JP2018065711A - Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＩＩ族窒化物半導体基板上に、内部量子効率が高く、高品質なデバイスを形成する。【解決手段】ＩＩＩ族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）であり、ＧａＮ（０００２）面のＸＲＣ（Ｘ-ray Rocking Curve）の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃ以下で、成長最表面の１０μｍ×１０μｍの測定領域において平均面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下、かつ、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．０ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物半導体層３０を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＩＩ族窒化物半導体基板、及び、ＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法に関する。

関連する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているように、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶のｃ面上にデバイス（例：光デバイス、電子デバイス等）を形成した場合、ピエゾ電界に起因して内部量子効率が低下する。そこで、いわゆる半極性面（極性面及び無極性面と異なる面）上にデバイスを形成する試みがなされている。

特開２０１２−１６０７５５号公報

半極性面上にデバイスを形成すれば、ｃ面上にデバイスを形成するよりも、内部量子効率を上げることができる。しかし、従来、半極性面を成長面とし、結晶性が良好なＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長させるは困難であった。ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶性が良くない場合、その上に形成されるデバイスの品質に影響してしまう。

以上説明したように、内部量子効率が高く、高品質なデバイスを形成するため、結晶性が良好な半極性面ＩＩＩ族窒化物半導体基板が求められている。本発明は、半極性面を成長面とし、結晶性が良好であるＩＩＩ族窒化物半導体を提供することを課題とする。

本発明によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）であり、［０００１］入射におけるＧａＮ（０００２）面のＸＲＣ（Ｘ-ray Rocking Curve）の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃ以下であるＩＩＩ族窒化物半導体基板が提供される。

また、本発明によれば、
｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である主面を有するサファイア基板を準備するサファイア基板準備工程と、
前記サファイア基板の前記主面の上に、
成長温度：９００℃以上１１５０℃以下、
圧力：１００ｔｏｒｒ以上５００ｔｏｒｒ以下、
Ｖ／ＩＩＩ比：５００以上２０００以下、
の成長条件でＩＩＩ族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、ＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する成長工程と、を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、半極性面を成長面とし、かつ、結晶性が良好であるＩＩＩ族窒化物半導体が実現される。結果、内部量子効率が高く、高品質なデバイスを形成することが可能となる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの一例を示す工程図である。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の一例を示す側面模式図である。

以下、本発明のＩＩＩ族窒化物半導体基板、及び、ＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法の実施形態について図面を用いて説明する。なお、図はあくまで発明の構成を説明するための概略図であり、各部材の大きさ、形状、数、異なる部材の大きさの比率などは図示するものに限定されない。

まず、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板について説明する。図４に、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１の側面模式図の一例を示す。図示するように、ＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０を有する。ＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶（例：ＧａＮ結晶）で構成され、成長面３１の面方位が｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の（０を除く）正の整数）である。

成長面３１の面方位は、例えば、｛１０−１３｝面、｛１０−１３｝面から２．５°以下傾いた面、｛１０−１５｝面、｛１０−１５｝面から２．５°以下傾いた面、｛１０−１７｝面、｛１０−１７｝面からから２．５°以下傾いた面、｛１０−１９｝面、及び、｛１０−１９｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかであってもよい。

成長面３１は、ＩＩＩ族窒化物半導体がエピタキシャル成長する面である。図示するように、成長面３１が、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０の表面（露出面）の一部となっていてもよい。

なお、＋ｃ面を成長面としてエピタキシャル成長したＩＩＩ族窒化物半導体結晶から、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）が切断面となるように切り出された基板（以下、「比較対象基板」）は、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１と異なる。比較対象基板は、成長面が＋ｃ面であり、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）でないため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１とは明らかに異なる。

＋ｃ面を成長面としたエピタキシャル成長と、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）を成長面としたエピタキシャル成長とでは、表面モフォロジが異なる。このため、微分干渉顕微鏡を用いて表面を観察すると、比較対象基板と、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１とを見分けることができる。

