separation)法で作製した、直径65mm、厚さ400μmの窒化ガリウム単結晶c面基板を準備した。事前に、この窒化ガリウム単結晶基板の中心において、c軸が基板表面となす角度をX線回折法により測定したところ、0.04°であった。また、この窒化ガリウム単結晶基板の直径上で、中心から±5mm刻みの計8点においても同様の測定を行い、計9点の測定結果のばらつきを調べたところ、そのばらつきは大きく、最大値と最小値の差が0.54°であった。
(Example)
First, a gallium nitride single crystal c-plane substrate having a diameter of 65 mm and a thickness of 400 μm prepared by a VAS (Void-Assisted Separation) method was prepared as the
次に、この窒化ガリウム単結晶基板のN面側に、溝11を形成した。溝11の形成には、市販の波長532nm、定格出力5WのYVO4パルスレーザー加工機を用いた。溝11のパターンは、図3(a)に示されるものとした。溝11を構成する直線溝の幅は40μm、深さは60μm、ピッチ(隣接する直線溝の中央間の距離)は、1mmとした。その後、溝加工時の汚れを除去するために、窒化ガリウム単結晶基板を純水の流水でよく洗浄し、メチルアルコール中で超音波洗浄した後、乾燥させた。
Next, a
次に、窒化ガリウム単結晶基板のGa面上に、HVPE法でエピタキシャル層12としての厚さ5mmのSiドープ窒化ガリウム単結晶をホモエピタキシャル成長させた。
Next, a Si-doped gallium nitride single crystal having a thickness of 5 mm as the
このSiドープ窒化ガリウム単結晶は、800℃に加熱された金属GaにHClガスを接触させることで生成したGaClとNH3を原料ガスとして、また、水素希釈したSiH2Cl2ガスをドーパントガスとして、1050℃に加熱した窒化ガリウム単結晶基板上に供給して成長させた。成長時の炉内圧力は常圧、キャリアガスの組成は窒素50%、水素50%とし、原料ガスのV/III比は4とした。成長中、窒化ガリウム単結晶基板を5rpmで自転させ、結晶の成長速度は、250〜300μm/hとした。成長結晶の目標キャリア濃度は2×1018cm−3とした。 This Si-doped gallium nitride single crystal uses GaCl and NH 3 produced by bringing HCl gas into contact with metal Ga heated to 800 ° C. as a source gas, and SiH 2 Cl 2 gas diluted with hydrogen as a dopant gas. It was supplied and grown on a gallium nitride single crystal substrate heated to 1050 ° C. The furnace pressure during growth was normal pressure, the carrier gas composition was 50% nitrogen and 50% hydrogen, and the V / III ratio of the source gas was 4. During the growth, the gallium nitride single crystal substrate was rotated at 5 rpm, and the crystal growth rate was 250 to 300 μm / h. The target carrier concentration of the grown crystal was 2 × 10 18 cm −3 .
こうして成長させたSiドープ窒化ガリウム単結晶を、冷却後に炉内から取り出したところ、中央部の厚さが約5.0mmの窒化ガリウム単結晶であることが確認された。外観からは、下地基板10としての窒化ガリウム単結晶基板の裏面側が凹面に反っている様子が目視できたが、クラックや異常成長の発生した様子は見られず、未成長領域やピットなども見られなかった。
When the Si-doped gallium nitride single crystal thus grown was taken out of the furnace after cooling, it was confirmed that the gallium nitride single crystal had a thickness of about 5.0 mm at the center. From the appearance, it can be seen that the back side of the gallium nitride single crystal substrate as the
次に、得られたエピタキシャル層12としての厚さ約5.0mmのSiドープ窒化ガリウム単結晶から、III族窒化物半導体単結晶基板13としての窒化ガリウム単結晶基板を切り出した。
Next, a gallium nitride single crystal substrate as a group III nitride semiconductor
まず、切断に先立って、内径52mmのカップ型のダイヤモンド電着砥石を用いて、Siドープ窒化ガリウム単結晶の外周部を研削除去した。次に、外径52mmとなったSiドープ窒化ガリウム単結晶をスライス加工用の台座に貼付け、マルチワイヤーソーを用いて、結晶成長方向に垂直に切断し、厚さ約500μmの窒化ガリウム単結晶基板を取得した。結晶の外周除去、切断の工程においても、結晶にクラックが発生することは無く、こうして6枚の窒化ガリウム単結晶基板が得られた。 First, prior to cutting, the outer peripheral portion of the Si-doped gallium nitride single crystal was ground and removed using a cup-type diamond electrodeposition grindstone having an inner diameter of 52 mm. Next, the Si-doped gallium nitride single crystal having an outer diameter of 52 mm is attached to a pedestal for slicing and cut perpendicularly to the crystal growth direction using a multi-wire saw, and the gallium nitride single crystal substrate having a thickness of about 500 μm Acquired. In the process of removing and cutting the periphery of the crystal, no crack was generated in the crystal, and thus six gallium nitride single crystal substrates were obtained.
