JP2019077587A - 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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019077587A JP2019077587A JP2017205838A JP2017205838A JP2019077587A JP 2019077587 A JP2019077587 A JP 2019077587A JP 2017205838 A JP2017205838 A JP 2017205838A JP 2017205838 A JP2017205838 A JP 2017205838A JP 2019077587 A JP2019077587 A JP 2019077587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plane
- nitride semiconductor
- group iii
- iii nitride
- growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 234
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 230
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 218
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 185
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 32
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 11
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000000984 pole figure measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005699 Stark effect Effects 0.000 description 3
- CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N alumanylidynemethyl(alumanylidynemethylalumanylidenemethylidene)alumane Chemical compound [Al]#C[Al]=C=[Al]C#[Al] CAVCGVPGBKGDTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 2
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000009546 growth abnormality Effects 0.000 description 2
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- -1 surface flatness Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- RVOMEIZTHYMDKM-UHFFFAOYSA-N triethylalumane;trimethylalumane Chemical compound C[Al](C)C.CC[Al](CC)CC RVOMEIZTHYMDKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、III族窒化物半導体基板上に形成されたデバイスの内部量子効率を向上させるための技術を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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２１と、サファイア基板２１の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層２２と、バッファ層２２の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層２３と、を有するIII族窒化物半導体基板２０を提供する。【選択図】図４
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と特許文献２に開示されている。特許文献１と特許文献２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。
また、関連する技術が特許文献３と特許文献４に開示されている。特許文献３と特許文献４に開示されているように、バルク状III族窒化物半導体結晶から半極性面を主面として有する結晶片を切り出して、その結晶片を接合して作製した、半極性面を主面としたIII族窒化物半導体結晶を製造する試みがなされている。
また、関連する技術が特許文献５に開示されている。特許文献５に開示されているように、ｃ面からｍ軸方向に傾斜した半極性面である（２０−２１）面及び（２０−２−１）面を主面としたＧａＮ系半導体光素子を製造する試みがなされている。
本発明は、III族窒化物半導体基板上に形成されたデバイスの内部量子効率を向上させるための技術を提供することを課題とする。
本発明によれば、
主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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と、
前記サファイア基板の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層と、
を有するIII族窒化物半導体基板が提供される。
主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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と、
前記サファイア基板の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層と、
を有する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、
主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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の主面上に、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む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、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である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。
主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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の主面上に、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む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、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である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、III族窒化物半導体基板上に形成されたデバイスの内部量子効率を向上させることができる。
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、本実施形態の概要について説明する。特徴的な複数の工程を含む本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法によれば、サファイア基板上に、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させることができる。結果、露出面（主面）がＮ極性側の半極性面、具体的には｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面となったIII族窒化物半導体層がサファイア基板上に位置するIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板）が得られる。また、当該テンプレート基板から、又は、当該テンプレート基板の上にIII族窒化物半導体を厚膜成長した積層体からサファイア基板を剥離することで、Ｎ極性側の半極性面、具体的には｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面を主面として有するIII族窒化物半導体層からなるIII族窒化物半導体基板（自立基板）が得られる。
なお、本実施形態では、「半極性面であって、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える面」を、「Ｇａ極性側の半極性面」と呼ぶ場合がある。また、「半極性面であって、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の面」を、「Ｎ極性側の半極性面」と呼ぶ場合がある。
このようなIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板、自立基板）上にデバイスを形成することで、内部量子効率の向上が実現される。以下、詳細に説明する。
