JP2019064870A - Composite substrate - Google Patents

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Kazuto Yamazawa
和人 山沢
大井戸 敦
Atsushi Oido
敦 大井戸
克己 川崎
Katsumi Kawasaki
克己 川崎
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Abstract

To provide a substrate for forming a semiconductor layer, such as an AlN crystal, an AlN film or (AlGa) N, capable of reducing cracks and breakages and improving crystal quality, and a substrate capable of suppressing a cost.SOLUTION: A composite substrate 10 has an AlN layer 11 having a (001) plane direction on a sapphire substrate surface 141 having a (001) plane direction. The ratio of the diffraction line intensity of (002) plane of the AlN layer 11 to that of (006) plane of the sapphire substrate 13 by an X ray 2θ/θ scan is 10% or more, and the ratio of the tilt half value width of (002) plane of the AlN layer 11 to that of (006) plane of the sapphire substrate 13 by X ray measurement is within 5 times. The thickness of the AlN layer 11 is 50 nm or more and 1000 nm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、サファイア基板表面にAlN層を配置した複合基板に関する。   The present invention relates to a composite substrate in which an AlN layer is disposed on the surface of a sapphire substrate.

本発明においては、α−アルミナ(Al)単結晶(以下サファイアと呼ぶ)で作製された基板をサファイア基板と呼ぶこととする。 In the present invention, a substrate made of α-alumina (Al 2 O 3 ) single crystal (hereinafter referred to as sapphire) is referred to as a sapphire substrate.

窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化アルミニウム・ガリウム(AlGaN)等のIII族窒化物半導体よりなる結晶層は、青色帯〜紫外帯の短波長光を発する発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光デバイスおよびパワートランジスタを構成する機能層として注目されている。またAlNは高熱伝導性を活かした放熱材としても期待される材料である。   A crystal layer made of a group III nitride semiconductor such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), or aluminum gallium nitride (AlGaN) is a light emitting diode or a laser diode that emits short wavelength light of blue band to ultraviolet band. It attracts attention as a functional layer which constitutes a light emitting device and a power transistor. Also, AlN is a material expected to be used as a heat dissipating material utilizing high heat conductivity.

これらの結晶層は、α−アルミナ(Al)単結晶(以下サファイアと呼ぶ)やSiC単結晶等の基板上に、分子線エピタキシャル法または有機金属気相成長法等の気相成長手段を用いて多層の半導体薄膜層を堆積させる方法が提案されている。特にサファイア基板はサイズ、供給能力およびコストの点から優れた基板材料であるが、サファイア基板上に半導体薄膜層を直接形成することは非常に困難であり、未だ達成されていない。そのためMOCVD法やMOPVD法よって一度AlNバッファー層を形成し、その上に半導体薄膜層を形成することが多く用いられている。しかしこのようにして形成されたAlNバッファー層や半導体薄膜層は、結晶品質が十分ではなく、半導体素子の発光効率の低下、短寿命化、あるいはワレの発生による歩留低下等多くの課題をかかえている。 These crystal layers are formed on a substrate such as α-alumina (Al 2 O 3 ) single crystal (hereinafter referred to as sapphire) or SiC single crystal by vapor phase growth means such as molecular beam epitaxial method or metal organic chemical vapor deposition method. It has been proposed to deposit multiple semiconductor thin film layers using In particular, a sapphire substrate is an excellent substrate material in terms of size, supply capability and cost, but direct formation of a semiconductor thin film layer on a sapphire substrate is very difficult and has not been achieved yet. Therefore, it is often used to once form an AlN buffer layer by MOCVD method or MOPVD method and then form a semiconductor thin film layer thereon. However, the AlN buffer layer and the semiconductor thin film layer formed in this way do not have sufficient crystal quality, and suffer from many problems such as a decrease in light emission efficiency of the semiconductor device, shortening of the life, or yield loss due to the occurrence of cracking. ing.

それを解決するために、特許文献1では、成膜方法を工夫して、AlNバッファー層の貫通転位を減らし結晶性の改善を図っている。また特許文献2では、カーボンと窒素の雰囲気で熱処理して、サファイア上に酸窒化アルミニウム(AlON)を作り、更にその上に窒化アルミニウム層を形成して、窒化アルミニウムバッファー層の結晶性の改善を図っている。しかしながらこれらの技術をもってしても上記課題解決は十分ではなく、窒化アルミニウム・ガリウム系半導体素子が必須とされる波長200〜300nm帯域の発光素子の普及の妨げとなっている。   In order to solve the problem, in Patent Document 1, the film formation method is devised to reduce the threading dislocations in the AlN buffer layer and to improve the crystallinity. In Patent Document 2, heat treatment is performed in an atmosphere of carbon and nitrogen to form aluminum oxynitride (AlON) on sapphire, and an aluminum nitride layer is further formed thereon to improve the crystallinity of the aluminum nitride buffer layer. I am trying. However, even if these techniques are used, the solution to the above problems is not sufficient, which hinders the spread of light emitting elements having a wavelength of 200 to 300 nm, in which aluminum gallium nitride based semiconductor elements are essential.

また、AlN単結晶そのものを基板として用いることが試みられている。即ちサファイアやSiC等の単結晶を種基板として昇華法、ハライド気相成長法(HVPE)等の気相成長法、あるいはフラックス法等の液相法によってAlN単結晶を結晶育成した後、切断、研磨等の工程によりAlN単結晶基板を作製するというものである。しかしこの場合、AlN単結晶の品質が十分ではない、あるいは価格が高いといった課題があり、普及には至っていない。   In addition, it has been attempted to use AlN single crystal itself as a substrate. That is, after crystal growth of an AlN single crystal by a vapor phase growth method such as sublimation or halide vapor phase growth (HVPE) using a single crystal such as sapphire or SiC as a seed substrate, or a liquid phase method such as flux method, An AlN single crystal substrate is manufactured by a process such as polishing. However, in this case, there is a problem that the quality of the AlN single crystal is not sufficient or the price is high, and it has not been widely used.

WO2013/005789A1WO 2013/005789 A1 特開2005−104829号JP 2005-104829

青色帯〜紫外帯の短波長光を発する発光ダイオードやレーザーダイオード等の発光デバイスおよびパワートランジスタを構成する機能層、あるいは機能層を形成するための基板材として、AlN単結晶基板は注目されているが、従来技術に記載したように、いくつか課題が挙げられる。   An AlN single crystal substrate has attracted attention as a substrate material for forming a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode emitting short wavelength light of blue band to ultraviolet band and a functional layer constituting a power transistor or a functional layer. However, as described in the prior art, there are some problems.

すなわち、MOCVD法やMOPVD法よってAlNバッファー層を形成し、その上に半導体薄膜層を形成する場合は、結晶品質が十分ではなく、半導体素子の発光効率の低下、短寿命化、あるいはワレの発生による歩留低下等が課題として挙げられる。   That is, when an AlN buffer layer is formed by MOCVD method or MOPVD method and a semiconductor thin film layer is formed thereon, the crystal quality is not sufficient, and the luminous efficiency of the semiconductor element is reduced, the life is shortened, or the occurrence of crack is generated. Problems such as yield loss due to

また、カーボンと窒素の雰囲気で熱処理して、サファイア上に酸窒化アルミニウム(AlON)を作り、更にその上に窒化アルミニウム層を形成する方法は、産業レベルまで技術が蓄積されておらず、産業レベルでの利用には至っていないという課題がある。   In addition, the method of forming aluminum oxynitride (AlON) on sapphire by heat treatment in an atmosphere of carbon and nitrogen, and further forming an aluminum nitride layer thereon, has not accumulated technology to the industrial level, and the industrial level There is a problem that it does not lead to use in

また、AlN単結晶そのものを基板とする場合は、昇華法、HVPE法、あるいはフラックス法にてAlN単結晶が作製されているが、結晶の品質、あるいは価格の面に課題があり、普及には至っていない。   In addition, when using AlN single crystal itself as the substrate, AlN single crystal is produced by sublimation method, HVPE method, or flux method, but there are problems in terms of crystal quality or cost, and It has not been reached.

以上の課題を踏まえ、本発明の課題は、クラックやワレを低減し、また結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成するための基板の提供であり、およびコストを抑制しうる基板の提供である。   In view of the above problems, the object of the present invention is to provide a substrate for forming a semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N with reduced cracks and cracks and improved crystal quality, And providing a substrate that can reduce costs.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、表面の面方位が(001)であるサファイア基板表面に(001)面方位を持つAlN層が形成された複合基板であって、X線2θ/θスキャンによる前記サファイア基板の(006)面の回折線強度に対する前記AlN層の(002)面の回折線強度の比率が10%以上であり、かつX線測定による前記サファイア基板の(006)面のチルト半値幅に対する前記AlN層の(002)面のチルト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴としている。これにより本発明の複合基板上に、クラックやワレを低減し、異相や方位の異なるAlNの析出を抑え、結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を作製することができる。また本発明の複合基板上に直接AlN膜や(AlGa)N等の半導体層を形成すれば、AlN単結晶育成とその加工が不要になるためコストを抑えることができる。   The present invention was made in order to solve such problems, and is a composite substrate in which an AlN layer having a (001) plane orientation is formed on a sapphire substrate surface having a (001) plane orientation of the surface. The ratio of the diffraction line intensity of the (002) plane of the AlN layer to the diffraction line intensity of the (006) plane of the sapphire substrate by the line 2θ / θ scan is 10% or more, and It is characterized in that the ratio of the half width at half maximum of the (002) plane of the AlN layer to the half width at half width of the (006) plane is within 5 times. As a result, cracks and cracks are reduced on the composite substrate of the present invention, precipitation of AlN with different phases and orientations is suppressed, and a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film or (AlGa) N with improved crystal quality is manufactured. be able to. Further, if a semiconductor layer such as an AlN film or (AlGa) N is directly formed on the composite substrate of the present invention, it is possible to reduce the cost because AlN single crystal growth and its processing become unnecessary.

