JP5489269B2 - Nitride semiconductor substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、発光ダイオード、レーザ発光素子、又は、高速・高温での動作可能な電子素子等（以下、総称して半導体デバイスという）に好適に用いられる窒化物半導体基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a nitride semiconductor substrate suitably used for a light emitting diode, a laser light emitting element, an electronic element operable at high speed and high temperature (hereinafter collectively referred to as a semiconductor device), and a manufacturing method thereof.
窒化ガリウム（ＧａＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等に代表される窒化物半導体は、広いバンドキャップを有しており、高い電子移動度、高い耐熱性等に優れた特性を備えているため、発光デバイスや、レーザ発光素子、又は、高速・高温での動作が可能な電子デバイス等への応用が期待されている。 Nitride semiconductors typified by gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN) have wide band caps, and have excellent characteristics such as high electron mobility and high heat resistance. Application to devices, laser light emitting elements, or electronic devices capable of operating at high speed and high temperature is expected.
前記窒化物半導体は、融点が高く、窒素の平衡蒸気圧が非常に高いため、融液からのバルク結晶成長は容易ではない。このため、実用化レベルにある窒化物半導体は、異種基板上へのヘテロエピタキシャル成長により作製される。
従来、ＧａＮまたはＡｌＮ単結晶層をエピタキシャル成長させるための基板には、サファイア、６Ｈ−ＳｉＣ、シリコン等が用いられていた。
Since the nitride semiconductor has a high melting point and a very high equilibrium vapor pressure of nitrogen, bulk crystal growth from the melt is not easy. For this reason, a nitride semiconductor at a practical level is produced by heteroepitaxial growth on a heterogeneous substrate.
Conventionally, sapphire, 6H—SiC, silicon, or the like has been used as a substrate for epitaxially growing a GaN or AlN single crystal layer.
これらの基板の中でも、シリコン基板は、他の基板と比べて、結晶性に優れ、大口径化が可能であり、低価格で得られることなどから、窒化物半導体基板の製造コストを低減させることができ、好適である。また、成熟したシリコン単結晶製造技術により、高品質な結晶を安定供給することができる。 Among these substrates, the silicon substrate is superior in crystallinity to other substrates, can have a large diameter, and can be obtained at a low price, thereby reducing the manufacturing cost of the nitride semiconductor substrate. This is preferable. In addition, mature silicon single crystal manufacturing technology can stably supply high quality crystals.
しかしながら、シリコン基板上に窒化物半導体単結晶層（以下、単に、窒化物半導体層という）を形成する場合、シリコンと窒化物半導体との熱膨張係数の違いにより、窒化物半導体層に反りが生じるという課題を有していた。 However, when a nitride semiconductor single crystal layer (hereinafter simply referred to as a nitride semiconductor layer) is formed on a silicon substrate, warpage occurs in the nitride semiconductor layer due to a difference in thermal expansion coefficient between silicon and the nitride semiconductor. It had the problem that.
これに対して、例えば、シリコン基板と窒化物半導体層との間に、ＡｌＮ層とＧａＮ層を交互に複数層積層させた多層構造バッファ領域を設けることにより、膜厚方向の反りが低減されることが知られている（非特許文献１、特許文献１，２参照）。 In contrast, for example, by providing a multilayer structure buffer region in which a plurality of AlN layers and GaN layers are alternately stacked between a silicon substrate and a nitride semiconductor layer, warpage in the film thickness direction is reduced. It is known (see Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2).
また、窒化物半導体層による圧縮応力と拮抗する膨張力を付与し、反りを抑制するために、所定の濃度分布で窒素不純物及び酸素析出物を含有するシリコン基板を用いることが知られている（特許文献３参照）。 It is also known to use a silicon substrate containing nitrogen impurities and oxygen precipitates with a predetermined concentration distribution in order to impart an expansion force that antagonizes the compressive stress caused by the nitride semiconductor layer and suppress warping ( (See Patent Document 3).
一方で、半導体デバイスの低転位化や耐圧向上のためには、窒化物半導体層を厚膜化することが望ましい。 On the other hand, it is desirable to increase the thickness of the nitride semiconductor layer in order to reduce the dislocation and improve the breakdown voltage of the semiconductor device.