まず、III族窒化物半導体基板（テンプレート基板）の製造方法を説明する。図３は、III族窒化物半導体基板（テンプレート基板）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。図示するように、III族窒化物半導体基板（テンプレート基板）の製造方法は、基板準備工程Ｓ１０と、熱処理工程Ｓ２０と、先流し工程Ｓ３０と、バッファ層形成工程Ｓ４０と、成長工程Ｓ５０とを有する。
基板準備工程Ｓ１０では、サファイア基板を準備する。サファイア基板の直径は、例えば、１インチ以上である。また、サファイア基板の厚さは、例えば、２５０μｍ以上である。
サファイア基板の主面の面方位は、その上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位をコントロールする複数の要素の中の１つである。当該要素とIII族窒化物半導体層の成長面の面方位との関係は、以下の実施例で示す。基板準備工程Ｓ１０では、主面が所望の面方位であるサファイア基板を準備する。
サファイア基板の主面は、例えば｛１０−１０｝面、又は、｛１０−１０｝面を所定の方向に所定角度傾斜した面である。
｛１０−１０｝面を所定の方向に所定角度傾斜した面は、例えば、｛１０−１０｝面を任意の方向に０°より大０．５°以下の中の何れかの角度で傾斜した面であってもよい。
また、｛１０−１０｝面を所定の方向に所定角度傾斜した面は、｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満の中のいずれかの角度で傾斜した面であってもよい。または、｛１０−１０｝面を所定の方向に所定角度傾斜した面は、｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に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ってもよい。例えば、｛１０−１０｝面を所定の方向に所定角度傾斜した面は、｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０．５°以上１．５°以下、１．５°以上２．５°以下、４．５°以上５．５°以下、６．５°以上７．５°以下、９．５°以上１０．５°以下の中のいずれかの角度で傾斜した面であってもよい。
熱処理工程Ｓ２０は、基板準備工程Ｓ１０の後に行われる。熱処理工程Ｓ２０では、サファイア基板に対して、以下の条件で熱処理を行う。
温度：８００℃以上１２００℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上７６０ｔｏｒｒ以下
熱処理時間：５分以上２０分以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただし、成長装置のサイズにより供給量は変動する為、これに限定されない。）
圧力：３０ｔｏｒｒ以上７６０ｔｏｒｒ以下
熱処理時間：５分以上２０分以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただし、成長装置のサイズにより供給量は変動する為、これに限定されない。）
なお、サファイア基板に対する熱処理は、窒化処理を行いながら行う場合と、窒化処理を行わずに行う場合とがある。窒化処理を行いながら熱処理を行う場合、熱処理時に０．５ｓｌｍ以上２０ｓｌｍ以下のＮＨ３がサファイア基板上に供給される（ただし成長装置のサイズにより供給量は変動する為、これに限定されない。）。また、窒化処理を行わずに熱処理を行う場合、熱処理時にＮＨ３が供給されない。
熱処理時の窒化処理の有無は、サファイア基板の主面上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位をコントロールする複数の要素の中の１つとなる場合がある。当該要素とIII族窒化物半導体層の成長面の面方位との関係は、以下の実施例で示す。
先流し工程Ｓ３０は、熱処理工程Ｓ２０の後に行われる。先流し工程Ｓ３０では、サファイア基板の主面上に以下の条件で金属含有ガスを供給する。先流し工程Ｓ３０は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内で行われてもよい。
温度：５００℃以上１０００℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：２０ｃｃｍ以上５００ｃｃｍ以下、１秒
以上６０秒以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：２０ｃｃｍ以上５００ｃｃｍ以下、１秒
以上６０秒以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
上記条件は、金属含有ガスとして有機金属原料であるトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムを供給する場合のものである。当該工程では、トリメチルアルミニウムトリエチルアルミニウムに代えて他の金属を含有する金属含有ガスを供給し、アルミニウム膜に代えて、チタン膜、バナジウム膜や銅膜等の他の金属膜をサファイア基板の主面上に形成してもよい。また、有機金属原料から生成するメタン、エチレン、エタン等の炭化水素化合物との反応膜である炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化バナジウムや炭化銅等の他の炭化金属膜をサファイア基板の主面上に形成してもよい。
先流し工程Ｓ３０により、サファイア基板の主面上に金属膜及び炭化金属膜が形成される。当該金属膜の存在が、その上に成長させる結晶の極性を反転させるための条件となる。すなわち、先流し工程Ｓ３０の実施は、サファイア基板の主面上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素の中の１つである。
バッファ層形成工程Ｓ４０は、先流し工程Ｓ３０の後に行われる。バッファ層形成工程Ｓ４０では、サファイア基板の主面上にバッファ層を形成する。バッファ層の厚さは、例えば、２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
バッファ層は、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、バッファ層を形成してもよい。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：８００℃以上９５０℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
トリメチルアルミニウム供給量：２０ｃｃｍ以上５００ｃｃｍ以下
ＮＨ３供給量：０．５ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
成長温度：８００℃以上９５０℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
トリメチルアルミニウム供給量：２０ｃｃｍ以上５００ｃｃｍ以下
ＮＨ３供給量：０．５ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
バッファ層形成工程Ｓ４０の成長条件は、サファイア基板の主面上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位をコントロールする複数の要素の中の１つとなる場合がある。当該要素とIII族窒化物半導体層の成長面の面方位との関係は、以下の実施例で示す。
また、バッファ層形成工程Ｓ４０における成長条件（比較的低めの所定の成長温度、具体的には８００〜９５０℃、および比較的低い圧力）は、Ｎ極性側を維持しながらＡｌＮを成長させるための条件となる。すなわち、バッファ層形成工程Ｓ４０における成長条件は、サファイア基板の主面上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素の中の１つである。
また、バッファ層の主面（成長面）の状態は、その上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位をコントロールするための１つの要素となる。
具体的には、サファイア基板の主面の面方位を｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満の中のいずれかの角度で傾斜した面とし、上記条件で熱処理工程Ｓ２０及び先流し工程Ｓ３０を行った後、上記条件でバッファ層形成工程Ｓ４０を行ってＡｌＮ層（バッファ層）を形成すると、ＡｌＮ層の主面は、｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む状態となる（図１０参照）。すなわち、ＡｌＮ層は多結晶となっている。その他の面は、｛１０−１０｝面、｛１１−２１｝面、｛１１−２２｝面、及び、｛１０−１３｝面も中の少なくとも１つを含む。以下の実施例で示すが、バッファ層形成工程Ｓ４０の後に、以下で説明する成長工程Ｓ５０を実施し、上述のようなＡｌＮ層（バッファ層）の上にＩＩＩ族窒化物半導体層を形成すると、ＩＩＩ族窒化物半導体層の主面を、｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面とすることができる（図１１参照）。すなわち、ＩＩＩ族窒化物半導体層は単結晶となっている。
図３に戻り、成長工程Ｓ５０は、バッファ層形成工程Ｓ４０の後に行われる。成長工程Ｓ５０では、バッファ層の上に、以下の成長条件でIII族窒化物半導体結晶（例：ＧａＮ結晶）をエピタキシャル成長させ、成長面が所定の面方位（Ｎ極性側の半極性面）となっているIII族窒化物半導体層を形成する。III族窒化物半導体層３０の厚さは、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下である。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：８００℃以上１０２５℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
ＴＭＧａ供給量：２５ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下
ＮＨ３供給量：１ｓｌｍ以上２０ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
