JP2020019675A - Nitride crystal member, manufacturing method thereof, laminated nitride crystal substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

Nitride crystal member, manufacturing method thereof, laminated nitride crystal substrate and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2020019675A
JP2020019675A JP2018144452A JP2018144452A JP2020019675A JP 2020019675 A JP2020019675 A JP 2020019675A JP 2018144452 A JP2018144452 A JP 2018144452A JP 2018144452 A JP2018144452 A JP 2018144452A JP 2020019675 A JP2020019675 A JP 2020019675A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride crystal
crystal layer
substrate
layer
grown
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
Application number
JP2018144452A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7231352B2 (en
Inventor
丈洋 吉田
Takehiro Yoshida
丈洋 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sciocs Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Sciocs Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd, Sciocs Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2018144452A priority Critical patent/JP7231352B2/en
Publication of JP2020019675A publication Critical patent/JP2020019675A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7231352B2 publication Critical patent/JP7231352B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

To provide a nitride crystal member manufacturable without a grinding step and a polishing step, and having a ground surface capable of epitaxially growing a nitride crystal layer.SOLUTION: A nitride crystal member is constituted of a crystal of a group III nitride, and has a ground surface for growing a nitride crystal layer. The ground surface is a surface capable of epitaxially growing the nitride crystal layer so that surface roughness expressed by a peak-to-valley value PV becomes 0.01 μm or more and 10 μm or less, and that a dislocation density in the nitride crystal layer becomes double or less of a dislocation density in the nitride crystal member.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、窒化物結晶部材とその製造方法、および、積層窒化物結晶基板とその製造方法に関する。   The present invention relates to a nitride crystal member and a method for manufacturing the same, and a laminated nitride crystal substrate and a method for manufacturing the same.

窒化ガリウム(GaN)等のIII族窒化物(以下、窒化物ともいう)は、発光素子、トランジスタ等の半導体装置を製造するための材料として用いられている。窒化物結晶で構成された部材上に窒化物結晶層をエピタキシャル成長させる技術は、高品質な窒化物結晶層が得られるため注目されている。例えばGaN基板上へのエピタキシャル成長の利点について、非特許文献1に説明されている。   BACKGROUND ART Group III nitrides (hereinafter also referred to as nitrides) such as gallium nitride (GaN) are used as materials for manufacturing semiconductor devices such as light-emitting elements and transistors. 2. Description of the Related Art A technique for epitaxially growing a nitride crystal layer on a member made of a nitride crystal has attracted attention because a high-quality nitride crystal layer can be obtained. For example, Non-Patent Document 1 describes the advantage of epitaxial growth on a GaN substrate.

大島祐一、外5名、「ボイド形成剥離法によるGaN基板」、日立電線、No.26(2007−1)、p.31−36Yuichi Oshima and five others, “GaN substrate by void formation peeling method”, Hitachi Cable, 26 (2007-1), p. 31-36

例えばGaN基板において、エピタキシャル成長用の下地面として用いられる主面は、研削工程および研磨工程により、平坦な鏡面に仕上げられている。しかしながら、このような鏡面を得るためには、研削工程および研磨工程が必要であるため、非常に手間がかかる。   For example, in a GaN substrate, a main surface used as a ground for epitaxial growth is finished to a flat mirror surface by a grinding process and a polishing process. However, in order to obtain such a mirror surface, a grinding step and a polishing step are required, which is very troublesome.

本発明の一目的は、研削工程および研磨工程を行わなくとも製造が可能であり、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる下地面を有する窒化物結晶部材および積層窒化物結晶基板を提供することである。   An object of the present invention is to provide a nitride crystal member and a laminated nitride crystal substrate which can be manufactured without performing a grinding step and a polishing step and have a base surface on which a nitride crystal layer can be epitaxially grown. It is.

本発明の一態様によれば
III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材
が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a nitride crystal member including a group III nitride crystal and having a lower ground surface for growing a nitride crystal layer,
The base surface has a surface roughness PV expressed by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and a dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less of a dislocation density in the nitride crystal member. Is a surface on which the nitride crystal layer can be epitaxially grown.
A nitride crystal member is provided.

本発明の他の態様によれば、
III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法
が提供される。
According to another aspect of the present invention,
Preparing a nitride crystal member composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a lower ground for growth of a nitride crystal layer,
Etching said surface,
Removing the group III element generated due to the etching such that adhesion to the base surface is suppressed;
A method for producing a nitride crystal member comprising:
By etching the surface and removing the group III element generated due to the etching so that the adhesion to the base surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal member. As described above, the nitride crystal layer is used as the base surface on which epitaxial growth can be performed,
A method for manufacturing a nitride crystal member is provided.

本発明のさらに他の態様によれば、
III族窒化物の結晶で構成され、第1主面を有する窒化物結晶基板と、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面上にエピタキシャル成長され、第2主面を有する第1窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記窒化物結晶基板の前記第1主面と比べて高い平坦性を有し、第2窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板
が提供される。
According to yet another aspect of the present invention,
A nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having a first main surface;
A first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and epitaxially grown on the first main surface and having a second main surface;
A laminated nitride crystal substrate comprising:
The second main surface of the first nitride crystal layer has higher flatness than the first main surface of the nitride crystal substrate, and is a lower ground surface for growing the second nitride crystal layer. ,
A laminated nitride crystal substrate is provided.

本発明のさらに他の態様によれば、
III族窒化物の結晶で構成され、第1窒化物結晶層の成長用の第1主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去し、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面と比べて平坦性が高い第2主面を有する第1窒化物結晶層を、前記第1主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記第1窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第1窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第1主面とし、
前記第2主面が、第2窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第2窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第2窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法
が提供される。
According to yet another aspect of the present invention,
Preparing an as-sliced nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a first main surface for growing a first nitride crystal layer;
Etching said surface,
Removing a group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed;
Epitaxially growing a first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and having a second main surface having a higher flatness than the first main surface on the first main surface;
A method for producing a laminated nitride crystal substrate comprising:
By etching the surface and removing a Group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the first nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal substrate. The first main surface on which the first nitride crystal layer can be epitaxially grown,
The second main surface is used as a ground for growing a second nitride crystal layer,
The second nitride crystal layer can be epitaxially grown such that the dislocation density in the second nitride crystal layer is equal to or less than twice the dislocation density in the nitride crystal substrate.
A method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate is provided.

研削工程および研磨工程を行わなくとも製造が可能であり、窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる下地面を有する窒化物結晶部材および積層窒化物結晶基板が提供される。   A nitride crystal member and a laminated nitride crystal substrate which can be manufactured without performing a grinding step and a polishing step and have a base surface on which a nitride crystal layer can be epitaxially grown are provided.

図1(a)は、本発明の第1または第2実施形態による窒化物結晶部材(窒化物結晶基板または窒化物結晶成長体)の製造方法を概略的に示すフローチャートであり、図1(b)は、第1実施形態の変形例による積層窒化物結晶基板の製造方法を概略的に示すフローチャートである。FIG. 1A is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a nitride crystal member (nitride crystal substrate or nitride crystal growth) according to the first or second embodiment of the present invention, and FIG. 4) is a flowchart schematically showing a method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate according to a modification of the first embodiment. 図2(a)〜図2(c)は、第1実施形態による窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図であり、図2(d)は、窒化物結晶基板の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。2A to 2C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the nitride crystal substrate according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a material crystal layer is grown. 図3(a)および図3(b)は、ガスエッチング装置の一例を示す概略図である。FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating an example of a gas etching apparatus. 図4(a)は、第1実施形態の変形例による積層窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図であり、図4(b)は、積層窒化物結晶基板の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate according to a modification of the first embodiment, and FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a state where a crystal layer is grown. 図5(a)〜図5(c)は、第2実施形態による窒化物結晶成長体の製造方法を示す概略断面図であり、図5(d)は、窒化物結晶成長体の下地面上に窒化物結晶層を成長させた状態を示す概略断面図である。5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a nitride crystal growth according to the second embodiment. FIG. 5D is a view on a lower ground of the nitride crystal growth. FIG. 3 is a schematic sectional view showing a state in which a nitride crystal layer is grown. 図6は、実験例における、エッチング深さ10μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像である。FIG. 6 is a 2PPL image of a GaN layer surface of a sample having an etching depth of 10 μm in an experimental example. 図7は、実験例における、エッチング深さ35μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像である。FIG. 7 is a 2PPL image of a GaN layer surface of a sample having an etching depth of 35 μm in an experimental example. 図8は、実験例における、Gaを含む粒子が除去されたエッチング深さ35μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像である。FIG. 8 is a 2PPL image of a GaN layer surface of a sample having an etching depth of 35 μm from which Ga-containing particles have been removed in an experimental example. 図9(a)〜図9(e)は、実験例における、Gaを含む粒子が除去されたエッチング深さ35μmのサンプルの、深さを変えて観察した2PPL像である。FIGS. 9A to 9E are 2PPL images of a sample having an etching depth of 35 μm from which Ga-containing particles have been removed in the experimental example, observed at different depths. 図10(a)および図10(b)は、それぞれ、実験例における、Gaを含む粒子が除去されたエッチング深さ35μmのサンプルおよびエッチング深さ50μmのサンプルの断面の光学顕微鏡観察で得られた蛍光像である。FIGS. 10A and 10B are obtained by optical microscopic observation of cross sections of a sample having an etching depth of 35 μm and a sample having an etching depth of 50 μm from which Ga-containing particles have been removed in the experimental example, respectively. It is a fluorescent image. 図11は、実験例における、エッチングが施されていないアズスライス基板の表面を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the surface of an as-sliced substrate that has not been etched in the experimental example. 図12は、実験例における、表面粗さPVが1μm程度となるようにエッチングが施された下地基板の表面を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a surface of a base substrate which has been etched so as to have a surface roughness PV of about 1 μm in an experimental example. 図13(a)は、実験例における、HVPE法で成長させたGaN層の全体を示す写真であり、図13(b)は、当該GaN層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。FIG. 13A is a photograph showing the entire GaN layer grown by the HVPE method in the experimental example, and FIG. 13B is a differential interference image obtained by observing the surface of the GaN layer by an optical microscope. It is. 図14(a)は、実験例における、MOVPE法で成長させたGaN層の全体を示す写真であり、図14(b)は、当該GaN層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。FIG. 14A is a photograph showing the entire GaN layer grown by the MOVPE method in the experimental example, and FIG. 14B is a differential interference image obtained by observing the surface of the GaN layer by an optical microscope. It is.

本発明の実施形態による窒化物結晶部材200(以下、部材200ともいう)およびその製造方法について説明する。図2(c)および図5(c)は、それぞれ、部材200を示す概略断面図である。部材200は、III族窒化物の単結晶で構成され、窒化物結晶層300(以下、結晶層300ともいう)の成長用の下地面201を有する部材である。部材200を構成するIII族窒化物としては、窒化ガリウム(GaN)が例示される。ここで、III族窒化物を、窒化物ともいう。図2(d)および図5(d)は、それぞれ、部材200の下地面201上に結晶層300を成長させた状態を示す概略断面図である。   A nitride crystal member 200 (hereinafter, also referred to as member 200) and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2C and FIG. 5C are schematic cross-sectional views each showing the member 200. The member 200 is a member made of a single crystal of a group III nitride, and has a lower ground surface 201 for growing a nitride crystal layer 300 (hereinafter, also referred to as a crystal layer 300). Gallium nitride (GaN) is exemplified as the group III nitride constituting the member 200. Here, the group III nitride is also referred to as a nitride. FIGS. 2D and 5D are schematic cross-sectional views each showing a state in which the crystal layer 300 is grown on the lower ground surface 201 of the member 200.

下地面201は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さ(以下、表面粗さPVともいう)が0.01μm以上10μm以下であり、結晶層300における転位密度が、部材200における転位密度の2倍以下となるように、結晶層300をエピタキシャル成長させることができる面として構成されている。ここで、表面粗さPVは、レーザー干渉計を用いた光学式表面性状測定装置により0.14mm×0.11mmの2次元領域に対して測定された表面粗さPVのことをいう。   The lower ground surface 201 has a surface roughness represented by a peak-to-valley value (hereinafter, also referred to as a surface roughness PV) of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the crystal layer 300 is smaller than the dislocation density in the member 200. It is configured as a surface on which the crystal layer 300 can be epitaxially grown so as to be twice or less. Here, the surface roughness PV refers to the surface roughness PV measured on a two-dimensional area of 0.14 mm × 0.11 mm by an optical surface texture measuring device using a laser interferometer.