その後、窒化ガリウム単結晶基板の外周に、べべリング装置を用いてオリエンテーションフラット(OF)及びインデックスフラット(IF)を形成し、面取り整形を施して直径を50.8mmにした。さらに、表裏面にラップ、ポリッシュ加工を施し、最終的に厚さ400μmの鏡面基板に仕上げた。研磨工程においても、窒化ガリウム単結晶基板にクラックが入るなどの不具合は見られなかった。 Thereafter, an orientation flat (OF) and an index flat (IF) were formed on the outer periphery of the gallium nitride single crystal substrate using a beveling apparatus, and chamfered and shaped to give a diameter of 50.8 mm. Furthermore, lapping and polishing were performed on the front and back surfaces, and finally a mirror-finished substrate having a thickness of 400 μm was finished. Even in the polishing process, no defects such as cracks were found in the gallium nitride single crystal substrate.
こうして得られたIII族窒化物半導体単結晶基板13としての窒化ガリウム単結晶基板の中心において、c軸が基板表面となす角度をX線回折法により調べたところ、0.04°であった。また、この窒化ガリウム単結晶基板の直径上で、中心から±5mm刻みの計8点においても同様の測定を行い、計9点の測定結果のばらつきを調べたところ、そのばらつきは非常に小さく、最大値と最小値の差が0.08°であった。
The angle formed by the c-axis and the substrate surface at the center of the gallium nitride single crystal substrate as the group III nitride semiconductor
さらに、この窒化ガリウム単結晶基板の転位密度を、カソードルミネッセンス法で観察される暗点密度で評価したところ、面内9点の平均値が9.7×105cm−2であった。 Furthermore, when the dislocation density of this gallium nitride single crystal substrate was evaluated by the dark spot density observed by the cathodoluminescence method, the average value of 9 points in the plane was 9.7 × 10 5 cm −2 .
(比較例)
まず、上記の実施例と同条件で作製された窒化ガリウム単結晶基板を下地基板として準備した。事前に、この窒化ガリウム単結晶基板の中心において、c軸が基板表面となす角度をX線回折法により測定したところ、0.04°であり、実施例のものと同じであった。しかしながら、この窒化ガリウム単結晶基板の直径上で、中心から±5mm刻みの計8点においても同様の測定を行い、計9点の測定結果のばらつきを調べたところ、最大値と最小値の差が0.52°であり、実施例のものとほぼ同じであった。
(Comparative example)
First, a gallium nitride single crystal substrate manufactured under the same conditions as in the above example was prepared as a base substrate. The angle formed by the c-axis and the substrate surface at the center of the gallium nitride single crystal substrate in advance was measured by the X-ray diffraction method and found to be 0.04 °, which was the same as that of the example. However, when the same measurement was performed at a total of 8 points in increments of ± 5 mm from the center on the diameter of the gallium nitride single crystal substrate, and the variation in the measurement results at 9 points was examined, the difference between the maximum value and the minimum value was Was 0.52 °, which was almost the same as that of the example.
次に、窒化ガリウム単結晶基板に溝11を形成せずに、そのGa面上に、上記実施例と同条件で厚さ5mmのSiドープ窒化ガリウム単結晶層を成長させた。
Next, without forming the
成長させたSiドープ窒化ガリウム単結晶を、冷却後に炉内から取り出して観察したところ、下地基板としての窒化ガリウム単結晶基板の裏面側が凹面に反っている様子が目視できたが、反りの程度は実施例よりもかなり少なかった。また、クラックや異常成長の発生した様子は見られず、未成長領域やピットなども見られなかった。 When the grown Si-doped gallium nitride single crystal was taken out of the furnace and observed after cooling, it was observed that the back side of the gallium nitride single crystal substrate as the underlying substrate was warped, but the degree of warpage was It was considerably less than the examples. In addition, no cracks or abnormal growth was observed, and no ungrown regions or pits were observed.