成長温度：８００℃以上１０２５℃以下
圧力：３０ｔｏｒｒ以上２００ｔｏｒｒ以下
ＴＭＧａ供給量：２５ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下
ＮＨ３供給量：１ｓｌｍ以上２０ｓｌｍ以下
キャリアガス：Ｈ２、又は、Ｈ２とＮ２（Ｈ２比率０〜１００％）
キャリアガス供給量：３ｓｌｍ以上５０ｓｌｍ以下（ただしガスの供給量は成長装置のサイズや構成により変動する為、これに限定されない。）
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
成長工程Ｓ５０における成長条件（比較的低い成長温度、比較的低い圧力、比較的速い成長速度）は、Ｎ極性側を維持しながらＧａＮを成長させるための条件となる。すなわち、成長工程Ｓ５０における成長条件は、サファイア基板の主面上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素の中の１つである。
以上の条件で製造することで、図４に示すような、サファイア基板２１と、バッファ層２２と、III族窒化物半導体層２３とがこの順に積層し、III族窒化物半導体層２３の成長面２４の面方位がＮ極性側の半極性面となっているIII族窒化物半導体基板２０を製造することができる。また、製造条件を上記条件の範囲で調整することで、成長面２４の面方位を所望の半極性面（例：−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面）とすることができる。
次に、III族窒化物半導体基板（自立基板）の製造方法を説明する。
例えば、図３に示すフローで図４に示すような積層体（テンプレート基板）を製造した後、当該積層体からサファイア基板２１及びバッファ層２２を除去する（剥離工程）ことで、図５に示すようなIII族窒化物半導体層２３からなるIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）を製造することができる。サファイア基板２１及びバッファ層２２を除去する手段は特段制限されない。例えば、サファイア基板２１とIII族窒化物半導体層２３との間の線膨張係数差に起因する応力を利用して、これらを分離してもよい。そして、バッファ層２２を研磨やエッチング等で除去してもよい。
その他の除去例として、サファイア基板２１とバッファ層２２との間に剥離層を形成してもよい。例えば、炭化物（炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウムまたは炭化タンタル）が分散した炭素層、及び、炭化物（炭化アルミニウム、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウムまたは炭化タンタル）の層の積層体をサファイア基板２１上に形成した後に、窒化処理を行った層を剥離層として形成してもよい。
このような剥離層の上にバッファ層２２及びIII族窒化物半導体層２３を形成した後、当該積層体を、III族窒化物半導体層２３を形成する際の加熱温度よりも高い温度で加熱すると、剥離層の部分を境界にして、サファイア基板２１側の部分と、III族窒化物半導体層２３側の部分とに分離することができる。III族窒化物半導体層２３側の部分から、バッファ層２２等を研磨やエッチング等で除去することで、図５に示すようなIII族窒化物半導体層２３からなるIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）を得ることができる。
自立基板のその他の製造方法の例として、図３に示すフローで図４に示すような積層体（テンプレート基板）を製造した後、当該テンプレート基板の上に（III族窒化物半導体層２３の上に）、例えばＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法でIII族窒化物半導体を厚膜成長させてＨＶＰＥ層を形成してもよい。結果、テンプレート基板の上に（III族窒化物半導体層２３の上に）、露出面がＮ極性側の半極性面となったＩＩＩ族窒化物半導体のＨＶＰＥ層が得られる。ＨＶＰＥ法でIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる成長条件は特段制限されず、従来技術に準じたものを採用すれば、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてＩＩＩ族窒化物半導体を厚膜成長させることができる。そして、ＨＶＰＥ層からスライスなどして、III族窒化物半導体基板１０（自立基板）を得てもよい。
次に、上記製造方法で得られたIII族窒化物半導体基板２０（テンプレート基板）及びIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）の構成及び特徴を説明する。
図４に示すように、III族窒化物半導体基板２０（テンプレート基板）は、サファイア基板２１と、サファイア基板２１の上に形成されたバッファ層２２と、バッファ層２２の上に形成されたIII族窒化物半導体層２３とを有する。III族窒化物半導体層２３の主面（成長面２４）は、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の面である。
サファイア基板２１の主面（バッファ層２２と接する面）の面方位は、例えば｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満の中のいずれかの角度で傾斜した面である。この場合、ＡｌＮ層（バッファ層２２）は、主面（III族窒化物半導体層２３と接する面）の面方位が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む。ＡｌＮ層は多結晶となっている。その他の面は、｛１０−１０｝面、｛１１−２１｝面、｛１１−２２｝面、及び、｛１０−１３｝面の中の少なくとも１つを含む。そして、III族窒化物半導体層２３の主面（露出面）は、｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である。ＩＩＩ族窒化物半導体層は単結晶となっている。III族窒化物半導体層２３の膜厚は、１μｍ以上２０μｍ以下である。
以下の実施例で示すが、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える成長面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長した場合、III族窒化物半導体層の厚さが厚くなるほど結晶性が悪化する。結果、III族窒化物半導体層の厚さが厚くなるほどＸＲＣの半値幅は大きくなる。このため、成長面が半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える面の場合、結晶性が良好で、かつ、厚膜なIII族窒化物半導体層を製造することが困難である。
一方、以下の実施例で示すが、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の成長面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長した場合、III族窒化物半導体層の厚さが厚くなっても結晶性がほとんど変化しない。半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の成長面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長する本実施形態の場合、結晶性が上述のように良好で、かつ、厚膜（例えば１００μｍ以上）なIII族窒化物半導体層を製造することができる。
図５に示すように、III族窒化物半導体基板１０（自立基板）は、III族窒化物半導体結晶で構成されたIII族窒化物半導体層２３からなる。III族窒化物半導体基板１０（自立基板）の膜厚は１００μｍ以上である。自立基板は、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶で構成され、表裏の関係にある露出した第１の主面１１及び第２の主面１２はいずれも半極性面、いずれか一方は例えば｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である。
なお、サファイア基板上に、成長面が半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超えるIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長した後、III族窒化物半導体層からサファイア基板を除去すると、外観は、図５に示す本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）と同じになる。しかし、このような基板と、本実施形態のIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）とは、III族窒化物半導体をエピタキシャル成長する際の成長面が「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える」か「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満」かにおいて、相違する。
当該違いは、膜厚と、表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差との関係をみることで確認できる。
上述の通り、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える成長面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長した場合、III族窒化物半導体層の厚さが厚くなるほど結晶性が悪化し、ＸＲＣの半値幅は大きくなる。すなわち、膜厚が大きくなるほど、表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差は大きくなる。