なおチルトとは形成面の面方位の局部的なバラツキを示す用語であり、X線測定によるωロッキングカーブにおいて、ロッキングカーブの最大強度に対し50%の強度となる角度幅すなわちωロッキングカーブ半値幅が通常指標として用いられており、ここではチルト半値幅として用いることとする。   The term "tilt" is a term used to indicate local variation in the surface orientation of the formed surface, and in the ω rocking curve by X-ray measurement, an angular width at which 50% of the strength of the rocking curve is 50% of the maximum strength. Is usually used as an index, and is used here as the half-width tilt.

本発明の望ましい態様としては、X線測定による前記サファイア基板の(100)面のツイスト半値幅に対する前記AlN層の(100)面のツイスト半値幅の比率が5倍以内であることが望ましい。これにより本発明の複合基板上に異相や方位の異なるAlNの析出を抑え、かつ結晶品質を向上した良質のAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することができる。   As a desirable mode of the present invention, it is desirable that a ratio of a twist half width of the (100) plane of the AlN layer to a twist half width of the (100) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement is within 5 times. As a result, it is possible to form on the composite substrate of the present invention a semiconductor layer such as a high quality AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N in which the precipitation of AlN of different phases and different orientations is suppressed and the crystal quality is improved.

ツイストとは形成面に対し垂直な方向、即ち断面方向に対する結晶方位の局部的なバラツキを示す用語であり、形成面の面方位と直角な面方位をもつ特定面を一つ選び、その特定面をX線測定によってロッキングカーブ測定を行い、ロッキングカーブの最大強度に対し50%の強度となる角度幅すなわちロッキングカーブ半値幅が通常指標として用いられており、ここではツイスト半値幅として用いることとする。なおサファイア表面の(001)面方位に対する(100)面およびAlN層形成面の(001)面に対する(100)面は、各々直交する面となっている。   Twist is a term that indicates local variation in crystal orientation with respect to the direction perpendicular to the forming surface, that is, the cross-sectional direction, and one specific surface having a surface orientation perpendicular to the surface orientation of the forming surface is selected. The rocking curve measurement is performed by X-ray measurement, and the angular width at which the strength becomes 50% of the maximum strength of the rocking curve, ie, the rocking curve half width is usually used as an index. . The (100) plane with respect to the (001) plane orientation of the sapphire surface and the (100) plane with respect to the (001) plane of the AlN layer formation surface are respectively orthogonal to each other.

また課題解決の別の手段として、表面の面方位が(110)であるサファイア基板表面に(001)面方位を持つAlN層が形成された複合基板であって、X線2θ/θスキャンによる前記サファイア基板の(110)面の回折線強度に対する前記AlN層の(002)面の回折線強度の比率が10%以上であり、かつX線測定による前記サファイア基板の(110)面のチルト半値幅に対する前記AlN層の(002)面のチルト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴としている。これにより本発明の複合基板上に、クラックやワレを低減し、異相や方位の異なるAlNの析出を抑え、結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を作製することができる。また本発明の複合基板上に直接(AlGa)N等の半導体層を形成すれば、AlN単結晶育成とその加工が不要になるためコストを抑えることができる。   Another means for solving the problem is a composite substrate in which an AlN layer having a (001) plane orientation is formed on the surface of a sapphire substrate having a (110) plane orientation of the surface, The ratio of the diffraction line intensity of the (002) plane of the AlN layer to the diffraction line intensity of the (110) plane of the sapphire substrate is 10% or more, and the half width of the tilt of the (110) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement. The ratio of the half width at half maximum of the (002) plane of the AlN layer to the above is five times or less. As a result, cracks and cracks are reduced on the composite substrate of the present invention, precipitation of AlN with different phases and orientations is suppressed, and a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film or (AlGa) N with improved crystal quality is manufactured. be able to. Further, if a semiconductor layer of (AlGa) N or the like is formed directly on the composite substrate of the present invention, it is possible to reduce the cost because AlN single crystal growth and its processing become unnecessary.

本発明の望ましい態様としては、X線測定による前記サファイア基板の(006)面のツイスト半値幅に対する前記AlN層の(100)面のツイスト半値幅の比率が5倍以内であることが望ましい。これにより本発明の複合基板上に、異相や方位の異なるAlNの析出を抑え、かつ結晶品質を向上した良質のAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することができる。   As a desirable mode of the present invention, it is desirable that a ratio of a twist half width of the (100) plane of the AlN layer to a twist half width of the (006) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement is within 5 times. As a result, it is possible to form on the composite substrate of the present invention a semiconductor layer such as a high quality AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N in which the precipitation of AlN of different phases and different orientations is suppressed and the crystal quality is improved.

本発明の望ましい態様としては、AlN層の厚さが50nm以上1000nm以下であることが望ましい。これにより本発明の複合基板上に、表面平滑性が良好な状態で良質のAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することができる。   As a desirable mode of the present invention, it is desirable that the thickness of the AlN layer is 50 nm or more and 1000 nm or less. As a result, on the composite substrate of the present invention, a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N of good quality can be formed with good surface smoothness.

本発明による複合基板を用いることにより、クラックやワレを低減し、また結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することができ、またコストを抑制することができる。   By using the composite substrate according to the present invention, it is possible to form a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film or (AlGa) N with reduced cracks and cracks and improved crystal quality, and to suppress the cost. Can.

図1は本実施形態の複合基板の断面を模式的に示したものである。FIG. 1 schematically shows the cross section of the composite substrate of the present embodiment. 図2は実施例1におけるサファイア(006)面の回折強度を100としたときのXRDの2θ/θスキャンを示したものである。FIG. 2 shows a 2θ / θ scan of XRD when the diffraction intensity of the sapphire (006) plane in Example 1 is 100. 図3はAlN(002)面の回折線強度面積を示したものである。FIG. 3 shows the diffraction line intensity area of the AlN (002) plane. 図4は実施例4におけるサファイア(110)面の回折強度を100としたときのXRDの2θ/θスキャンを示したものである。FIG. 4 shows a 2θ / θ scan of XRD when the diffraction intensity of the sapphire (110) plane in Example 4 is 100. 図5はAlN(002)面のX線ωロッキングカーブおよびチルト半値幅を図示したものである。FIG. 5 illustrates the X-ray ω rocking curve and the tilt half width of the AlN (002) plane. 図6は本実施形態の複合基板の作製フローの一例を示したものである。FIG. 6 shows an example of the production flow of the composite substrate of the present embodiment. 図7は窒化処理時の加熱部を模式的に示したものである。FIG. 7 schematically shows a heating unit at the time of nitriding treatment. 図8は実施例1における窒化処理基板とカーボンの関係を示した平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the relationship between a nitrided substrate and carbon in Example 1.

本実施形態の目的はクラックやワレを低減し、また結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成するための基板の提供であり、およびコストを抑制しうる基板の提供である。コストに関しては、自立したAlN単結晶基板と比較すると大幅に削減することができる。すなわち、厚さ500μm以上にも及ぶようなAlN単結晶育成および自立基板化するための加工といった工程を含まないためである。   The object of the present embodiment is to provide a substrate for forming a semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N with reduced cracks and cracks and improved crystal quality, and can suppress costs. It is provision of a substrate. The cost can be significantly reduced as compared to a freestanding AlN single crystal substrate. That is, this is because it does not include steps such as AlN single crystal growth to a thickness of 500 μm or more and processing for forming a freestanding substrate.

また、サファイア基板表面にAlN層を形成した複合基板のAlN層を利用して結晶育成あるいは成膜形成することにより、AlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することができる。しかし、それだけでは十分ではなく、AlN層の状態に起因したワレやクラックの発生、面方位の異なるAlN結晶の析出、サブグレインバウンダリーの発生、あるいはチルトやツイストのブロード化等、結晶品質の低下したものとなってしまう。そこで発明者らは上記AlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の品質を良好にするような複合基板の条件を解明し、発明を完成するに至った。   In addition, semiconductor layers such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N can be formed by crystal growth or film formation using the AlN layer of the composite substrate in which the AlN layer is formed on the sapphire substrate surface. . However, this is not enough, and deterioration of crystal quality such as generation of cracks and cracks due to the state of AlN layer, precipitation of AlN crystal with different plane orientation, generation of subgrain boundary, or broadening of tilt and twist, etc. It will be Therefore, the inventors have clarified the conditions of the composite substrate that can improve the quality of the semiconductor layer such as the above-mentioned AlN crystal, AlN film or (AlGa) N, and have completed the invention.

