JP2024119396A - Semiconductor substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】表面に多数のVピットが形成された半導体層のVピットをなくして表面を平坦化させる。【解決手段】半導体基板の製造方法では、表面に多数のVピットが形成されたIII族窒化物半導体の第1半導体層13を有する第1基板10と、表面にIII族窒化物半導体の第2半導体層23を有する第2基板20とを準備し、それらの第1及び第2基板10,20を、第1基板10が上側及び第2基板20が下側となり且つ第1及び第2半導体層13,23が対向するように配置するとともに、第1及び第2半導体層13,23の間にNH3ガスを流しながら、第1及び第2半導体層13,23をアニールする。【選択図】図2[Problem] To eliminate V pits in a semiconductor layer having a large number of V pits formed on its surface and to flatten the surface. [Solution] In a method for manufacturing a semiconductor substrate, a first substrate 10 having a first semiconductor layer 13 of a group III nitride semiconductor having a large number of V pits formed on its surface and a second substrate 20 having a second semiconductor layer 23 of a group III nitride semiconductor on its surface are prepared, and the first and second substrates 10, 20 are arranged so that the first substrate 10 is on the upper side and the second substrate 20 is on the lower side and the first and second semiconductor layers 13, 23 face each other, and the first and second semiconductor layers 13, 23 are annealed while flowing NH3 gas between them. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、半導体基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.

半導体製造プロセスでは、種々の目的で半導体層をアニール(熱処理)する。例えば、特許文献1には、NHガスを流しながらInGaN層をアニールすることにより、発光層内の歪みを抑制することが開示されている。また、非特許文献1には、各々、サファイア基板上にAlN層を結晶成長させた一対の基板を準備し、それらの基板をAlN層同士が対向するように配置するとともに、AlN層間にNガスを流しながらAlN層をアニールすることにより、AlN結晶の品質を改善することが開示されている。 In the semiconductor manufacturing process, semiconductor layers are annealed (heat-treated) for various purposes. For example, Patent Document 1 discloses that the distortion in the light-emitting layer is suppressed by annealing the InGaN layer while flowing NH 3 gas. In addition, Non-Patent Document 1 discloses that a pair of substrates, each of which has an AlN layer grown on a sapphire substrate, is prepared, the substrates are arranged so that the AlN layers face each other, and the AlN layers are annealed while flowing N 2 gas between the AlN layers, thereby improving the quality of the AlN crystal.

WO2008/078301WO2008/078301

H. Miyake et al., J. Cryst. Growth 456 (2016) 155.H. Miyake et al., J. Cryst. Growth 456 (2016) 155.

III族窒化物半導体を用いた受光デバイスでは、通常、活性層がInGaN層で構成される。ところが、この活性層のInGaN層を、下地層のGaN層の上に結晶成長させた場合、下地層と活性層との間における半導体の格子不整合差による欠陥のためにエネルギー変換効率が低いという問題がある。 In light-receiving devices using group III nitride semiconductors, the active layer is usually composed of an InGaN layer. However, when this InGaN active layer is crystal-grown on top of a GaN underlayer, there is a problem that the energy conversion efficiency is low due to defects caused by the lattice mismatch difference between the underlayer and the active layer.

そこで、下地層をInGaN層で構成し、その上に活性層のInGaN層を結晶成長させれば、活性層のInGaN層への欠陥の導入が抑制されるとともに、下地層と活性層との間における半導体の格子不整合差が減少することとなり、高いエネルギー変換効率が得られると考えられる。 Therefore, if the base layer is made of an InGaN layer and the InGaN active layer is crystal-grown on top of it, the introduction of defects into the InGaN active layer is suppressed, and the semiconductor lattice mismatch difference between the base layer and the active layer is reduced, which is believed to result in high energy conversion efficiency.

しかしながら、下地層をInGaN層で構成した場合、結晶内に含まれる多数の欠陥に起因して表面に多数のVピット(V字型欠陥)が形成され、そのため表面平坦性が劣るという問題がある。InGaN層の膜厚が厚くなるに従ってVピットは大きくなるので、この問題は、InGaN層の膜厚が臨界膜厚を超えるような厚さの場合に特に著しいものとなる。そして、下地層の表面平坦性が劣ると、活性層を形成するための下地層の面積が少なくなるため、それに伴って活性層も小さくなり、また、活性層の結晶成長が不均一となるため、エネルギー変換効率が低くなるという問題を招く。このように、従来、下地層としてのInGaN層に形成されたVピットを減らすべくVピットを覆うようにInGaNの膜を成長させようとしても上述のとおりでVピットをなくして成長させることは、現実にはできなかった。 However, when the underlayer is made of an InGaN layer, a large number of V-pits (V-shaped defects) are formed on the surface due to the large number of defects contained in the crystal, which causes a problem of poor surface flatness. As the thickness of the InGaN layer increases, the V-pits become larger, so this problem is particularly severe when the thickness of the InGaN layer exceeds the critical thickness. If the surface flatness of the underlayer is poor, the area of the underlayer for forming the active layer becomes smaller, and the active layer also becomes smaller accordingly, and the crystal growth of the active layer becomes non-uniform, resulting in a problem of low energy conversion efficiency. Thus, in the past, even if an InGaN film was grown to cover the V-pits in order to reduce the V-pits formed in the InGaN layer as the underlayer, it was not possible to grow the InGaN film without eliminating the V-pits, as described above.

本発明の課題は、表面に多数のVピットが形成された半導体層のVピットをなくして表面を平坦化させることである。 The objective of the present invention is to eliminate the V-pits in a semiconductor layer having a large number of V-pits formed on its surface, thereby flattening the surface.