一方、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の成長面上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長した場合、III族窒化物半導体層の厚さが厚くなっても結晶性がほとんど変化しない。すなわち、膜厚が大きくなっても、表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差は所定レベル以下となる。
以上より、膜厚が所定範囲である際の表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差を確認することで、そのIII族窒化物半導体基板が「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える」成長面上にエピタキシャル成長してできたものか、それとも、「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満」の成長面上にエピタキシャル成長してできたものかを確認することができる。
具体的には、「膜厚が３００μｍ以上である場合、表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差が１００ａｒｃｓｅｃ以下」を満たす場合、「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満」の成長面上にエピタキシャル成長してできたIII族窒化物半導体基板であるといえる。そして、「膜厚が３００μｍ以上である場合、表裏の関係にある主面のＸＲＣの半値幅の差が１００ａｒｃｓｅｃより大」を満たす場合、「半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える」成長面上にエピタキシャル成長してできたIII族窒化物半導体基板であるといえる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法によれば、サファイア基板上に、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させることができる。結果、図４に示すように、露出面（成長面２４）がＮ極性側の半極性面となったIII族窒化物半導体層２３がサファイア基板２１上に位置するIII族窒化物半導体基板２０（テンプレート基板）が得られる。また、図５に示すように、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させることで得られたIII族窒化物半導体層２３からなるIII族窒化物半導体基板１０（自立基板）が得られる。
また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法によれば、ＡｌＮ層（バッファ層２２）の主面（成長面）の状態を所望の状態にコントロールすることで、その上にエピタキシャル成長されるIII族窒化物半導体層の成長面の面方位を所望の状態にコントロールすることができる。
具体的には、ＡｌＮ層の主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むようにコントロールすると、III族窒化物半導体層の主面を｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面とすることができる。なお、ＡｌＮ層の主面に含まれるその他の面は、｛１０−１０｝面、｛１１−２１｝面、｛１１−２２｝面、｛１０−１３｝面等を含む。
このようなIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板、自立基板）上にデバイスを形成することで、内部量子効率の向上が実現される。
また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板、自立基板）を用いれば、面方位がＮ極性側の半極性面である主面上にデバイスを形成することができる。かかる場合、半極性面の効果によるピエゾ分極の低減だけでなく、自発分極の低減も実現される。このため、内部電界によっておこるシュタルク効果が抑制できる。
また、本発明者らは、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合、Ｇａ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合に比べて、表面状態が平坦になりやすいことを確認している。Ｇａ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合、ピットや、ｍ面成分由来のファセットが発生しやすい。このような点においても、本実施形態のIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板、自立基板）は優れる。
また、本発明者らは、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合、Ｇａ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合に比べて、不純物の取り込みが小さいことを確認している。具体的には、同じ装置及び同じ成長条件で成長させた２種類の極性面（Ｎ極性側の半極性面及びＧａ極性側の半極性面）のホール測定を行ったところ、Ｎ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合、Ｇａ極性側の半極性面を成長面としてIII族窒化物半導体を成長させた場合に比べて、キャリア濃度が１ケタ小さいことを確認した。これは、Ｏ原子の取り込みが低減できたためと推測される。このような点においても、本実施形態のIII族窒化物半導体基板（テンプレート基板、自立基板）は優れる。
また、本実施形態によれば、サファイア基板上に形成され、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の露出した主面を有するIII族窒化物半導体層と、下地基板としてサファイア基板を有するIII族窒化物半導体基板が提供される。また、上記III族窒化物半導体基板上に結晶成長を行うことにより、表裏の関係にある露出した第１及び第２の主面はいずれも半極性面であるIII族窒化物半導体自立基板が提供される。
本実施形態により提供されるIII族窒化物半導体自立基板の表裏の関係にある露出した第１及び第２の主面は、例えば、一方が、ｃ面からａ面方向へ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であり、もう一方は、−ｃ面から−ａ面方向へ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である。また、下地基板としてサファイア基板を有するIII族窒化物半導体基板の主面は、例えば−ｃ面からａ面方向へ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である。
特に主面上に発光デバイス（ＬＥＤ、ＬＤ）を形成した場合、ｃ面からａ面方向へ３９．１°傾いた面（（１１−２４）面）は、Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. 413-416にて報告されている図１に示すように、ピエゾ電界が０となる為、無極性面のｍ面及び、ａ面と同等のシュタルク効果による内部量子効率の低下の抑制効果によって消費電力の低減、発光効率の向上が得られる。また、−ｃ面から−ａ面方向へ３９．１°傾いた主面（（−１−１２−４）面）は、半極性面の効果によるピエゾ分極の低減だけでなく、窒素原子からガリウム原子の向きに発生している自発分極の低減も実現される。このため、発光デバイス（ＬＥＤ、ＬＤ）の活性層に生じる内部電界によっておこるシュタルク効果を更に抑制できるので、更なる発光デバイス（ＬＥＤ、ＬＤ）の性能向上が得られる。
特許文献１と特許文献２で提供されるIII族窒化物半導体層は共に半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える主面を有しており、本実施形態により提供される半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の主面を有するIII族窒化物半導体層及びサファイア基板を有するIII族窒化物半導体基板と比較して、デバイスの内部量子効率は低い。
本実施形態により提供される、下地基板としてサファイア基板を有するIII族窒化物半導体基板を用いれば、サファイア基板を周知技術、慣用技術を含む何らかの方法で除去すれば、用いたサファイア基板の大きさと同等の大口径かつ、基板面内の結晶性、表面平坦性、不純物濃度、面方位の軸ブレが均一かつ、緻密な製造技術を必要としないIII族窒化物半導体自立基板の製造が可能となる。ここでいう周知技術、慣用技術とは、例えば、化学的エッチングや機械研磨、熱応力を利用した結晶剥離などである。
特許文献３と特許文献４の方法で提供されるIII族窒化物半導体自立基板は、ｃ面を主面としたIII族窒化物半導体自立基板から任意の面方位に切出した結晶片を接合して作製した、半極性面を主面としたIII族窒化物半導体自立基板である。これを実現するためには、バルク結晶から結晶片を大量に切出す工程や、結晶片を高同じ結晶軸方向に高い精度で揃えた上で接合する工程が必要となる為、高い歩留りを実現するための緻密な技術が必要となる。また、結晶片を接合して基板の口径を大きくする為、接合部に原子位置のずれが生じ、当該部では高密度の転位が発生する。このため、基板の結晶性の低下と転位密度の面内分布むらが発生してしまう。また、接合面がｃ面、ｍ面、及び、ｍ面からｃ面方向へ傾斜した面である場合には｛１１−２２｝面や｛１０−１１｝面などのファセット面が出現し、図２に示すように大きな窪みや結晶成長異常が発生してしまうため、表面平坦性の顕著な悪化と接合強度不足が生じ、基板のハンドリングに困難が生じる。
また、図２に示すような大きな窪みや結晶成長異常に起因する表面平坦性の顕著な悪化と接合強度不足による基板のハンドリングの困難を解決する為、特許文献３と特許文献４の方法を用いて、接合面をａ面及びａ面からの傾斜面のみにする事が容易に考えられるが、この場合も、接合面での原子位置のずれによる転位発生と、これに伴う転位密度の面内分布むらは解決できない。また、ａ面またはａ面を傾斜させた面で結晶の接合を行うことから、本実施形態により提供される、a面の傾斜面を主面としたIII族窒化物半導体自立基板の製造はできない。
