JP2017530081A - Iii族窒化物結晶成長用基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年9月11日に出願され、発明者であるTadao Hashimotoによる、発明の名称“Substrates for Growing Group III Nitride Crystals and Their Fabrication Method”の米国特許出願番号第62/049,036号の優先権を主張し、その全体内容は、ここに十分に表現されたように、全体的に参考資料として含まれる。
本願は、角括弧内の番号、例えば、[x]で指示されたいくつかの刊行物及び特許を参照する。次は、これらの刊行物及び特許のリストである:
[1]R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.Sierzputowski,Y.Kanbara,U.S.Patent No.6,656,615
[2]R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.Sierzputowski,Y.Kanbara,U.S.Patent No.7,132,730
[3]R.Dwilinski,R.Doradzinski,J.Garczynski,L.Sierzputowski,Y.Kanbara,U.S.Patent No.7,160,388
[4]K.Fujito,T.Hashimoto,S.Nakamura,国際特許出願番号PCT/US2005/024239、WO07008198.
[5]T.Hashimoto,M.Saito,S.Nakamura,国際特許出願番号PCT/US2007/008743、WO07117689。また、US20070234946、2007年4月6日に出願された米国出願番号第11/784,339号参照。
[6]D’ Evelyn,U.S.Patent No.7,078,731
[7]Sakai et al.,Applied Physics Letters vol.71(1997)p.2259
1.後面にグルーブを備える基板
1a.基板の第1側(前面)
1b.基板の第2側(後面)
2.グルーブ
3.グルーブの幅
4.グルーブのピッチ
5.グルーブの深さ
6.基板の厚さ
1b.基板の第2側(後面)
2.グルーブ
1.後面にグルーブを備える基板
2.グルーブ
2b.クラック
7.基板
8.基板に付着したIII族窒化物層
9.基板から分離されたIII族窒化物層
10.基板又は前記基板とIII族窒化物層
11.ボーイング量
一例において、本発明の基板は、ボーイングが減少したGaNなどのIII族窒化物の厚膜成長を可能にし、更に付加的に自発的な分離も実現しうる。III族窒化物が光電子素子及び電子素子に一般的に使用されているが、ほとんどの素子は、サファイア、炭化ケイ素、及びシリコンなどのヘテロエピタキシャル基板を用いる。これは、低費用、高品質のフリースタンディングIII族窒化物ウエハーがないためである。最近、GaN基板がハイドライド気相エピタキシ(HVPE)、アモノサーマル法、及びフラックス法で生産されており、AlNウエハーがHVPE及び物理的気相移動方法(physical vapor transport method)で生産された。これらの方法のうち、HVPEが最も一般的に使用されている。GaN基板のHVPE生産では、基板上へのGaN厚膜成長及び基板の除去を伴う。
本発明の技術的説明
比較例−例1
グルーブが形成された基板の製造−例2
グルーブが形成された基板上への厚いIII族窒化物の成長−例3
長所及び改善点
可能な変形
Claims (33)
- III族窒化物層を成長させるための基板であって、
(a)バルクIII族窒化物のエピタキシャル成長に適した第1面、及び
(b)前記基板の第1面に対向して複数のグルーブを有する第2面
を有する基板。 - 前記グルーブの幅は、個別的に100マイクロメートルと300マイクロメートルとの間で、前記グルーブの深さは、個別的に50マイクロメートルと前記基板の厚さの75%との間である、請求項1に記載の基板。
- 前記グルーブのピッチは個別的に0.1mmと5mmとの間である、請求項1又は2に記載の基板。
- 前記グルーブは前記基板の結晶配向に沿う、請求項1から3のいずれか1項に記載の基板。
- 前記結晶配向は前記基板の劈開方向である、請求項4に記載の基板。
- 前記複数のグルーブは、前記基板が前記グルーブを第2面上に有しないこと以外は同一の比較基板に比べて、前記基板上に形成されたIII族窒化物層内により少ないボーイングを提供させるサイズ、形状及び前記第2面上の配置を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の基板。
- 前記グルーブは、前記基板が前記グルーブを第2面上に有しないこと以外は同一の比較基板に比べて、前記基板上にIII族窒化物層のより高い成長速度を提供させるサイズ、形状及び前記第2面上の配置を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の基板。
