JP5293592B2 - Iii族窒化物半導体の製造方法およびテンプレート基板 - Google Patents
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また、第2の発明は、サファイアから成る成長基板の表面に、エッチングによって凹部側面と凹部底面とを有した凹部を形成する凹部形成工程と、凹部形成工程の後、成長基板を水素とアンモニアを含む雰囲気中で、III 族窒化物半導体の成長温度まで昇温して成長基板の表面を窒化する昇温工程と、表面が窒化された凹部側面に、バッファ層を堆積させることなく成長温度でIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる結晶成長工程と、を有し、成長温度は、III 族窒化物半導体を平面状の成長基板に一様に成長基板に垂直な方向へエピタキシャル成長させる際の成長温度よりも低い温度であり、成長基板の表面はサファイアのm面であり、凹部の両側の凹部側面は、サファイアのc面であり、結晶成長工程は、サファイアのc面である凹部側面にIII 族窒化物半導体をそのIII 族窒化物半導体のc軸方向に主としてエピタキシャル成長させて、成長基板の表面に平行な主面をIII 族窒化物半導体のa面とするIII 族窒化物半導体を得ることを特徴とするIII 族窒化物半導体の製造方法である。
また、第3の発明は、サファイアから成る成長基板の表面に、エッチングによって凹部側面と凹部底面とを有した凹部を形成する凹部形成工程と、凹部形成工程の後、成長基板を水素とアンモニアを含む雰囲気中で、III 族窒化物半導体の成長温度まで昇温して成長基板の表面を窒化する昇温工程と、表面が窒化された凹部側面に、バッファ層を堆積させることなく成長温度でIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる結晶成長工程と、を有し、成長基板の表面はサファイアのc面であり、凹部の両側の凹部側面は、サファイアのa面であり、結晶成長工程は、サファイアのa面である凹部側面にIII 族窒化物半導体をそのIII 族窒化物半導体のc軸方向に主としてエピタキシャル成長させて、成長基板の表面に平行な主面をIII 族窒化物半導体のa面とするIII 族窒化物半導体を得ることを特徴とするIII 族窒化物半導体の製造方法である。
まず、a面を主面とするサファイア基板10(本発明の成長基板に相当)の表面10aに、マスクを用いてICPエッチングすることで、長手方向がサファイア基板10のm軸方向に平行なストライプ状に凹部11を形成する(図1(a))。凹部11のc軸に平行な面での断面は矩形であり、凹部11の側面11aにはサファイアのc面が露出し、凹部11の底面11bには、サファイアのa面が露出する。
次に、サファイア基板10をMOCVD装置に搬入し、水素とアンモニアを含む雰囲気中で、成長温度まで昇温する。
続いて、MOCVD装置内にTMG(トリメチルガリウム)を導入し、凹部11の側面11aにGaN結晶13をエピタキシャル成長させる。GaN結晶13は、サファイア基板10のc軸方向と、GaN結晶13のc軸方向が一致するように成長する。このGaN結晶13のc軸方向の極性については、凹部11の側面11aから凹部11内側(中心側)へと向かう方向が−c方向である。すなわち、側面11aから垂直に、GaNは−c軸方向に成長することになり、その成長面は、−c面となる。
11:凹部
13:GaN結晶
Claims (11)
- サファイアから成る成長基板の表面に、エッチングによって凹部側面と凹部底面とを有した凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の後、前記成長基板を水素とアンモニアを含む雰囲気中で、III 族窒化物半導体の成長温度まで昇温して前記成長基板の表面を窒化する昇温工程と、
表面が窒化された前記凹部側面に、バッファ層を堆積させることなく前記成長温度でIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる結晶成長工程と、
を有し、
前記成長温度は、III 族窒化物半導体を平面状の成長基板に一様に成長基板に垂直な方向へエピタキシャル成長させる際の成長温度よりも低い温度であり、
前記成長基板の表面は前記サファイアのa面であり、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのc面であり、
前記結晶成長工程は、サファイアのc面である前記凹部側面に前記III 族窒化物半導体をそのIII 族窒化物半導体のc軸方向に主としてエピタキシャル成長させて、
前記成長基板の前記表面に平行な主面をIII 族窒化物半導体のm面とするIII 族窒化物半導体を得る
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体の製造方法。 - サファイアから成る成長基板の表面に、エッチングによって凹部側面と凹部底面とを有した凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の後、前記成長基板を水素とアンモニアを含む雰囲気中で、III 族窒化物半導体の成長温度まで昇温して前記成長基板の表面を窒化する昇温工程と、