本発明は、表面に多数のVピットが形成されたIII族窒化物半導体の第1半導体層を有する第1基板と、表面にIII族窒化物半導体の第2半導体層を有する第2基板とを準備する基板準備ステップと、前記基板準備ステップで準備した前記第1及び第2基板を、前記第1基板が上側及び前記第2基板が下側となり且つ前記第1及び第2半導体層が対向するように配置するとともに、前記第1及び第2半導体層の間にNHガスを流しながら、前記第1及び第2半導体層をアニールするアニールステップとを含む半導体基板の製造方法である。 The present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate, the method including: a substrate preparation step of preparing a first substrate having a first semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor with a large number of V pits formed on its surface, and a second substrate having a second semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor on its surface; and an annealing step of arranging the first and second substrates prepared in the substrate preparation step such that the first substrate is on the upper side and the second substrate is on the lower side and the first and second semiconductor layers face each other, and annealing the first and second semiconductor layers while flowing NH3 gas between the first and second semiconductor layers.

本発明は、表面にIII族窒化物半導体の半導体層を有する半導体基板であって、前記半導体層に形成された多数のVピットが半導体材料で埋められている。 The present invention is a semiconductor substrate having a semiconductor layer of a group III nitride semiconductor on its surface, in which a large number of V-pits formed in the semiconductor layer are filled with a semiconductor material.

本発明によれば、表面に多数のVピットが形成されたIII族窒化物半導体の第1半導体層を有する第1基板及び表面にIII族窒化物半導体の第2半導体層を有する第2基板を、第1基板が上側及び第2基板が下側となり且つ第1及び第2半導体層が対向するように配置するとともに、第1及び第2半導体層の間にNHガスを流しながら、第1及び第2半導体層をアニールすることにより、上側の第1基板において、第1半導体層のVピットをなくして表面を平坦化させることができる。 According to the present invention, a first substrate having a first semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor with a large number of V pits formed on its surface, and a second substrate having a second semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor on its surface are arranged so that the first substrate is on the upper side and the second substrate is on the lower side and the first and second semiconductor layers face each other, and the first and second semiconductor layers are annealed while flowing NH3 gas between the first and second semiconductor layers, thereby eliminating the V pits in the first semiconductor layer of the upper first substrate and flattening the surface.

第1及び第2基板の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a first and second substrate. アニールステップを示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an annealing step. アニールステップの第1の変形例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a first modified example of the annealing step. アニールステップの第2の変形例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a second modified example of the annealing step. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板1についてのアニール前、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 shows SEM images of the surface of the surface InGaN layer of sample substrate 1 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1 before annealing and after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板2についてのアニール前、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 shows SEM images of the surface of the surface InGaN layer of sample substrate 2 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1 before annealing and after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板3についてのアニール前、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 shows SEM images of the surface of the surface InGaN layer of sample substrate 3 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1 before annealing and after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板1についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のカソードルミネッセンス(CL)の像である。13 shows cathode luminescence (CL) images of the surface of the surface InGaN layer at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes for sample substrate 1 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板2についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のカソードルミネッセンス(CL)の像である。13 shows cathode luminescence (CL) images of the surface of the surface InGaN layer at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes for sample substrate 2 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1. 試験評価1でアニール時に上側に配置されたサンプル基板3についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のカソードルミネッセンス(CL)の像である。13 shows cathode luminescence (CL) images of the surface of the surface InGaN layer at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes for sample substrate 3 placed on the upper side during annealing in test evaluation 1. 試験評価1でアニール時に下側に配置されたサンプル基板1についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面の光学顕微鏡の像である。13 shows optical microscope images of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 1 placed underneath during annealing in test evaluation 1, at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1でアニール時に下側に配置されたサンプル基板2についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面の光学顕微鏡の像である。13 shows optical microscope images of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 2 placed underneath during annealing in test evaluation 1, at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1でアニール時に下側に配置されたサンプル基板3についてのアニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面の光学顕微鏡の像である。13 shows optical microscope images of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 3 placed underneath during annealing in test evaluation 1, at annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes. 試験評価1で上側に配置されたサンプル基板1について、アニール前及びアニール後のそれぞれの表面InGaN層の表面についてのオージェ電子分光法による分析結果を示すグラフである。11 is a graph showing the results of analysis by Auger electron spectroscopy of the surface of the surface InGaN layer before and after annealing for sample substrate 1 placed on the upper side in test evaluation 1. 試験評価2でアニール時に上側に配置されたサンプル基板1乃至3のそれぞれについてのアニール前及びアニール後の表面InGaN層の表面のSEM像である。13 shows SEM images of the surface of the surface InGaN layer before and after annealing for each of sample substrates 1 to 3 placed on the upper side during annealing in test evaluation 2. 試験評価2で上側に配置されたサンプル基板1について、アニール後の表面InGaN層の表面についてのオージェ電子分光法による分析結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of analysis by Auger electron spectroscopy of the surface of the surface InGaN layer after annealing for sample substrate 1 placed on the upper side in test evaluation 2. 試験評価2で上側に配置されたサンプル基板2について、アニール後の表面InGaN層の表面についてのオージェ電子分光法による分析結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of analysis by Auger electron spectroscopy of the surface of the surface InGaN layer after annealing for sample substrate 2 placed on the upper side in test evaluation 2. 試験評価3でアニール時にサンプル基板Xが下側に配置されたときに上側に配置されたサンプル基板1についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 is an SEM image of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 1 placed on top when sample substrate X was placed on the bottom during annealing in test evaluation 3, with an annealing time of 10 minutes. 試験評価3でアニール時にサンプル基板Xが下側に配置されたときに上側に配置されたサンプル基板3についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 is an SEM image of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 3 placed on top when sample substrate X was placed on the bottom during annealing in test evaluation 3, with an annealing time of 10 minutes. 試験評価3でアニール時にサンプル基板Yが下側に配置されたときに上側に配置されたサンプル基板2についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 is an SEM image of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 2 placed on top when sample substrate Y was placed on the bottom during annealing in test evaluation 3, with an annealing time of 10 minutes. 試験評価3でアニール時にサンプル基板Yが下側に配置されたときに上側に配置されたサンプル基板3についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面のSEM像である。13 is an SEM image of the surface of the surface InGaN layer for sample substrate 3 placed on top when sample substrate Y was placed on the bottom during annealing in test evaluation 3, with an annealing time of 10 minutes.

以下、実施形態について説明する。 The following describes the embodiments.