図1は本実施形態の複合基板10の断面を模式的に示したものである。サファイア基板13の表面141にAlN層11が配置された構造をもつ。ここでサファイア基板表面141の面方位は(001)面もしくは(110)面であり、AlN層11の形成面12の面方位はいずれの場合でも(001)面である。AlN層11はサファイア基板13の表裏の2表面141、142に配置されていても構わないが、どちらか一方の1面に配置されることが望ましい。通常AlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の形成は1面にのみに行われるため2表面に形成しても意味を持たない。   FIG. 1 schematically shows a cross section of a composite substrate 10 according to the present embodiment. The AlN layer 11 is disposed on the surface 141 of the sapphire substrate 13. Here, the plane orientation of the sapphire substrate surface 141 is the (001) plane or the (110) plane, and the plane orientation of the formation surface 12 of the AlN layer 11 is the (001) plane in any case. The AlN layer 11 may be disposed on the front and back two surfaces 141 and 142 of the sapphire substrate 13, but it is desirable to be disposed on one of the surfaces. Usually, the formation of a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N is performed only on one surface, and thus it is meaningless to form on two surfaces.

図2は表面の面方位が(001)面であるサファイア基板表面141に本発明のAlN層11を配置した場合のX線の2θ/θスキャン図である。なおX線ターゲットはCuである。形成面12の面方位が(001)面であるAlN層11が形成され、サファイア(006)面の回折線131の回折線強度に対するAlN(002)面の回折線111の強度が10%以上であることが特徴である。このような性状のAlN層11をサファイア基板表面141に配置された複合基板10とすることにより、複合基板10の上にAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成してもワレやクラック、あるいは面方位の異なるAlN結晶析出は起こらないことが判明した。   FIG. 2 is a 2θ / θ scan diagram of X-rays when the AlN layer 11 of the present invention is disposed on the sapphire substrate surface 141 whose surface orientation is the (001) plane. The X-ray target is Cu. An AlN layer 11 in which the plane orientation of the formation surface 12 is the (001) plane is formed, and the intensity of the diffraction line 111 of the AlN (002) plane is 10% or more with respect to the diffraction line intensity of the diffraction line 131 of the sapphire (006) plane. It is characteristic that there is. By setting the AlN layer 11 having such properties to the composite substrate 10 disposed on the sapphire substrate surface 141, even if a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N is formed on the composite substrate 10. It was found that warpage, cracks, or AlN crystal precipitation different in plane orientation did not occur.

また、サファイア基板表面141の面方位が完全に(001)面に一致している必要はなく、20deg以下程度のオフアングルがついていても構わない。この場合軸立て施した後2θ/θスキャンすることにより、サファイア(006)面およびAlN(002)面による回折線131、111を得ることができる。また、サファイア(001)面の面方位とAlN(001)面の面方位が完全に一致している必要はなく、ズレが生じていても構わない。   In addition, the plane orientation of the sapphire substrate surface 141 does not have to completely match the (001) plane, and an off angle of about 20 deg or less may be attached. In this case, diffraction lines 131 and 111 from the sapphire (006) surface and the AlN (002) surface can be obtained by performing 2θ / θ scanning after the axial application. Further, the plane orientation of the sapphire (001) plane and the plane orientation of the AlN (001) plane do not have to completely coincide with each other, and a deviation may occur.

別法として回折線の面積比によって強度比を求めることもできる。図3は2θ/θスキャンにて出現したAlN(002)面の回折線を拡大したものである。斜線を施した部分の強度面積113をAlN(002)面の強度とするものである。サファイア(006)面の回折線および他の回折線も同様に拡大し面積を求め、その比率にて強度比を算出することができる。   Alternatively, the intensity ratio can be determined by the area ratio of diffraction lines. FIG. 3 is an enlarged view of the diffraction line of the AlN (002) surface that appears in the 2θ / θ scan. The strength area 113 of the hatched portion is taken as the strength of the AlN (002) plane. The diffraction line of the sapphire (006) plane and other diffraction lines are similarly expanded to obtain the area, and the ratio of intensities can be calculated.

図4は表面の面方位が(110)面であるサファイア基板表面141に本発明のAlN層11を配置した場合のX線の2θ/θスキャン図である。なおX線ターゲットはCuである。形成面12の面方位が(001)面であるAlN層11が形成され、サファイア(110)面の回折線132の回折線強度に対しAlN(002)面の回折線111の回折線強度が10%以上であることが特徴である。このような性状のAlN層11であれば、その上にAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成してもワレやクラック、あるいは面方位の異なるAlN結晶析出は起こらないことが判明した。   FIG. 4 is a 2θ / θ scan diagram of X-rays when the AlN layer 11 of the present invention is disposed on the sapphire substrate surface 141 whose surface orientation is the (110) plane. The X-ray target is Cu. An AlN layer 11 in which the plane orientation of the formation surface 12 is the (001) plane is formed, and the diffraction line intensity of the diffraction line 111 of the AlN (002) plane is 10 with respect to the diffraction line strength of the diffraction line 132 of the sapphire (110) plane. It is characterized by being at least%. In the case of the AlN layer 11 having such a property, even if a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film or (AlGa) N is formed thereon, no crack, crack, or AlN crystal precipitation with different plane orientations occurs. There was found.

また、サファイア基板の表面141の面方位が完全に(110)面に一致している必要はなく、20deg以下程度のオフアングルがついていても構わない。この場合軸立て施した後2θ/θスキャンすることにより、サファイア(110)面およびAlN(002)面による回折線132、111を得ることができる。また、サファイア(110)面の面方位とAlN(001)面の面方位が完全に一致している必要はなく、ズレが生じていても構わない。   Further, the plane orientation of the surface 141 of the sapphire substrate does not have to be completely coincident with the (110) plane, and an off angle of about 20 deg or less may be attached. In this case, diffraction lines 132 and 111 from the sapphire (110) surface and the AlN (002) surface can be obtained by performing 2θ / θ scanning after the axial application. Further, the plane orientation of the sapphire (110) plane and the plane orientation of the AlN (001) plane do not have to completely coincide with each other, and a deviation may occur.

更に図3に例示したような回折線強度面積の比率からサファイア(110)面とAlN(002)面の強度比を求めても構わない。   Furthermore, the intensity ratio of the sapphire (110) plane to the AlN (002) plane may be determined from the ratio of the diffraction line intensity area as illustrated in FIG.

本発明複合基板10中、表面141の面方位が(001)面であるサファイア基板13に配置されたAlN層11のAlN(002)面のチルト半値幅はサファイア(006)面のチルト半値幅と比較して5倍以内であるということが望ましい。また、本発明複合基板10中、表面の面方位が(110)面であるサファイア基板13に配置されたAlN層11はAlN(002)面のチルト半値幅はサファイア(110)面のチルト半値幅と比較して5倍以内であるということが望ましい。これによりいずれの複合基板10を利用し、その上にAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成した場合でも、形成されたAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層のチルトを良好にすることができる。   In the composite substrate 10 of the present invention, the half width at half maximum of the AlN (002) plane of the AlN layer 11 arranged on the sapphire substrate 13 having the (001) plane surface orientation of the surface 141 is the half width at half of the sapphire (006) plane. It is desirable to be within 5 times in comparison. In the composite substrate 10 of the present invention, the AlN layer 11 disposed on the sapphire substrate 13 whose surface orientation is the (110) plane is the half tilt width of the AlN (002) plane is the tilt half width of the sapphire (110) plane. It is desirable that it is within 5 times compared with. Thus, even when a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N is formed thereon using any of the composite substrates 10, a semiconductor such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N formed The tilt of the layer can be improved.

X線ωロッキングカーブの一例として、図5にAlN層11のAlN(002)面のX線ωロッキングカーブ114を示す。ロッキングカーブ最大強度に対し50%の強度を示す角度範囲が半値幅であり、形成面12の面方位である(002)面のωロッキングカーブであるので、この場合AlN(002)面のチルト半値幅115となる。この半値幅が小さいほど形成面の結晶方位のバラツキが小さい、すなわち欠陥が少なく結晶として良質であることがわかる。   As an example of the X-ray ω rocking curve, an X-ray ω rocking curve 114 of the AlN (002) plane of the AlN layer 11 is shown in FIG. Since the angle range showing 50% strength to the maximum rocking curve strength is the half width and the ω rocking curve of the (002) plane which is the plane orientation of the forming surface 12, in this case the tilt half of the AlN (002) plane The value range 115 is obtained. It is understood that the smaller the half width is, the smaller the variation in the crystal orientation of the formed surface, that is, the smaller the number of defects and the better the quality as a crystal.