従来技術では、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材として、当該下地面が平坦な鏡面に研磨された基板が用いられており、このように鏡面研磨された下地面上でなければ、窒化物結晶層が良好にエピタキシャル成長しないと考えられてきた。これに対し、本実施形態の部材200は、鏡面研磨された下地面と比べて粗い(例えば表面粗さPVが0.01μm以上である)下地面201上であっても、結晶層300を良好にエピタキシャル成長させることができるという特徴を有する。   In the prior art, a substrate whose base surface is polished to a flat mirror surface is used as a nitride crystal member having a lower ground surface for growth of a nitride crystal layer. Otherwise, it has been considered that the nitride crystal layer does not grow well epitaxially. In contrast, the member 200 of the present embodiment can improve the crystal layer 300 even on the base surface 201 which is rougher than the base surface polished to a mirror surface (for example, the surface roughness PV is 0.01 μm or more). It has the feature that it can be epitaxially grown.

後述のように、部材200の下地面201は、エッチングで形成することができる。本実施形態の部材200の製造工程では、鏡面の下地面を形成するために要する研削工程および研磨工程を行わなくてよいため、工程数の削減を図ることができ、また、研削工程または研磨工程における割れ等の不具合発生を避けることができる。   As described below, the lower ground surface 201 of the member 200 can be formed by etching. In the manufacturing process of the member 200 of the present embodiment, the grinding step and the polishing step required to form the lower surface of the mirror surface need not be performed, so that the number of steps can be reduced. In this way, it is possible to avoid occurrence of problems such as cracks.

下地面201の表面粗さPVを10μm以下とすることで、下地面201での転位発生に起因する結晶層300における転位密度の大幅な増加を抑制することができる。これにより、部材200における転位密度の2倍以下に抑制された転位密度を有するように、つまり、部材200と同等の転位密度が維持されるように、結晶層300をエピタキシャル成長させることができる。   By setting the surface roughness PV of the lower ground surface 201 to 10 μm or less, it is possible to suppress a large increase in dislocation density in the crystal layer 300 due to the occurrence of dislocations on the base surface 201. Thereby, the crystal layer 300 can be epitaxially grown so as to have a dislocation density suppressed to twice or less the dislocation density of the member 200, that is, to maintain a dislocation density equivalent to that of the member 200.

下地面201上に成長される結晶層300の表面を、はやく(薄い成長厚さで)平坦に近づけるためには、下地面201の表面粗さPVは小さい方が好ましい。このような観点から、下地面201の表面粗さPVは、好ましくは5μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、さらにより好ましくは1μm以下、とりわけ好ましくは0.9μm以下、さらにとりわけ好ましくは0.8μm以下、ことさら好ましくは0.7μm以下、さらにことさら好ましくは0.6μm以下、特に好ましくは0.5μm以下とする。   In order to make the surface of the crystal layer 300 grown on the lower ground 201 nearly flat (with a small growth thickness) quickly, the surface roughness PV of the base surface 201 is preferably small. From such a viewpoint, the surface roughness PV of the base surface 201 is preferably 5 μm or less, more preferably 2 μm or less, further preferably 1.5 μm or less, still more preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.9 μm or less, More preferably, the thickness is 0.8 μm or less, further preferably 0.7 μm or less, still more preferably 0.6 μm or less, particularly preferably 0.5 μm or less.

部材200上に半導体素子を形成する場合、動作層(例えば発光ダイオードの多重量子井戸層等)の下地層として、部材200の下地面201上に厚さが例えば2μm程度の結晶層300が形成される。(最大の)厚さが2μmより少し厚い程度の結晶層300で下地面201の凹凸を埋め込んで平坦な表面を得ようとする場合を例として考えると、下地面201の表面粗さPVは、成長させたい結晶層300の(最大の)厚さを超えないように2μm以下とすることが好ましく、成長させたい結晶層300の(最大の)厚さの1/2以下となるように1μm以下とすることがより好ましい。   When a semiconductor element is formed on the member 200, a crystal layer 300 having a thickness of, for example, about 2 μm is formed on the lower ground 201 of the member 200 as a base layer of an operation layer (for example, a multiple quantum well layer of a light emitting diode). You. Considering an example in which the (maximum) thickness of the crystal layer 300 having a thickness slightly larger than 2 μm is to bury the irregularities of the underlying surface 201 to obtain a flat surface, the surface roughness PV of the underlying surface 201 is The thickness is preferably 2 μm or less so as not to exceed the (maximum) thickness of the crystal layer 300 to be grown, and 1 μm or less so as to be 1/2 or less of the (maximum) thickness of the crystal layer 300 to be grown. Is more preferable.

なお、後述の第1実施形態の変形例のように、部材200上に平坦性向上層220を形成する場合であれば、下地面201上に直接的に結晶層300を成長させる場合と比べて、下地面201の表面粗さPVは大きくてもよく、下地面201の表面粗さPVは、10μm以下であってよい。なお、この場合についても同様に、平坦性向上層220の表面を、はやく(薄い成長厚さで)平坦に近づけるためには、下地面201の表面粗さPVを小さくする方が好ましい。   In the case where the flatness improving layer 220 is formed on the member 200 as in a modified example of the first embodiment described later, compared with the case where the crystal layer 300 is grown directly on the base surface 201, The surface roughness PV of the underlying surface 201 may be large, and the surface roughness PV of the underlying surface 201 may be 10 μm or less. In this case, similarly, in order to make the surface of the flatness improving layer 220 nearly flat (with a small growth thickness) quickly, it is preferable to reduce the surface roughness PV of the base surface 201.

詳細は後述の実験例で説明するように、下地面201の表面粗さPVは、下地面201を得るために行われるエッチングの深さで制御することができ、エッチング深さを深くするほど、下地面201の表面粗さPVを小さくすることができる。ただし、エッチング時間は、あまり長くならないことが好ましい。このような観点から、下地面201の表面粗さPVは、好ましくは0.02μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上、さらに好ましくは0.4μm以上とする。   As will be described in detail in an experimental example described later, the surface roughness PV of the underlying surface 201 can be controlled by the depth of etching performed to obtain the underlying surface 201. As the etching depth increases, the etching depth increases. The surface roughness PV of the lower ground 201 can be reduced. However, it is preferable that the etching time does not become too long. From such a viewpoint, the surface roughness PV of the base surface 201 is preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.2 μm or more, and still more preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.4 μm or more.

下地面201上にエピタキシャル成長される結晶層300の品質を高めるために、部材200は、平均的な転位密度として1×10/cm未満の転位密度を有することが好ましい。さらに、結晶層300の品質の面内均一性を高めるために、部材200は、1×10/cm以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。ここで、転位密度は、2光子励起フォトルミネッセンス(以下、2PPLと略称する)によるGaNのバンド端近傍の発光強度マッピングによって評価する。転位欠陥は非輻射再結合中心であるため、転位欠陥周辺で発光強度が弱くなり、発光強度マッピング像において転位欠陥が暗点として観察されることを利用して、転位密度を評価する。試料上の任意の場所において1視野250μm角の観察領域で撮像し、評価結果として得られた暗点密度を、転位密度として取り扱うことができる。つまり、本明細書では、2PPLで測定される暗点密度を、転位密度として扱う。 In order to improve the quality of the crystal layer 300 epitaxially grown on the lower ground 201, the member 200 preferably has an average dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2 . Further, in order to improve the in-plane uniformity of the quality of crystal layer 300, member 200 preferably does not include a dislocation concentrated region having a dislocation density of 1 × 10 7 / cm 2 or more. Here, the dislocation density is evaluated by emission intensity mapping near the band edge of GaN by two-photon excitation photoluminescence (hereinafter abbreviated as 2PPL). Since the dislocation defect is a non-radiative recombination center, the emission intensity is weakened around the dislocation defect, and the dislocation density is evaluated using the fact that the dislocation defect is observed as a dark spot in the emission intensity mapping image. An image is taken in an observation area of 250 μm square in one visual field at an arbitrary position on the sample, and a dark spot density obtained as an evaluation result can be treated as a dislocation density. That is, in this specification, the dark spot density measured by 2PPL is treated as the dislocation density.

詳細は後述の実験例で説明するように、部材200が有する下地面201は、結晶層300の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、結晶層300を成長させることができる面である。また、下地面201は、結晶層300を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である。このため、本実施形態による部材200を用いることで、結晶品質の面内方向および厚さ方向の均一性を高めた結晶層300を得ることができる。   As will be described in detail in an experimental example described later, the crystal layer 300 is grown so that pits are not formed over the entire surface of at least a 250 μm square region of the surface of the crystal layer 300 on the base surface 201 of the member 200. This is the aspect that can be done. The base surface 201 is a surface on which the crystal layer 300 can be grown two-dimensionally without growing it three-dimensionally. Therefore, by using the member 200 according to the present embodiment, it is possible to obtain the crystal layer 300 in which the uniformity of the crystal quality in the in-plane direction and the thickness direction is improved.

図1(a)は、部材200の製造方法を概略的に示すフローチャートである。部材200の製造方法は、表面101に変質層を有する窒化物結晶部材100を準備する工程S10と、窒化物結晶部材100の表面101をエッチングする工程S20と、工程S20でのエッチングに起因して生じるIII族元素を除去する工程S30と、を有する。窒化物結晶部材100の表面101は、エッチング工程S20およびIII族元素除去工程S30を経ることで、部材200における結晶層300の成長用の下地面201となるべき表面である。窒化物結晶部材100は、部材200を製造するための前駆的な部材であるため、これを前駆部材100とも称する。以下、より具体的に、第1実施形態および第2実施形態に沿って説明を進める。   FIG. 1A is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing the member 200. The method for manufacturing the member 200 includes a step S10 of preparing the nitride crystal member 100 having the altered layer on the surface 101, a step S20 of etching the surface 101 of the nitride crystal member 100, and a step S20 for etching the surface 101 of the nitride crystal member 100. And removing step S30. The surface 101 of the nitride crystal member 100 is a surface to be the lower ground surface 201 for growing the crystal layer 300 in the member 200 through the etching step S20 and the group III element removing step S30. Since nitride crystal member 100 is a precursor member for producing member 200, it is also referred to as precursor member 100. Hereinafter, the description will proceed more specifically along the first embodiment and the second embodiment.

<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。第1実施形態では、部材200の具体的態様として、窒化物結晶基板210(以下、基板210ともいう)が例示され、前駆部材100の具体的態様として、アズスライス状態の窒化物結晶基板110(以下、アズスライス基板110ともいう)が例示される。図1(a)は、第1実施形態による部材200、つまり基板210の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図2(a)〜図2(c)は、基板210の製造方法を示す概略断面図である。
<First embodiment>
A first embodiment will be described. In the first embodiment, a nitride crystal substrate 210 (hereinafter, also referred to as a substrate 210) is exemplified as a specific mode of the member 200, and a nitride crystal substrate 110 ( Hereinafter, the substrate is also referred to as an as-sliced substrate 110). FIG. 1A is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the member 200, that is, the substrate 210 according to the first embodiment. 2A to 2C are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the substrate 210.

工程S10では、図2(a)に示すように、第1実施形態による前駆部材100、つまりアズスライス基板110を準備する。工程S10は、例えば以下のように行われる。スライス可能な程度に厚く成長された窒化物結晶であるインゴットを準備する。インゴットを得るための窒化物結晶の成長手法としては、例えばボイド形成剥離(VAS)法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。   In step S10, as shown in FIG. 2A, a precursor member 100 according to the first embodiment, that is, an as-sliced substrate 110 is prepared. Step S10 is performed, for example, as follows. An ingot, which is a nitride crystal grown as thick as slicable, is prepared. As a method of growing a nitride crystal to obtain an ingot, for example, a void formation peeling (VAS) method may be used, or another method may be used.

基板210の転位密度が、上述の条件を満たすようにするために、インゴットは、平均的な転位密度として1×10/cm未満の転位密度を有することが好ましく、1×10/cm以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。VAS法は、このようなインゴットを得る成長手法として好ましい。 In order for the dislocation density of the substrate 210 to satisfy the above-described conditions, the ingot preferably has an average dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2, preferably 1 × 10 7 / cm 2. More preferably, it does not include a dislocation concentrated region having a dislocation density of 2 or more. The VAS method is preferable as a growth method for obtaining such an ingot.