しかしながら、窒化物半導体層の厚膜化は、反りの増大を招く問題があり、容易に達成できるものではなかった。
これに対して、非特許文献１、特許文献１，２に示すような多層構造バッファ領域を設けることにより、膜厚方向の反りを抑制することが可能であるが、その抑制力には限界がある。
However, increasing the thickness of the nitride semiconductor layer has a problem of increasing warpage and cannot be easily achieved.
On the other hand, it is possible to suppress warpage in the film thickness direction by providing a multilayer structure buffer region as shown in Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2, but there is a limit to the suppression force. is there.
また、上記特許文献３に記載されているようなシリコン基板は、シリコン基板の主面または主面近傍で存在する酸素析出物のサイズが大きいため、当該酸素析出物自身がスリップの発生源となる。そのため、このような基板は、反りの抑制が難しいため好ましくない。 In addition, since the silicon substrate as described in Patent Document 3 has a large size of oxygen precipitates existing at or near the main surface of the silicon substrate, the oxygen precipitates themselves become a slip generation source. . Therefore, such a substrate is not preferable because it is difficult to suppress warpage.
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制された窒化物半導体基板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened, the nitride semiconductor substrate in which warpage is effectively suppressed and The object is to provide a manufacturing method thereof.
本発明に係る窒化物半導体基板は、シリコン基板の一面上に、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層が形成されており、前記シリコン基板のバルク部には、前記窒化物半導体積層の厚さに応じて制御された平均散乱光強度及び密度を有する酸素析出物が形成されていることを特徴とする。
このような窒化物半導体基板は、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制されたものである。
In the nitride semiconductor substrate according to the present invention, a nitride semiconductor stack having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions is formed on one surface of a silicon substrate, and the bulk portion of the silicon substrate includes An oxygen precipitate having an average scattered light intensity and density controlled according to the thickness of the nitride semiconductor stack is formed.
Such a nitride semiconductor substrate effectively suppresses warping even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened.
前記窒化物半導体積層は、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層が順次繰り返し積層された多層構造バッファ層を含んでいることが好ましい。
このような多層構造バッファ層を含む窒化物半導体積層を形成することにより、窒化物半導体基板の反りをより効果的に抑制することができる。
The nitride semiconductor stack preferably includes a multilayer buffer layer in which two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions are sequentially stacked.
By forming a nitride semiconductor stack including such a multilayer structure buffer layer, warpage of the nitride semiconductor substrate can be more effectively suppressed.
また、本発明に係る窒化物半導体基板の製造方法は、バルク部に形成される酸素析出物の平均散乱光強度及び密度を、後に形成される組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層の厚さに応じて制御したシリコン基板を準備し、前記シリコン基板の一面上に、９００℃以上１１００℃以下で、前記窒化物半導体積層をエピタキシャル成長させることを特徴とする。
このような製造方法を用いることにより、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制された窒化物半導体基板を得ることができる。
In addition, the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention has two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions formed later, with respect to the average scattered light intensity and density of oxygen precipitates formed in the bulk portion. A silicon substrate controlled according to the thickness of the nitride semiconductor multilayer is prepared, and the nitride semiconductor multilayer is epitaxially grown on one surface of the silicon substrate at 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
By using such a manufacturing method, even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened, a nitride semiconductor substrate in which warpage is effectively suppressed can be obtained.
前記窒化物半導体積層は、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層が順次繰り返し積層された多層構造バッファ層を含んでいることが好ましい。
このような多層構造バッファ層を含む窒化物半導体積層を形成することにより、反りがより効果的に抑制された窒化物半導体基板を得ることができる。
The nitride semiconductor stack preferably includes a multilayer buffer layer in which two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions are sequentially stacked.
By forming a nitride semiconductor multilayer including such a multilayer structure buffer layer, a nitride semiconductor substrate in which warpage is more effectively suppressed can be obtained.
本発明に係る窒化物半導体基板は、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制されたものである。したがって、本発明に係る窒化物半導体基板は、半導体デバイスプロセスにおける歩留の向上に大きく寄与することができる。
また、本発明に係る製造方法によれば、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制された窒化物半導体基板を得ることができる。また、形成する窒化物半導体層の膜厚に応じて、簡便に、歩留よく、窒化物半導体基板を製造することができ、製造効率及びコスト面で有利である。
In the nitride semiconductor substrate according to the present invention, even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened, warpage is effectively suppressed. Therefore, the nitride semiconductor substrate according to the present invention can greatly contribute to the improvement of the yield in the semiconductor device process.