本実施形態により提供されるIII族窒化物半導体自立基板の第１および第２の主面はいずれも例えばa面の傾斜面である為、側面に劈開面（ｍ面）を有している。劈開面を有した基板を提供することにより、半導体レーザー（ＬＤ）において光共振に必要不可欠な、原子が規則的きれいに並んだ、平坦性に優れた反射鏡面を容易に得る事が可能となる。
特許文献５で提供される（２０−２１）面及び（２０−２−１）面を主面としたＧａＮ系半導体レーザー素子は、主面がｍ面の傾斜面である為に、側面に劈開面を有していない。したがって、光共振が得られる平坦性の高い反射鏡面を得る事が出来ない。よって、製品の製造にあたり側面を平坦化するための高度かつ緻密な技術が必要となり、製造工程が煩雑化している。また、平坦性が劣る反射鏡面を用いる為、劈開面を利用しミラー構造を作製したＧａＮ系半導体光レーザー素子に比べ、性能がおとる。
＜第１の評価＞
第１の評価では、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」のすべてを満たすことで、III族窒化物半導体層の成長面の面方位をＮ極性側の半極性面にできることを確認した。また、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」の中の少なくとも１つを満たさなかった場合、III族窒化物半導体層の成長面の面方位がＧａ極性側の半極性面になることを確認した。
第１の評価では、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」のすべてを満たすことで、III族窒化物半導体層の成長面の面方位をＮ極性側の半極性面にできることを確認した。また、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」の中の少なくとも１つを満たさなかった場合、III族窒化物半導体層の成長面の面方位がＧａ極性側の半極性面になることを確認した。
まず、主面の面方位がｍ面（（１０−１０）面）からａ面と平行になる方向に２°傾斜した面であるサファイア基板を用意した。サファイア基板の厚さは４３０μｍであり、直径は２インチであった。
そして、用意したサファイア基板に対して、以下の条件で熱処理工程Ｓ２０を実施した。
温度：１０００〜１０５０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
熱処理時間：１０分または１５分
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
圧力：１００ｔｏｒｒ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
熱処理時間：１０分または１５分
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、熱処理工程Ｓ２０の際に、２０ｓｌｍのＮＨ３を供給し、窒化処理を行った。
その後、以下の条件で先流し工程Ｓ３０を行った。
温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
その後、以下の条件でバッファ層形成工程Ｓ４０を行い、ＡｌＮ層を形成した。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量：９０ｓｃｃｍ
ＮＨ３供給量：５ｓｌｍ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量：９０ｓｃｃｍ
ＮＨ３供給量：５ｓｌｍ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
その後、以下の条件で成長工程Ｓ５０を行い、III族窒化物半導体層を形成した。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
圧力：１００ｔｏｒｒ
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
圧力：１００ｔｏｒｒ
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
なお、第１のサンプルの成長温度は９００℃±２５℃に制御し、第２のサンプルの成長温度は１０５０℃±２５℃に制御した。すなわち、第１のサンプルは、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」のすべてを満たすサンプルである。第２のサンプルは、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」の中の一部（成長工程Ｓ５０における成長温度）を満たさないサンプルである。
第１のサンプルのIII族窒化物半導体層の成長面の面方位は、（−１−１２−４）面から−a面方向５．０°傾斜かつ、ｍ面と平行になる方向に８．５°以下傾斜した面であった。一方、第２のサンプルのIII族窒化物半導体層の成長面の面方位は、（１１−２４）面からa面方向５．０°傾斜かつ、ｍ面と平行になる方向に８．５°以下傾斜した面であった。すなわち、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」を満たすか否かにより、成長面の面方位がＧａ極性となるかＮ極性となるかを調整できることが分かる。
図６に第１のサンプルにおける、（−１−１２−４）面、又は、（１１−２４）面のＸＲＤ極点測定結果を示す。回折ピークは極点の中心点から数度ずれた位置であることが確認できる。角度のずれを詳細に測定すると−a面方向５．０°かつ、ｍ面と平行になる方向に８．５°又は、ａ面方向５．０°かつ、ｍ面と平行になる方向に８．５°の位置であることが確認できる。
図７に第１のサンプルにおける、図４に示す露出面（成長面２４）がＮ極性であることを確認した結果を示す。また、比較として図８に＋ｃ面の厚膜成長ＧａＮ自立基板から第１のサンプルと同等の面方位になるようにスライスを行って作製したIII族窒化物半導体自立基板の結果を示す。第１のサンプル及び、＋ｃ面 ＧａＮ自立基板からスライスして作製した半極性自立基板ともに、両面（基板の表と裏）に１．５μｍダイヤ研磨を施し、りん酸硫酸混合液を１５０℃に保ち３０分間のエッチングを行った。
図７及び図８より、第１のサンプルの露出面（成長面２４）と＋ｃ面ＧａＮ自立基板からスライスして作製した半極性自立基板の裏面（Ｎ極性面）のエッチング表面状態が同等であることが確認できる。また、第１のサンプルの剥離面と＋ｃ面ＧａＮ自立基板からスライスして作製した半極性自立基板の表面（Ｇａ極性面）のエッチング表面状態が同等であることが確認できるので、図４に示す露出面（成長面２４）がＮ極性であることが確認できる。
なお、本発明者らは、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」の中のその他の一部を満たさない場合、また、全部を満たさない場合においても、成長面の面方位がＧａ極性となることを確認している。
＜第２の評価＞
第２の評価では、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整するための複数の要素」を調整することで、III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整できることを確認した。
第２の評価では、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整するための複数の要素」を調整することで、III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整できることを確認した。
まず、主面の面方位が様々なサファイア基板を複数用意した。サファイア基板の厚さは４３０μｍであり、直径は２インチであった。
そして、用意したサファイア基板各々に対して、以下の条件で熱処理工程Ｓ２０を行った。
温度：１０００〜１０５０℃
圧力：２００ｔｏｒｒ
熱処理時間：１０分
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
圧力：２００ｔｏｒｒ
熱処理時間：１０分
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、熱処理時の窒化処理の有無を異ならせたサンプルを作成した。具体的には、熱処理時に２０ｓｌｍのＮＨ３を供給し、窒化処理を行うサンプルと、熱処理時にＮＨ３を供給せず、窒化処理を行わないサンプルの両方を作成した。
その後、以下の条件で先流し工程Ｓ３０を行った。
温度：８８０〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
温度：８８０〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、先流し工程Ｓ３０を行うサンプルと、行わないサンプルの両方を作成した。
その後、サファイア基板の主面（露出面）上に、以下の条件で、約１５０ｎｍの厚さのバッファ層（ＡｌＮバッファ層）を形成した。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、成長温度は、サンプルごとに、７００℃以上１１１０℃以下の範囲で異ならせた。
その後、バッファ層の上に、以下の条件で、約１５μｍの厚さのIII族窒化物半導体層（ＧａＮ層）を形成した。
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：９００〜１１００℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
Ｖ／III比：３２１
ＴＭＧａ供給量：５０〜５００ｃｃｍ（ランプアップ）
ＮＨ３供給量：５〜１０ｓｌｍ（ランプアップ）
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長温度：９００〜１１００℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
Ｖ／III比：３２１