インゴットを所定の厚さにスライスすることで、1枚または複数枚のアズスライス基板110を得る。スライス手段としては、例えばワイヤソーを用いてよく、また例えば放電加工を用いてよく、その他の手段を用いてもよい。アズスライス基板110の表面101には、スライスに起因した変質層102が生成される。このようにして、表面101にスライス起因の変質層102を有するアズスライス基板110が準備される。   One or more as-sliced substrates 110 are obtained by slicing the ingot to a predetermined thickness. As the slicing means, for example, a wire saw may be used, for example, electric discharge machining may be used, and other means may be used. On the surface 101 of the as-sliced substrate 110, an altered layer 102 due to the slice is generated. In this way, an as-sliced substrate 110 having a slice-induced altered layer 102 on the surface 101 is prepared.

アズスライス基板110は、例えば、インゴットからc面でスライスされたものである。この場合、基板210の下地面201を平均化した仮想的な平面に対して最も近い低指数の結晶面がc面となる。   The as-sliced substrate 110 is, for example, one obtained by slicing an ingot on a c-plane. In this case, the c-plane is a crystal plane having a low index closest to a virtual plane obtained by averaging the lower ground surface 201 of the substrate 210.

アズスライス基板110の大きさは特に限定されないが、例えば、直径2インチ以上であることが好ましく、直径4インチ以上であることがより好ましい。アズスライス基板110の厚さは、工程S20のエッチングを行った後に基板210が自立できる厚さであれば特に限定されず、例えば0.3mm以上である。   The size of the as-sliced substrate 110 is not particularly limited, but is preferably, for example, 2 inches or more in diameter, and more preferably 4 inches or more in diameter. The thickness of the as-sliced substrate 110 is not particularly limited as long as the substrate 210 can stand on its own after the etching in step S20, and is, for example, 0.3 mm or more.

工程S20では、図2(b)に示すように、アズスライス基板110の表面101をエッチングする。エッチング手法としては、例えばガスエッチングを用いてよく、その他の手法を用いてもよい。ガスエッチングとしては、例えば、塩素を含むガスと、必要に応じて添加される水素(H)ガスと、をエッチングガスとして用いたガスエッチングを用いることができる。塩素を含むガスとして、例えば、塩化水素(HCl)ガスおよび塩素(Cl)ガスのうちの少なくとも一方が用いられる。このようなガスエッチングにおいて、エッチング深さは、例えばエッチング時間を長くするほどを深くすることができ、エッチングレートは、例えばエッチング温度を高くするほど高くすることができる。エッチング深さ、エッチングレート等は、必要に応じて適宜調整することができる。エッチング条件としては、以下が例示される。
HClガスの分圧:4〜15kPa
ガスの分圧:0〜81kPa
エッチング温度:650〜1,000℃
In step S20, as shown in FIG. 2B, the surface 101 of the as-sliced substrate 110 is etched. As the etching method, for example, gas etching may be used, and another method may be used. As the gas etching, for example, gas etching using a gas containing chlorine and a hydrogen (H 2 ) gas added as needed as an etching gas can be used. As the gas containing chlorine, for example, at least one of a hydrogen chloride (HCl) gas and a chlorine (Cl 2 ) gas is used. In such gas etching, the etching depth can be increased, for example, as the etching time is increased, and the etching rate can be increased, for example, as the etching temperature is increased. The etching depth, the etching rate, and the like can be appropriately adjusted as needed. The following are examples of the etching conditions.
Partial pressure of HCl gas: 4 to 15 kPa
Partial pressure of H 2 gas: 0 to 81 kPa
Etching temperature: 650-1,000 ° C

工程S20のエッチングは、基板210の下地面201における表面粗さPVが、通常10μm以下、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下(であって例えば0.01μm以上)となるように、行われる。   The etching in step S20 is performed such that the surface roughness PV on the lower ground surface 201 of the substrate 210 is generally 10 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less (and, for example, 0.01 μm or more). .

工程S20のエッチングにより、アズスライス基板110の表面101から変質層102が除去される。ただし、当該エッチングに起因して、アズスライス基板110を構成するIII族窒化物に由来するIII族元素(例えばGa)を含む粒子103が生じる。詳細は後述の実験例で説明するように、粒子103が下地面201に付着していることは、望ましくない。   By the etching in step S20, the altered layer 102 is removed from the surface 101 of the as-sliced substrate 110. However, due to the etching, particles 103 containing a group III element (for example, Ga) derived from a group III nitride constituting the as-sliced substrate 110 are generated. As will be described in detail in an experimental example described later, it is not desirable that the particles 103 adhere to the base surface 201.

工程S30では、図2(c)に示すように、粒子103の除去、つまり、III族元素の除去を行う。このようにして、III族元素の付着が抑制された下地面201を有する基板210が得られる。III族元素の除去手法としては、例えば酸またはアルカリによる除去を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。   In step S30, as shown in FIG. 2C, the particles 103 are removed, that is, the group III element is removed. Thus, the substrate 210 having the base surface 201 in which the adhesion of the group III element is suppressed is obtained. As a method for removing the group III element, for example, removal using an acid or an alkali may be used, or another method may be used.

エッチング工程S20、および、III族元素除去工程S30により、アズスライス基板110の表面101が、0.01μm以上10μm以下の表面粗さPVを有し、結晶層300における転位密度が、基板210における転位密度の2倍以下となるように、結晶層300をエピタキシャル成長させることができる、基板210の下地面201とされる。なお、エッチング工程S20、および、III族元素除去工程S30をまとめて、下地面201を形成する工程と捉えてもよい。III族元素除去工程S30は、III族元素の下地面201への付着を抑制する工程と捉えてもよい。   By the etching step S20 and the group III element removing step S30, the surface 101 of the as-sliced substrate 110 has a surface roughness PV of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the crystal layer 300 is The lower surface 201 of the substrate 210 is capable of epitaxially growing the crystal layer 300 so as to have a density of twice or less. Note that the etching step S20 and the group III element removing step S30 may be collectively regarded as a step of forming the base surface 201. The group III element removing step S30 may be regarded as a step of suppressing the adhesion of the group III element to the underground 201.

エッチング工程S20により、アズスライス基板110の表面101における変質層102を除去し、所定の表面粗さPVを有する下地面201を得ることができる。さらに、III族元素除去工程S30により、下地面201へのIII族元素の付着を抑制することで、結晶層300を良好にエピタキシャル成長させることができる下地面201を得ることができる。後述の実験例の説明からわかるように、下地面201へのIII族元素の付着が抑制されない場合、下地面201上に成長される結晶層300に、意図しない3次元成長層が形成されたり、それに伴ってピットが発生しやすくなったりするため、結晶層300の品質を充分に高めることが難しい。III族元素除去工程S30を行うことで、結晶層300の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘り3次元成長およびピットが発現しないように、結晶層300を成長させることができる下地面201を得ることができる。   By the etching step S20, the deteriorated layer 102 on the surface 101 of the as-sliced substrate 110 can be removed, and the base surface 201 having a predetermined surface roughness PV can be obtained. Furthermore, the base surface 201 on which the crystal layer 300 can be favorably epitaxially grown can be obtained by suppressing the attachment of the group III element to the base surface 201 by the group III element removing step S30. As will be understood from the description of the experimental example described later, when the attachment of the group III element to the underlying surface 201 is not suppressed, an unintended three-dimensional growth layer is formed on the crystal layer 300 grown on the underlying surface 201, Accordingly, pits are likely to be generated, and it is difficult to sufficiently improve the quality of the crystal layer 300. By performing the group III element removing step S30, the base surface 201 on which the crystal layer 300 can be grown such that three-dimensional growth and pits do not occur over at least the entire 250 μm square region of the surface of the crystal layer 300 Can be obtained.

第1実施形態による基板210は、全厚さが窒化物結晶で構成された自立基板であり、結晶層300を成長させるための基板として流通される。   The substrate 210 according to the first embodiment is a free-standing substrate whose entire thickness is made of a nitride crystal, and is distributed as a substrate for growing the crystal layer 300.

ここで、アズスライス基板110および基板210の、下地面201側の面を表(おもて)面といい、その反対側の面を裏面という。図2(b)および図2(c)に例示するように、工程S20のエッチング、および、工程S30のIII族元素除去は、アズスライス基板110の表裏の両面に対して行われてよい。ただし、基板210の裏面は、エピタキシャル成長の下地としては用いられないので、スライス起因の変質層が除去されていればよく、表(おもて)面である下地面201ほどに平坦性が高くなくともよい。基板210の裏面の平坦性は、真空チャックが可能な程度であればよい。   Here, the surface on the base surface 201 side of the as-sliced substrate 110 and the substrate 210 is called a front surface, and the surface on the opposite side is called a back surface. As illustrated in FIGS. 2B and 2C, the etching in step S20 and the removal of the group III element in step S30 may be performed on both the front and back surfaces of the as-sliced substrate 110. However, since the back surface of the substrate 210 is not used as a base for epitaxial growth, it is sufficient that the altered layer caused by the slice is removed, and the flatness is not as high as that of the base surface 201 which is the front surface. May be. The flatness of the back surface of the substrate 210 only needs to be such that vacuum chucking is possible.

アズスライス基板110に対してガスエッチングを行う方法の一例を説明する。本例では、バッチ処理により、多数枚(例えば100〜200枚)のアズスライス基板110に対して同時にエッチング処理を行う。   An example of a method of performing gas etching on the as-sliced substrate 110 will be described. In this example, etching processing is simultaneously performed on a large number (for example, 100 to 200) of as-sliced substrates 110 by batch processing.

図3(a)および図3(b)は、ガスエッチング装置500の一例を示す概略図である。図3(a)は、ガスエッチング装置500を正面方向から見た概略図であり、図3(b)は、ガスエッチング装置500の反応管510内に搬入されたボート520、および、ガス供給管540を、側面方向から見た概略図である。   FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams showing an example of the gas etching apparatus 500. FIG. FIG. 3A is a schematic view of the gas etching apparatus 500 as viewed from the front, and FIG. 3B is a boat 520 carried into a reaction tube 510 of the gas etching apparatus 500 and a gas supply pipe. It is the schematic which looked at 540 from the side surface direction.

ガスエッチング装置500の反応管510内に、多数枚のアズスライス基板110が平行に装填されたボート520を搬入する。反応管510の周囲に設置されたヒーター530により、反応管510の内部を所定のエッチング温度に加熱する。反応管510の内部が所定のエッチング温度に加熱された状態で、反応管510内に導入されたガス供給管540から、アズスライス基板110に対してエッチングガスを供給する。本例では、ガス供給管541から、HClガスを窒素(N)ガスとともに供給し、ガス供給管542から、HガスをNガスとともに供給する。アズスライス基板110に対して平行にエッチングガスを供給することで、多数枚のアズスライス基板110を同時にエッチングし、また、各アズスライス基板110の表裏の両面を同時にエッチングする。エッチング後の排気ガスは、排気口から反応管510の外部に排気される。所定の表面粗さPVの下地面201が得られるエッチング深さまで、エッチング処理を行う。 A boat 520 in which a large number of as-sliced substrates 110 are loaded in parallel is loaded into a reaction tube 510 of the gas etching apparatus 500. The inside of the reaction tube 510 is heated to a predetermined etching temperature by a heater 530 provided around the reaction tube 510. While the inside of the reaction tube 510 is heated to a predetermined etching temperature, an etching gas is supplied to the as-sliced substrate 110 from the gas supply tube 540 introduced into the reaction tube 510. In this example, HCl gas is supplied together with nitrogen (N 2 ) gas from a gas supply pipe 541, and H 2 gas is supplied together with N 2 gas from a gas supply pipe 542. By supplying an etching gas in parallel to the as-sliced substrate 110, a large number of as-sliced substrates 110 are simultaneously etched, and both the front and back surfaces of each as-sliced substrate 110 are simultaneously etched. The exhaust gas after the etching is exhausted from the exhaust port to the outside of the reaction tube 510. The etching process is performed to an etching depth at which the lower surface 201 of the predetermined surface roughness PV is obtained.