実施形態に係る半導体基板の製造方法は、基板準備ステップと、アニールステップとを含む。 The method for manufacturing a semiconductor substrate according to the embodiment includes a substrate preparation step and an annealing step.

<基板準備ステップ>
基板準備ステップでは、図1に示すような第1及び第2基板10,20を準備する。第1基板10は、第1ベース基板11上に、第1低温バッファ層12、第1中間半導体層13、及び第1表面半導体層14が順に積層されている。同様に、第2基板20は、第2ベース基板21上に、第2低温バッファ層22、第2中間半導体層23、及び第2表面半導体層24が順に積層されている。
<Substrate preparation step>
1, a first and a second substrate 10, 20 are prepared. The first substrate 10 has a first low-temperature buffer layer 12, a first intermediate semiconductor layer 13, and a first surface semiconductor layer 14 laminated in this order on a first base substrate 11. Similarly, the second substrate 20 has a second low-temperature buffer layer 22, a second intermediate semiconductor layer 23, and a second surface semiconductor layer 24 laminated in this order on a second base substrate 21.

ここで、第1及び第2ベース基板11,21としては、例えば、サファイア基板、ZnO基板、SiC基板等が挙げられる。第1及び第2ベース基板11,21の主面は、a面、c面、m面、及びr面のいずれであってもよく、また、他の面方位の結晶面であってもよいが、これらのうちのc面であることが好ましい。ここで、「主面」とは、半導体の積層成長方向に対して垂直な面をいい、通常は基板表面における最も広い面である。 Here, examples of the first and second base substrates 11, 21 include a sapphire substrate, a ZnO substrate, and a SiC substrate. The main surfaces of the first and second base substrates 11, 21 may be any of the a-plane, c-plane, m-plane, and r-plane, or may be crystal planes of other plane orientations, but among these, the c-plane is preferable. Here, the "main surface" refers to a surface perpendicular to the semiconductor layer growth direction, and is usually the widest surface on the substrate surface.

第1及び第2低温バッファ層12,22は、それぞれ第1及び第2ベース基板11,21上にエピタキシャル結晶成長したIII族窒化物半導体で形成された半導体層である。第1及び第2低温バッファ層12,22を形成するIII族窒化物半導体としては、例えば、二元化合物のGaN、InN、AlN;三元化合物のAlGaN、InGaN;四元化合物のAlGaInN等が挙げられる。第1及び第2低温バッファ層12,22の膜厚は、例えば10nm以上50nm以下である。 The first and second low-temperature buffer layers 12 and 22 are semiconductor layers formed of Group III nitride semiconductors epitaxially grown on the first and second base substrates 11 and 21, respectively. Examples of Group III nitride semiconductors forming the first and second low-temperature buffer layers 12 and 22 include binary compounds such as GaN, InN, and AlN; ternary compounds such as AlGaN and InGaN; and quaternary compounds such as AlGaInN. The film thickness of the first and second low-temperature buffer layers 12 and 22 is, for example, 10 nm or more and 50 nm or less.

第1及び第2中間半導体層13,23は、それぞれ第1及び第2低温バッファ層12,22上にエピタキシャル結晶成長したIII族窒化物半導体で形成されている。第1及び第2中間半導体層13,23を形成するIII族窒化物半導体としては、第1及び第2低温バッファ層12,22と同様、例えば、二元化合物のGaN、InN、AlN;三元化合物のAlGaN、InGaN;四元化合物のAlGaInN等が挙げられる。第1中間半導体層13は、第1低温バッファ層12と同一のIII族窒化物半導体で形成されていても、第1低温バッファ層12とは異なるIII族窒化物半導体で形成されていても、どちらでもよい。第2中間半導体層23は、第2低温バッファ層22と同一のIII族窒化物半導体で形成されていても、第2低温バッファ層22とは異なるIII族窒化物半導体で形成されていても、どちらでもよい。第1及び第2中間半導体層13,23の膜厚は、例えば50nm以上5000nm以下である。 The first and second intermediate semiconductor layers 13 and 23 are formed of III-nitride semiconductors epitaxially grown on the first and second low-temperature buffer layers 12 and 22, respectively. As with the first and second low-temperature buffer layers 12 and 22, the III-nitride semiconductors forming the first and second intermediate semiconductor layers 13 and 23 include, for example, binary compounds such as GaN, InN, and AlN; ternary compounds such as AlGaN and InGaN; and quaternary compounds such as AlGaInN. The first intermediate semiconductor layer 13 may be formed of the same III-nitride semiconductor as the first low-temperature buffer layer 12, or may be formed of a different III-nitride semiconductor from the first low-temperature buffer layer 12. The second intermediate semiconductor layer 23 may be formed of the same III-nitride semiconductor as the second low-temperature buffer layer 22, or may be formed of a different III-nitride semiconductor from the second low-temperature buffer layer 22. The film thickness of the first and second intermediate semiconductor layers 13, 23 is, for example, 50 nm or more and 5000 nm or less.

第1表面半導体層14は、第1中間半導体層13上にエピタキシャル結晶成長したIII族窒化物半導体で形成されている。アニールステップでアニールする前の第1表面半導体層14の表面には、多数のVピットが形成されている。具体的には、アニール前の第1表面半導体層14の表面のVピット密度は、2×10cm-2以上である。第1表面半導体層14を形成するIII族窒化物半導体としては、表面に多数のVピットが形成されることから、例えば、二元化合物では{11-22}GaN;三元化合物ではInGaNが挙げられる。第1表面半導体層14は、第1中間半導体層13と同一のIII族窒化物半導体で形成されていても、第1中間半導体層13とは異なるIII族窒化物半導体で形成されていても、どちらでもよい。第1表面半導体層14の膜厚は、例えば50nm以上5000nm以下である。 The first surface semiconductor layer 14 is formed of a group III nitride semiconductor epitaxially grown on the first intermediate semiconductor layer 13. A large number of V pits are formed on the surface of the first surface semiconductor layer 14 before annealing in the annealing step. Specifically, the V pit density on the surface of the first surface semiconductor layer 14 before annealing is 2×10 8 cm −2 or more. As group III nitride semiconductors forming the first surface semiconductor layer 14, since a large number of V pits are formed on the surface, examples of the group III nitride semiconductors include {11-22} GaN as a binary compound and InGaN as a ternary compound. The first surface semiconductor layer 14 may be formed of either the same group III nitride semiconductor as the first intermediate semiconductor layer 13 or a group III nitride semiconductor different from the first intermediate semiconductor layer 13. The film thickness of the first surface semiconductor layer 14 is, for example, 50 nm or more and 5000 nm or less.