ＴＭＧａ供給量：５０〜５００ｃｃｍ（ランプアップ）
ＮＨ３供給量：５〜１０ｓｌｍ（ランプアップ）
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
以上のようにして、サファイア基板と、バッファ層と、III族窒化物半導体層とがこの順に積層したIII族窒化物半導体基板１を製造した。
表１乃至７に、「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整するための複数の要素」と、III族窒化物半導体層の成長面の面方位との関係を示す。
表中の「サファイア主面」の欄には、サファイア基板の主面の面方位が示されている。「昇温時の窒化処理」の欄には、熱処理工程Ｓ２０の際の昇温時の窒化処理の有無（「有り」または「無し」）が示されている。「トリメチルアルミニウム先流し工程の有無」の欄には、トリメチルアルミニウム先流し工程の有無（「有り」または「無し」）が示されている。「ＡｌＮバッファ成長温度」の欄には、バッファ層形成工程における成長温度が示されている。「ＧａＮ成長温度」の欄には、ＧａＮ層形成工程における成長温度が示されている。「III族窒化物半導体層の成長面」の欄には、III族窒化物半導体層の成長面の面方位が示されている。
当該結果によれば、上述した「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整するための複数の要素」を調整することで、III族窒化物半導体層の成長面を半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０を超える面の中で調整できることが分かる。そして、第１の評価の結果と第２の評価の結果とに基づけば、「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を、Ｎ極性側の半極性面とするための複数の要素」のすべてを満たしたうえで、「III族窒化物半導体層の成長面の面方位を調整するための複数の要素」を調整することで、III族窒化物半導体層の成長面を、半極性面であり、ミラー指数（ｈｋｍｌ）で表され、ｌが０未満の中で調整できることが分かる。
＜第３の評価＞
本手法により作製したサンプルの結晶性について評価した。試料は３種類を準備した。サンプルＡは、本明細記載の手法により作製したものであり、｛１１−２３｝面を成長面としている。サンプルＢ、Ｃは比較用サンプルであり、サンプルＢは｛１０−１０｝面を成長面とした。また、サンプルＣは｛１１−２２｝面を成長面とした。なお、｛１１−２３｝面は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面に該当する。
本手法により作製したサンプルの結晶性について評価した。試料は３種類を準備した。サンプルＡは、本明細記載の手法により作製したものであり、｛１１−２３｝面を成長面としている。サンプルＢ、Ｃは比較用サンプルであり、サンプルＢは｛１０−１０｝面を成長面とした。また、サンプルＣは｛１１−２２｝面を成長面とした。なお、｛１１−２３｝面は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面に該当する。
図９に、各サンプルに対し、複数のＧａＮ膜厚時にエックス線をIII族窒化物半導体結晶のｃ軸の投影軸に平行に入射し測定した場合のＸＲＣ半値幅を示す。 但し、主面が｛１１−２３｝面であるサンプルＣは、消滅則により｛１１−２３｝面のエックス線回折が得られないため、｛１１−２２｝面のＸＲＣ半値幅を測定した。
図９より、サンプルＡはＧａＮ層の膜厚が大きくなっても、ＸＲＣ半値幅がほとんど変化しないことが分かる。これに対し、サンプルＢ及びＣは、ＧａＮ層の膜厚が大きくなるにつれて、ＸＲＣ半値幅が大きくなる傾向が読み取れる。
＜第４の評価＞
本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法により、ＡｌＮ層（バッファ層２２）の主面（III族窒化物半導体層２３と接する面）の面方位が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む状態にできることを確認する。また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法により、当該ＡｌＮ層（バッファ層２２）の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させると、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層２３を形成できることを確認する。
本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法により、ＡｌＮ層（バッファ層２２）の主面（III族窒化物半導体層２３と接する面）の面方位が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む状態にできることを確認する。また、本実施形態のIII族窒化物半導体基板の製造方法により、当該ＡｌＮ層（バッファ層２２）の上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル成長させると、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層２３を形成できることを確認する。
まず、主面の面方位がｍ面（（１０−１０）面）からａ面と平行になる方向に２°傾斜した面であるサファイア基板を用意した。サファイア基板の厚さは４３０μｍであり、直径は２インチであった。
上記条件のサファイア基板に対して以下の条件で熱処理工程Ｓ２０、先流し工程Ｓ３０及びバッファ層形成工程Ｓ４０をこの順に行うことで、サファイア基板とＡｌＮ層とを積層した積層体を形成した。また、上記条件の他のサファイア基板に対して以下の条件で熱処理工程Ｓ２０、先流し工程Ｓ３０、バッファ層形成工程Ｓ４０及び成長工程Ｓ５０をこの順に行うことで、サファイア基板とＡｌＮ層とIII族窒化物半導体層とをこの順に積層した積層体を形成した。
「熱処理工程Ｓ２０」
温度：１０００〜１０５０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
熱処理時間：１０分または１５分
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、２０ｓｌｍのＮＨ３を供給し、窒化処理を行った。
温度：１０００〜１０５０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
熱処理時間：１０分または１５分
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
なお、２０ｓｌｍのＮＨ３を供給し、窒化処理を行った。
「先流し工程Ｓ３０」
温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量、供給時間：９０ｓｃｃｍ、１０秒
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
「バッファ層形成工程Ｓ４０」
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量：９０ｓｃｃｍ
ＮＨ３供給量：５ｓｌｍ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：８００〜９３０℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
トリメチルアルミニウム供給量：９０ｓｃｃｍ
ＮＨ３供給量：５ｓｌｍ
キャリアガス：Ｈ２、Ｎ２
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
「成長工程Ｓ５０」
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：９００℃±２５℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
膜厚：１５μｍ程度
成長方法：ＭＯＣＶＤ法
成長温度：９００℃±２５℃
圧力：１００ｔｏｒｒ
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
キャリアガス供給量：１５ｓｌｍ
成長速度：１０μｍ／ｈ以上
膜厚：１５μｍ程度
図１２に、サファイア基板とＡｌＮ層とを積層した積層体において、ＡｌＮ層の主面（露出面）の極点図測定を行った結果（（００２）回折極点図）を示す。
図示するように、ＡｌＮ層の主面（露出面）は、（−１−１２−４）面、及び、（−１−１２−４）面［双晶］に加え、｛１０−１０｝面、｛１１−２１｝面、｛１１−２１｝面［双晶］及び｛１１−２２｝面を含んでいた。また、測定原理上、図の結果には現れていないが、発明者は、ＡｌＮ層の主面（露出面）は｛１０−１３｝面をさらに含んでいたことを確認している。
図１３に、ＡｌＮ層の主面（露出面）を原子間力顕微鏡で観察した像を示す。図中の数字は、図の下方向に凹凸構造の側面（（００１面）またはその傾いた面）を向けるために必要な面内回転角である。図１２に示す極点図測定で得られた回折角と一致していた。
以上、極点図測定、及び、表面観察両方において、ＡｌＮ層（バッファ層２２）の主面（露出面）の面方位が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む状態にできることを確認できた。
図１４に、サファイア基板とＡｌＮ層とIII族窒化物半導体層とをこの順に積層した積層体において、ＩＩＩ族窒化物半導体層の主面（露出面）の極点図測定を行った結果（（００２）極点図）を示す。
図示するように、ＩＩＩ族窒化物半導体層の主面において、｛−１−１２−４｝面以外の面からの回折や、｛−１−１２−４｝面［双晶］からの回折はなかった。以上、極点図測定において、ＩＩＩ族窒化物半導体層の主面が｛−１−１２−４｝面の単一層となっていることを確認できた。｛−１−１２−４｝面の成長速度が他面に比べて大きく、他面より優先して成長することが原因であると考えられる。