基板210を用いた結晶層300の成長について説明する。図2(d)に示すように、基板210の下地面201上に結晶層300をエピタキシャル成長させることで、基板210上に結晶層300が積層された窒化物結晶積層体を形成する。結晶層300は、基板210と同一の組成のIII族窒化物で構成されていてもよいし、基板210と異なる組成のIII族窒化物で構成されていてもよい。成長させる結晶層300の厚さは、必要に応じ適宜選択されてよい。結晶層300の成長手法としては、例えばハイドライド気相成長(HVPE)法を用いてよく、また例えば有機金属気相成長(MOVPE)法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。   The growth of the crystal layer 300 using the substrate 210 will be described. As shown in FIG. 2D, a nitride crystal laminate in which the crystal layer 300 is stacked on the substrate 210 is formed by epitaxially growing the crystal layer 300 on the lower surface 201 of the substrate 210. Crystal layer 300 may be made of a group III nitride having the same composition as substrate 210, or may be made of a group III nitride having a composition different from that of substrate 210. The thickness of the crystal layer 300 to be grown may be appropriately selected as needed. As a method for growing the crystal layer 300, for example, a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method may be used, for example, a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method may be used, or another method may be used.

例えばHVPE法によるGaN層の成長条件としては、以下が例示される。
成長温度:980〜1,100℃
成長圧力:90〜105kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
NHガスの分圧/GaClガスの分圧:4〜20
ガスの分圧/Nガスの分圧:1〜20
For example, the growth conditions of the GaN layer by the HVPE method are as follows.
Growth temperature: 980-1,100 ° C
Growth pressure: 90-105 kPa
GaCl gas partial pressure: 1.5 to 15 kPa
Partial pressures of / GaCl gas of the NH 3 gas: 4-20
Partial pressures of / N 2 gas of the H 2 gas: 20

本実施形態の基板210を用いることで、表面粗さPVが10μm以下、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下(であって例えば0.01μm以上)である粗い下地面201上であっても、上述のように、結晶層300を良好にエピタキシャル成長させることができる。   By using the substrate 210 of the present embodiment, even on the rough base surface 201 having a surface roughness PV of 10 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less (and for example, 0.01 μm or more). As described above, the crystal layer 300 can be favorably grown epitaxially.

<第1実施形態の変形例>
第1実施形態の変形例について説明する。本変形例では、第1実施形態の基板210の下地面201上に、窒化物結晶層220(以下、結晶層220ともいう)が積層された構造を有する積層窒化物結晶基板230(以下、積層基板230ともいう)について説明する。図1(b)は、積層基板230の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図4(a)は、積層基板230を示す概略断面図である。
<Modification of First Embodiment>
A modification of the first embodiment will be described. In this modification, a laminated nitride crystal substrate 230 (hereinafter, laminated) having a structure in which a nitride crystal layer 220 (hereinafter, also referred to as a crystal layer 220) is laminated on a lower ground surface 201 of the substrate 210 of the first embodiment. The substrate 230) will be described. FIG. 1B is a flowchart schematically showing a method of manufacturing the laminated substrate 230. FIG. 4A is a schematic sectional view showing the laminated substrate 230.

本変形例では、積層基板230上への結晶層300の成長用の下地面として、基板210の下地面201ではなく、結晶層220の表面221が用いられる。このような状況を踏まえ、本変形例では、基板210の下地面201を、主面201と称することがあり、結晶層220の表面221を、主面221、または、積層基板230の下地面221と称することがある。   In the present modification, the surface 221 of the crystal layer 220 is used instead of the lower surface 201 of the substrate 210 as the lower surface for growing the crystal layer 300 on the laminated substrate 230. Based on such a situation, in this modification, the lower surface 201 of the substrate 210 may be referred to as the main surface 201, and the surface 221 of the crystal layer 220 may be referred to as the main surface 221 or the lower surface 221 of the laminated substrate 230. It may be called.

結晶層220は、結晶層220の主面221、つまり積層基板230の下地面221が、基板210の主面201と比べて高い平坦性(小さい表面粗さPV)を有するように、構成されている。このため、結晶層220を、平坦性向上層220とも称する。   The crystal layer 220 is configured such that the main surface 221 of the crystal layer 220, that is, the lower ground surface 221 of the laminated substrate 230 has higher flatness (small surface roughness PV) than the main surface 201 of the substrate 210. I have. Therefore, crystal layer 220 is also referred to as flatness improving layer 220.

図1(b)において、工程S10、S20およびS30は、図1(a)と同様である。つまり、基板210を得る工程S30までは、第1実施形態と同様である。本変形例の製造方法は、さらに、平坦性向上層形成工程S40を有する。   In FIG. 1B, steps S10, S20 and S30 are the same as those in FIG. 1A. That is, the process up to the step S30 of obtaining the substrate 210 is the same as that of the first embodiment. The manufacturing method of this modification further includes a flatness improving layer forming step S40.

工程S40では、図4(a)に示すように、基板210の主面201上に、平坦性向上層220をエピタキシャル成長させる。平坦性向上層220は、基板210の主面201上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であるので、第1実施形態で図2(d)を参照して説明した結晶層300と同様にして形成することができる。   In step S40, as shown in FIG. 4A, the flatness improving layer 220 is epitaxially grown on the main surface 201 of the substrate 210. Since the flatness improving layer 220 is a nitride crystal layer epitaxially grown on the main surface 201 of the substrate 210, it is formed in the same manner as the crystal layer 300 described in the first embodiment with reference to FIG. can do.

詳細は後述の実験例で説明するように、本願発明者の知見によれば、HVPE法は、例えばMOVPE法と比べて、本実施形態の下地面上に、表面平坦性が高い窒化物結晶層を形成しやすいという利点を有する。また、HVPE法は、成長レートが高いという利点も有する。このため、平坦性向上層220は、HVPE法で成長させることが好ましい。平坦性向上層220の厚さは、基板210の主面201と比べて高い平坦性を有する主面221が得られるのであれば特に限定されない。平坦性向上層220は、例えば10〜20μmの厚さ成長させればよい。   As will be described in detail in an experimental example described later, according to the findings of the present inventor, the HVPE method provides a nitride crystal layer having a high surface flatness on the lower ground of the present embodiment, for example, as compared with the MOVPE method. Is easy to form. The HVPE method also has an advantage that the growth rate is high. For this reason, it is preferable that the flatness improving layer 220 be grown by the HVPE method. The thickness of the flatness improving layer 220 is not particularly limited as long as the main surface 221 having higher flatness than the main surface 201 of the substrate 210 can be obtained. The flatness improving layer 220 may be grown to a thickness of, for example, 10 to 20 μm.

平坦性向上層220は、基板210の主面201上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であるので、以下に説明するように、第1実施形態で説明した結晶層300と同様な特性を有する。平坦性向上層220は、基板210における転位密度の2倍以下である転位密度を有する。また、平坦性向上層220は、主面221の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットを有しない。また、平坦性向上層220は、3次元成長せずに2次元成長している。   Since the flatness improving layer 220 is a nitride crystal layer epitaxially grown on the main surface 201 of the substrate 210, it has the same characteristics as the crystal layer 300 described in the first embodiment, as described below. The flatness improving layer 220 has a dislocation density that is twice or less the dislocation density in the substrate 210. In addition, the flatness improving layer 220 has no pits over the entire area of at least the 250 μm square area of the main surface 221. The flatness improving layer 220 is grown two-dimensionally without growing three-dimensionally.

平坦性向上層220は、結晶層300の下地層として用いられるため、平均的な転位密度として1×10/cm未満の転位密度を有することが好ましく、1×10/cm以上の転位密度を有する転位集中領域を含まないことがより好ましい。 Flatness enhancing layer 220 of the crystal layer 300 for use as the base layer preferably has a dislocation density less than 1 × 10 7 / cm 2 as an average dislocation density, 1 × 10 7 / cm 2 or more More preferably, it does not include a dislocation concentrated region having a dislocation density.

平坦性向上層220が、基板210の主面201上にエピタキシャル成長された窒化物結晶層であることで、平坦性向上層220の主面221、つまり積層基板230の下地面221は、以下に説明するように、第1実施形態で説明した基板210の下地面201と同様な特性を有するように構成することができる。下地面221は、結晶層300における転位密度が、基板210における転位密度の2倍以下となるように、結晶層300をエピタキシャル成長させることができる面である。また、下地面221は、結晶層300の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、結晶層300を成長させることができる面である。また、下地面221は、結晶層300を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である。   Since the flatness improving layer 220 is a nitride crystal layer epitaxially grown on the main surface 201 of the substrate 210, the main surface 221 of the flatness improving layer 220, that is, the lower ground surface 221 of the laminated substrate 230 will be described below. As described above, it can be configured to have the same characteristics as the lower ground surface 201 of the substrate 210 described in the first embodiment. The lower ground surface 221 is a surface on which the crystal layer 300 can be epitaxially grown such that the dislocation density in the crystal layer 300 is equal to or less than twice the dislocation density in the substrate 210. The base surface 221 is a surface on which the crystal layer 300 can be grown so that pits are not formed over the entire area of at least a 250 μm square region on the surface of the crystal layer 300. The base surface 221 is a surface on which the crystal layer 300 can be grown two-dimensionally without growing three-dimensionally.

以上のように、基板210の主面201上に平坦性向上層220を形成することで、下地面221を有する積層基板230が得られる。本変形例による積層基板230は、全厚さが窒化物結晶で構成された自立基板であり、結晶層300を成長させるための基板として流通される。   As described above, by forming the flatness improving layer 220 on the main surface 201 of the substrate 210, the laminated substrate 230 having the base surface 221 can be obtained. The laminated substrate 230 according to the present modification is a free-standing substrate whose entire thickness is made of a nitride crystal, and is distributed as a substrate for growing the crystal layer 300.

積層基板230を用いた結晶層300の成長について説明する。図4(b)に示すように、積層基板230の下地面221上に結晶層300をエピタキシャル成長させることで、積層基板230上に結晶層300が積層された窒化物結晶積層体を形成する。本変形例の積層基板230を用いることで、下地面221上に、結晶層300を良好にエピタキシャル成長させることができる。   The growth of the crystal layer 300 using the laminated substrate 230 will be described. As shown in FIG. 4B, the crystal layer 300 is epitaxially grown on the lower ground surface 221 of the multilayer substrate 230 to form a nitride crystal laminate in which the crystal layer 300 is stacked on the multilayer substrate 230. By using the laminated substrate 230 of the present modification, the crystal layer 300 can be favorably epitaxially grown on the base surface 221.

本変形例では、積層基板230の下地面221上、つまり平坦性向上層220の主面221上に、結晶層300を成長させることで、第1実施形態の基板210の下地面201上に直接的に結晶層300を成長させる場合と比べて、成長される結晶層300の表面を、よりはやく(薄い成長厚さで)平坦に近づけることができる。   In the present modification, the crystal layer 300 is grown on the lower ground surface 221 of the laminated substrate 230, that is, on the main surface 221 of the flatness improving layer 220, so that the crystal layer 300 is directly formed on the lower ground surface 201 of the substrate 210 of the first embodiment. The surface of the crystal layer 300 to be grown can be made more flat (with a small growth thickness) as compared with the case where the crystal layer 300 is specifically grown.

<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。第2実施形態では、部材200の具体的態様として、窒化物結晶成長体250(以下、成長体250ともいう)が例示され、前駆部材100の具体的態様として、アズグロウン状態の窒化物結晶成長体150(以下、アズグロウン成長体150ともいう)が例示される。図1(a)は、第2実施形態による部材200、つまり成長体250の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図5(a)〜図5(c)は、成長体250の製造方法を示す概略断面図である。
<Second embodiment>
A second embodiment will be described. In the second embodiment, a nitride crystal growth 250 (hereinafter, also referred to as a growth 250) is illustrated as a specific mode of the member 200, and a nitride crystal growth in an as-grown state is a specific mode of the precursor member 100. 150 (hereinafter, also referred to as as-grown body 150). FIG. 1A is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing the member 200, that is, the growth body 250 according to the second embodiment. 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the grown body 250.

工程S10では、図5(a)に示すように、第2実施形態による前駆部材100、つまりアズグロウン成長体150を準備する。工程S10は、例えば以下のように行われる。種結晶400を準備し、種結晶400上に窒化物結晶をエピタキシャル成長させることで、アズグロウン成長体150を形成する。種結晶400としては、例えば窒化物結晶の自立基板を用いてよく、その他の構造を有する種結晶を用いてもよい。アズグロウン成長体150の成長手法としては、例えば液相成長(LPE)法が挙げられる。   In step S10, as shown in FIG. 5A, a precursor member 100 according to the second embodiment, that is, an as-grown grown body 150 is prepared. Step S10 is performed, for example, as follows. A seed crystal 400 is prepared, and a nitride crystal is epitaxially grown on the seed crystal 400 to form an as-grown grown body 150. As the seed crystal 400, for example, a self-standing substrate of a nitride crystal may be used, or a seed crystal having another structure may be used. As a growth method of the as-grown growth body 150, for example, a liquid phase growth (LPE) method can be mentioned.