具体的には、＋ｃ面を成長面としたエピタキシャル成長で得られた比較対象基板は表面が特有の構造を有さない鏡面構造であるのに対し、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）を成長面とした本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、表面が一定方向（例えば、ｃ軸方向）に延伸する筋状構造を伴う鏡面構造か、または、凹凸を有する非鏡面構造となる。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、［０００１］入射におけるＧａＮ（０００２）面のＸＲＣ（Ｘ-ray Rocking Curve）の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃ以下という特徴を有する。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、さらに、［０００１］入射におけるＧａＮ｛Ｘ０−ＸＹ｝面のＸＲＣの半値幅が３００ａｒｃｓｅｃ以下という特徴を有する。さらに、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、例えば、原子間力顕微鏡、光学顕微鏡、レーザー干渉顕微鏡などを用いた、成長最表面の１０μｍ×１０μｍの測定領域において、平均面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下、かつ、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．０ｎｍ以下という特徴を有する。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、成長最表面の少なくとも一部の領域、好ましくはすべての領域において、上記平均面粗さ（Ｒａ）及び自乗平均粗さ（ＲＭＳ）の条件を満たす。

従来、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）を成長面としたエピタキシャル成長により得られるＩＩＩ族窒化物半導体結晶は、このような良好な結晶性を有さなかった。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）を成長面としたエピタキシャル成長で得られ、かつ、上述のような良好な結晶性を有するという特徴を有する。

なお、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の厚さは、２μｍ以上である。また、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の直径は、１インチ以上である。

本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、サファイア基板をさらに有してもよい。また、ＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、さらにその他の層を有してもよい。図２（３）に、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１の側面模式図の他の一例を示す。図示する例では、ＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、サファイア基板１０と、バッファ層２０と、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０とを有し、これらがこの順に積層している。

バッファ層２０は、例えばＡｌＮ層である。バッファ層２０の厚さは、例えば２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

サファイア基板１０は、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１（表面）と反対の表面側に位置し、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０と一体となっている。例えば、サファイア基板１０は、｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である主面１１を有する。そして、サファイア基板１０の主面１１の上に、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０が位置する。ＩＩＩ族窒化物半導体層３０は、バッファ層２０を介して、サファイア基板１０の主面１１の上に位置することができる。

サファイア基板１０の直径は、例えば、１インチ以上である。また、サファイア基板１０の厚さは、例えば、２５０μｍ以上である。

例えば、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からａ面方向に７．５°以上１２．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛１０−１５｝面及び｛１０−１５｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

「｛１０−１０｝面からａ面方向にＸ°傾いた面」は、｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向にＸ°傾いた面を意味する。なお、ｃ面方向に微小なオフ角が生じていてもよい。

その他、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からａ面方向に１２．５°以上１７．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛１０−１７｝面及び｛１０−１７｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

その他、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からａ面方向に１７．５°以上２２．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛１０−１９｝面及び｛１０−１９｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

その他、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からｃ面方向に７．５°以上１２．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛１０−１３｝面及び｛１０−１３｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

「｛１０−１０｝面からｃ面方向にＹ°傾いた面」は、｛１０−１０｝面を＋ｃ面と平行になる方向にＹ°傾けた面を意味する。なお、ａ面方向に微小なオフ角が生じていてもよい。

その他、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からｃ面方向に１２．５°以上１７．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛１０−１３｝面及び｛１０−１３｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

その他、サファイア基板１０の主面１１は、｛１０−１０｝面からｃ面方向に１７．５°以上２２．５°以下傾いた面であってもよい。このようなサファイア基板１０の主面１１上に成長したＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１は、｛２０−２７｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかとなる。

次に、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１の製造方法の一例を説明する。図１は、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１の製造方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図示するように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１の製造方法は、サファイア基板準備工程Ｓ１０と、成長工程Ｓ２０とを有する。

サファイア基板準備工程Ｓ１０では、｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である主面１１を有するサファイア基板１０を準備する。図２（１）に、当該工程で準備したサファイア基板１０の側面模式図の一例を示す。主面１１は、｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である。

サファイア基板１０の直径は、例えば、１インチ以上である。また、サファイア基板１０の厚さは、例えば、２５０μｍ以上である。

サファイア基板１０は、以下の条件で、熱処理がなされてもよい。

温度：１０００℃以上１２００℃以下
圧力：８０ｔｏｒｒ以上５００ｔｏｒｒ以下
熱処理時間：１０分
キャリアガス：Ｈ_２
キャリアガス供給量：３．０ｓｌｍ以上５．０ｓｌｍ以下