次に、やはり実施例と同じ条件で、Siドープ窒化ガリウム単結晶の外周部の除去、スライス加工、研磨加工を行い、6枚の窒化ガリウム単結晶基板を得た。 Next, the outer peripheral portion of the Si-doped gallium nitride single crystal was removed, sliced, and polished under the same conditions as in the example, and six gallium nitride single crystal substrates were obtained.
こうして得られた基板の中心において、c軸が基板表面となす角度をX線回折法により調べたところ、0.04°であった。また、この窒化ガリウム単結晶基板の直径上で、中心から±5mm刻みの計8点についても同様の測定を行い、計9点の測定結果のばらつきを調べたところ、そのばらつきは下地基板としての窒化ガリウム単結晶基板よりはだいぶ改善したものの、最大値と最小値の差が0.38°であった。 When the angle formed by the c-axis and the substrate surface at the center of the substrate thus obtained was examined by X-ray diffraction, it was 0.04 °. Further, on the diameter of this gallium nitride single crystal substrate, the same measurement was performed for a total of 8 points in increments of ± 5 mm from the center, and when the variation of the measurement results of the total 9 points was examined, the variation was Although much improved over the gallium nitride single crystal substrate, the difference between the maximum value and the minimum value was 0.38 °.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、III族窒化物半導体単結晶基板13を切り出すためのエピタキシャル層12に替えて、デバイス作製用の窒化物系半導体単結晶の多層構造をエピタキシャル成長させてもよい。
For example, instead of the
また、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。 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.
10 下地基板
11 溝
12 エピタキシャル層
13 III族窒化物半導体単結晶基板
10
Claims (9)
前記下地基板の他方の面上に、III族窒化物半導体単結晶からなるエピタキシャル層を前記下地基板よりも厚くホモエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル層からIII族窒化物半導体単結晶基板を切り出す工程と、
を含む、III族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 Forming a groove on one surface of a base substrate made of a group III nitride semiconductor single crystal;
Homoepitaxially growing an epitaxial layer made of a group III nitride semiconductor single crystal on the other surface of the base substrate to be thicker than the base substrate;
Cutting a group III nitride semiconductor single crystal substrate from the epitaxial layer;
A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate, comprising:
請求項1に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 The base substrate is a substrate obtained by processing a group III nitride semiconductor single crystal layer heteroepitaxially grown on a heterogeneous substrate by HVPE.
A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to claim 1.
請求項1又は2に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 The difference between the maximum value and the minimum value of the angle between the c-axis and the surface of the base substrate in the plane of the base substrate is 0.1 ° or more.
A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 Growing the epitaxial layer to be thicker than twice the thickness of the underlying substrate;
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor single-crystal substrate of any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 The difference between the maximum value and the minimum value of the angle between the c-axis and the surface of the group III nitride semiconductor single crystal substrate in the plane of the cut group III nitride semiconductor single crystal substrate is less than 0.1 °.
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor single-crystal substrate of any one of Claims 1-4.
前記溝のパターンが、前記下地基板の中心軸を対称軸とする回転対称性を有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 The other surface of the base substrate is a c-plane or a surface inclined at an angle of 5 ° or less from the c-plane,
The groove pattern has rotational symmetry with the central axis of the base substrate as an axis of symmetry.
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor single-crystal substrate of any one of Claims 1-5.
請求項6に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 The groove pattern is composed of a line parallel to the a-axis or m-axis of the base substrate, and has three or six times rotational symmetry with the central axis of the base substrate as the symmetry axis.
A method for producing a group III nitride semiconductor single crystal substrate according to claim 6.
請求項1〜7のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 Among the plurality of linear grooves constituting the groove, the pitch of the same groove in the direction is 100 μm or more and 10 mm or less.
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor single-crystal substrate of any one of Claims 1-7.
請求項1〜8のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体単結晶基板の製造方法。 While the epitaxial layer is homoepitaxially grown, a warp in which the one surface is a concave surface occurs in the base substrate.
The manufacturing method of the group III nitride semiconductor single-crystal substrate of any one of Claims 1-8.
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JP (1) | JP2016074553A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111745844A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-09 | 赛维Ldk太阳能高科技(新余)有限公司 | Border seed crystal and preparation method and application thereof |
JPWO2022074880A1 (en) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 |
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2014
- 2014-10-03 JP JP2014204917A patent/JP2016074553A/en active Pending
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CN111745844A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-09 | 赛维Ldk太阳能高科技(新余)有限公司 | Border seed crystal and preparation method and application thereof |
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