LPE法で成長されたアズグロウン成長体150の表面101は、成長停止後の降温中に付随的に成長した低品質な結晶層で構成されている。この低品質な結晶層は、アズグロウン成長体150の内部の高品質な結晶に対して変質した変質層102であり、粗い表面101を有する。   The surface 101 of the as-grown grown body 150 grown by the LPE method is composed of a low-quality crystal layer that has been additionally grown during the temperature decrease after the growth is stopped. The low-quality crystal layer is a deteriorated layer 102 that is deteriorated with respect to the high-quality crystal inside the as-grown growth body 150, and has a rough surface 101.

工程S20では、図5(b)に示すように、アズグロウン成長体150の表面101をエッチングすることで、変質層102を除去する。工程S30では、図5(c)に示すように、工程S20でのエッチングに起因して生じるIII族元素を含む粒子103を除去することで、III族元素の付着が抑制された下地面201を得る。工程S20でのエッチング手法、および、工程S30でのIII族元素の除去手法としては、第1実施形態と同様なものを用いてよい。このようにして、第2実施形態では、アズグロウン成長体150のアズグロウンの表面101に対応する下地面201を有する成長体250が得られる。   In step S20, as shown in FIG. 5B, the altered layer 102 is removed by etching the surface 101 of the as-grown body 150. In step S30, as shown in FIG. 5C, by removing the particles 103 containing the group III element generated due to the etching in step S20, the base surface 201 in which the adhesion of the group III element is suppressed is removed. obtain. As the etching technique in step S20 and the technique for removing the group III element in step S30, the same technique as in the first embodiment may be used. In this manner, in the second embodiment, a growth 250 having the base surface 201 corresponding to the as-grown surface 101 of the as-grown growth 150 is obtained.

成長体250を用いた結晶層300の成長について説明する。図5(d)に示すように、成長体250の下地面201上に結晶層300をエピタキシャル成長させることで、成長体250上に結晶層300が積層された窒化物結晶積層体を形成する。結晶層300は、成長体250と同一の組成のIII族窒化物で構成されていてもよいし、成長体250と異なる組成のIII族窒化物で構成されていてもよい。成長させる結晶層300の厚さは、必要に応じ適宜選択されてよい。結晶層300の成長手法としては、例えばHVPE法を用いてよく、その他の手法を用いてもよい。HVPE法は、成長レートが高いため、成長体250上に厚膜の結晶層300を形成する手法として好ましい。なお、結晶層300の成長時において、種結晶400は、成長体250に接合された状態であってもよいし、成長体250から取り外された状態であってもよい。   The growth of the crystal layer 300 using the growth body 250 will be described. As shown in FIG. 5D, the crystal layer 300 is epitaxially grown on the lower ground surface 201 of the growth body 250, thereby forming a nitride crystal laminate in which the crystal layer 300 is stacked on the growth body 250. Crystal layer 300 may be made of a group III nitride having the same composition as growth body 250, or may be made of a group III nitride having a composition different from growth body 250. The thickness of the crystal layer 300 to be grown may be appropriately selected as needed. As a method for growing the crystal layer 300, for example, the HVPE method may be used, or another method may be used. The HVPE method is preferable as a method for forming the thick crystal layer 300 on the growth body 250 because the growth rate is high. When growing crystal layer 300, seed crystal 400 may be in a state of being joined to growth body 250 or may be in a state of being removed from growth body 250.

本実施形態の成長体250を用いることで、表面粗さPVが10μm以下、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下(であって例えば0.01μm以上)である粗い下地面201上であっても、上述のように、結晶層300を良好にエピタキシャル成長させることができる。つまり、第2実施形態によれば、成長体250上に結晶層300を再成長させる際の下地面201を、研削および研磨により鏡面にする工程を行わなくとも用意することができる。   By using the growth body 250 of the present embodiment, the surface roughness PV is 10 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less (for example, 0.01 μm or more) on the rough underlying surface 201. However, as described above, the crystal layer 300 can be favorably grown epitaxially. That is, according to the second embodiment, it is possible to prepare the lower ground surface 201 when the crystal layer 300 is regrown on the growth body 250 without performing a step of making the ground surface 201 a mirror surface by grinding and polishing.

なお、アズグロウン成長体150として、LPE法で成長されたものを例示したが、例えばHVPE法での成長が不意に中断されることで得られた、変質層102を含む粗面の表面101を有するアズグロウン成長体150に対し、同様の処理を行うことで、結晶層300の再成長を行ってもよい。   The as-grown growth body 150 is exemplified by the one grown by the LPE method. However, the as-grown growth body 150 has a rough surface 101 including the altered layer 102 obtained by abruptly interrupting the growth by the HVPE method. The same process may be performed on the as-grown body 150 to re-grow the crystal layer 300.

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態および変形例を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other embodiments>
The embodiment and the modification of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be variously modified without departing from the gist thereof.

上述の実施形態では、部材200を構成するIII窒化物としてGaNを例示したが、部材200は、他のIII族窒化物で構成されていてもよい。部材200を構成するIII族窒化物は、III族元素として、アルミニウム(Al)、Gaおよびインジウム(In)のうちのいずれか(少なくとも1つ)を含んでいてよい。   In the above-described embodiment, GaN is exemplified as the III nitride constituting the member 200, but the member 200 may be composed of another group III nitride. The group III nitride forming the member 200 may include any one (at least one) of aluminum (Al), Ga, and indium (In) as a group III element.

前駆部材100、部材200、平坦性向上層220、および結晶層300のそれぞれには、必要に応じて、導電性決定不純物等の不純物が添加されていてもよい。   Each of the precursor member 100, the member 200, the flatness improving layer 220, and the crystal layer 300 may be added with an impurity such as a conductivity determining impurity as necessary.

<実験例>
次に、実験例について説明する。まず、アズスライス状態のGaN基板(アズスライス基板)にエッチングを行い、エッチングされた表面上にGaN層を成長させた実験について説明する。実験例の説明では、アズスライス基板にエッチングが施された基板を、下地基板と称する。エッチング深さを変えることで、下地基板上に成長させたGaN層の結晶品質がどのように変化するかについて調べた。アズスライス基板として、VAS法で成長されたGaNインゴットからc面でスライスされたものを用いた。アズスライス基板の(下地基板の)バルク部分の結晶(変質層を含む表面部分、を除いた結晶)における平均的な転位密度は、1.6×10/cmである。GaN層は、HVPE法で成長させた。
<Example of experiment>
Next, an experimental example will be described. First, an experiment will be described in which an as-sliced GaN substrate (as-sliced substrate) is etched and a GaN layer is grown on the etched surface. In the description of the experimental example, a substrate obtained by etching an as-sliced substrate is referred to as a base substrate. It was investigated how the crystal quality of the GaN layer grown on the underlying substrate changes by changing the etching depth. As the as-sliced substrate, a GaN ingot grown by the VAS method and sliced on the c-plane was used. The average dislocation density in the crystals (crystals excluding the surface portion including the altered layer) of the bulk portion (of the underlying substrate) of the as-sliced substrate is 1.6 × 10 6 / cm 2 . The GaN layer was grown by the HVPE method.

エッチング深さを変えてGaN層を成長させた各サンプルに対して、2PPL装置による観察を行った。図6は、エッチング深さ10μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像である。図7は、エッチング深さ35μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像である。図6、および、図7の上部は、約250μm角の領域の2PPL像である。図7の下部は、図7の上部の一部を拡大した約60μm角の領域の2PPL像である。   Each sample on which the GaN layer was grown while changing the etching depth was observed with a 2PPL apparatus. FIG. 6 is a 2PPL image of a GaN layer surface of a sample having an etching depth of 10 μm. FIG. 7 is a 2PPL image of the GaN layer surface of the sample having an etching depth of 35 μm. The upper part of FIGS. 6 and 7 is a 2PPL image of a region of about 250 μm square. The lower part of FIG. 7 is a 2PPL image of a region of about 60 μm square in which a part of the upper part of FIG. 7 is enlarged.

エッチング深さ10μmのサンプルでは、GaN層の転位密度が1×10/cmをはるかに超える水準となっており、下地基板の転位密度と比べて大幅に増加している(図6参照)。下地基板の表面での転位発生に起因して、GaN層の転位密度が増加したものと考えられる。これに対し、エッチング深さ35μmのサンプルでは、ピットが顕著に観察されるものの(図7の上部参照)、ピット以外の部分の結晶の転位密度は、9.7×10/cmであり、下地基板の転位密度と同等といえる(図7の下部参照)。 In the sample having an etching depth of 10 μm, the dislocation density of the GaN layer is much higher than 1 × 10 7 / cm 2 , which is significantly higher than the dislocation density of the underlying substrate (see FIG. 6). . It is considered that the dislocation density of the GaN layer increased due to the occurrence of dislocation on the surface of the base substrate. On the other hand, in the sample having an etching depth of 35 μm, although pits are remarkably observed (see the upper part of FIG. 7), the dislocation density of the crystal other than the pits is 9.7 × 10 5 / cm 2 . 7 can be said to be equivalent to the dislocation density of the underlying substrate (see the lower part of FIG. 7).

この結果より、エッチング深さを例えば35μm以上とすることで、転位密度が下地基板と同等の領域を有するGaN層を成長させることができるといえる(なお、35μmより小さいエッチング深さ(であって10μmよりは大きいエッチング深さ)としても、転位密度が下地基板と同等の領域を有するGaN層を成長させることができる可能性はある)。しかし、図7の上部に示すように、ピットが顕著に観察され、3次元成長が生じているため、GaN層の結晶品質の面内方向および厚さ方向の均一性が充分に高いとはいえない。   From this result, it can be said that, by setting the etching depth to, for example, 35 μm or more, a GaN layer having a region having a dislocation density equivalent to that of the base substrate can be grown (the etching depth is smaller than 35 μm). Even if the etching depth is larger than 10 μm), there is a possibility that a GaN layer having a region where the dislocation density is equivalent to that of the underlying substrate can be grown). However, as shown in the upper part of FIG. 7, pits are remarkably observed and three-dimensional growth has occurred, so that the uniformity of the crystal quality of the GaN layer in the in-plane direction and the thickness direction is sufficiently high. Absent.

本願発明者がこの理由について検討したところ、下地基板の表面には、エッチングに起因して、Gaを含む粒子(以下、Ga粒子ともいう)が付着しており、Ga粒子が窒化されて品質の悪いGaN結晶核となってしまうことで、GaN層の結晶品質低下を招いているという知見が得られた。   The inventors of the present application have examined the reason. As a result, particles containing Ga (hereinafter also referred to as “Ga particles”) adhere to the surface of the base substrate due to the etching, and the Ga particles are nitrided to improve the quality. It has been found that the formation of a bad GaN crystal nucleus causes a decrease in the crystal quality of the GaN layer.

次に、下地基板の表面に付着したGa粒子を除去し、Ga粒子が除去された表面上にGaN層を成長させた実験について説明する。エッチング深さ35μmのサンプル、および、エッチング深さ50μmのサンプルのそれぞれに対して、Ga粒子が除去された表面上にGaN層を成長させた。   Next, an experiment in which Ga particles attached to the surface of the base substrate are removed and a GaN layer is grown on the surface from which the Ga particles have been removed will be described. For each of the sample having an etching depth of 35 μm and the sample having an etching depth of 50 μm, a GaN layer was grown on the surface from which the Ga particles had been removed.

各サンプルに対して2PPL装置による観察を行った。図8は、エッチング深さ35μmのサンプルのGaN層表面の2PPL像であり、約250μm角の領域の2PPL像である。当該2PPL像の全域に亘って、ピットおよびスリップが観察されず、面内均一性の高い結晶が得られている。なお、図8に示す領域を含む約750μm角の領域の観察も行っており、約750μm角の領域の全域に亘っても同様に、ピットおよびスリップが観察されず、面内均一性の高い結晶が得られることを確認している。   Each sample was observed with a 2PPL device. FIG. 8 is a 2PPL image of a GaN layer surface of a sample having an etching depth of 35 μm, and is a 2PPL image of a region of about 250 μm square. No pits and slips are observed over the entire area of the 2PPL image, and a crystal with high in-plane uniformity is obtained. In addition, an area of about 750 μm square including the area shown in FIG. 8 was also observed, and pits and slips were not observed over the entire area of about 750 μm square, and a crystal having high in-plane uniformity was similarly observed. Has been confirmed.