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a nitride semiconductor substrate in which warpage is effectively suppressed can be obtained even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened. Further, a nitride semiconductor substrate can be manufactured easily and with high yield according to the thickness of the nitride semiconductor layer to be formed, which is advantageous in terms of manufacturing efficiency and cost.
以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係る窒化物半導基板は、シリコン基板の一面上に、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層が形成された窒化物半導体基板である。そして、前記シリコン基板のバルク部には、前記窒化物半導体積層の厚さに応じて制御された平均散乱光強度及び密度を有する酸素析出物が形成されていることを特徴とするものである。
このような窒化物半導体基板は、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制されたものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The nitride semiconductor substrate according to the present invention is a nitride semiconductor substrate in which a nitride semiconductor laminate having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions is formed on one surface of a silicon substrate. In the bulk portion of the silicon substrate, oxygen precipitates having an average scattered light intensity and density controlled in accordance with the thickness of the nitride semiconductor stack are formed.
Such a nitride semiconductor substrate effectively suppresses warping even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened.
以下に、このような窒化物半導体基板の具体的な態様について説明する。
本発明に係る窒化物半導基板の第１の態様は、シリコン基板の一面上に、厚さ１μｍ以上３μｍ以下の組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層が形成されており、前記シリコン基板のバルク部は、平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を３．０×１０8個／ｃｍ3以上含有していることを特徴とする。
Hereinafter, specific modes of such a nitride semiconductor substrate will be described.
In a first aspect of the nitride semiconductor substrate according to the present invention, a nitride semiconductor multilayer having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions having a thickness of 1 μm to 3 μm is formed on one surface of a silicon substrate. The bulk portion of the silicon substrate has an average scattered light intensity of 1000 a. u. 10000a. u. The following oxygen precipitates are contained in an amount of 3.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more.
ここで、平均散乱光強度とは、酸素析出物のサイズに対応して変動することから、そのサイズを表す指標となるものであり、平均散乱光強度が小さいほど、酸素析出物のサイズが小さいことを意味する。
なお、本発明における平均散乱光強度は、赤外線（ＩＲ）トモグラフィによる測定値に基づくものであり、酸素析出物のサイズとして、１０００ａ．ｕ．未満の検出は困難であるため、下限を１０００ａ．ｕ．とする。
Here, the average scattered light intensity varies in accordance with the size of the oxygen precipitate, and therefore serves as an index representing the size. The smaller the average scattered light intensity, the smaller the size of the oxygen precipitate. Means that.
In addition, the average scattered light intensity in this invention is based on the measured value by infrared (IR) tomography, and is 1000a. u. Detection is less than 1000a. u. And
前記第１の態様に係る窒化物半導体基板においては、シリコン基板の一面上に形成されている窒化物半導体積層の厚さが１μｍ以上３μｍ以下と比較的薄いため、バルク部に含まれる酸素析出物の平均散乱光強度は１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下、すなわち、酸素析出物のサイズが比較的大きい場合でも、窒化物半導体基板における反りを抑制することができる。
なお、窒化物半導体積層の厚さが１μｍ未満である場合には、当該窒化物半導体積層を有する窒化物半導体基板は、半導体デバイスとしての実用性に乏しい。
また、バルク部に含まれる酸素析出物の平均散乱光強度が１００００ａ．ｕ．を超える場合には、酸素析出物のサイズが大きいため、当該酸素析出物自身がスリップの発生源となる。そのため、このような基板は、反りの抑制が難しくなり好ましくない。
In the nitride semiconductor substrate according to the first aspect, the nitride semiconductor stack formed on one surface of the silicon substrate has a relatively thin thickness of 1 μm or more and 3 μm or less, so oxygen precipitates contained in the bulk portion Has an average scattered light intensity of 1000 a. u. 10000a. u. In other words, even when the size of the oxygen precipitate is relatively large, warpage in the nitride semiconductor substrate can be suppressed.