しかしながらチルト半値幅はX線装置性能、特にX線の単色性、平行度の影響を受けやすく、絶対値で評価するのは困難である。そこで発明者らはベースとなっているサファイア基板13のチルト半値幅を基準とし、その表面141に配置されたAlN層11のチルト半値幅を相対的に比較し、その比較値と、複合基板10を利用して形成したAlN結晶、AlN膜、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の品質と関係づけることでAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の品質を良好にすることができることを見出した。   However, the half width of the tilt is susceptible to the X-ray apparatus performance, particularly the monochromaticity and parallelism of the X-ray, and it is difficult to evaluate in absolute value. Therefore, based on the tilt half width of the sapphire substrate 13 as a base, the inventors relatively compare the tilt half width of the AlN layer 11 disposed on the surface 141, and compare the comparison value with the composite substrate 10 Improve the quality of semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N by relating to the quality of semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film, AlN film or (AlGa) N formed using I found that I could do it.

すなわち、AlN層のAlN(002)面のチルト半値幅がサファイア(006)面あるいは(110)面の半値幅と比較して5倍以内であれば、本実施形態の複合基板10上にAlN単結晶育成して得られたAlN単結晶のチルト半値幅はAlN層11のそれより狭くなり、サファイア基板に近い結晶品質が得られる。また本実施形態の複合基板10上にスパッタ法にてAlN膜を形成した場合では、サファイア基板上に直接AlN膜を形成した場合と比べて形成されたAlN膜のチルト半値幅は極めて小さな値を示し、AlN膜の結晶性に優れた効果があることがわかった。   That is, if the tilt half width of the AlN (002) plane of the AlN layer is within 5 times the half width of the sapphire (006) plane or the (110) plane, AlN alone can be formed on the composite substrate 10 of this embodiment. The tilt half-width of the AlN single crystal obtained by crystal growth becomes narrower than that of the AlN layer 11, and the crystal quality close to that of the sapphire substrate can be obtained. When the AlN film is formed on the composite substrate 10 of the present embodiment by sputtering, the half-width of the tilt of the formed AlN film is extremely small compared to the case where the AlN film is formed directly on the sapphire substrate. It is shown that the crystallinity of the AlN film is excellent.

本実施形態の複合基板10において、表面の面方位が(001)面であるサファイア基板表面141に形成面12の面方位が(001)面であるAlN層11を配置した場合、AlN(100)面のツイスト半値幅はサファイア(100)面のツイスト半値幅と比較して5倍以内であるということが望ましい。また、本実施形態の複合基板10において、表面の面方位が(110)面であるサファイア基板141に形成面12の面方位が(001)面であるAlN層11を配置した場合、AlN(100)面のツイスト半値幅はサファイア(006)面のツイスト半値幅と比較して5倍以内であるということが望ましい。これによりいずれの複合基板10の上にAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成してもその結晶品質を良好にすることができる。   In the composite substrate 10 of the present embodiment, when the AlN layer 11 having the (001) plane orientation of the formation surface 12 is disposed on the sapphire substrate surface 141 having the (001) plane orientation, AlN (100) is disposed. It is desirable that the half width at half maximum of the surface is within 5 times as large as that of the sapphire (100) surface. In the composite substrate 10 of the present embodiment, when the AlN layer 11 having the (001) plane orientation of the formation surface 12 is disposed on the sapphire substrate 141 having the (110) plane orientation, AlN (100 It is desirable that the half width at half maximum of the face is within 5 times as large as that of the sapphire (006) face. As a result, even if a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N is formed on any of the composite substrates 10, the crystal quality can be improved.

なおツイスト半値幅は通常、X線のインプレーン測定で求めることができる。すなわち、試料表面に対するX線入射角を1deg以下の微小角にしてX線を入射させ、一方検出器を試料を中心として試料表面と同一面内で試料表面の面方位に対し垂直な面方位をもつ特定反射面に対し回折を起こす角度まで回転させる。例えば形成面方位が(001)面であるAlN層の場合、AlN(100)面は(001)面と垂直な面方位であるので、特定反射面とすることができ、本実施形態ではAlN(100)面を用いてツイスト評価を行ったが、AlN(110)面等(001)面に対し垂直な面方位をもつものであれば用いることができる。ターゲットがCuである場合、AlN(100)面の回折角は33.2degである。この状態で試料をφ回転、すなわち面内に自転するように回転させるとAlN(100)面のX線入射角と反射角が一致した自転角度になった時に回折を起こし回折線が出現する。形成面であるAlN(001)面は六回軸を持っているためφを1回転即ち360deg回転させた場合、回折線は60deg間隔で6本出現する。その中から回折が良好な、すなわち回折線強度が大きい1本を選び、φロッキングカーブを描き、その半値幅、すなわちツイスト半値幅を求める。なおφロッキングカーブも図5に示したωロッキングカーブと同様の曲線となっている。   The twist half width can usually be determined by in-plane measurement of X-rays. That is, X-rays are incident at a minute angle of 1 deg or less with respect to the sample surface, while the detector is centered on the sample and in the same plane as the sample surface and perpendicular to the surface orientation of the sample surface Rotate to an angle that causes diffraction to the specific reflective surface. For example, in the case of an AlN layer in which the formation plane orientation is a (001) plane, the AlN (100) plane is a plane orientation perpendicular to the (001) plane, and thus can be a specific reflection plane. Although the twist evaluation was performed using the (100) plane, it may be used if it has a plane orientation perpendicular to the (001) plane such as an AlN (110) plane. When the target is Cu, the diffraction angle of the AlN (100) surface is 33.2 deg. In this state, when the sample is rotated by φ rotation, that is, rotated so as to rotate in a plane, diffraction occurs and diffraction lines appear when the rotation angle becomes coincident with the X-ray incident angle of the AlN (100) surface. Since the formed AlN (001) plane has a six-fold axis, when φ is rotated by one rotation, ie, 360 degrees, six diffraction lines appear at intervals of 60 degrees. Among them, one having a good diffraction, ie, a large diffraction line intensity, is selected, a φ rocking curve is drawn, and its half width, ie, a twist half width is determined. The φ rocking curve is also a curve similar to the ω rocking curve shown in FIG.

サファイアに対しても同様な測定でツイスト半値幅を求めることができるが、複合基板10の場合、サファイアが表面に露出している裏面142、もしくは同一条件にて製造された別のサファイア基板を用いて測定する。インプレーン測定の場合X線の侵入深さが浅いためAlN層11が形成されている面側141からの入射では良好なサファイア基板の回折が得られにくいためである。   The twist half width can be determined by the same measurement for sapphire, but in the case of the composite substrate 10, the back surface 142 in which the sapphire is exposed on the surface or another sapphire substrate manufactured under the same conditions is used. Measure. In the case of in-plane measurement, since the penetration depth of X-rays is shallow, it is difficult to obtain good diffraction of the sapphire substrate when incident from the side 141 on which the AlN layer 11 is formed.

ツイスト半値幅もチルト半値幅と同様、X線の単色性、平行度といった装置性能および測定条件の影響を受けやすく、絶対値で評価するのは困難である。そこで発明者らはベースとなっているサファイア基板のツイスト半値幅を基準とし、その表面141に配置されたAlN層11のツイスト半値幅を相対比率で評価し、複合基板10を利用して形成したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の品質と関係づけることでAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層の品質を良好にすることができることを見出した。   The twist half width is also susceptible to the apparatus performance and measurement conditions such as X-ray monochromaticity and parallelism, as with the tilt half width, and it is difficult to evaluate in absolute value. Therefore, the inventors evaluated the twist half-width of the AlN layer 11 disposed on the surface 141 with a relative ratio based on the twist half-width of the sapphire substrate as a base, and formed using the composite substrate 10 It has been found that the quality of the semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N can be improved by relating to the quality of the semiconductor layer such as AlN crystal, AlN film or (AlGa) N.

すなわち、表面の面方位が(001)面であるサファイア基板13に配置されたAlN層11はAlN(100)面のツイスト半値幅がサファイア(100)面のそれと比較して5倍以内、また、表面の面方位が(110)面であるサファイア基板13に配置されたAlN層11はAlN(100)面のツイスト半値幅がサファイア(006)面のそれと比較して5倍以内であれば、本発明の複合基板10上にAlN単結晶育成して得られたAlN単結晶のツイスト半値幅はAlN層11のそれより狭くなり、サファイア基板13に近い結晶品質が得られる。また本発明の複合基板10上にスパッタ法にてAlN膜を形成した場合では、サファイア基板上に直接形成した場合と比べて形成されたAlN膜のX線ツイスト半値幅は極めて小さな値を示し、スパッタにより形成したAlN膜の結晶性に優れた効果があることがわかった。   That is, in the AlN layer 11 disposed on the sapphire substrate 13 whose surface orientation is the (001) plane, the half width of twist of the AlN (100) plane is within 5 times that of the sapphire (100) plane, The AlN layer 11 disposed on the sapphire substrate 13 whose surface orientation is the (110) plane is within 5 times the half width of the AlN (100) plane compared to that of the sapphire (006) plane. The twist half-width of the AlN single crystal obtained by growing AlN single crystal on the composite substrate 10 of the invention becomes narrower than that of the AlN layer 11, and a crystal quality close to that of the sapphire substrate 13 can be obtained. When an AlN film is formed by sputtering on the composite substrate 10 of the present invention, the X-ray twist half-width of the formed AlN film exhibits an extremely small value as compared with the case where it is directly formed on a sapphire substrate. It was found that the crystallinity of the AlN film formed by sputtering was excellent.