なお、熱処理時に窒化処理の有無を選択することができる。以下の実施例で示す通り、この選択結果が、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の結晶性および面方位に影響する場合がある。窒化処理は、熱処理時に２０ｓｌｍ以下のＮＨ_３を供給することで実現される。窒化処理を行わない場合、熱処理時にＮＨ_３を供給しない。

図１に戻り、成長工程Ｓ２０では、サファイア基板１０の主面１１の上に、以下の成長条件でＩＩＩ族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０を形成する。ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の厚さは、例えば、２μｍ以上２０μｍ以下である。

成長方法：ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法
成長温度：９００℃以上１１５０℃以下
圧力：８０ｔｏｒｒ以上５００ｔｏｒｒ以下
Ｖ／ＩＩＩ比：１００以上２０００以下
ＴＭＧａ供給量：１００ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下
ＮＨ_３供給量：２ｓｌｍ以上２５ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ_２、Ｎ_２
Ｈ_２（キャリアガス）供給量：１３．０ｓｌｍ以上１４．０ｓｌｍ以下
Ｎ_２（キャリアガス）供給量：１．０ｓｌｍ以上２．０ｓｌｍ以下

なお、成長工程Ｓ２０では、図２（２）及び図２（３）に示すように、サファイア基板１０の主面１１上にバッファ層２０を形成し、当該バッファ層２０の上にＩＩＩ族窒化物半導体層３０を形成することができる。バッファ層２０は、例えば、ＡｌＮ層である。例えば、以下の条件でＡｌＮ結晶をエピタキシャル成長させ、バッファ層２０を形成してもよい。

成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：１０００℃以上１２００℃以下
圧力：８０ｔｏｒｒ以上１２０ｔｏｒｒ以下
Ｖ／ＩＩＩ比：７５０以上８０００以下
ＴＭＡｌ供給量：４０ｃｃｍ以上６０ｃｃｍ以下
ＮＨ_３供給量：１ｓｌｍ以上３ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ_２
キャリアガス供給量：３．０ｓｌｍ以上５．０ｓｌｍ以下

以上により、図２（３）に示すような、サファイア基板１０と、バッファ層２０と、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０とを有するＩＩＩ族窒化物半導体基板１を製造することができる。図示する例の場合、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の成長面３１が露出している。

なお、図３に示すように、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法は、サファイア基板準備工程Ｓ１０及び成長工程Ｓ２０に加えて、除去工程Ｓ３０を有してもよい。

除去工程Ｓ３０では、成長工程Ｓ２０の後に、サファイア基板１０を除去する。例えば、図２（３）の積層体から、研磨、スライス等により、サファイア基板１０を除去する。除去工程Ｓ３０では、さらに、バッファ層２０を除去してもよい。結果、図４に示すような、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０からなるＩＩＩ族窒化物半導体基板１が得られる。

なお、図２（３）及び図４に示すような本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体基板１は、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０の上に、電子デバイスや光デバイス等のデバイスを形成するための基板として利用されてもよい。また、ＩＩＩ族窒化物半導体層３０から一部をスライスなどで切り出すことにより、複数の基板を得てもよい。

以上説明した本実施形態によれば、半極性面を成長面とし、結晶性が良好であるＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長することが可能となる。また、以下の実施例で示す通り、半極性面を成長面とし、結晶性に加えて表面平坦性や表面状態が良好であるＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長することも可能となる。当該手段で得られたＩＩＩ族窒化物半導体の層の上にデバイス（例：光デバイス、電子デバイス等）を形成することで、内部量子効率が高く、高品質なデバイスが実現される。

＜＜サンプル用意＞＞
＜実施例１＞
以下のサファイア基板を用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からａ面方向に１０．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

用意したサファイア基板に、以下の条件で熱処理を行った。

温度：１０６０〜１０９０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
キャリアガス：Ｈ_２
キャリアガス供給量：４．０ｓｌｍ
熱処理時間：１０分