第2表面半導体層24は、第2中間半導体層23上にエピタキシャル結晶成長したIII族窒化物半導体で形成されている。第2表面半導体層24を形成するIII族窒化物半導体としては、第1及び第2低温バッファ層12,22並びに第1及び第2中間半導体層13,23と同様、例えば、二元化合物のGaN、InN、AlN;三元化合物のAlGaN、InGaN;四元化合物のAlGaInN等が挙げられる。第2表面半導体層24は、第2中間半導体層23と同一のIII族窒化物半導体で形成されていても、第2中間半導体層23とは異なるIII族窒化物半導体で形成されていても、どちらでもよい。第2表面半導体層24は、第1表面半導体層14とは異なるIII族窒化物半導体で形成されていてもよいが、アニールにより第1InGaN層の表面を平坦化する観点から、第1表面半導体層14と同一のIII族窒化物半導体で形成されていることが好ましい。第2表面半導体層24の膜厚は、例えば50nm以上5000nm以下である。 The second surface semiconductor layer 24 is formed of a group III nitride semiconductor epitaxially grown on the second intermediate semiconductor layer 23. As the group III nitride semiconductor forming the second surface semiconductor layer 24, similar to the first and second low-temperature buffer layers 12, 22 and the first and second intermediate semiconductor layers 13, 23, for example, binary compounds of GaN, InN, AlN; ternary compounds of AlGaN, InGaN; and quaternary compounds of AlGaInN. The second surface semiconductor layer 24 may be formed of the same group III nitride semiconductor as the second intermediate semiconductor layer 23, or may be formed of a group III nitride semiconductor different from the second intermediate semiconductor layer 23. The second surface semiconductor layer 24 may be formed of a group III nitride semiconductor different from the first surface semiconductor layer 14, but from the viewpoint of flattening the surface of the first InGaN layer by annealing, it is preferable that the second surface semiconductor layer 24 is formed of the same group III nitride semiconductor as the first surface semiconductor layer 14. The film thickness of the second surface semiconductor layer 24 is, for example, 50 nm or more and 5000 nm or less.

第1及び第2基板10,20は、化学気相成長法(CVD)により作製することができる。化学気相成長法(CVD)としては、例えば、有機金属気相成長法(MOVPE)、ハイドライド気相成長法(HVPE)等が挙げられるが、第1及び第2基板10,20の作製には、これらのうちの有機金属気相成長法(MOVPE)が好ましい。 The first and second substrates 10, 20 can be fabricated by chemical vapor deposition (CVD). Examples of chemical vapor deposition (CVD) include metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) and hydride vapor phase epitaxy (HVPE). Of these, metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) is preferred for fabricating the first and second substrates 10, 20.

<アニールステップ>
アニールステップでは、リアクタのチャンバー内において、図2に示すように、基板準備ステップで準備した第1及び第2基板10,20を、第1基板10が上側及び第2基板20が下側となり且つ第1及び第2表面半導体層14,24が対向するように配置するとともに、第1及び第2表面半導体層14,24の間にNHガスを流しながら、第1及び第2表面半導体層14,24をアニールする。つまり、第1及び第2基板10,20に対し、フェイストゥフェイス(Face to Face)アニールを施す。
<Annealing step>
2, in the reactor chamber, the first and second substrates 10, 20 prepared in the substrate preparation step are arranged so that the first substrate 10 is on the upper side and the second substrate 20 is on the lower side and the first and second surface semiconductor layers 14, 24 face each other, and the first and second surface semiconductor layers 14, 24 are annealed while flowing NH3 gas between the first and second surface semiconductor layers 14, 24. That is, face-to-face annealing is performed on the first and second substrates 10, 20.

実施形態に係る半導体基板の製造方法によれば、上記のように表面に多数のVピットが形成されたIII族窒化物半導体の第1表面半導体層14を有する第1基板10及びIII族窒化物半導体の第2表面半導体層24を有する第2基板20を、第1基板10が上側及び第2基板20が下側となり且つ第1及び第2表面半導体層14,24が対向するように配置するとともに、第1及び第2表面半導体層14,24の間にNHガスを流しながら、第1及び第2表面半導体層14,24をアニールすることにより、上側の第1基板10において、第1表面半導体層14のVピットをなくして表面を平坦化させることができる。これは、第1及び第2表面半導体層14,24を対向させた状態でアニールすることにより、下側の第2表面半導体層24から、上側の第1表面半導体層14のVピットを埋めるように半導体材料が移動するためであると考えられる。加えて、アニールにより、第1表面半導体層14の転位が横方向に移動することも一因であると考えられる。 According to the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the embodiment, the first substrate 10 having the first surface semiconductor layer 14 of a group III nitride semiconductor on whose surface a large number of V pits are formed as described above and the second substrate 20 having the second surface semiconductor layer 24 of a group III nitride semiconductor are arranged so that the first substrate 10 is on the upper side and the second substrate 20 is on the lower side and the first and second surface semiconductor layers 14, 24 face each other, and the first and second surface semiconductor layers 14, 24 are annealed while flowing NH 3 gas between the first and second surface semiconductor layers 14, 24, thereby eliminating the V pits in the first surface semiconductor layer 14 in the upper first substrate 10 and flattening the surface. This is believed to be because, by annealing in a state in which the first and second surface semiconductor layers 14, 24 face each other, semiconductor material moves from the lower second surface semiconductor layer 24 so as to fill the V pits in the upper first surface semiconductor layer 14. In addition, it is believed that one of the reasons for this is that dislocations in the first surface semiconductor layer 14 move laterally due to annealing.