In addition, when the thickness of the nitride semiconductor multilayer is less than 1 μm, the nitride semiconductor substrate having the nitride semiconductor multilayer has poor practicality as a semiconductor device.
Moreover, the average scattered light intensity of the oxygen precipitate contained in the bulk part is 10,000 a. u. In the case of exceeding the above, since the size of the oxygen precipitate is large, the oxygen precipitate itself becomes a slip generation source. Therefore, such a substrate is not preferable because it is difficult to suppress warpage.
また、前記第１の態様に係る窒化物半導体基板においては、シリコン基板のバルク部に含まれる酸素析出物の密度は、３．０×１０8個／ｃｍ3以上であることが好ましい。
前記密度が３．０×１０8個／ｃｍ3未満である場合には、前記酸素析出物が少なすぎて、窒化物半導体基板の強化を図ることが難しく、反りを抑制する効果を得ることが難しい。
一方、前記密度の上限値は特に限定されない。すなわち、窒化物半導体積層の厚さが１μｍ以上３μｍ以下であって、バルク部に含まれる酸素析出物の平均散乱光強度が１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下であれば、前記密度の上限値は、特に限定されない。
ただし、当該シリコン基板の製造上、形成できる酸素析出物の密度の上限値は、２．０×１０10個／ｃｍ3であるため、好ましくは、これを上限値とする。より好ましくは、後述する実施例で認められた４４．０×１０8個／ｃｍ3を上限値とする。
In the nitride semiconductor substrate according to the first aspect, the density of oxygen precipitates contained in the bulk portion of the silicon substrate is preferably 3.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more.
When the density is less than 3.0 × 10 8 pieces / cm 3 , the amount of oxygen precipitates is too small, and it is difficult to strengthen the nitride semiconductor substrate, and an effect of suppressing warpage can be obtained. difficult.
On the other hand, the upper limit of the density is not particularly limited. That is, the thickness of the nitride semiconductor stack is not less than 1 μm and not more than 3 μm, and the average scattered light intensity of oxygen precipitates contained in the bulk portion is 1000 a. u. 10000a. u. If it is below, the upper limit of the density is not particularly limited.
However, since the upper limit of the density of oxygen precipitates that can be formed in the manufacture of the silicon substrate is 2.0 × 10 10 pieces / cm 3 , this is preferably the upper limit. More preferably, the upper limit value is 44.0 × 10 8 pieces / cm 3 observed in Examples described later.
また、第２の態様に係る窒化物半導基板は、シリコン基板の一面上に、厚さ１μｍ以上５μｍ以下の組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層が形成されており、前記シリコン基板のバルク部は、平均散乱光強度３０００ａ．ｕ．以上９０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を４．０×１０8個／ｃｍ3以上含有していることを特徴とする。
このように、上記第１の態様よりも窒化物半導体積層を厚膜化する場合（最大５μｍ）、シリコン基板のバルク部における酸素析出物は、平均散光強度が高いものを含まない、すなわち、サイズの大きいものを含まないことが好ましい。
In the nitride semiconductor substrate according to the second aspect, a nitride semiconductor multilayer having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions having a thickness of 1 μm to 5 μm is formed on one surface of a silicon substrate. The bulk portion of the silicon substrate has an average scattered light intensity of 3000 a. u. 9000a. u. The following oxygen precipitates are contained in an amount of 4.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more.
Thus, when the nitride semiconductor stack is made thicker than the first aspect (maximum of 5 μm), the oxygen precipitates in the bulk portion of the silicon substrate do not include those having a high average diffused intensity. It is preferable not to include those having a large diameter.
前記平均散乱光強度が９０００ａ．ｕ．を超える場合は、該シリコン基板が、その一面上に形成される最大厚さ５μｍの窒化物半導体積層の引張応力、あるいは窒化物半導体積層の形成時の加熱に耐える十分な強度が得られず、該シリコン基板の裏面にスリップを生じるおそれがあり、当該スリップの発生が、窒化物半導体基板における反りを発生させるため好ましくない。 The average scattered light intensity is 9000 a. u. If the silicon substrate exceeds the tensile stress of the nitride semiconductor laminate having a maximum thickness of 5 μm formed on one surface of the silicon substrate, or sufficient strength to withstand heating during the formation of the nitride semiconductor laminate is not obtained, There is a risk of slipping on the back surface of the silicon substrate, and the occurrence of the slip is not preferable because it causes warpage in the nitride semiconductor substrate.