また、図１２および図１４の結果から、図１０および図１１のような成長モデルが想定されるが、このようなモデルで成長が行われる場合、｛−１−１２−４｝面が他面に覆いかぶさる形での成長が行われる。すなわち、部分的な横方向成長が行われる。このことも本願発明の特徴である。III族窒化物半導体層の成長時に横方向成長の成分が含まれることにより、各種欠陥が低減され、III族窒化物半導体層の結晶性が向上する。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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と、
前記サファイア基板の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層と、
を有する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、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１０｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
３． １または２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２１｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
４． １から３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２２｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
５． １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１３｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
６． １から５のいずれかに記載の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厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
７． １から６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層はＡｌＮ層であるIII族窒化物半導体基板。
８． 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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の主面上に、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む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、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である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。
１． 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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と、
前記サファイア基板の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層と、
を有する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、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１０｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
３． １または２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２１｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
４． １から３のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２２｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
５． １から４のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１３｝面を含むIII族窒化物半導体基板。
６． １から５のいずれかに記載の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厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。
７． １から６のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層はＡｌＮ層であるIII族窒化物半導体基板。
８． 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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の主面上に、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む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、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である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。
１０ III族窒化物半導体基板
１１ 第１の主面
１２ 第２の主面
２０ III族窒化物半導体基板
２１ サファイア基板
２２ バッファ層
２３ III族窒化物半導体層
２４ 成長面
１１ 第１の主面
１２ 第２の主面
２０ III族窒化物半導体基板
２１ サファイア基板
２２ バッファ層
２３ III族窒化物半導体層
２４ 成長面
Claims (8)
- 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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と、
前記サファイア基板の主面上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含むバッファ層と、
前記バッファ層の上に位置し、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面であるIII族窒化物半導体層と、
を有する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、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１０｝面を含むIII族窒化物半導体基板。 - 請求項１または２に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２１｝面を含むIII族窒化物半導体基板。 - 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、
前記バッファ層の前記主面は、｛１１−２２｝面を含むIII族窒化物半導体基板。 - 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、
前記バッファ層の前記主面は、｛１０−１３｝面を含むIII族窒化物半導体基板。 - 請求項１から５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III族窒化物半導体層の厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項１から６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、
前記バッファ層はＡｌＮ層であるIII族窒化物半導体基板。 - 主面の面方位が｛１０−１０｝面をａ面と平行になる方向に０°より大１０．５°未満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の主面上に、主面が｛−１−１２−４｝面及び｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面の少なくとも一方と、その他の面とを含む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、主面が｛−１−１２−４｝面又は｛−１−１２−４｝面から１０°以内のオフ角を有する面である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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017205838A JP6934802B2 (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017205838A JP6934802B2 (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019077587A true JP2019077587A (ja) | 2019-05-23 |
| JP6934802B2 JP6934802B2 (ja) | 2021-09-15 |
Family
ID=66627402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017205838A Active JP6934802B2 (ja) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6934802B2 (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290960A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 非極性ｍ面窒化物半導体の製造方法 |