熱処理時に２ｓｌｍのＮＨ_３を供給し、窒化処理を行うサンプルと、熱処理時にＮＨ_３を供給せず、窒化処理を行わないサンプルの両方を用意した。

熱処理後、サファイア基板の主面（露出面）上に、以下の条件で、約１５０ｎｍの厚さのＡｌＮバッファ層を形成した。

成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：１０６０〜１０９０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
Ｖ／ＩＩＩ比：５１８４
ＴＭＡｌ供給量：５０ｓｃｃｍ
ＮＨ_３供給量：２ｓｌｍ
キャリアガス：Ｈ_２
キャリアガス供給量：４．０ｓｌｍ

その後、ＡｌＮバッファ層の上に、以下の条件で、約２０μｍ厚のＧａＮ層を形成した。

成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：１０００℃〜１０８０℃
圧力：１００〜５００ｔｏｒｒ
Ｖ／ＩＩＩ比：４００〜９００
ＴＭＧａ供給量：５０〜５００ｓｃｃｍ（連続変化）
ＮＨ_３供給量：２〜１６ｓｌｍ（連続変化）
キャリアガス：Ｈ_２、Ｎ_２
Ｈ_２（キャリアガス）供給量：１３．５ｓｌｍ
Ｎ_２（キャリアガス）供給量：１．５ｓｌｍ

以上のようにして、サファイア基板と、ＡｌＮバッファ層と、ＧａＮ層とがこの順に積層したサンプルを用意した。

＜実施例２＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からａ面方向に１５．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜実施例３＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からａ面方向に２０．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜実施例４＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からｃ面方向に１０．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜実施例５＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からｃ面方向に１５．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜実施例６＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）からｃ面方向に２０．０°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜比較例１＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１０）面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

＜比較例２＞
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例１と同様の手段でサンプルを用意した。

主面（露出面）：（１０−１２）面、すなわち、（１０−１０）面からｃ面方向に３２．４°傾いた面
厚さ：４３０μｍ
直径：２インチ

以上のようにして、サファイア基板と、ＡｌＮバッファ層と、ＧａＮ層とがこの順に積層したサンプルを用意した。

＜＜サンプル評価＞＞
（１）各サンプルのＧａＮ層の成長面（露出面）の結晶方位を、エックス線極点図測定によって評価した。

（２）各サンプルのＧａＮ層の成長面（露出面）の表面状態を評価した。評価基準は、以下の通りである。

○：微分干渉顕微鏡観察下において、表面が鏡面構造を有しており、かつ、グレイン（結晶粒）の境界が明確に観察されない結晶。
△：微分干渉顕微鏡観察下において、表面が鏡面構造を有しているが、グレイン（結晶粒）の境界が観察される結晶。
×：微分干渉顕微鏡観察下において、表面が鏡面とは認められない結晶。

（３）各サンプルのＧａＮ層の成長面（露出面）の平坦性を評価した。具体的には、原子間力顕微鏡を用いて、１０μｍ×１０μｍの測定領域において測定を行った。評価基準は、以下の通りである。

○：平均面粗さ（Ｒａ）が1．０ｎｍ以下、かつ、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．０ｎｍ以下
×：平均面粗さ（Ｒａ）が1．０ｎｍより大、及び、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．０nmより大の少なくとも一方を満たす

（４）各サンプルのＧａＮ層の結晶性を評価した。具体的には、ＧａＮ（０００２）面のＸＲＣの半値幅（第１の半値幅）、及び、ＧａＮ成長面のＸＲＣの半値幅（第２の半値幅）を測定した。そして、半値幅に基づき結晶性を評価した。評価基準は、以下の通りである。

○：第１の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃ以下、かつ、第２の半値幅が３００ａｒｃｓｅｃ以下
×：第１の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃより大、及び、第２の半値幅が３００ａｒｃｓｅｃより大の少なくとも一方を満たす

