JP2018104279A - Iii族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
半極性面を主面として有するサファイア基板と、
前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有し、
前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板が提供される。
半極性面を主面として有するサファイア基板と、前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、有し、前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板を準備する準備工程と、
前記III族窒化物半導体層の上に、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する成長工程と、
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。
主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Al、Ti、Cu、Vの中の何れかを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
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。
圧力:50torr以上250torr以下
熱処理時間:15分
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:8.5slm以上9.5slm以下
N2(キャリアガス)供給量:1.0slm以上2.0slm以下
NH3供給量:15slm以上20slm以下
圧力:30torr以上200torr以下
処理時間:10秒
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:8.5slm以上9.5slm以下
N2(キャリアガス)供給量:1.0slm以上2.0slm以下
NH3供給量:0slm
前処理ガス(例:トリメチルアルミニウム)供給量:85ccm以上95ccm以下
成長温度:800℃以上950℃以下
圧力:30torr以上200torr以下
V/III比:4000以上6000以下
TMAl供給量:20ccm以上500ccm以下
NH3供給量:2.5slm以上7.5slm以下
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:8.5slm以上9.5slm以下
N2(キャリアガス)供給量:1.0slm以上2.0slm以下
成長温度:800℃以上1025℃以下
圧力:30torr以上200torr以下
V/III比:200以上500以下
TMGa供給量:50ccm以上1000ccm以下
NH3供給量:9.0slm以上11.0slm以下
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:13.0slm以上14.0slm以下
N2(キャリアガス)供給量:1.0slm以上2.0slm以下
実施例1、比較例1及び比較例2各々に対応するテンプレートIII族窒化物半導体基板を準備した。
半極性面を主面として有するサファイア基板と、当該主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、を有し、当該主面に垂直な方向での平面視において、サファイア基板の<0002>方向と、III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは「直交しない」テンプレートIII族窒化物半導体基板を準備した。具体的には、以下のようにして、III族窒化物半導体基板を製造した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
圧力:200torr
熱処理時間:15分
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:9slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
NH3供給量:20slm
圧力:100torr
処理時間:10秒
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:9slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
NH3供給量:0slm
前処理ガス(トリメチルアルミニウム)供給量:90sccm
成長温度:900〜930℃
圧力:100torr
V/III比:5184
TMAl供給量:90ccm
NH3供給量:5slm
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:9slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
成長温度:900〜1020℃(連続変化)
圧力:100torr
V/III比:321
TMGa供給量:50〜500sccm(連続変化)
NH3供給量:5〜10slm(連続変化)
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:13.5slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
半極性面を主面として有するサファイア基板と、当該主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、を有し、当該主面に垂直な方向での平面視において、サファイア基板の<0002>方向と、III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは「直交する」テンプレートIII族窒化物半導体基板を準備した。
成長方法:MOCVD法
成長温度:1050〜1075℃
圧力:100torr
V/III比:5184
TMAl供給量:90ccm
NH3供給量:5slm
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:9slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
成長方法:MOCVD法
成長温度:1075〜1100℃(連続変化)
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NH3供給量:5〜10slm(連続変化)
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:13.5slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
半極性面を主面として有するサファイア基板と、当該主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、を有し、当該主面に垂直な方向での平面視において、サファイア基板の<0002>方向と、III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは「直交する」テンプレートIII族窒化物半導体基板を準備した。
(1)で準備した実施例1、比較例1及び比較例2各々のテンプレートIII族窒化物半導体基板上に、以下の条件で、膜厚200μmのGaN層を形成した。
成長温度:1040℃
圧力:985hPa
V/III比:10
GaCl供給量:200sccm
NH3供給量:2slm
キャリアガス:H2
H2(キャリアガス)供給量:8slm
1. 半極性面を主面として有するサファイア基板と、
前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有し、
前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板。
2. 1に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記主面は、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であり、
前記III族窒化物半導体層は、−C面から−a面方向に38.0°以上53.0°以下かつ、m面方向に−16.0°以上16.0°以下傾いた半極性面を露出面として有するIII族窒化物半導体基板。
3. 1又は2に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体層の上に、膜厚50μm以上1000μm以下のIII族窒化物半導体層をさらに有するIII族窒化物半導体基板。
4. 半極性面を主面として有するサファイア基板と、前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、を有し、前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板を準備する準備工程と、
前記III族窒化物半導体層の上に、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する成長工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
5. 4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III族窒化物半導体層の上に、膜厚50μm以上1000μm以下の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。
6. 4又は5に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、
前記主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Al、Ti、Cu、Vの中の何れかを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
7. 6に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記バッファ層形成工程では、800℃以上950℃以下の成長温度で、前記バッファ層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
8. 主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Al、Ti、Cu、Vの中の何れかを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
9. 8に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記バッファ層形成工程では、800℃以上950℃以下の成長温度で、前記バッファ層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
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
40 III族窒化物半導体層
41 成長面
主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Alを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、800℃以上950℃以下の成長温度で、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
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。
Claims (9)
- 半極性面を主面として有するサファイア基板と、
前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、
を有し、
前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記主面は、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であり、
前記III族窒化物半導体層は、−C面から−a面方向に38.0°以上53.0°以下かつ、m面方向に−16.0°以上16.0°以下傾いた半極性面を露出面として有するIII族窒化物半導体基板。 - 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、
前記III族窒化物半導体層の上に、膜厚50μm以上1000μm以下のIII族窒化物半導体層をさらに有するIII族窒化物半導体基板。 - 半極性面を主面として有するサファイア基板と、前記主面上に位置するIII族窒化物半導体層と、を有し、前記主面に垂直な方向での平面視において、前記サファイア基板の<0002>方向と、前記III族窒化物半導体層の<10−10>方向とは直交しないIII族窒化物半導体基板を準備する準備工程と、
前記III族窒化物半導体層の上に、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する成長工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項4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III族窒化物半導体層の上に、膜厚50μm以上1000μm以下の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。 - 請求項4又は5に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記準備工程は、
前記主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Al、Ti、Cu、Vの中の何れかを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項6に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記バッファ層形成工程では、800℃以上950℃以下の成長温度で、前記バッファ層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 主面が、{10−10}面をa面と平行になる方向に0.0°より大、10.5°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であ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、
窒化処理を行いながら、前記サファイア基板を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程の後、前記サファイア基板上に、NH3は供給せず、Al、Ti、Cu、Vの中の何れかを含むガスを供給する前工程と、
前記前工程の後、前記主面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記バッファ層の上に、III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体層形成工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項8に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記バッファ層形成工程では、800℃以上950℃以下の成長温度で、前記バッファ層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
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