| JP2011042542A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Furukawa Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法およびｉｉｉ族窒化物基板 |
| JP2013201250A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 窒化物系化合物半導体層、窒化物半導体発光デバイス、窒化物系化合物半導体層の製造方法および窒化物半導体発光デバイスの製造方法 |
| JP2014227313A (ja) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 三菱化学株式会社 | 反応容器の設置方法、及び該設置方法で反応容器を設置した耐圧性容器を用いた周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2015032730A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体構造およびそれを製造する方法 |
| JP2015097261A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-05-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 窒化物半導体積層構造、半導体発光素子および窒化物半導体積層構造を製造する方法 |
| JP2016012717A (ja) * | 2014-06-05 | 2016-01-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 窒化物半導体構造、窒化物半導体構造を備えた電子デバイス、窒化物半導体構造を備えた発光デバイス、および窒化物半導体構造を製造する方法 |
| JP2017141120A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 古河機械金属株式会社 | 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 |
-
2017
- 2017-10-25 JP JP2017205838A patent/JP6934802B2/ja active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290960A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 非極性ｍ面窒化物半導体の製造方法 |
| JP2011042542A (ja) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Furukawa Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法およびｉｉｉ族窒化物基板 |
| JP2013201250A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 窒化物系化合物半導体層、窒化物半導体発光デバイス、窒化物系化合物半導体層の製造方法および窒化物半導体発光デバイスの製造方法 |
| JP2014227313A (ja) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 三菱化学株式会社 | 反応容器の設置方法、及び該設置方法で反応容器を設置した耐圧性容器を用いた周期表第１３族金属窒化物半導体結晶の製造方法 |
| JP2015032730A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体構造およびそれを製造する方法 |
| JP2015097261A (ja) * | 2013-10-11 | 2015-05-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 窒化物半導体積層構造、半導体発光素子および窒化物半導体積層構造を製造する方法 |
| JP2016012717A (ja) * | 2014-06-05 | 2016-01-21 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 窒化物半導体構造、窒化物半導体構造を備えた電子デバイス、窒化物半導体構造を備えた発光デバイス、および窒化物半導体構造を製造する方法 |
| JP2017141120A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 古河機械金属株式会社 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6934802B2 (ja) | 2021-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI490918B (zh) | 半極性氮化（鋁，銦，鎵，硼）之改良成長方法 | |
| TWI453813B (zh) | 用於生長平坦半極性的氮化鎵之技術 | |
| JP4462251B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体基板及びｉｉｉ−ｖ族窒化物系発光素子 | |
| TWI404122B (zh) | 增進半-極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ藉由金屬有機化學氣相沈積生長之方法 | |
| JP5293591B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法、およびテンプレート基板 | |
| JP2009524251A (ja) | 有機金属化学気相成長を介して半極性（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎの成長を促進させるための方法 | |
| WO2010113423A1 (ja) | 窒化物半導体の結晶成長方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP2011042542A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法およびｉｉｉ族窒化物基板 | |
| CN102067286B (zh) | 氮化物半导体的晶体生长方法和半导体装置的制造方法 | |
| KR102415252B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체 기판 및 ⅲ족 질화물 반도체 기판의 제조방법 | |
| JP2009143778A (ja) | 窒化アルミニウム結晶の成長方法と窒化アルミニウム基板および半導体デバイス | |
| JP5814131B2 (ja) | 構造体、及び半導体基板の製造方法 | |
| KR102425366B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체 기판 및 ⅲ족 질화물 반도체 기판의 제조방법 | |
| CN108963042B (zh) | Ramo4基板及氮化物半导体装置 | |
| JP2015032730A (ja) | 窒化物半導体構造およびそれを製造する方法 | |
| JP6934802B2 (ja) | 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 | |
| JP6894825B2 (ja) | 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 | |
| JP6865669B2 (ja) | 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 | |
| CN114600248A (zh) | 半导体元件和半导体元件的制造方法 | |
| JP6982469B2 (ja) | 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 | |
| WO2018180672A1 (ja) | 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 | |
| JP7084123B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体基板 | |
| WO2020162346A1 (ja) | 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 | |
| JP2012136418A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体基板とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200904 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210526 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210601 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210729 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210817 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210824 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6934802 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |