JP4397695B2 - Iii族窒化物基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、キャリア濃度の面内のばらつきが少なく、かつそのIII族窒化物結晶の成長速度が速いIII族窒化物基板およびその製造方法の提供を、目的とする。
前記半導体層が、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体からなり、
前記半導体層の表面が、(0001)面のステップが階段状に配置された一方向に傾斜した面であり、
前記傾斜した面と前記(0001)面とのなす角度が、0.05°以上であり、
さらに、前記半導体層上に形成されたIII族窒化物結晶のキャリア濃度の面内ばらつきが、キャリア濃度の平均値の1/5以上5倍以下であるIII族窒化物基板である。なお、この本発明において、III族窒化物とは、特に限定がない限り、組成式AlxGayIn1-x-yN(ただし0≦x≦1、0≦y≦1)で表される半導体を意味する。なお、組成比が負の値になることはないため、0≦1−x−y≦1を満たすことはいうまでもない(他の組成式においても同様である)。
(1)まず、キャリア濃度とラマンスペクトルとの関係を求め、回帰式または検量線を作成する。前記回帰式または検量線は、予めホール測定したIII族窒化物基板のキャリア濃度と、そのラマンスペクトルとの関係から作成できる。
(2)つぎに、III族窒化物結晶のキャリア濃度の平均値を求める。具体的には、まず、ラマン測定の励起光のビーム径を、直径10〜100μmに集光し、1mm間隔で10〜50箇所についてラマンスペクトルを測定する。つぎに、前記回帰式または検量線を用いて、測定したラマンスペクトルからIII族窒化物結晶のキャリア濃度を求め、その平均値を算出する。
(3)さらに、III族窒化物結晶の任意の場所のラマンスペクトルを測定し、キャリア密度を求める。前記任意の場所は、前記平均値の算出の際に測定した10〜50箇所のうちの1箇所としてもよい。本発明におけるIII族窒化物結晶においては、前記任意の場所のキャリア濃度は、前記平均値の1/5以上5倍以下である。
30〜50μm/時間である。
本発明の製造方法において、前記(ii)の前記半導体表面の処理は、特に制限されないが、研磨加工による処理であることが好ましい。
(比較例1)
種基板のオフ角度を、それぞれ、0.0°および0.03°とした以外は、結晶成長させた。それ以外は、実施例1と同様にして、オフ角度が2種類のIII族窒化物基板を得た。
次にLPE成長としては、図8に示すような2ゾーンの電気炉中にセットした成長炉を用いて、電気炉内部に温度勾配をつけて成長した。図8において、81は基板を示し、82は溶液を示し、83は、上部ヒータを示し、84は下部ヒータを示す。
図7(C)の形状のサンプルを図8のようにルツボ内に設置してGaN厚膜33を成長した。
成長時間100時間で、オフ角度は2゜、膜厚約2mmの結晶を得た。このとき、得られた結晶の表面モホロジーは、光沢のある良好なものであり、6角形の島状成長のほとんどない比較的良好な結晶が得られた。得られた結晶の表面をメカノケミカル研磨を行い面内のキャリア濃度ばらつきを測定した結果、キャリア面内濃度平均値の1桁以内であった。
11 サファイア基板
12 シード層
13 GaN単結晶
Claims (9)
- (i)基板上に、組成式AluGavIn1-u-vN(ただし、0≦u≦1、0≦v≦1である)で表される半導体であって、その表面に(0001)面が存在する半導体層を形成する工程と、
(ii)前記半導体層の(0001)面に対して傾斜した面となるように、前記半導体層の表面を処理する工程と、
(iii)窒素を含む雰囲気下において、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも1つのIII族元素と溶剤とを含む融液に前記半導体層の表面を接触させることによって、前記少なくとも1つのIII族元素と窒素とを反応させて前記半導体層上にIII族窒化物結晶を成長させる工程とを含み、
前記傾斜した面と前記(0001)面とのなす角度が、0.05°以上5°以下である、III族窒化物基板の製造方法。 - 前記少なくとも1つのIII族元素がガリウムであり、前記III族窒化物結晶が窒化ガリウムである請求項1に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記半導体層上にIII族窒化物結晶を成長させる成長速度が20μm/時間以上である請求項1または2記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記窒素を含む雰囲気が加圧雰囲気である請求項1ないし3のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記溶剤が、アルカリ金属である請求項1ないし4のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記溶剤が、アルカリ金属とアルカリ土類金属とを含む請求項1ないし5のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記アルカリ金属が、ナトリウム、リチウムおよびカリウムからなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項5または6に記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記(ii)の前記半導体表面の処理が、研磨加工による処理である請求項1ないし7のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。
- 前記基板が、サファイア製である請求項1ないし8のいずれかに記載のIII族窒化物基板の製造方法。
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