本発明の複合基板10におけるAlN層11の厚さは、SIMSあるいはESCAといった分析機器にて求めることができる。また光の干渉を利用した光学的な方法にて測定しても良い。   The thickness of the AlN layer 11 in the composite substrate 10 of the present invention can be determined by an analytical instrument such as SIMS or ESCA. Further, it may be measured by an optical method using light interference.

以下、本実施形態の複合基板を作製するための一例を示すが、別法で本実施形態の構造をもつ複合基板を作製しても構わない。   Hereinafter, although an example for producing the composite substrate of this embodiment is shown, you may produce the composite substrate which has a structure of this embodiment by another method.

図6に、作製フローを例示する。主な工程として、a)希土類含有原料を基になるアルミナ基板に塗布する工程、b)乾燥する工程、c)塗布した基板を空気中で熱処理する工程、d)窒化処理する工程である。この工程の一部または全てを繰り返し行っても良い。この製法の特徴は窒化処理工程において、サファイア基板の酸素と雰囲気中の窒素を置換することによりAlNを形成することである。そのためサファイア基板の結晶性を維持しやすく、本実施形態の特徴を持つ複合基板を容易に作製することができる。サファイアとAlNは結晶構造が異なるため、局所的な再配列は起きるが面欠陥や線欠陥の原因となるような大きな再配列は発生しにくいという特徴を持つ。また希土類含有原料は工程c)の空気中熱処理にて酸化され希土類酸化物となる。希土類酸化物は本実施形態の複合基板を得るうえで必須というわけではなく、その場合d)窒化処理する工程のみを行えばよい。ただし、希土類酸化物は窒化処理の際に助剤として機能し、所望のAlN層形成反応を促進するため利用することが望ましい。   A production flow is illustrated in FIG. The main steps are a) a step of applying to a base alumina substrate on which a rare earth-containing material is based, b) a step of drying, c) a step of heat treating the applied substrate in the air, and d) a nitriding step. Part or all of this step may be repeated. The feature of this manufacturing method is to form AlN by replacing oxygen in the sapphire substrate and nitrogen in the atmosphere in the nitriding process. Therefore, the crystallinity of the sapphire substrate can be easily maintained, and the composite substrate having the features of the present embodiment can be easily manufactured. Since sapphire and AlN have different crystal structures, local rearrangement occurs, but large rearrangements that cause planar defects and line defects are less likely to occur. Further, the rare earth-containing material is oxidized by the heat treatment in air in step c) to form a rare earth oxide. The rare earth oxide is not necessarily essential for obtaining the composite substrate of the present embodiment, and in that case, only the step d) of nitriding treatment may be performed. However, it is desirable that the rare earth oxide function as an auxiliary during the nitriding treatment and be utilized to promote a desired AlN layer formation reaction.

まず表面が(001)面方位、あるいは(110)面方位をもつサファイア基板上に、希土類元素を含む原料を塗布する。簡便に塗布できるスピンコート法により行ったが、それに限定されるものではなく、噴霧法、蒸着法、スパッタ法等により行っても構わない。また塗布を行わず、後述する窒化処理する工程にて希土類を含む雰囲気で行っても良い。またサファイア基板は表面と上記面方位が完全に一致している必要はなく、20deg以下程度のオフアングルを持っていても良い。   First, a raw material containing a rare earth element is coated on a sapphire substrate whose surface has a (001) plane orientation or a (110) plane orientation. Although the spin coating method which can be easily applied is used, it is not limited thereto, and may be performed by a spraying method, a vapor deposition method, a sputtering method or the like. Moreover, you may carry out by the atmosphere containing a rare earth at the process of nitriding-processing mentioned later, without coating. In addition, the sapphire substrate does not have to completely match the surface orientation with the above-mentioned plane orientation, and may have an off angle of about 20 deg or less.

スピンコート法では溶液を用いる必要がある。原料としては希土類硝酸塩のエタノール溶液および高純度化学研究所製の希土類MOD溶液が例示できる。MOD溶液は当該希土類元素の有機塩を、キシレンを主体とした溶液に溶かしたものである。揮発性が高いため塗布後の原料の再凝集を防止することができる。希土類硝酸塩のエタノール溶液または希土類MOD溶液を1000〜3000rpmで回転させたサファイア基板上で20〜120秒間スピンコートさせて塗布層を形成した。再凝集に注意を払えば、水溶液を用いることもできる。蒸着法やスパッタ法であれば、酸化物、金属といった形態の希土類原料を用いることができる。   In spin coating, it is necessary to use a solution. As a raw material, an ethanol solution of rare earth nitrate and a rare earth MOD solution manufactured by High Purity Chemical Laboratory can be exemplified. The MOD solution is obtained by dissolving the organic salt of the rare earth element in a solution mainly composed of xylene. Since the volatility is high, reaggregation of the raw material after application can be prevented. A coated layer was formed by spin coating a rare earth nitrate ethanol solution or a rare earth MOD solution on a sapphire substrate rotated at 1000 to 3000 rpm for 20 to 120 seconds. An aqueous solution can also be used if attention is paid to reaggregation. In the case of the vapor deposition method or the sputtering method, rare earth materials in the form of oxides or metals can be used.

原料として塩類を用いる場合、希土類を酸化物化するために空気中で熱処理することが好ましい。この熱処理により、別種のアニオンの混入を抑制できる。熱処理温度は塩類の種類にもよるが、500℃〜1400℃が好ましく、更に好ましくは600℃〜1000℃である。この温度範囲では基板表面の平滑性が維持され、かつ塗布溶液を完全に熱分解し、無機塩、有機塩であっても希土類酸化物にすることができる。   When using a salt as a raw material, in order to oxidize rare earths, it is preferable to heat-process in air. This heat treatment can suppress the mixing of other types of anions. The heat treatment temperature is preferably 500 ° C. to 1,400 ° C., more preferably 600 ° C. to 1000 ° C., although it depends on the type of salts. In this temperature range, the smoothness of the substrate surface is maintained, and the coating solution is completely pyrolyzed, and even inorganic salts and organic salts can be made into rare earth oxides.

窒化処理は希土類元素を表面に塗布したサファイア基板を窒素中で加熱し行う。図7を使って説明する。図7は加熱部を模式的に示したものである。加熱炉はカーボンヒーター25、試料設置台23および全体を覆うチャンバー28で構成されている。チャンバー28にはガス排気口26およびガス導入口27が設置されており、ガス排気口26は回転ポンプ(図示せず)および拡散ポンプ(図示せず)に連結されており、脱気できる構造となっている。また、ガス導入口27を通して窒素ガスを導入できる構造となっている。   The nitriding treatment is performed by heating a sapphire substrate coated with a rare earth element in nitrogen. This will be described using FIG. FIG. 7 schematically shows the heating unit. The heating furnace is composed of a carbon heater 25, a sample mount 23, and a chamber 28 covering the whole. A gas exhaust port 26 and a gas introduction port 27 are provided in the chamber 28, and the gas exhaust port 26 is connected to a rotary pump (not shown) and a diffusion pump (not shown), and can be degassed It has become. Further, nitrogen gas can be introduced through the gas inlet 27.

試料設置台23の上にアルミナ板24を載置し、その上に窒化処理基板20、カーボン21を載せる。また同時に窒化処理基板20およびカーボン21全体を覆うように略密閉状のアルミナ匣鉢22をアルミナ板24の上に載せて配置した。なお略密閉状とは、ガス流通を完全に遮断するほどの密閉性はないが、ガス流通をある程度抑制できる程度の密閉性という意味である。また希土類含有原料を窒化処理する際に配置する場合はカーボン21と同様に略密閉状の匣鉢で覆うように配置する。更に希土類含有原料やカーボンを付着配置する場合はアルミナ板24および/またはアルミナ匣鉢22の内側に付着させて行う。   The alumina plate 24 is placed on the sample placement table 23, and the substrate 20 to be nitrided and the carbon 21 are placed thereon. At the same time, a substantially airtight alumina pot 22 was placed on the alumina plate 24 so as to cover the entire nitrided substrate 20 and the entire carbon 21. The term “substantially sealed” means that the sealing property is not sufficient to completely shut off the gas flow, but is a sealing property to the extent that the gas flow can be suppressed to some extent. Further, when arranging the rare earth-containing raw material in the nitriding treatment, as in the case of the carbon 21, it is arranged so as to cover it with a substantially closed mortar. Furthermore, in the case where the rare earth-containing material or carbon is attached and disposed, it is attached to the inside of the alumina plate 24 and / or the alumina bowl 22.

本実施形態では密閉型の加熱炉および略密閉型の匣鉢にて雰囲気維持を行ったが、それに限るものではない。カーボン量と希土類元素量を制御できるのであれば、ガスフロー、あるいは開放された加熱部としても良い。   Although the atmosphere is maintained in the closed type heating furnace and the substantially closed mortar in the present embodiment, the present invention is not limited thereto. If the amount of carbon and the amount of rare earth element can be controlled, a gas flow or an open heating unit may be used.