ここで、第1及び第2表面半導体層14,24は、それらが対向するように配置されている。第1及び第2表面半導体層14,24は、それらが間隔をおいて対向するように配置されていることが好ましいが、必ずしもそれらの間に間隔が設けられていなくてもよい。第1及び第2表面半導体層14,24の間隔は、アニールにより第1表面半導体層14の表面を平坦化する観点から、好ましくは1mm以下、より好ましくは0.5mm以下である。 Here, the first and second surface semiconductor layers 14, 24 are arranged so that they face each other. The first and second surface semiconductor layers 14, 24 are preferably arranged so that they face each other with a gap therebetween, but there does not necessarily have to be a gap between them. The gap between the first and second surface semiconductor layers 14, 24 is preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, from the viewpoint of planarizing the surface of the first surface semiconductor layer 14 by annealing.

NHガスの流量は、アニールにより第1表面半導体層14の表面を平坦化する観点から、好ましくは0.1slm以上10slm以下、より好ましくは1slm以上5slm以下である。なお、NHガスとともに、キャリアガスとしてNガスやHガスを一緒に流してもよい。 The flow rate of the NH3 gas is preferably 0.1 slm or more and 10 slm or less, more preferably 1 slm or more and 5 slm or less, from the viewpoint of planarizing the surface of the first surface semiconductor layer 14 by annealing. Note that, together with the NH3 gas, N2 gas or H2 gas may be flowed as a carrier gas.

アニール温度は、アニールにより第1表面半導体層14の表面を平坦化する観点から、好ましくは600℃以上1150℃以下、より好ましくは800℃以上1150℃以下である。アニールによって第1表面半導体層14の表面にInGaNを結晶成長させて平坦化する観点では、アニール温度は、好ましくは800℃以上1100℃以下、より好ましくは850℃以上1100℃以下、さらに好ましくは950℃以上1050℃以下である。 From the viewpoint of planarizing the surface of the first surface semiconductor layer 14 by annealing, the annealing temperature is preferably 600°C or higher and 1150°C or lower, and more preferably 800°C or higher and 1150°C or lower. From the viewpoint of planarizing the surface of the first surface semiconductor layer 14 by crystal growth of InGaN by annealing, the annealing temperature is preferably 800°C or higher and 1100°C or lower, more preferably 850°C or higher and 1100°C or lower, and even more preferably 950°C or higher and 1050°C or lower.

アニール時間は、アニールにより第1表面半導体層14の表面を平坦化する観点から、好ましくは1分以上60分以下、より好ましくは5分以上30分以下、さらに好ましくは10分以上20分以下である。 From the viewpoint of planarizing the surface of the first surface semiconductor layer 14 by annealing, the annealing time is preferably from 1 minute to 60 minutes, more preferably from 5 minutes to 30 minutes, and even more preferably from 10 minutes to 20 minutes.

アニールした後における第1表面半導体層14の表面のVピット密度は、好ましくは1×10cm-2以下、より好ましくは1×10cm-2以下である。 The V pit density on the surface of the first surface semiconductor layer 14 after annealing is preferably 1×10 7 cm −2 or less, and more preferably 1×10 6 cm −2 or less.

アニールした後における第1表面半導体層14の表面の状態、二乗平均粗さ(RMS)、表面に存在する元素は、例えば、それぞれ走査電子顕微鏡(SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)、オージェ電子分光装置を用いて測定される。 The surface condition, root mean square roughness (RMS), and elements present on the surface of the first surface semiconductor layer 14 after annealing are measured using, for example, a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), and an Auger electron spectrometer, respectively.

アニールした後、チャンバから上側に配置した第1基板10を回収する。そして、それを、表面にIII族窒化物半導体の第1表面半導体層14を有し、その第1表面半導体層14に形成された多数のVピットが半導体材料で埋められて平坦化した半導体基板として、各種の半導体デバイスの製造に用いる。例えば、表面が平坦化した高品質のInGaN層を備えた半導体基板であれば、InGaN層を下地層として、その上にエネルギー変換効率の高い赤色LED、LD、太陽電池、受光デバイス等を作り込むことができる。 After annealing, the first substrate 10 placed on the upper side is removed from the chamber. It is then used as a semiconductor substrate having a first surface semiconductor layer 14 of a group III nitride semiconductor on its surface, with numerous V-pits formed in the first surface semiconductor layer 14 filled with a semiconductor material to form a planarized substrate, for use in the manufacture of various semiconductor devices. For example, if the semiconductor substrate has a high-quality InGaN layer with a planarized surface, it is possible to fabricate red LEDs, LDs, solar cells, light-receiving devices, and the like with high energy conversion efficiency on top of the InGaN layer as a base layer.

なお、上記実施形態では、第2基板20の表面に設けられた第2表面半導体層24を、第1基板10の表面の第1表面半導体層14に対向するように配置する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図3Aに示すように、第2基板20の表面に設けられた第2低温バッファ層22を、第1基板10の表面の第1表面半導体層14に対向するように配置する構成であってもよく、また、図3Bに示すように、第2基板20の表面に設けられた第2中間半導体層23を、第1基板10の表面の第1表面半導体層14に対向するように配置する構成であってもよい。 In the above embodiment, the second surface semiconductor layer 24 provided on the surface of the second substrate 20 is arranged to face the first surface semiconductor layer 14 on the surface of the first substrate 10, but this is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3A, the second low-temperature buffer layer 22 provided on the surface of the second substrate 20 may be arranged to face the first surface semiconductor layer 14 on the surface of the first substrate 10, or as shown in FIG. 3B, the second intermediate semiconductor layer 23 provided on the surface of the second substrate 20 may be arranged to face the first surface semiconductor layer 14 on the surface of the first substrate 10.