表１及び表２に、評価結果を示す。

表１および表２より、実施例１乃至３は、半極性面を成長面とし、かつ、結晶性が良好かつ、成長最表面が平坦であるＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長できたことが分かる。また、実施例１乃至６は、半極性面を成長面とし、かつ、結晶性が良好であるＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長できたことが分かる。なお、実施例１のサファイア基板を用いた場合、窒化処理を行わなければ、結晶性が良好なＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長できることが分かる。また、実施例４のサファイア基板を用いた場合、窒化処理を行えば、結晶性が良好なＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長できることが分かる。

また、実３例１乃至３は、半極性面を成長面とし、結晶性が良好であり、かつ、表面状態が良好なＩＩＩ族窒化物半導体をエピタキシャル成長できたことが分かる。

なお、表中の、「ＧａＮ結晶方位」の欄に記載の「ＧａＮ（１１−２２）ｍ面方向Ｘ°傾斜」は、「（１１−２２）面からｍ面方向にＸ°傾いた面」を意味する。また、表中の、「Sapphire面方向」の欄に記載の「ｍ面からａ面方向Ｘ°傾斜」は、「ｍ面からａ面方向にＸ°傾いた面」を意味する。また、表中の、「Sapphire面方位」の欄に記載の「ｍ面からｃ面方向Ｘ°傾斜」は、「ｍ面からｃ面方向にＸ°傾いた面」を意味する。

以下、参考形態の例を付記する。

１ ＩＩＩ族窒化物半導体基板
１０ サファイア基板
１１ 主面
２０ バッファ層
３０ ＩＩＩ族窒化物半導体層
３１ 成長面

Claims (9)

1. ＩＩＩ族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）であり、ＧａＮ（０００２）面のＸＲＣ（Ｘ-ray Rocking Curve）の半値幅が５００ａｒｃｓｅｃ以下であるＩＩＩ族窒化物半導体層を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板。
2. 請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   前記ＩＩＩ族窒化物半導体層は、｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）のＸＲＣの半値幅が３００ａｒｃｓｅｃ以下であるＩＩＩ族窒化物半導体基板。
3. 請求項１又は２に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   ＩＩＩ族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が｛Ｘ０−ＸＹ｝面（ＸおよびＹは０以外の正の整数）であり、成長最表面の１０μｍ×１０μｍの測定領域において、平均面粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍ以下、かつ、自乗平均粗さ（ＲＭＳ）が１．０ｎｍ以下であるＩＩＩ族窒化物半導体層を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   前記成長面は、｛１０−１３｝面、｛１０−１３｝面から２．５°以下傾いた面、｛１０−１５｝面、｛１０−１５｝面から２．５°以下傾いた面、｛１０−１７｝面、｛１０−１７｝面から２．５°以下傾いた面、｛１０−１９｝面、｛１０−１９｝面から２．５°以下傾いた面、｛２０−２７｝面、及び、｛２０−２７｝面から２．５°以下傾いた面の中のいずれかであるＩＩＩ族窒化物半導体基板。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   前記成長面は前記ＩＩＩ族窒化物半導体層の表面の一部となっており、
   前記成長面と反対の表面側に位置し、前記ＩＩＩ族窒化物半導体層と一体となっているサファイア基板をさらに有するＩＩＩ族窒化物半導体基板。
6. 請求項５に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板において、
   前記サファイア基板は、｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である主面を有し、
   前記主面の上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層が位置するＩＩＩ族窒化物半導体基板。
7. ｛１０−１０｝面から７．５°以上２２．５°以下傾いた面である主面を有するサファイア基板を準備するサファイア基板準備工程と、
   前記サファイア基板の前記主面の上に、
   成長温度：９００℃以上１１５０℃以下、
   圧力：８０ｔｏｒｒ以上５００ｔｏｒｒ以下、
   Ｖ／ＩＩＩ比：１００以上２０００以下、
   の成長条件でＩＩＩ族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、ＩＩＩ族窒化物半導体層を形成する成長工程と、を有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。
8. 請求項７に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法において、
   前記成長工程の後に、前記サファイア基板を除去する除去工程をさらに有するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。
9. 請求項７又は８に記載のＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法において、
   前記成長工程では、前記サファイア基板の前記主面上にバッファ層を形成し、前記バッファ層の上に前記ＩＩＩ族窒化物半導体層を形成するＩＩＩ族窒化物半導体基板の製造方法。

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