図9(a)〜図9(e)は、エッチング深さ35μmのサンプルの、深さを変えて観察した2PPL像であり、それぞれ約60μm角の領域の2PPL像である。図9(a)は、GaN層表面の2PPL像であり、図9(b)は、GaN層表面から50μmの深さのGaN層の2PPL像であり、図9(c)は、GaN層表面から87.5μmの深さのGaN層の2PPL像である。図9(d)は、GaN層表面から127.5μmの深さの2PPL像であって、GaN層と下地基板との界面の2PPL像である。図9(e)は、GaN層表面から140μmの深さの2PPL像であって、下地基板の2PPL像である。   FIGS. 9A to 9E are 2PPL images of a sample having an etching depth of 35 μm observed at different depths, each being a 2PPL image of a region of about 60 μm square. 9A is a 2PPL image of the GaN layer surface, FIG. 9B is a 2PPL image of the GaN layer having a depth of 50 μm from the GaN layer surface, and FIG. 9C is the GaN layer surface. 7 is a 2PPL image of a GaN layer having a depth of 87.5 μm from FIG. FIG. 9D is a 2PPL image of a depth of 127.5 μm from the surface of the GaN layer, that is, a 2PPL image of an interface between the GaN layer and the underlying substrate. FIG. 9E is a 2PPL image of a depth of 140 μm from the GaN layer surface, which is a 2PPL image of the underlying substrate.

GaN層の、表面での転位密度は2.1×10/cmであり、深さ50μmでの転位密度は2.1×10/cmであり、深さ87.5μmでの転位密度は2.1×10/cmである。下地基板の転位密度は1.6×10/cmである。このように、下地基板と同等の転位密度が維持されるように、GaN層がエピタキシャル成長していることがわかる。ここで、GaN層の転位密度が下地基板の転位密度の2倍以下(より好ましくは1.5倍以下)に抑制されていること、つまり、GaN層における転位密度の大幅な増加が見られないことを、GaN層の転位密度が下地基板の転位密度と同等に維持されていることの目安とする。 The dislocation density at the surface of the GaN layer is 2.1 × 10 6 / cm 2 , the dislocation density at a depth of 50 μm is 2.1 × 10 6 / cm 2 , and the dislocation density at a depth of 87.5 μm. The density is 2.1 × 10 6 / cm 2 . The dislocation density of the base substrate is 1.6 × 10 6 / cm 2 . Thus, it can be seen that the GaN layer is epitaxially grown so that the dislocation density equivalent to that of the underlying substrate is maintained. Here, the dislocation density of the GaN layer is suppressed to twice or less (more preferably, 1.5 times or less) the dislocation density of the underlying substrate, that is, no significant increase in the dislocation density in the GaN layer is observed. This is an indication that the dislocation density of the GaN layer is maintained equal to that of the underlying substrate.

図9(a)〜図9(c)からわかるように、下地基板とGaN層との界面からGaN層の表面に至るまで、ピットの痕跡が見られず、GaN層の全厚さに亘り3次元成長が生じずに2次元成長が生じている。このように、下地基板表面からGa粒子の除去を行うことで、面内方向についての均一性と、厚さ方向についての均一性とが高い結晶を得ることができる。   As can be seen from FIGS. 9 (a) to 9 (c), no trace of pits is observed from the interface between the underlying substrate and the GaN layer to the surface of the GaN layer. Two-dimensional growth occurs without dimensional growth. As described above, by removing Ga particles from the surface of the base substrate, a crystal having high uniformity in the in-plane direction and uniformity in the thickness direction can be obtained.

エッチング深さ50μmのサンプルについても、同様な2PPL像の観察によって、約750μm角の領域の全域に亘ってピットおよびスリップが観察されず、下地基板と同等の転位密度を有するGaN層が得られることを確認している。したがって、エッチング深さを例えば35μm以上とすることで、下地基板上にGaN層を良好にエピタキシャル成長させることができるといえる。   For a sample with an etching depth of 50 μm, similar pits and slips were not observed over the entire region of about 750 μm square by observing the same 2PPL image, and a GaN layer having a dislocation density equivalent to that of the underlying substrate was obtained. Have confirmed. Therefore, it can be said that the GaN layer can be favorably epitaxially grown on the base substrate by setting the etching depth to, for example, 35 μm or more.

図10(a)および図10(b)は、それぞれ、エッチング深さ35μmのサンプルおよびエッチング深さ50μmのサンプルの断面の光学顕微鏡観察で得られた蛍光像である。各蛍光像において、色の濃い下部が下地基板であり、下地基板の表面上にGaN層が形成されている。エッチング深さ35μmのサンプルと比べて、エッチング深さ50μmのサンプルの方が、下地基板の表面の平坦性が高いことがわかる。このように、エッチング深さを深くするほど、下地基板の表面の平坦性を向上させることができる。   FIGS. 10A and 10B are fluorescent images obtained by optical microscopic observation of the cross sections of the sample having an etching depth of 35 μm and the sample having an etching depth of 50 μm, respectively. In each fluorescent image, the lower part of the dark color is the underlying substrate, and the GaN layer is formed on the surface of the underlying substrate. It can be seen that the flatness of the surface of the underlying substrate is higher in the sample with the etching depth of 50 μm than in the sample with the etching depth of 35 μm. As described above, the flatness of the surface of the base substrate can be improved as the etching depth is increased.

図10(a)より、エッチング深さ35μmのサンプルの下地基板表面は、表面粗さPVが10μm程度であることがわかる。したがって、エッチング深さを35μm以上とすることは、下地基板の表面粗さPVを10μm以下とすることに対応するといえ、下地基板の表面粗さPVを10μm以下とすることで、下地基板上にGaN層を良好にエピタキシャル成長させることができる。   FIG. 10A shows that the surface roughness PV of the base substrate surface of the sample having the etching depth of 35 μm is about 10 μm. Therefore, it can be said that setting the etching depth to 35 μm or more corresponds to setting the surface roughness PV of the underlying substrate to 10 μm or less. By setting the surface roughness PV of the underlying substrate to 10 μm or less, The GaN layer can be favorably grown epitaxially.

なお、本実験例では、変質層を充分除去するために35μm以上のエッチング深さが好ましいことがわかったが、このエッチング深さは、本実験例の下地基板を用いた場合の例示である。変質層を充分除去するためのエッチング深さは、下地表面に生成された変質層の厚さに応じて変わり得る。下地表面に変質層が生成される厚さは、アズスライスの場合には、スライス条件によって変わり得、アズグロウンの場合には、例えばLPEの成長終了シーケンスによって、また例えばHVPE成長の予期せぬ成長中断時の成長条件によって変わり得る。したがって、エッチング深さは、変質層が充分除去され、表面粗さPVが10μm以下となるように、エッチングされる下地部材に応じて適宜調整されてよい。   In this experimental example, it was found that an etching depth of 35 μm or more is preferable in order to sufficiently remove the altered layer. However, this etching depth is an example when the base substrate of this experimental example is used. The etching depth for sufficiently removing the altered layer may vary depending on the thickness of the altered layer formed on the underlying surface. The thickness at which the altered layer is formed on the underlying surface may vary depending on the slicing conditions in the case of as-slicing, and in the case of as-grown, for example, by the growth termination sequence of LPE, and for example, unexpected growth interruption of HVPE growth. It can vary depending on the growth conditions at the time. Therefore, the etching depth may be appropriately adjusted according to the base member to be etched so that the altered layer is sufficiently removed and the surface roughness PV is 10 μm or less.

次に、下地基板の表面粗さPV等を測定した実験について説明する。下地基板の表面粗さは、Zygo社製の、レーザー干渉計を用いた光学式表面性状測定装置によって、0.14mm×0.11mmの2次元領域に対して測定した。表面粗さとしては、ピークトゥバレー値(表面粗さPV)、二乗平均平方根粗さ(表面粗さRMS)、および、算術平均粗さ(表面粗さRa)を測定した。   Next, an experiment for measuring the surface roughness PV and the like of the underlying substrate will be described. The surface roughness of the underlying substrate was measured for a two-dimensional area of 0.14 mm × 0.11 mm by an optical surface texture measuring device using a laser interferometer manufactured by Zygo. As the surface roughness, a peak-to-valley value (surface roughness PV), a root-mean-square roughness (surface roughness RMS), and an arithmetic average roughness (surface roughness Ra) were measured.

ここでは、エッチングが施されていないアズスライス基板の測定結果と、表面粗さPVが1μm程度となるようにエッチングが施された下地基板(以下、平坦にエッチングされた下地基板ともいう)の測定結果と、について例示する。図11は、エッチングが施されていないアズスライス基板の表面を示す斜視図である。図12は、平坦にエッチングされた下地基板の表面を示す斜視図である。   Here, the measurement result of an as-sliced substrate that has not been subjected to etching and the measurement of a base substrate that has been subjected to etching such that the surface roughness PV is about 1 μm (hereinafter, also referred to as a base substrate that has been etched flat) will be described. And the results. FIG. 11 is a perspective view showing the surface of an as-sliced substrate that has not been subjected to etching. FIG. 12 is a perspective view showing the surface of the base substrate etched flat.

アズスライス基板の表面粗さPVは12.8μmであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さPVは1.1μmである。アズスライス基板の表面粗さRMSは2.3μmであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さRMSは0.10μmである。アズスライス基板の表面粗さRaは1.8μmであり、平坦にエッチングされた下地基板の表面粗さRaは0.08μmである。   The surface roughness PV of the as-sliced substrate is 12.8 μm, and the surface roughness PV of the base substrate etched flat is 1.1 μm. The surface roughness RMS of the as-sliced substrate is 2.3 μm, and the surface roughness RMS of the base substrate etched flat is 0.10 μm. The surface roughness Ra of the as-sliced substrate is 1.8 μm, and the surface roughness Ra of the base substrate etched flat is 0.08 μm.

次に、Ga粒子が除去された下地基板上に成長させたGaN層の表面平坦性の、成長手法による違いについて調べた実験について説明する。GaN層をHVPE法で成長させたサンプルと、GaN層をMOVPE法で成長させたサンプルとを作製した。   Next, an experiment will be described in which the difference in the surface flatness of the GaN layer grown on the base substrate from which the Ga particles have been removed due to the growth method is examined. A sample in which the GaN layer was grown by the HVPE method and a sample in which the GaN layer was grown by the MOVPE method were produced.

図13(a)は、HVPE法で成長させたGaN層の全体を示す写真であり、図13(b)は、当該GaN層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。図14(a)は、MOVPE法で成長させたGaN層の全体を示す写真であり、図14(b)は、当該GaN層の表面の光学顕微鏡観察で得られた微分干渉像である。   FIG. 13A is a photograph showing the entire GaN layer grown by the HVPE method, and FIG. 13B is a differential interference image obtained by observing the surface of the GaN layer with an optical microscope. FIG. 14A is a photograph showing the entire GaN layer grown by the MOVPE method, and FIG. 14B is a differential interference image obtained by observing the surface of the GaN layer with an optical microscope.

HVPE法で成長させたサンプルのGaN層表面は、非常に平坦である。MOVPE法で成長させたサンプルのGaN層表面も、全体を示す写真からわかるように、ほぼ平坦であるが、微分干渉像からわかるように、やや凹凸を有している。下地基板上にMOVPE法で成長させたGaN層の表面平坦性は、成長条件の調整により向上させることが可能と考えられるが、おおまかな傾向としては、HVPE法で成長させる場合の表面平坦性と比べて、低くなりやすいようである。換言すると、HVPE法は、下地基板上に表面平坦性が高いGaN層を形成しやすい手法であるといえる。   The GaN layer surface of the sample grown by the HVPE method is very flat. The surface of the GaN layer of the sample grown by the MOVPE method is also almost flat, as can be seen from the photograph showing the whole, but has some irregularities as can be seen from the differential interference image. It is thought that the surface flatness of the GaN layer grown on the base substrate by the MOVPE method can be improved by adjusting the growth conditions, but the general tendency is that the surface flatness when grown by the HVPE method is reduced. In comparison, it tends to be lower. In other words, it can be said that the HVPE method is a method for easily forming a GaN layer having high surface flatness on the base substrate.

<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

(付記1)
III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材。
(Appendix 1)
A nitride crystal member composed of a group III nitride crystal and having an underground for growing a nitride crystal layer,
The base surface has a surface roughness PV expressed by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and a dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less of a dislocation density in the nitride crystal member. Is a surface on which the nitride crystal layer can be epitaxially grown.
Nitride crystal members.