- 前記グルーブは、III族窒化物層が500マイクロメートルより大きい厚さを有するとき、前記基板を、前記基板の第1面上に成長されたIII族窒化物層から完全に又は部分的に分離させるサイズ、形状及び前記第2面上の配置を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の基板。
- 前記グルーブは、前記第2面の縁部の近くに比べて前記第2面の中心領域でより近く離隔した、請求項1から8のいずれか1項に記載の基板。
- 前記基板は非結晶質である、請求項1から9のいずれか1項に記載の基板。
- 前記基板は単結晶である、請求項1から9のいずれか1項に記載の基板。
- 前記基板はウルツ鉱結晶構造を有する、請求項11に記載の基板。
- 前記基板は単結晶サファイア又は単結晶GaNである、請求項12に記載の基板。
- 前記第1面及び第2面は、5度以内のミスカットを有する前記単結晶サファイアのc面である、請求項13に記載の基板。
- 前記グルーブは、前記単結晶サファイア又は単結晶GaNがm面に沿って3回対称(three−fold symmetry)を有する、請求項14に記載の基板。
- 前記グルーブは多重ワイヤーソーを用いて形成された、請求項1から15のいずれか1項に記載の基板。
- 前記グルーブの表面は、前記グルーブの方向に沿って機械的スクラッチを有する、請求項16に記載の基板。
- 前記III族窒化物はGaNである、請求項1から17のいずれか1項に記載の基板。
- 前記第1面はグルーブを有していない、請求項1から18のいずれか1項に記載の基板。
- 前記基板は、前記基板の第1面にバッファー層を有する、請求項1から19のいずれか1項に記載の基板。
- 第1面に対向するグルーブ形成された第2面を有する基板の第1面上に所定量のIII族窒化物層を成長させることを含み、前記所定量は、前記III族窒化物層の厚さが前記基板の厚さより大きくなるように十分であるIII族窒化物インゴット製造方法。
- 前記III族窒化物層から前記基板を自発的に分離することをさらに含む、請求項21に記載の方法。
- グルーブの幅は100マイクロメートルと300マイクロメートルとの間で、グルーブの深さは50マイクロメートルと前記基板の厚さの75%との間である、請求項21又は22に記載の方法。
- 前記グルーブのピッチは0.1mmと5mmとの間である、請求項21から23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グルーブは、前記基板の結晶配向に沿って位置する、請求項21から24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グルーブの表面は、前記グルーブに沿って機械的スクラッチを有する、請求項21から25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グルーブは、多重ワイヤーソーを用いて形成された、請求項21から26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板はc面単結晶サファイア又はGaNである、請求項21から27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グルーブは、単結晶サファイア又はGaNのm面に沿って3回対称を備えるように形成された、請求項28に記載の方法。
- 前記III族窒化物はGaNである、請求項21から29のいずれか1項に記載の方法。
- 前記III族窒化物は水和物気相エピタキシによって成長される、請求項21から30のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から20のいずれか1項の基板の第1面上に所定量のIII族窒化物層を成長させることを含むIII族窒化物インゴット製造方法。
- 請求項21から32のいずれか1項の方法によって形成されたインゴット。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH11207731A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-03 | Citizen Watch Co Ltd | 狭幅切断及び狭幅溝加工方法 |
JP2008150284A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Siltron Inc | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
JP2011057479A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-03-24 | Panasonic Corp | テンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて成長した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置 |
JP2013049593A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Nichia Corp | 結晶基板の製造方法 |
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