(試験評価1)
主面がc面のサファイア基板上に、有機金属気相成長法(MOVPE)により、膜厚30nmの低温GaNバッファ層、膜厚2000nmのアンドープGaN層、及び膜厚200nmの表面InGaN層を順にエピタキシャル結晶成長させたサンプル基板1を複数枚作製した。サンプル基板1の表面InGaN層の表面のVピット密度は3.30×10cm-2であった。また、フォトルミネッセンスによる表面InGaN層中のインジウム、ガリウム及び窒素のモル比率はIn:Ga:N=2:98:100であった。
(Test evaluation 1)
A plurality of sample substrates 1 were fabricated by epitaxially growing a 30 nm-thick low-temperature GaN buffer layer, a 2000 nm-thick undoped GaN layer, and a 200 nm-thick surface InGaN layer on a sapphire substrate having a c-plane main surface by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). The surface V-pit density of the surface InGaN layer of sample substrate 1 was 3.30×10 8 cm -2 . The molar ratio of indium, gallium, and nitrogen in the surface InGaN layer determined by photoluminescence was In:Ga:N=2:98:100.

また、表面InGaN層の膜厚をそれぞれ400nm及び700nmとしたことを除いてサンプル基板1と同一構成のサンプル基板2及び3をそれぞれ複数枚作製した。サンプル基板2の表面InGaN層の表面のVピット密度は2.54×10cm-2であった。サンプル基板3の表面InGaN層の表面のVピット密度は2.23×10cm-2であった。 Furthermore, a plurality of sample substrates 2 and 3 were fabricated, each having the same configuration as sample substrate 1, except that the thicknesses of the surface InGaN layers were set to 400 nm and 700 nm, respectively. The V-pit density of the surface InGaN layer of sample substrate 2 was 2.54×10 8 cm -2 . The V-pit density of the surface InGaN layer of sample substrate 3 was 2.23×10 8 cm -2 .

サンプル基板1乃至3のそれぞれについて、圧力100kPaのリアクタのチャンバ内(流路面積800mm(=8mm×100mm))において、サンプル基板の一対を、一方が上側及び他方が下側となり且つ一方の表面InGaN層を他方の表面InGaN層に対向するように載せて配置し、キャリアガスの純度99.999%のNガスとともに純度99.999%のNHガスを流量5slmで流しながら、表面InGaN層をアニール温度1150℃及びアニール時間10分としてアニールする実験を行った(図2参照)。キャリアガスのNガスの流量は、NHガスの流量の約10倍とした。また、アニール時間を20分及び30分とする実験も行った。 For each of the sample substrates 1 to 3, a pair of sample substrates was placed in a chamber (flow path area 800 mm 2 (=8 mm×100 mm)) of a reactor at a pressure of 100 kPa, with one on the top and the other on the bottom, and with one surface InGaN layer facing the other surface InGaN layer, and an experiment was performed in which the surface InGaN layer was annealed at an annealing temperature of 1150° C. and an annealing time of 10 minutes while flowing NH 3 gas with a purity of 99.999% together with N 2 gas with a purity of 99.999% as a carrier gas at a flow rate of 5 slm (see FIG. 2). The flow rate of the N 2 gas as a carrier gas was about 10 times that of the NH 3 gas. Experiments with annealing times of 20 minutes and 30 minutes were also performed.

図4A乃至Cは、それぞれ上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール前、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面を示す。図5A乃至Cは、それぞれ上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のカソードルミネッセンス(CL)の像を示す。図6A乃至Cは、それぞれ下側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面を示す。図7は、上側に配置されたサンプル基板1について、アニール前及びアニール後(アニール時間30分)のそれぞれの表面InGaN層の表面についてオージェ電子顕微鏡を用いたオージェ電子分光法による分析結果を示す。 Figures 4A to 4C show the surfaces of the surface InGaN layers of sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side before annealing and after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, respectively. Figures 5A to 5C show cathode luminescence (CL) images of the surfaces of the surface InGaN layers of sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, respectively. Figures 6A to 6C show the surfaces of the surface InGaN layers of sample substrates 1 to 3 arranged on the lower side after annealing times of 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes, respectively. Figure 7 shows the results of Auger electron spectroscopy analysis using an Auger electron microscope on the surfaces of the surface InGaN layers of sample substrate 1 arranged on the upper side before annealing and after annealing (annealing time 30 minutes).

表1は、上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール前、アニール時間10分、20分、及び30分での表面InGaN層の表面のVピット密度、並びにカソードルミネッセンス(CL)のスペクトルピーク波長を示す。また、上側に配置されたサンプル基板2のアニール前及びアニール時間を20分としたもの、並びに上側に配置されたサンプル基板3のアニール前及びアニール時間を10分及び20分としたものについて、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した二乗平均粗さ(RMS)を示す。RMSは、同一の基板上で1カ所以上の部位で測定した。 Table 1 shows the V pit density and cathodoluminescence (CL) spectrum peak wavelength of the surface InGaN layer before annealing and after annealing for 10, 20, and 30 minutes for sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side. It also shows the root mean square roughness (RMS) measured using an atomic force microscope (AFM) for sample substrate 2 arranged on the upper side before annealing and with an annealing time of 20 minutes, and sample substrate 3 arranged on the upper side before annealing and with an annealing time of 10 and 20 minutes. The RMS was measured at one or more locations on the same substrate.