(付記2)
前記下地面の表面粗さPVは、好ましくは5μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、さらにより好ましくは1μm以下、とりわけ好ましくは0.9μm以下、さらにとりわけ好ましくは0.8μm以下、ことさら好ましくは0.7μm以下、さらにことさら好ましくは0.6μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である、
付記1に記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 2)
The surface roughness PV of the base surface is preferably 5 μm or less, more preferably 2 μm or less, further preferably 1.5 μm or less, still more preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.9 μm or less, and still more preferably 0.1 μm or less. 8 μm or less, more preferably 0.7 μm or less, still more preferably 0.6 μm or less, particularly preferably 0.5 μm or less.
3. The nitride crystal member according to supplementary note 1.

(付記3)
前記下地面の表面粗さPVは、好ましくは0.02μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上、さらにより好ましくは0.2μm以上、とりわけ好ましくは0.3μm以上、さらにとりわけ好ましくは0.4μm以上である、
付記1または2に記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 3)
The surface roughness PV of the base surface is preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.2 μm or more, particularly preferably 0.3 μm or more, More particularly preferably 0.4 μm or more,
3. The nitride crystal member according to supplementary note 1 or 2.

(付記4)
前記窒化物結晶部材は、1×10/cm未満の転位密度を有する、
付記1〜3のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 4)
The nitride crystal member has a dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2 ;
The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 3.

(付記5)
前記窒化物結晶部材は、1×10/cm以上の転位密度を有する転位集中領域を含まない、
付記1〜4のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 5)
The nitride crystal member does not include a dislocation concentrated region having a dislocation density of 1 × 10 7 / cm 2 or more;
5. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 4.

(付記6)
前記下地面は、前記窒化物結晶層の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記1〜5のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 6)
The base surface is a surface on which the nitride crystal layer can be grown so that pits are not formed over the entire area of at least a 250 μm square region of the surface of the nitride crystal layer.
6. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 5.

(付記7)
前記下地面は、前記窒化物結晶層を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である、
付記1〜6のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 7)
The base surface is a surface on which the nitride crystal layer can be grown two-dimensionally without growing it three-dimensionally.
7. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 6.

(付記8)
前記窒化物結晶部材は、当該窒化物結晶部材の全厚さがIII族窒化物の結晶で構成された自立基板である、
付記1〜7のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 8)
The nitride crystal member is a free-standing substrate in which the entire thickness of the nitride crystal member is formed of a group III nitride crystal.
8. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 7.

(付記9)
前記窒化物結晶部材は、前記窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
付記1〜8のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 9)
The nitride crystal member is distributed as a substrate for growing the nitride crystal layer,
9. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 8.

(付記10)
前記下地面を平均化した仮想的な平面に対して最も近い低指数の結晶面が、c面である、
付記1〜9のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 10)
A low-index crystal plane closest to a virtual plane obtained by averaging the ground plane is a c-plane.
10. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 9.

(付記11)
前記下地面は、前記窒化物結晶部材のアズグロウンの表面に対応する、
付記1〜8のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 11)
The base surface corresponds to the surface of the as-grown of the nitride crystal member,
9. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 8.

(付記12)
前記下地面上に成長された前記窒化物結晶層が積層されている、
付記1〜11のいずれか1つに記載の窒化物結晶部材。
(Appendix 12)
The nitride crystal layer grown on the base surface is laminated,
12. The nitride crystal member according to any one of supplementary notes 1 to 11.

(付記13)
III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法。
(Appendix 13)
Preparing a nitride crystal member composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a lower ground for growth of a nitride crystal layer,
Etching said surface,
Removing the group III element generated due to the etching such that adhesion to the base surface is suppressed;
A method for producing a nitride crystal member comprising:
By etching the surface and removing the group III element generated due to the etching so that the adhesion to the base surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal member. As described above, the nitride crystal layer is used as the base surface on which epitaxial growth can be performed,
A method for manufacturing a nitride crystal member.

(付記14)
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
付記13に記載の窒化物結晶部材の製造方法。
(Appendix 14)
Not having a grinding step and a polishing step for the surface,
14. The method for producing a nitride crystal member according to supplementary note 13.

(付記15)
III族窒化物の結晶で構成され、第1主面を有する窒化物結晶基板と、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面上にエピタキシャル成長され、第2主面を有する第1窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記窒化物結晶基板の前記第1主面と比べて高い平坦性を有し、第2窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板。
(Appendix 15)
A nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having a first main surface;
A first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and epitaxially grown on the first main surface and having a second main surface;
A laminated nitride crystal substrate comprising:
The second main surface of the first nitride crystal layer has higher flatness than the first main surface of the nitride crystal substrate, and is a lower ground surface for growing the second nitride crystal layer. ,
Multilayer nitride crystal substrate.

(付記16)
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第2窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
付記15に記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 16)
The second main surface of the first nitride crystal layer is formed such that a dislocation density in the second nitride crystal layer is equal to or less than twice a dislocation density in the nitride crystal substrate. Surface on which layers can be grown epitaxially,
16. The laminated nitride crystal substrate according to supplementary note 15.

(付記17)
前記窒化物結晶基板の前記第1主面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記第1窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第1窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記15または16に記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 17)
The first principal surface of the nitride crystal substrate has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the first nitride crystal layer is A surface on which the first nitride crystal layer can be grown so as to have a dislocation density of twice or less the crystal substrate.
17. The laminated nitride crystal substrate according to supplementary note 15 or 16.

(付記18)
前記第1主面の表面粗さPVは、好ましくは5μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、さらにより好ましくは1μm以下、とりわけ好ましくは0.9μm以下、さらにとりわけ好ましくは0.8μm以下、ことさら好ましくは0.7μm以下、さらにことさら好ましくは0.6μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である、
付記15〜17のいずれか1項に記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 18)
The surface roughness PV of the first main surface is preferably 5 μm or less, more preferably 2 μm or less, further preferably 1.5 μm or less, still more preferably 1 μm or less, particularly preferably 0.9 μm or less, and still more preferably. 0.8 μm or less, more preferably 0.7 μm or less, still more preferably 0.6 μm or less, particularly preferably 0.5 μm or less,
18. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 17.

(付記19)
前記第1主面の表面粗さPVは、好ましくは0.02μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上、さらに好ましくは0.4μm以上である、
付記15〜18のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 19)
The surface roughness PV of the first main surface is preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.2 μm or more, and still more preferably 0.3 μm or more. , More preferably 0.4 μm or more,
19. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 18.

(付記20)
前記窒化物結晶基板(前記第1窒化物結晶層)は、1×10/cm未満の転位密度を有する、
付記15〜19のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 20)
The nitride crystal substrate (the first nitride crystal layer) has a dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2 ;
20. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 19.

(付記21)
前記窒化物結晶基板(前記第1窒化物結晶層)は、1×10/cm以上の転位密度を有する転位集中領域を含まない、
付記15〜20のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 21)
The nitride crystal substrate (the first nitride crystal layer) does not include a dislocation concentrated region having a dislocation density of 1 × 10 7 / cm 2 or more;
21. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 20.

(付記22)
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記第2窒化物結晶層を成長させることができる面である、
付記15〜21のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 22)
The second main surface of the first nitride crystal layer is formed on the second nitride crystal layer such that pits are not formed over the entire area of at least a 250 μm square region of the surface of the second nitride crystal layer. The surface that can be grown,
22. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 21.

(付記23)
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である、
付記15〜22のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 23)
The second main surface of the first nitride crystal layer is a surface on which the second nitride crystal layer can be grown two-dimensionally without growing it three-dimensionally.
23. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 22.

(付記24)
前記第1窒化物結晶層は、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下である転位密度を有する、
付記15〜23のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 24)
The first nitride crystal layer has a dislocation density that is not more than twice the dislocation density in the nitride crystal substrate,
24. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 23.

(付記25)
前記第1窒化物結晶層は、前記第2主面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットを有しない、
付記15〜24のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 25)
The first nitride crystal layer has no pits over the entire area of at least a 250 μm square area of the second main surface;
25. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 24.

(付記26)
前記第1窒化物結晶層は、3次元成長せずに2次元成長している、
付記15〜25のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Supplementary Note 26)
The first nitride crystal layer grows two-dimensionally without growing three-dimensionally;
26. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 25.

(付記27)
前記積層窒化物結晶基板は、当該積層窒化物結晶基板の全厚さがIII族窒化物の結晶で構成された自立基板である、
付記15〜26のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 27)
The laminated nitride crystal substrate is a self-standing substrate in which the total thickness of the laminated nitride crystal substrate is made of a group III nitride crystal.
27. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 26.

(付記28)
前記積層窒化物結晶基板は、前記第2窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
付記15〜27のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 28)
The laminated nitride crystal substrate is distributed as a substrate for growing the second nitride crystal layer,
28. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 27.

(付記29)
前記窒化物結晶基板は、前記第1主面の面内方向にIII族窒化物の結晶で一体的に(連続した結晶で)構成された自立基板である、
付記15〜28のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 29)
The nitride crystal substrate is a self-supporting substrate integrally formed of a group III nitride crystal (in a continuous crystal) in an in-plane direction of the first main surface.
30. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 28.

(付記30)
前記第2主面上に成長された前記第2窒化物結晶層が積層されている、
付記15〜29のいずれか1つに記載の積層窒化物結晶基板。
(Appendix 30)
The second nitride crystal layer grown on the second main surface is laminated;
30. The laminated nitride crystal substrate according to any one of supplementary notes 15 to 29.

(付記31)
III族窒化物の結晶で構成され、第1窒化物結晶層の成長用の第1主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去し、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面と比べて平坦性が高い第2主面を有する第1窒化物結晶層を、前記第1主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記第1窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第1窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第1主面とし、
前記第2主面が、第2窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第2窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第2窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法。
(Appendix 31)
Preparing an as-sliced nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a first main surface for growing a first nitride crystal layer;
Etching said surface,
Removing a group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed;
Epitaxially growing a first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and having a second main surface having a higher flatness than the first main surface on the first main surface;
A method for producing a laminated nitride crystal substrate comprising:
By etching the surface and removing a group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the first nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal substrate. The first main surface on which the first nitride crystal layer can be epitaxially grown,
The second main surface is used as a ground for growing a second nitride crystal layer,
The second nitride crystal layer can be epitaxially grown such that the dislocation density in the second nitride crystal layer is equal to or less than twice the dislocation density in the nitride crystal substrate.
A method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate.

(付記32)
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
付記31に記載の積層窒化物結晶基板の製造方法。
(Supplementary Note 32)
Not having a grinding step and a polishing step for the surface,
A manufacturing method of a laminated nitride crystal substrate according to supplementary note 31.