表面が窒化された前記凹部側面に、バッファ層を堆積させることなく前記成長温度でIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる結晶成長工程と、
を有し、
前記成長温度は、III 族窒化物半導体を平面状の成長基板に一様に成長基板に垂直な方向へエピタキシャル成長させる際の成長温度よりも低い温度であり、
前記成長基板の表面は前記サファイアのm面であり、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのc面であり、
前記結晶成長工程は、サファイアのc面である前記凹部側面に前記III 族窒化物半導体をそのIII 族窒化物半導体のc軸方向に主としてエピタキシャル成長させて、
前記成長基板の前記表面に平行な主面をIII 族窒化物半導体のa面とするIII 族窒化物半導体を得る
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体の製造方法。 - サファイアから成る成長基板の表面に、エッチングによって凹部側面と凹部底面とを有した凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の後、前記成長基板を水素とアンモニアを含む雰囲気中で、III 族窒化物半導体の成長温度まで昇温して前記成長基板の表面を窒化する昇温工程と、
表面が窒化された前記凹部側面に、バッファ層を堆積させることなく前記成長温度でIII 族窒化物半導体をエピタキシャル成長させる結晶成長工程と、
を有し、
前記成長基板の表面は前記サファイアのc面であり、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのa面であり、
前記結晶成長工程は、サファイアのa面である前記凹部側面に前記III 族窒化物半導体をそのIII 族窒化物半導体のc軸方向に主としてエピタキシャル成長させて、
前記成長基板の前記表面に平行な主面をIII 族窒化物半導体のa面とするIII 族窒化物半導体を得る
ことを特徴とするIII 族窒化物半導体の製造方法。 - 前記凹部は、ストライプ状にすることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のIII 族窒化物半導体の製造方法。
- 前記成長温度は、1020〜1100℃であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のIII 族窒化物半導体の製造方法。
- 前記エッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のIII 族窒化物半導体の製造方法。
- 前記ドライエッチングは、ICPエッチングであることを特徴とする請求項6に記載のIII 族窒化物半導体の製造方法。
- 表面に凹部側面と凹部底面とを有した凹部が形成された、a面を主面とするサファイア基板と、
表面が窒化された前記サファイア基板表面上に、バッファ層を堆積させることなく形成されたIII 族窒化物半導体層と、
を備え、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのc面であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記凹部側面に垂直な軸はIII 族窒化物半導体のc軸であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記サファイア基板の主面に平行な面は、III 族窒化物半導体のm面である、
ことを特徴とするテンプレート基板。 - 表面に凹部側面と凹部底面とを有した凹部が形成された、m面を主面とするサファイア基板と、
表面が窒化された前記サファイア基板表面上に、バッファ層を堆積させることなく形成されたIII 族窒化物半導体層と、
を備え、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのc面であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記凹部側面に垂直な軸はIII 族窒化物半導体のc軸であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記サファイア基板の主面に平行な面は、III 族窒化物半導体のa面である、
ことを特徴とするテンプレート基板。 - 表面に凹部側面と凹部底面とを有した凹部が形成された、c面を主面とするサファイア基板と、
表面が窒化された前記サファイア基板表面上に、バッファ層を堆積させることなく形成されたIII 族窒化物半導体層と、
を備え、
前記凹部の両側の前記凹部側面は、サファイアのa面であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記凹部側面に垂直な軸はIII 族窒化物半導体のc軸であり、
形成された前記III 族窒化物半導体層の前記サファイア基板の主面に平行な面は、III 族窒化物半導体のa面である、
ことを特徴とするテンプレート基板。 - 前記凹部は、ストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項8乃至請求項10の何れか1項に記載のテンプレート基板。
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