Figure 2024119396000002
Figure 2024119396000002

図4A乃至C及び表1の結果によれば、上側に配置されたサンプル基板1乃至3では、アニールにより、表面InGaN層のVピットが埋められてなくなったことがわかる。表1から上側に配置されたサンプル基板2及び3では、アニール前の表面粗さが8.2nm~54nmであったのが、アニール後は0.67nm~5.3nmとなり、InGaN層の表面が平坦化された。また、上側に配置されたサンプル基板1の表面には図7のオージェ電子分光法によりGaNが結晶成長していることが確認された。図6A乃至Cの結果によれば、アニールした後の下側に配置されたサンプル基板1乃至3では、表面InGaN層の表面が荒れていることから、これは、下側に配置されたサンプル基板の表面InGaN層から、上側に配置されたサンプル基板の表面InGaN層のVピットを埋めるように半導体材料が移動したためであると考えられる。また、図5A乃至Cの結果によれば、カソードルミネッセンス(CL)の分析より、アニールにより、上側に配置されたサンプル基板1乃至3では、転位が横方向に移動しているのが認められ、これも、上側に配置されたサンプル基板の表面InGaN層の表面の平坦化の一因であると考えられる。 According to the results of Figures 4A to 4C and Table 1, it can be seen that in sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side, the V pits in the surface InGaN layer were filled and disappeared by annealing. From Table 1, in sample substrates 2 and 3 arranged on the upper side, the surface roughness was 8.2 nm to 54 nm before annealing, but after annealing it became 0.67 nm to 5.3 nm, and the surface of the InGaN layer was flattened. In addition, Auger electron spectroscopy in Figure 7 confirmed that GaN crystals had grown on the surface of sample substrate 1 arranged on the upper side. According to the results of Figures 6A to 6C, the surface of the surface InGaN layer of sample substrates 1 to 3 arranged on the lower side after annealing is rough, and this is thought to be due to the movement of semiconductor material from the surface InGaN layer of the sample substrate arranged on the lower side to fill the V pits in the surface InGaN layer of the sample substrate arranged on the upper side. In addition, according to the results of Figures 5A to 5C, cathodoluminescence (CL) analysis showed that dislocations moved laterally in sample substrates 1 to 3 placed on the upper side due to annealing, which is also thought to be one of the factors that caused the surface of the InGaN layer on the upper sample substrate to become flat.

(試験評価2)
サンプル基板1乃至3のそれぞれについて、アニール温度1050℃及びアニール時間20分としたことを除いて試験評価1と同様の実験を行った。
(Test Evaluation 2)
For each of sample substrates 1 to 3, an experiment similar to that of test evaluation 1 was carried out, except that the annealing temperature was 1050° C. and the annealing time was 20 minutes.

図8は、上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール前及びアニール後での表面InGaN層の表面を示す。図9A及びBは、それぞれ上側に配置されたサンプル基板1及び2について、アニール後の表面InGaN層の表面についてオージェ電子顕微鏡を用いたオージェ電子分光法による分析結果を示す。また、表2は、上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール前及びアニール後での表面InGaN層の表面のVピット密度を示す。また、上側に配置されたサンプル基板2及び3のアニール前及びアニール後について、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定した二乗平均粗さ(RMS)を示す。RMSは、同一の基板上で1カ所測定した。 Figure 8 shows the surface of the InGaN layer before and after annealing for sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side. Figures 9A and 9B show the results of Auger electron spectroscopy analysis using an Auger electron microscope on the surface of the InGaN layer after annealing for sample substrates 1 and 2 arranged on the upper side, respectively. Table 2 shows the V-pit density on the surface of the InGaN layer before and after annealing for sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side. It also shows the root mean square roughness (RMS) measured using an atomic force microscope (AFM) for sample substrates 2 and 3 arranged on the upper side before and after annealing. The RMS was measured at one location on the same substrate.

Figure 2024119396000003
Figure 2024119396000003

図8及び表2の結果によれば、上側に配置されたサンプル基板1乃至3では、アニールにより、表面InGaN層のVピットが埋められてなくなったことがわかる。表2の結果から上側に配置されたサンプル基板2及び3では、アニール前の表面粗さが8.2nm~54nmであったのが、アニール後は1.8nm~3.8nmとなりInGaN層の表面が平坦化されていることが分かる。また、図9A及びBの結果から上側に配置されたサンプル基板1及び2の表面にはオージェ電子分光法によりInGaNが結晶成長していることが確認された。 The results in Figure 8 and Table 2 show that in sample substrates 1 to 3 placed on the top, the V pits in the surface InGaN layer were filled and disappeared by annealing. The results in Table 2 show that in sample substrates 2 and 3 placed on the top, the surface roughness was 8.2 nm to 54 nm before annealing, but after annealing it became 1.8 nm to 3.8 nm, and the surface of the InGaN layer was flattened. Furthermore, the results in Figures 9A and B confirmed that InGaN crystals had grown on the surfaces of sample substrates 1 and 2 placed on the top by Auger electron spectroscopy.

(試験評価3)
主面がc面のサファイア基板上に、有機金属気相成長法(MOVPE)により、膜厚30nmの低温GaNバッファ層をエピタキシャル結晶成長させたサンプル基板Xを複数枚作製した。また、主面がc面のサファイア基板上に、有機金属気相成長法(MOVPE)により、膜厚30nmの低温GaNバッファ層、及び膜厚2000nmのアンドープGaN層を順にエピタキシャル結晶成長させたサンプル基板Yを複数枚作製した。
(Test Evaluation 3)
A plurality of sample substrates X were fabricated by epitaxially growing a 30 nm-thick low-temperature GaN buffer layer on a sapphire substrate having a c-plane main surface by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). A plurality of sample substrates Y were fabricated by epitaxially growing a 30 nm-thick low-temperature GaN buffer layer and a 2000 nm-thick undoped GaN layer in that order by metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) on a sapphire substrate having a c-plane main surface.

圧力100kPaのリアクタのチャンバ内(流路面積800mm(=8mm×100mm))において、表面InGaN層の膜厚が200nmのサンプル基板1が上側及びサンプル基板Xが下側となり且つサンプル基板1の表面InGaN層をサンプル基板Xの低温GaNバッファ層に対向するように載せて配置し、キャリアガスの純度99.999%のNガスとともに純度99.999%のNHガスを流量5slmで流しながら、表面InGaN層及び低温GaNバッファ層をアニール温度1150℃及びアニール時間10分としてアニールする実験を行った(図3A参照)。このとき、キャリアガスのNガスの流量は、NHガスの流量の約10倍とした。また、サンプル基板1に代えて表面InGaN層の膜厚が700nmのサンプル基板3を用いた実験も行った。さらに、サンプル基板Xに代えてサンプル基板Yを用い、且つサンプル基板1に代えて表面InGaN層の膜厚が400nmのサンプル基板2及びサンプル基板3をそれぞれ用いた実験も行った(図3B参照)。 In a chamber (flow path area 800 mm 2 (= 8 mm × 100 mm)) of a reactor at a pressure of 100 kPa, the sample substrate 1 with a surface InGaN layer thickness of 200 nm was placed on the upper side and the sample substrate X was placed on the lower side, and the surface InGaN layer of the sample substrate 1 was placed so as to face the low-temperature GaN buffer layer of the sample substrate X. An experiment was performed in which the surface InGaN layer and the low-temperature GaN buffer layer were annealed at an annealing temperature of 1150°C and an annealing time of 10 minutes while flowing NH 3 gas with a purity of 99.999% together with N 2 gas with a purity of 99.999% as a carrier gas at a flow rate of 5 slm (see FIG. 3A). At this time, the flow rate of the N 2 gas as a carrier gas was about 10 times the flow rate of the NH 3 gas. An experiment was also performed using a sample substrate 3 with a surface InGaN layer thickness of 700 nm instead of the sample substrate 1. Further, an experiment was also carried out in which sample substrate Y was used instead of sample substrate X, and sample substrate 2 and sample substrate 3, each having a surface InGaN layer with a thickness of 400 nm, were used instead of sample substrate 1 (see FIG. 3B).