100…窒化物結晶部材(前駆部材)、101…表面、102…変質層、103…III族元素を含む粒子、110…アズスライス状態の窒化物結晶基板、150…アズグロウン状態の窒化物結晶成長体、200…窒化物結晶部材(部材)、201…下地面、210…窒化物結晶基板、220…窒化物結晶層(平坦性向上層)、221…下地面、230…積層窒化物結晶基板、250…窒化物結晶成長体、300…窒化物結晶層、400…種結晶、500…ガスエッチング装置
Reference Signs List 100: nitride crystal member (precursor member), 101: surface, 102: altered layer, 103: particles containing group III element, 110: as-sliced nitride crystal substrate, 150: as-grown nitride crystal growth , 200: nitride crystal member (member), 201: base surface, 210: nitride crystal substrate, 220: nitride crystal layer (flatness improving layer), 221: base surface, 230: laminated nitride crystal substrate, 250 ... nitride crystal growth, 300 ... nitride crystal layer, 400 ... seed crystal, 500 ... gas etching equipment

Claims (19)

III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面を有する窒化物結晶部材であって、
前記下地面は、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
窒化物結晶部材。
A nitride crystal member composed of a group III nitride crystal and having an underground for growing a nitride crystal layer,
The base surface has a surface roughness PV expressed by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and a dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less of a dislocation density in the nitride crystal member. Is a surface on which the nitride crystal layer can be epitaxially grown.
Nitride crystal members.
前記下地面の表面粗さPVは、2μm以下である、
請求項1に記載の窒化物結晶部材。
The surface roughness PV of the ground surface is 2 μm or less,
The nitride crystal member according to claim 1.
前記窒化物結晶部材は、1×10/cm未満の転位密度を有する、
請求項1または2に記載の窒化物結晶部材。
The nitride crystal member has a dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2 ;
The nitride crystal member according to claim 1.
前記下地面は、前記窒化物結晶層の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記窒化物結晶層を成長させることができる面である、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の窒化物結晶部材。
The base surface is a surface on which the nitride crystal layer can be grown so that pits are not formed over the entire area of at least a 250 μm square region of the surface of the nitride crystal layer.
The nitride crystal member according to claim 1.
前記下地面は、前記窒化物結晶層を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の窒化物結晶部材。
The base surface is a surface on which the nitride crystal layer can be grown two-dimensionally without growing it three-dimensionally.
The nitride crystal member according to claim 1.
前記窒化物結晶部材は、前記窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物結晶部材。
The nitride crystal member is distributed as a substrate for growing the nitride crystal layer,
The nitride crystal member according to claim 1.
前記下地面は、前記窒化物結晶部材のアズグロウンの表面に対応する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物結晶部材。
The base surface corresponds to the surface of the as-grown of the nitride crystal member,
The nitride crystal member according to claim 1.
前記下地面上に成長された前記窒化物結晶層が積層されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物結晶部材。
The nitride crystal layer grown on the base surface is laminated,
The nitride crystal member according to claim 1.
III族窒化物の結晶で構成され、窒化物結晶層の成長用の下地面となるべき表面に変質層を有する窒化物結晶部材を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去すること、
を含む窒化物結晶部材の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記下地面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶部材における転位密度の2倍以下となるように、前記窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記下地面とする、
窒化物結晶部材の製造方法。
Preparing a nitride crystal member composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a lower ground for growth of a nitride crystal layer,
Etching said surface,
Removing the group III element generated due to the etching such that adhesion to the base surface is suppressed;
A method for producing a nitride crystal member comprising:
By etching the surface and removing the group III element generated due to the etching so that the adhesion to the base surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal member. As described above, the nitride crystal layer is used as the base surface on which epitaxial growth can be performed,
A method for manufacturing a nitride crystal member.
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
請求項9に記載の窒化物結晶部材の製造方法。
Not having a grinding step and a polishing step for the surface,
A method for manufacturing a nitride crystal member according to claim 9.
III族窒化物の結晶で構成され、第1主面を有する窒化物結晶基板と、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面上にエピタキシャル成長され、第2主面を有する第1窒化物結晶層と、
を備える積層窒化物結晶基板であって、
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記窒化物結晶基板の前記第1主面と比べて高い平坦性を有し、第2窒化物結晶層の成長用の下地面である、
積層窒化物結晶基板。
A nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having a first main surface;
A first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and epitaxially grown on the first main surface and having a second main surface;
A laminated nitride crystal substrate comprising:
The second main surface of the first nitride crystal layer has higher flatness than the first main surface of the nitride crystal substrate, and is a lower ground surface for growing the second nitride crystal layer. ,
Multilayer nitride crystal substrate.
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第2窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる面である、
請求項11に記載の積層窒化物結晶基板。
The second main surface of the first nitride crystal layer is formed such that a dislocation density in the second nitride crystal layer is equal to or less than twice a dislocation density in the nitride crystal substrate. Surface on which layers can be grown epitaxially,
A laminated nitride crystal substrate according to claim 11.
前記窒化物結晶基板は、1×10/cm未満の転位密度を有する、
請求項11または12に記載の積層窒化物結晶基板。
The nitride crystal substrate has a dislocation density of less than 1 × 10 7 / cm 2 ;
The multilayer nitride crystal substrate according to claim 11.
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層の表面の少なくとも250μm角の領域内の全域に亘りピットが形成されないように、前記第2窒化物結晶層を成長させることができる面である、
請求項11〜13のいずれか1項に記載の積層窒化物結晶基板。
The second main surface of the first nitride crystal layer is formed on the second nitride crystal layer such that pits are not formed over the entire area of at least a 250 μm square region of the surface of the second nitride crystal layer. The surface that can be grown,
The multilayer nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 13.
前記第1窒化物結晶層の前記第2主面は、前記第2窒化物結晶層を、3次元成長させずに2次元成長させることができる面である、
請求項11〜14のいずれか1項に記載の積層窒化物結晶基板。
The second main surface of the first nitride crystal layer is a surface on which the second nitride crystal layer can be grown two-dimensionally without growing it three-dimensionally.
The laminated nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 14.
前記積層窒化物結晶基板は、前記第2窒化物結晶層を成長させるための基板として流通される、
請求項11〜15のいずれか1項に記載の積層窒化物結晶基板。
The laminated nitride crystal substrate is distributed as a substrate for growing the second nitride crystal layer,
A laminated nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 15.
前記第2主面上に成長された前記第2窒化物結晶層が積層されている、
請求項11〜16のいずれか1項に記載の積層窒化物結晶基板。
The second nitride crystal layer grown on the second main surface is laminated;
The multilayer nitride crystal substrate according to any one of claims 11 to 16.
III族窒化物の結晶で構成され、第1窒化物結晶層の成長用の第1主面となるべき表面に変質層を有するアズスライスの窒化物結晶基板を準備し、
前記表面をエッチングし、
前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去し、
III族窒化物の結晶で構成され、前記第1主面と比べて平坦性が高い第2主面を有する第1窒化物結晶層を、前記第1主面上にエピタキシャル成長させること、
を含む積層窒化物結晶基板の製造方法であって、
前記表面をエッチングし、前記エッチングに起因して生じるIII族元素を、前記第1主面への付着が抑制されるように除去することにより、
前記表面を、ピークトゥバレー値で表される表面粗さPVが0.01μm以上10μm以下であり、前記第1窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第1窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる前記第1主面とし、
前記第2主面が、第2窒化物結晶層の成長用の下地面として用いられることにより、
前記第2窒化物結晶層における転位密度が、前記窒化物結晶基板における転位密度の2倍以下となるように、前記第2窒化物結晶層をエピタキシャル成長させることができる、
積層窒化物結晶基板の製造方法。
Preparing an as-sliced nitride crystal substrate composed of a group III nitride crystal and having an altered layer on a surface to be a first main surface for growing a first nitride crystal layer;
Etching said surface,
Removing a group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed;
Epitaxially growing a first nitride crystal layer composed of a group III nitride crystal and having a second main surface having a higher flatness than the first main surface on the first main surface;
A method for producing a laminated nitride crystal substrate comprising:
By etching the surface and removing a Group III element generated due to the etching such that adhesion to the first main surface is suppressed,
The surface has a surface roughness PV represented by a peak-to-valley value of 0.01 μm or more and 10 μm or less, and the dislocation density in the first nitride crystal layer is twice or less the dislocation density in the nitride crystal substrate. The first main surface on which the first nitride crystal layer can be epitaxially grown,
The second main surface is used as a ground for growing a second nitride crystal layer,
The second nitride crystal layer can be epitaxially grown such that the dislocation density in the second nitride crystal layer is equal to or less than twice the dislocation density in the nitride crystal substrate.
A method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate.
前記表面に対する研削工程および研磨工程を有しない、
請求項18に記載の積層窒化物結晶基板の製造方法。
Not having a grinding step and a polishing step for the surface,
A method for manufacturing a laminated nitride crystal substrate according to claim 18.
JP2018144452A 2018-07-31 2018-07-31 Manufacturing method of substrate for nitride crystal growth Active JP7231352B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018144452A JP7231352B2 (en) 2018-07-31 2018-07-31 Manufacturing method of substrate for nitride crystal growth

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018144452A JP7231352B2 (en) 2018-07-31 2018-07-31 Manufacturing method of substrate for nitride crystal growth

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020019675A true JP2020019675A (en) 2020-02-06
JP7231352B2 JP7231352B2 (en) 2023-03-01

Family

ID=69589544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018144452A Active JP7231352B2 (en) 2018-07-31 2018-07-31 Manufacturing method of substrate for nitride crystal growth

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7231352B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023181601A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 株式会社トクヤマ Method for producing group iii nitride single crystal and substrate for group iii nitride single crystal growth

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005112641A (en) * 2003-10-03 2005-04-28 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing nitride semiconductor substrate
JP2005281067A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride crystal substrate, producing method therefor and group iii nitride semiconductor device
JP2008297175A (en) * 2007-06-01 2008-12-11 Sumitomo Electric Ind Ltd GROWTH METHOD OF GaN CRYSTAL AND GaN CRYSTAL SUBSTRATE
WO2010027044A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 住友電気工業株式会社 Substrate, substrate provided with epitaxial layer and methods for manufacturing the substrates
JP2011037704A (en) * 2004-01-23 2011-02-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing group iii nitride crystal substrate
WO2014025003A1 (en) * 2012-08-06 2014-02-13 日本碍子株式会社 Composite substrate and functional element

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005112641A (en) * 2003-10-03 2005-04-28 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing nitride semiconductor substrate
JP2011037704A (en) * 2004-01-23 2011-02-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for manufacturing group iii nitride crystal substrate
JP2005281067A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Group iii nitride crystal substrate, producing method therefor and group iii nitride semiconductor device
JP2008297175A (en) * 2007-06-01 2008-12-11 Sumitomo Electric Ind Ltd GROWTH METHOD OF GaN CRYSTAL AND GaN CRYSTAL SUBSTRATE
WO2010027044A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 住友電気工業株式会社 Substrate, substrate provided with epitaxial layer and methods for manufacturing the substrates
WO2014025003A1 (en) * 2012-08-06 2014-02-13 日本碍子株式会社 Composite substrate and functional element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023181601A1 (en) * 2022-03-23 2023-09-28 株式会社トクヤマ Method for producing group iii nitride single crystal and substrate for group iii nitride single crystal growth

Also Published As

Publication number Publication date
JP7231352B2 (en) 2023-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6578570B2 (en) Method for producing group III nitride semiconductor crystal substrate
JP5282978B2 (en) Group III nitride semiconductor substrate
JP2011119761A (en) Iii-v group nitride semiconductor substrate
WO2012074031A1 (en) Group iii nitride semiconductor substrate and method for producing the same, and semiconductor light-emitting device and method for producing the same
JP2013230971A (en) Group iii nitride semiconductor substrate for ld and group iii nitride semiconductor epitaxial substrate for ld using the same
WO2013147203A1 (en) Periodic table group 13 metal nitride crystals and method for manufacturing periodic table group 13 metal nitride crystals
JP4690906B2 (en) Seed crystal for growing silicon carbide single crystal, method for producing the same, and method for producing silicon carbide single crystal
WO2022151728A1 (en) Gallium nitride substrate and semiconductor composite substrate
US20210355601A1 (en) Method for manufacturing nitride semiconductor substrate, nitride semiconductor substrate, and laminate structure
JPWO2013058352A1 (en) Group III nitride semiconductor crystal
JP2020019675A (en) Nitride crystal member, manufacturing method thereof, laminated nitride crystal substrate and manufacturing method thereof
JP2021147264A (en) Manufacturing method of nitride crystal substrate, manufacturing method of laminated structure, and nitride crystal substrate and laminated structure
JP4888377B2 (en) Nitride semiconductor free-standing substrate
WO2020096045A1 (en) Nitride semiconductor substrate manufacturing method and laminated structure
JP4359770B2 (en) III-V nitride semiconductor substrate and production lot thereof
JP2013082611A (en) Group iii nitride semiconductor crystal and production method thereof, and group iii nitride substrate
JP2013201326A (en) Gallium nitride substrate and epitaxial wafer
JP6778579B2 (en) Method for manufacturing group III nitride semiconductor substrate and group III nitride semiconductor substrate
JP2010222187A (en) Production method of group iii nitride semiconductor layer
US11970784B2 (en) Nitride semiconductor substrate, method for manufacturing nitride semiconductor substrate, and laminated structure
WO2017164036A1 (en) Method for producing group iii nitride laminate
JP2013010681A (en) Gallium nitride substrate, light emitting element, field effect transistor, and method for producing epitaxial film
JP2013040059A (en) Method for manufacturing group-iii nitride semiconductor crystal, and group-iii nitride semiconductor crystal manufactured by the same
JP2004035360A (en) GaN SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE, NITRIDE SEMICONDUCTOR EPITAXIAL SUBSTRATE, AND ITS MANUFACTURING METHOD
Wei et al. Hillocks and hexagonal pits in a thick film grown by HVPE

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210602

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221025

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221207

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20221223

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: 20230131

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7231352

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150