JP2019085290A - Iii族窒化物半導体基板 - Google Patents
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Abstract
Description
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。)
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:900℃以上1100℃以下
成長時間:1時間以上
V/III比:1以上20以下
成長膜厚:1.0mm以上
<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する。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極性側の面になることを確認する。
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
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
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
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
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する。
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: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
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
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
第3の評価では、XRCの半値幅で自立基板30の結晶性を評価する。
まず、MOCVD法で、a面方向に2°のオフ角を有するm面サファイア基板上に、バッファ層を介して、GaN層(第1の成長層23)を形成した。第1の成長層23の主面(露出面)は、N極性側の半極性面({−1−12−4}面(オフ角+α°))であった。また、第1の成長層23の厚さは約15μmであった。
MOCVD法で、just m面サファイア基板上に、バッファ層を介してGaN層を形成した。GaN層の主面(露出面)は、Ga極性側の半極性面((11−22)面)であった。また、GaN層の厚さは約1μmであった。
次に、本実施形態の製造方法により、半極性面を主面とし、最大径が50mm以上4インチ以下と大口径の自立基板30を得られることを確認する。
成長時間:15時間
V/III比:10
成長膜厚:4.4mm
成長時間:14時間
V/III比:10
成長膜厚:3.0mm(第2の成長層25ののべ膜厚は7.4mm)
次に、波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数を評価する。
GaN層(第1の成長層23)が下記の結晶性であるテンプレート基板20を使用し、第4の評価で開示したものと同様の製造方法で、Φ50mmの自立基板30を得た(図15参照)。
・テンプレート基板20のN極性側の半極性面(−1−12−2)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:749arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:758arcsec
・Φ50mmの自立基板30のGa極性側の半極性面(11−22)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:159arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:91arcsec
・Φ50mmの自立基板30のキャリア濃度:2.9×1018cm−3
・Φ50mmの自立基板30の不純物濃度
0:3.7×1018cm−3
Si:4.6×1017cm−3
GaN層(第1の成長層23)が下記の結晶性であるテンプレート基板20を使用し、第4の評価で開示したものと同様の製造方法で、Φ50mmの自立基板30を得た。
・テンプレート基板20のN極性側の半極性面(−1−12−2)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:1054arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:1002arcsec
・Φ50mmの自立基板30のGa極性側の半極性面(11−22)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:293arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:112arcsec
・Φ50mmの自立基板30のキャリア濃度:1.6×1018cm−3
GaN層(第1の成長層23)が下記の結晶性であるテンプレート基板20を使用し、第4の評価で開示したものと同様の製造方法で、Φ50mmの自立基板30を得た。
・テンプレート基板20のN極性側の半極性面(−1−12−2)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:2338arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:2952arcsec
・Φ50mmの自立基板30のGa極性側の半極性面(11−22)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:3154arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:1208arcsec
・Φ50mmの自立基板30のキャリア濃度:3.3×1018cm−3
図10に示すように、+c面GaN自立基板100の上に、HVPE法でGaNをエピタキシャル成長させることで、GaN層200を形成した。GaN層200の厚さはおよそ10mmだった。その後、図示するように、+c面GaN自立基板100とGaN層200とを含む積層体から、半極性面が露出するように基板を切り出し、それを加工することで、□10mmの半極性基板201を得た。
・□10mmの半極性基板201のGa極性側の半極性面(11−22)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:42arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:44arcsec
・□10mmの半極性基板201のキャリア濃度:4.7×1018cm−3
比較例2の□10mmの半極性基板201をGa極性側の半極性面が成長面となるよう3列×3行に並べ、その上に、HVPE法でGaNをエピタキシャル成長させることで、GaN層300を形成した(図11参照)。GaN層300の厚さは1.2mmだった。その後、図示するように、半極性基板201を除去することで、□30mmの半極性基板301を得た。
・□30mmの半極性基板301のGa極性側の半極性面(11−22)ロッキングカーブ半値幅
m軸に平行に入射:53arcsec
c軸を成長面に投影した投影軸に平行に入射:43arcsec
・□30mmの半極性基板301のキャリア濃度:7.7×1018cm−3
実施例2乃至4、比較例2及び3各々における光の吸収係数を測定した。光の吸収係数は分光光度計を用いて測定した。結果を図12に示す。また、各半極性基板のサイズ、ロッキングカーブ半値幅、キャリア濃度と波長500nm、530nm、550nm各々の光の吸収係数をまとめたものを表8に示す。
1. III族窒化物半導体結晶で構成され、最大径が50mm以上4インチ以下であり、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り、波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が9.0cm−1未満である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、
波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が8.0cm−1未満であるIII族窒化物半導体基板。
3. 1に記載のIII族窒化物半導体基板において、
波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が7.0cm−1未満である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、
厚さが300μm以上1000μm以下である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、
前記第1及び第2の主面各々に対してエックス線を前記III族窒化物半導体結晶のm軸に平行に入射し測定したXRC(X-ray Rocking Curve)の半値幅の差が500arcsec以下である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、
前記第1及び第2の主面各々に対してエックス線を前記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XRCの半値幅の差が500arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。
7. 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、
前記第1の主面に対してエックス線を前記III族窒化物半導体結晶のm軸に平行に入射し測定したXRCの半値幅が300arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。
8. 1から7のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記第1の主面に対してエックス線を前記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XRCの半値幅が150arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。
9. 1から8のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
キャリア濃度が5.0×1017cm−3以上4.5×1018cm−3以下であるIII族窒化物半導体基板。
20 テンプレート基板
21 サファイア基板
22 バッファ層
23 第1の成長層
24 成長面
25 第2の成長層
30 自立基板
Claims (9)
- III族窒化物半導体結晶で構成され、最大径が50mm以上4インチ以下であり、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り、波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が9.0cm−1未満である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、
波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が8.0cm−1未満である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、
波長500nm以上550nm以下の光の吸収係数が7.0cm−1未満である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、
厚さが300μm以上1000μm以下である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、
前記第1及び第2の主面各々に対してエックス線を前記III族窒化物半導体結晶のm軸に平行に入射し測定したXRC(X-ray Rocking Curve)の半値幅の差が500arcsec以下である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、
前記第1及び第2の主面各々に対してエックス線を前記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XRCの半値幅の差が500arcsec以下である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、
前記第1の主面に対してエックス線を前記III族窒化物半導体結晶のm軸に平行に入射し測定したXRCの半値幅が300arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1から7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、
前記第1の主面に対してエックス線を前記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XRCの半値幅が150arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1から8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、
キャリア濃度が5.0×1017cm−3以上4.5×1018cm−3以下であるIII族窒化物半導体基板。
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JP2007126320A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物系半導体基板およびその製造方法 |
WO2016098518A1 (ja) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 三菱化学株式会社 | GaN基板 |
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 |
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JP2007126320A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物系半導体基板およびその製造方法 |
WO2016098518A1 (ja) * | 2014-12-16 | 2016-06-23 | 三菱化学株式会社 | GaN基板 |
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 |
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