図10A及びBは、アニール時にサンプル基板Xが下側に配置されたときに、それぞれ上側に配置されたサンプル基板1及び3についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面を示す。図11A及びBは、アニール時にサンプル基板Yが下側に配置されたときに、それぞれ上側に配置されたサンプル基板2及び3についてのアニール時間10分での表面InGaN層の表面を示す。表3は、それぞれの基板の組み合わせにおいて上側に配置されたサンプル基板1乃至3について、アニール時間10分での表面InGaN層のカソードルミネッセンス(CL)のスペクトルピーク波長を示す。 Figures 10A and B show the surface of the surface InGaN layer for sample substrates 1 and 3 arranged on the upper side, respectively, when sample substrate X is arranged on the lower side during annealing, with an annealing time of 10 minutes. Figures 11A and B show the surface of the surface InGaN layer for sample substrates 2 and 3 arranged on the upper side, respectively, when sample substrate Y is arranged on the lower side during annealing, with an annealing time of 10 minutes. Table 3 shows the spectral peak wavelength of the cathodoluminescence (CL) of the surface InGaN layer for sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side for each substrate combination, with an annealing time of 10 minutes.

Figure 2024119396000004
Figure 2024119396000004

図10A及びB、図11A及びB、並びに表3の結果によれば、下側に配置されたサンプル基板X及びYの表面のIII族窒化物半導体がGaNであって、上側に配置されたサンプル基板1乃至3の表面のIII族窒化物半導体のInGaNとは異なるものの、試験評価1の場合と同様、上側に配置されたサンプル基板1乃至3の表面InGaN層のVピットが埋められて減少し、その結果、表面InGaN層の表面が平坦化されることが分かる。 The results of Figures 10A and B, Figures 11A and B, and Table 3 show that the III-nitride semiconductor on the surfaces of sample substrates X and Y arranged on the lower side is GaN, which is different from the III-nitride semiconductor InGaN on the surfaces of sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side, but as in the case of test evaluation 1, the V-pits in the surface InGaN layer of sample substrates 1 to 3 arranged on the upper side are filled and reduced, and as a result, the surface of the surface InGaN layer is flattened.

本発明は、半導体基板及びその製造方法の技術分野について有用である。 The present invention is useful in the technical field of semiconductor substrates and their manufacturing methods.

10 第1基板
11 第1ベース基板
12 第1低温バッファ層
13 第1中間半導体層
14 第1表面半導体層
20 第2基板
21 第2ベース基板
22 第2低温バッファ層
23 第2中間半導体層
24 第2表面半導体層
10 First substrate 11 First base substrate 12 First low-temperature buffer layer 13 First intermediate semiconductor layer 14 First surface semiconductor layer 20 Second substrate 21 Second base substrate 22 Second low-temperature buffer layer 23 Second intermediate semiconductor layer 24 Second surface semiconductor layer

Claims (4)

表面に多数のVピットが形成されたIII族窒化物半導体の第1半導体層を有する第1基板と、表面にIII族窒化物半導体の第2半導体層を有する第2基板と、を準備する基板準備ステップと、
前記基板準備ステップで準備した前記第1及び第2基板を、前記第1基板が上側及び前記第2基板が下側となり且つ前記第1及び第2半導体層が対向するように配置するとともに、前記第1及び第2半導体層の間にNHガスを流しながら、前記第1及び第2半導体層をアニールするアニールステップと、
を含む半導体基板の製造方法。
a substrate preparation step of preparing a first substrate having a first semiconductor layer of a Group III nitride semiconductor on the surface of which a large number of V pits are formed, and a second substrate having a second semiconductor layer of a Group III nitride semiconductor on the surface of which;
an annealing step of annealing the first and second semiconductor layers while arranging the first and second substrates prepared in the substrate preparation step so that the first substrate is on the upper side and the second substrate is on the lower side and the first and second semiconductor layers face each other, and flowing NH3 gas between the first and second semiconductor layers;
A method for manufacturing a semiconductor substrate comprising the steps of:
請求項1に記載された半導体基板の製造方法において、
前記第2半導体層を形成するIII族窒化物半導体が前記第1半導体層を形成するIII族窒化物半導体と同一である半導体基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1,
A method for manufacturing a semiconductor substrate, wherein the second semiconductor layer is made of a Group III nitride semiconductor that is the same as the first semiconductor layer.
請求項1に記載された半導体基板の製造方法において、
前記第1半導体層を形成するIII族窒化物半導体がInGaNである半導体基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1,
The method for producing a semiconductor substrate, wherein the Group III nitride semiconductor forming the first semiconductor layer is InGaN.
表面にIII族窒化物半導体の半導体層を有する半導体基板であって、
前記半導体層に形成された多数のVピットが半導体材料で埋められた半導体基板。
A semiconductor substrate having a semiconductor layer made of a Group III nitride semiconductor on a surface thereof,
A semiconductor substrate in which a large number of V-pits formed in the semiconductor layer are filled with a semiconductor material.
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