加熱温度は希土類元素の種類にもよるが、1400〜1800℃、より好ましくは1500〜1700℃である。この温度より低いとAlN層の形成が十分ではなく、本実施形態の特徴をもつ複合基板10は得られない。一方温度が高すぎるとサファイア基板そのものの変質、あるいは酸窒化アルミニウム(AlON)が発生し、やはり本実施形態の特徴をもつ複合基板10は得にくくなってしまう。   Although heating temperature is based also on the kind of rare earth elements, it is 1400-1800 degreeC, More preferably, it is 1500-1700 degreeC. Below this temperature, the formation of the AlN layer is not sufficient, and the composite substrate 10 having the features of the present embodiment can not be obtained. On the other hand, if the temperature is too high, the sapphire substrate itself is degraded or aluminum oxynitride (AlON) is generated, and it is difficult to obtain the composite substrate 10 having the features of the present embodiment.

また窒化処理基板20近傍にカーボン21を配置する。上述したようにアルミナ板24および/またはアルミナ匣鉢22に付着配置しても良い。カーボン量は処理サイズと処理条件によって異なるため一概には言えない。少なすぎると窒化処理が十分に行えず本実施形態の特徴をもつ複合基板10は得られない。また多すぎる場合はAlN形成反応が急激に起こり、チルトやツイスト半値幅の劣化、表面平坦性の劣化、あるいは面方位の異なるAlNの析出を引き起こし、やはり本実施形態の特徴をもつ複合基板10は得にくくなる。窒化処理温度、時間、窒素濃度あるいは窒化処理基板面積といった条件を勘案した上でカーボン量を調整する必要がある。   Further, carbon 21 is disposed in the vicinity of the substrate 20 subjected to the nitriding treatment. As described above, it may be attached to the alumina plate 24 and / or the alumina bowl 22. The amount of carbon is different depending on the processing size and the processing conditions, so it can not be generally stated. If the amount is too small, the nitriding treatment can not be sufficiently performed, and the composite substrate 10 having the features of the present embodiment can not be obtained. On the other hand, if the amount is too large, the reaction of formation of AlN rapidly occurs, causing tilt, deterioration of half width of twist, deterioration of surface flatness, or precipitation of AlN having different plane orientation. It becomes difficult to get. It is necessary to adjust the amount of carbon in consideration of the conditions such as the nitriding temperature, time, nitrogen concentration, and the area of the nitrided substrate.

カーボンの配置法およびカーボンの形態に特に制限はないが、AlN層11の面内均一性に影響を及ぼすので、できるだけ一様になるように工夫する必要がある。図8では配置の一例を示す。2インチφサイズの窒化処理基板20の周囲にリング状に粉末カーボン21を均等に配置した。そのとき窒化処理基板20とカーボン21が直接接触しないように若干の隙間をあけてカーボン21を配置した。所望の複合基板が得られるなら、1か所にまとめて配置しても良く、匣鉢等の保持体に塗布しても良い。また、ブロックあるいは棒状のカーボンを配置しても良い。また本実施形態では1例として原料にカーボンを用いたが、有機物のような炭素原子を含む原料を用いても良く、更には炭素原子を含むガスを用いても良い。   There is no particular limitation on the arrangement method of carbon and the form of carbon, but since the in-plane uniformity of the AlN layer 11 is affected, it is necessary to devise to be as uniform as possible. FIG. 8 shows an example of the arrangement. Powdered carbon 21 was evenly arranged in a ring around the 2 inch φ sized nitrided substrate 20. At this time, the carbon 21 was disposed with a slight gap so that the nitrided substrate 20 and the carbon 21 were not in direct contact with each other. If a desired composite substrate can be obtained, it may be arranged in one place or may be applied to a holder such as a mortar and the like. In addition, block or rod-like carbon may be disposed. Although carbon is used as the raw material in this embodiment as an example, a raw material containing a carbon atom such as an organic substance may be used, and furthermore, a gas containing a carbon atom may be used.

この処理により、サファイア基板13表面にAlN層11が形成される。サファイア基板表面に塗布した希土類の大部分は窒化処理により消失する。窒化物あるいは炭化物を形成し、ガス化して消失するものと思われる。一部は複合基板10中サファイア表面141近傍に取り込まれ残留するが、極めて微量であり、本実施形態の特徴をもつ複合基板10を得ることができる。   By this process, the AlN layer 11 is formed on the surface of the sapphire substrate 13. Most of the rare earths applied to the surface of the sapphire substrate disappear due to the nitriding treatment. It is thought that nitrides or carbides are formed, gasified and disappear. Although a part is taken in near the sapphire surface 141 in the composite substrate 10 and remains, it is a very small amount, and the composite substrate 10 having the features of the present embodiment can be obtained.

<実施例1>
2インチφのサイズの表面の面方位が(001)面であるサファイア基板13に濃度2wt%のEuを含有するMOD溶液を、2000rpmで20秒間スピンコートにより塗布した。塗布後、150℃のホットプレート上で10分間乾燥させた後、空気中にて600℃、2時間熱処理した。熱処理後、100mm角のアルミナ板24に載せ、更に図8に示すように基板20の周囲に50mgの粉末状カーボン21をリング状に配置した。これを図7に示すように、75mm角、高さ30mmのアルミナ匣鉢22で全体を覆ったうえで、試料設置台23に設置した。窒化処理炉はカーボンをヒーターとする抵抗加熱型の電気炉である。加熱前に回転ポンプと拡散ポンプを用いて0.03Paまで脱気し、次いで100kPa(大気圧)になるまで窒素ガスを流した後、窒素ガスのフローを停止した。窒化処理は処理温度1650℃、処理時間24時間、昇降温速度600℃/時間にて行った。処理後の基板は透明であった。
Example 1
A MOD solution containing Eu at a concentration of 2 wt% was applied by spin coating at 2000 rpm for 20 seconds on a sapphire substrate 13 having a (001) plane orientation of a surface with a size of 2 inches φ. After coating, the coating was dried on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes, and then heat-treated in air at 600 ° C. for 2 hours. After the heat treatment, it was placed on an alumina plate 24 of 100 mm square, and 50 mg of powdered carbon 21 was further arranged in a ring around the substrate 20 as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the whole was covered with an alumina mortar 22 having a size of 75 mm square and a height of 30 mm, and then installed on the sample installation table 23. The nitriding treatment furnace is a resistance heating type electric furnace using carbon as a heater. Before heating, the gas was degassed to 0.03 Pa using a rotary pump and a diffusion pump, and after flowing nitrogen gas to 100 kPa (atmospheric pressure), the flow of nitrogen gas was stopped. The nitriding treatment was performed at a treatment temperature of 1650 ° C., for a treatment time of 24 hours, and at a temperature rising / falling speed of 600 ° C./hour. The processed substrate was transparent.

処理後に取り出した窒化処理基板20は透明であった。中心部付近から15mm角の試料を4つ切り出し、そのうちの1枚を用いてX線測定を行った。まず、CuをターゲットとするX線にて15〜80degの範囲で2θ/θスキャンを行ったところ、図2に示すようにサファイア(006)面、AlN(002)面およびAlN(004)面の回折線が観察され、異相および面方位の異なるAlN回折線は出現しなかった。また、サファイア(006)回折線強度に対するAlN(002)回折線強度は56%であった。X線ωロッキングカーブで測定したチルト半値幅はサファイア(006)面では0.041degであったのに対し、AlN(002)面では0.139degとサファイア(006)面の半値幅に対して3.3倍となっていた。また、サファイア(100)面およびAlN(100)面を用い、試料を面内に360deg回転させインプレーン測定を行ったところ、サファイア裏面141およびAlN層11いずれも60deg間隔で6本の回折線が見られた。2θ/θスキャンと併せて考えるとAlN層11は単結晶になっていることがわかる。またサファイア(100)面のツイスト半値幅は0.120degであったのに対しAlN(100)面のツイスト半値幅は0.173degと1.4倍となっていた。   The nitrided substrate 20 taken out after the treatment was transparent. Four 15 mm square samples were cut out from the vicinity of the center, and X-ray measurement was performed using one of them. First, when 2θ / θ scanning was performed in the range of 15 to 80 deg with a Cu-targeted X-ray, as shown in FIG. 2, the sapphire (006) surface, the AlN (002) surface and the AlN (004) surface were Diffraction lines were observed, and AIN diffraction lines having different phases and different plane orientations did not appear. The intensity of AlN (002) diffraction line relative to the intensity of sapphire (006) diffraction line was 56%. The half width of the tilt measured with the X-ray ω rocking curve was 0.041 deg for the sapphire (006) plane, while 0.193 deg for the AlN (002) plane and 3 for the half width of the sapphire (006) plane It was tripled. In addition, when in-plane measurement was performed by rotating the sample 360 degrees in the plane using sapphire (100) face and AlN (100) face, six diffraction lines were obtained at 60 deg intervals on both the sapphire back surface 141 and the AlN layer 11. It was seen. It can be seen that the AlN layer 11 is a single crystal when considered together with the 2θ / θ scan. Further, while the half width of the sapphire (100) plane was 0.120 deg, the half width of the AlN (100) plane was 1.4 times as 0.173 deg.

中心部付近から切り出した15mm角の別の試料を用いてESCAによりAlN層の厚さを調べた。その結果約500nmの膜厚であることが判明した。   The thickness of the AlN layer was examined by ESCA using another sample of 15 mm square cut out near the center. As a result, it was found that the film thickness was about 500 nm.

<実施例2>
実施例1で切り出した15mm角試料の1枚を用い、それを本実施形態の複合基板10として、複合基板10上にAlN単結晶形成を行ったAlN単結晶形成は以下の条件によるフラックス法で行った。イットリア安定化ジルコニア製ルツボに材料(組成:Si35.7wt%、C2.3wt%、Al62.0wt% 重量:300g)を入れて、高周波加熱炉の加熱領域に置いた。実施例1にて作製し15mm角に切り出した複合基板10をAlN層のAlN形成面12を下に向け固定したイットリア安定化ジルコニア製の撹拌治具を材料直上に配置した。窒素雰囲気中で材料温度を1600℃まで上げて溶融させた後、撹拌羽根で溶液を撹拌しながら5時間保持して溶液を窒素で飽和させた。その後複合基板を溶液表面に接触させ、100rpmで回転させながら、複合基板上にAlN単結晶を2時間成長させた。結晶成長が終了した後、複合基板を溶液から離し、室温まで冷却した。冷却後の複合基板上には厚さ8μmのAlN単結晶が形成されていた。
Example 2
An AlN single crystal formed by forming an AlN single crystal on the composite substrate 10 as the composite substrate 10 of the present embodiment using one of the 15 mm square samples cut out in Example 1 by the flux method under the following conditions went. The material (composition: Si 35.7 wt%, C 2.3 wt%, Al 6 2.0 wt% weight: 300 g) was placed in a yttria-stabilized zirconia crucible and placed in the heating region of a high frequency heating furnace. A stirring jig made of yttria-stabilized zirconia, in which the composite substrate 10 prepared in Example 1 and cut out to 15 mm square was fixed with the AlN formation surface 12 of the AlN layer facing downward, was disposed immediately above the material. After the material temperature was raised to 1600 ° C. in a nitrogen atmosphere for melting, the solution was kept stirring for 5 hours with a stirring blade to saturate the solution with nitrogen. Thereafter, the composite substrate was brought into contact with the solution surface, and while rotating at 100 rpm, AlN single crystals were grown for 2 hours on the composite substrate. After crystal growth was completed, the composite substrate was separated from the solution and cooled to room temperature. An AlN single crystal with a thickness of 8 μm was formed on the composite substrate after cooling.

この試料のAlN単結晶成長面を実施例1と同様の測定系にてX線測定を行ったところ、2θ/θスキャンではAlN(002)およびAlN(004)の回折線のみが出現し、チルト半値幅は0.063deg、ツイスト半値幅は0.132degと複合基板10のAlN層11より良好な結果を得、サファイア基板のチルトおよびツイスト半値幅に近い値を示していた。これにより複合基板10を基板として用いることにより、AlN単結晶を良質な状態で形成できることが判明した。   When X-ray measurement was performed on the AlN single crystal growth surface of this sample in the same measurement system as in Example 1, only diffraction lines of AlN (002) and AlN (004) appeared in 2θ / θ scan, and tilt was observed. The half width was 0.063 deg, and the twist half width was 0.132 deg, which was better than the AlN layer 11 of the composite substrate 10, and showed values close to the tilt and twist half widths of the sapphire substrate. Thus, it was found that by using the composite substrate 10 as a substrate, it is possible to form an AlN single crystal in a good quality state.

<実施例3>
実施例1で切り出した15mm角試料の1枚を用い、それを本実施形態の複合基板10として、複合基板10上に反応性スパッタにてAlN膜形成を行った。続いてAlをターゲットに用い、窒素ガスおよびArガスを流した状態で真空度を0.23Paに維持し、基板加熱温度を300℃にて8時間スパッタを行い、1μmの厚さにAlN膜を形成した。
Example 3
An AlN film was formed by reactive sputtering on the composite substrate 10 using one of the 15 mm square samples cut out in Example 1 as the composite substrate 10 of the present embodiment. Subsequently, using Al as a target and maintaining nitrogen gas and Ar gas flowing, the degree of vacuum is maintained at 0.23 Pa, sputtering is performed at a substrate heating temperature of 300 ° C. for 8 hours, and an AlN film is formed to a thickness of 1 μm. It formed.

偏光顕微鏡観察ではスパッタを行う前の複合基板10のAlN層11は若干の濃淡はあるもののほぼ一様な膜性状を示していた。クラックや転位等の欠陥は認められなかったが、局所的に10μmサイズ程度の六角形状の模様が膜内に観察された。周囲よりAlN形成が進行している領域と思われる。   In the polarization microscope observation, the AlN layer 11 of the composite substrate 10 before the sputtering showed a substantially uniform film property although there was some light and shade. Although defects such as cracks and dislocations were not observed, a hexagonal pattern of about 10 μm in size was locally observed in the film. It seems to be a region where AlN formation has progressed from the periphery.

スパッタ後のAlN膜表面を偏光顕微鏡にて観察を行ったところ、複合基板10のAlN層11にて認められた若干の濃淡は完全に消失し、一様な表面となっていた。またクラックや欠陥は認められず、局所的な六角形状の模様は視認が困難な程度にまで消失していた。これにより複合基板10を基板として用いることにより、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を良質な状態で形成できることが判明した。   The surface of the sputtered AlN film was observed with a polarization microscope, and it was found that some light and shade observed in the AlN layer 11 of the composite substrate 10 disappeared completely and became a uniform surface. In addition, no cracks or defects were observed, and the local hexagonal pattern disappeared to such an extent that visual recognition was difficult. Thus, it was found that by using the composite substrate 10 as a substrate, it is possible to form a semiconductor layer such as an AlN film or (AlGa) N in a good state.

この試料を実施例1と同様の測定系にてX線測定を行ったところ、2θ/θスキャンではAlN(002)、AlN(004)およびサファイア(006)面の回折線のみが出現し、またAlN(002)面の回折線強度はサファイア(006)面の回折線強度と比較して210.8%であった。チルト半値幅は0.474deg、ツイスト半値幅は0.583degと複合基板10のAlN層11よりブロードとなっていたが、現在良質なAlN膜が得られていないスパッタ法で形成されたAlN膜であることを考慮すれば、良好な結果と判断できる。   When this sample was subjected to X-ray measurement in the same measurement system as in Example 1, only diffraction lines of AlN (002), AlN (004) and sapphire (006) appeared in 2θ / θ scan, and The diffraction line intensity of the AlN (002) plane was 210.8% as compared to the diffraction line intensity of the sapphire (006) plane. Although the half width of the tilt is 0.474 deg, and the half width of the twist is 0.583 deg, which is wider than the AlN layer 11 of the composite substrate 10, it is an AlN film formed by the sputtering method that a good quality AlN film is not obtained Given some things, it can be judged as a good result.

<比較例1>
基板として表面が(001)面方位をもつ15mm角のサファイア基板を用い、実施例3と同一条件にて反応性スパッタにより厚さ1μmのAlN膜形成を行った。スパッタ後のAlN膜表面を顕微鏡観察したところ、60degまたは120degの角度をもって交差する直線状のクラックが無数に入っており、基板として使用できないことが判明した。
Comparative Example 1
An AlN film having a thickness of 1 μm was formed by reactive sputtering under the same conditions as in Example 3 using a 15 mm square sapphire substrate whose surface had a (001) plane orientation as a substrate. Microscopic observation of the sputtered AlN film surface revealed that there were innumerable linear cracks intersecting at an angle of 60 deg or 120 deg and could not be used as a substrate.

この試料を実施例1と同様の測定系にてX線測定を行ったところ、2θ/θスキャンではAlN(002)、AlN(004)およびサファイア(006)面の回折線のみが出現していたが、またAlN(002)面の回折線強度はサファイア(006)面の回折線強度と比較して98.8%と実施例3と比べても強度が弱くなっていた。またωロッキングカーブ半値幅は1.96deg、ツイスト半値幅は2.41degとこれらも実施例3と比べて極めてブロードな結果となっていた。   When this sample was subjected to X-ray measurement in the same measurement system as in Example 1, only diffraction lines of AlN (002), AlN (004) and sapphire (006) appeared in 2θ / θ scan. However, the diffraction line intensity of the AlN (002) plane was 98.8% lower than the diffraction line intensity of the sapphire (006) plane, which is lower than that of Example 3. In addition, the ω rocking curve half width is 1.96 deg, and the twist half width is 2.41 deg, which are also extremely broad compared to Example 3.

<実施例4>
2インチφのサイズの表面の面方位が(110)面であるサファイア基板を用いた以外は実施例1と同様な方法で複合基板を作製した。ただしカーボンは事前処理にてアルミナ板24およびアルミナ匣鉢22に付着させて供給した。すなわち80mgの粉末状カーボンをアルミナ板上に載置した2インチφサイズのアルミナ円板全面に均等になるように分散させて載置した後、アルミナ匣鉢22をアルミナ板24に載せ、窒素雰囲気中、1600℃、12時間の条件で熱処理した。これによりアルミナ円板上に載置された粉末カーボンは蒸発後、アルミナ匣鉢内側およびアルミナ板に付着した。これらのアルミナ板24およびアルミナ匣鉢22を用い、それらに付着したカーボンをカーボンの供給減として、窒化処理を行った。窒化処理は1600℃にて48時間行った。処理後の基板は透明であった。
Example 4
A composite substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that a sapphire substrate having a (110) plane was used as the surface orientation of the surface with a size of 2 inches φ. However, carbon was supplied by being attached to the alumina plate 24 and the alumina mortar 22 by pretreatment. That is, 80 mg of powdery carbon is uniformly dispersed on the entire surface of a 2-inch diameter alumina disc placed on an alumina plate and then placed, and then an alumina mortar 22 is placed on the alumina plate 24 to form a nitrogen atmosphere. It heat-treated on condition of 1600 degreeC and 12 hours inside. As a result, the powdered carbon placed on the alumina disc was evaporated and then adhered to the inside of the alumina crucible and to the alumina plate. Using these alumina plates 24 and alumina pots 22, nitriding treatment was carried out using carbon adhered to them as a carbon supply reduction. The nitriding treatment was performed at 1600 ° C. for 48 hours. The processed substrate was transparent.

中心部付近から切り出した15mm角の試料を切り出し、X線測定を行った。まず、CuをターゲットとするX線にて15〜80degの範囲で2θ/θスキャンを行ったところ、図4に示すようにサファイア(110)面およびAlN(002)面の回折線が出現し、一方、異相および面方位の異なるAlN回折線やサファイア回折線は出現しなかった。また、サファイア(110)回折線強度に対するAlN(002)回折線強度は20%であった。またX線ωロッキングカーブ測定によると、チルト半値幅はサファイア(110)面で0.035degであったのに対し、AlN(002)面では0.155degと、AlN(002)面のチルト半値幅はサファイア(110)面のチルト半値幅に対し4.4倍となっていた。また、サファイア(006)面およびAlN(100)面を用い、試料を面内に360deg回転させインプレーン測定を行ったところ、サファイア裏面142では180deg間隔で2本の、またAlN層11では60deg間隔で6本の回折線が見られた。2θ/θスキャンと併せて考えるとAlN層11は単結晶になっていることがわかる。またサファイア(006)面のツイスト半値幅は0.104degであったのに対しAlN(100)面のツイスト半値幅は0.250degと2.4倍となっていた。またESCAによってAlN層11の厚さを求めたところ、約300nmであった。   A 15 mm square sample cut out from near the center was cut out and subjected to X-ray measurement. First, when 2θ / θ scanning was performed in the range of 15 to 80 deg with a Cu-targeted X-ray, diffraction lines of the sapphire (110) surface and the AlN (002) surface appeared as shown in FIG. On the other hand, AlN diffraction lines and sapphire diffraction lines having different phases and different plane orientations did not appear. The intensity of AlN (002) diffraction line relative to the intensity of sapphire (110) diffraction line was 20%. Also, according to X-ray ω rocking curve measurement, the tilt half width is 0.035 deg for the sapphire (110) surface, while the half tilt width for the AlN (002) surface is 0.155 deg for the AlN (002) surface. Of the sapphire (110) plane was 4.4 times the half width of the tilt. In addition, when the sample was rotated 360 degrees in the plane using sapphire (006) plane and AlN (100) plane, in-plane measurement was performed. Six diffraction lines were observed at. It can be seen that the AlN layer 11 is a single crystal when considered together with the 2θ / θ scan. In addition, the half width of the sapphire (006) plane was 0.104 deg, while the half width of the AlN (100) plane was 2.4 times as 0.250 deg. Further, when the thickness of the AlN layer 11 was determined by ESCA, it was about 300 nm.

この複合基板10を用いてフラックス法によるAlN単結晶育成およびスパッタ法によるもAlN膜形成を試みたところ、実施例2および実施例3とほぼ同様の結果が得られたことから、この複合基板10でもクラックやワレのない、更には結晶品質を向上したAlN結晶、AlN膜あるいは(AlGa)N等の半導体層を形成することがわかった。   When an AlN film formation was tried also by AlN single crystal growth by a flux method and sputtering method using this composite substrate 10, almost the same results as in Example 2 and Example 3 were obtained. However, it has been found that a semiconductor layer such as an AlN crystal, an AlN film, or (AlGa) N, which is free of cracks and cracks and has further improved crystal quality, is formed.

本実施形態の複合基板は、発光素子および半導体素子用基板、あるいはAlN等の単結晶育成用の基板としても利用可能できる。また、高熱伝導性基板、表面弾性波用基板あるいは圧電基板としても利用することができる。   The composite substrate of the present embodiment can also be used as a light emitting device, a substrate for a semiconductor device, or a substrate for growing a single crystal such as AlN. Further, it can also be used as a high thermal conductivity substrate, a substrate for surface acoustic wave or a piezoelectric substrate.

10 複合基板
11 AlN層
111 AlN(002)面の回折線
112 AlN(004)面の回折線
113 AlN(002)面の回折線強度面積
114 AlN(002)面のX線ωロッキングカーブ
115 AlN(002)面のチルト半値幅
12 AlN形成面
13 サファイア基板
131 サファイア(006)面の回折線
132 サファイア(110)面の回折線
141 サファイア表面
142 サファイア裏面
20 窒化処理基板
21 カーボン
22 アルミナ匣鉢
23 試料設置台
24 アルミナ板
25 カーボンヒーター
26 ガス排気口
27 ガス導入口
28 チャンバー
10 composite substrate 11 AlN layer 111 diffraction line 112 of AlN (002) plane diffraction line 113 of AlN (004) plane diffraction line intensity area of AlN (002) plane 114 X-ray ω rocking curve 115 AlN (002) plane 002) plane half tilt width 12 AlN formation plane 13 sapphire substrate 131 diffraction line of sapphire (006) plane 132 diffraction line of sapphire (110) plane 141 sapphire surface 142 sapphire back surface 20 nitrided substrate 21 carbon 22 alumina bowl 23 sample Installation table 24 Alumina plate 25 Carbon heater 26 Gas exhaust 27 Gas inlet 28 Chamber

Claims (5)

表面の面方位が(001)であるサファイア基板表面に(001)面方位を持つAlN層が形成された複合基板であって、X線2θ/θスキャンによる前記サファイア基板の(006)面の回折線強度に対する前記AlN層の(002)面の回折線強度の比率が10%以上であり、かつX線測定による前記サファイア基板の(006)面のチルト半値幅に対する前記AlN層の(002)面のチルト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴とする複合基板。   A composite substrate in which an AlN layer having a (001) plane orientation is formed on a sapphire substrate surface having a plane orientation of (001) on the surface, which is a diffraction of the (006) plane of the sapphire substrate by X-ray 2θ / θ scanning. The ratio of the diffraction line intensity of the (002) plane of the AlN layer to the line intensity is 10% or more, and the (002) plane of the AlN layer to the half width of the tilt of the (006) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement. The composite substrate characterized in that the ratio of the half width of the tilt is within 5 times. X線測定による前記サファイア基板の(100)面のツイスト半値幅に対する前記AlN層の(100)面のツイスト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴とする請求項1に記載の複合基板。   The composite substrate according to claim 1, wherein a ratio of a twist half width of the (100) plane of the AlN layer to a twist half width of the (100) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement is 5 or less. . 表面の面方位が(110)であるサファイア基板表面に(001)面方位を持つAlN層が形成された複合基板であって、X線2θ/θスキャンによる前記サファイア基板の(110)面の回折線強度に対する前記AlN層の(002)面の回折線強度の比率が10%以上であり、かつX線測定による前記サファイア基板の(110)面のチルト半値幅に対する前記AlN層の(002)面のチルト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴とする複合基板。   A composite substrate in which an AlN layer having a (001) plane orientation is formed on a sapphire substrate surface having a (110) plane orientation of the surface, which is a diffraction of the (110) plane of the sapphire substrate by X-ray 2θ / θ scanning. The ratio of the diffraction line intensity of the (002) plane of the AlN layer to the line intensity is 10% or more, and the (002) plane of the AlN layer to the half width of the tilt of the (110) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement. The composite substrate characterized in that the ratio of the half width of the tilt is within 5 times. X線測定による前記サファイア基板の(006)面のツイスト半値幅に対する前記AlN層の(100)面のツイスト半値幅の比率が5倍以内であることを特徴とする請求項3に記載の複合基板。   The composite substrate according to claim 3, wherein a ratio of a twist half width of the (100) plane of the AlN layer to a twist half width of the (006) plane of the sapphire substrate by X-ray measurement is 5 times or less. . 前記AlN層の厚さが50nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の複合基板。   The composite substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein a thickness of the AlN layer is 50 nm or more and 1000 nm or less.
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