また、シリコン基板のバルク部に含まれる酸素析出物の密度が小さすぎる場合には、窒化物半導体基板の強化を図ることが難しく、反りを抑制する効果を得ることが難しい。このため第２の態様に係る窒化物半導基板においては、前記密度は４．０×１０8個／ｃｍ3以上であることが好ましい。
また、上述した第１の態様に係る窒化物半導体基板と同様に、前記密度の上限値は、特に限定されない。好ましくは２．０×１０10個／ｃｍ3以下であり、より好ましくは、後述する実施例で認められた４５．０×１０8個／ｃｍ3以下である。
Further, when the density of oxygen precipitates contained in the bulk portion of the silicon substrate is too small, it is difficult to strengthen the nitride semiconductor substrate and it is difficult to obtain the effect of suppressing warpage. Therefore, in the nitride semiconductor substrate according to the second aspect, the density is preferably 4.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more.
In addition, the upper limit of the density is not particularly limited as in the nitride semiconductor substrate according to the first aspect described above. Preferably, it is 2.0 × 10 10 pieces / cm 3 or less, and more preferably, it is 45.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less recognized in the examples described later.
さらに、第３の態様に係る窒化物半導基板は、シリコン基板の一面上に、厚さ１μｍ以上８μｍ以下の組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層が形成されており、前記シリコン基板のバルク部は、平均散乱光強度４０００ａ．ｕ．以上６０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を２９．０×１０8個／ｃｍ3以上含有していることを特徴とする。 Furthermore, in the nitride semiconductor substrate according to the third aspect, a nitride semiconductor multilayer having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions having a thickness of 1 μm to 8 μm is formed on one surface of a silicon substrate. The bulk portion of the silicon substrate has an average scattered light intensity of 4000 a. u. 6000a. u. It contains 29.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more of the following oxygen precipitates.
上記第２の態様よりも窒化物半導体積層をさらに厚膜化する場合（最大８μｍ）、このように、シリコン基板のバルク部における酸素析出物は、平均散光強度の上限がより低い、サイズの大きいものを含まないことが好ましい。 When the nitride semiconductor laminate is further thickened (up to 8 μm) than in the second embodiment, the oxygen precipitates in the bulk portion of the silicon substrate have a lower average upper diffused light intensity and a larger size. It is preferable not to include anything.
前記平均散乱光強度が６０００ａ．ｕ．を超える場合は、該シリコン基板が、その一面上に形成される最大厚さ８μｍの窒化物半導体積層の引張応力、あるいは窒化物半導体積層の形成時の加熱に耐える十分な強度が得られず、該シリコン基板の裏面にスリップを生じるおそれがあり、当該スリップの発生が、窒化物半導体基板における反りを発生させるため好ましくない。 The average scattered light intensity is 6000 a. u. If the silicon substrate exceeds the tensile stress of the nitride semiconductor laminate having a maximum thickness of 8 μm formed on one surface of the silicon substrate, or sufficient strength to withstand the heating during the formation of the nitride semiconductor laminate cannot be obtained, There is a possibility that slip occurs on the back surface of the silicon substrate, and generation of the slip is not preferable because warpage in the nitride semiconductor substrate is generated.
また、シリコン基板のバルク部に含まれる酸素析出物の密度が小さすぎる場合には、窒化物半導体基板の強化を図ることが難しく、反りを抑制する効果を得ることが難しい。このため、第３の態様に係る窒化物半導基板においては、前記密度は２９．０×１０8個／ｃｍ3以上であることが好ましい。
また、前述した第１の態様に係わる窒化物半導体基板と同様に、前記密度の上限値は特に限定されない。好ましくは２．０×１０10個／ｃｍ3以下であり、より好ましくは、後述する実施例で認められた４０．０×１０8個／ｃｍ3以下である。
Further, when the density of oxygen precipitates contained in the bulk portion of the silicon substrate is too small, it is difficult to strengthen the nitride semiconductor substrate and it is difficult to obtain the effect of suppressing warpage. For this reason, in the nitride semiconductor substrate according to the third aspect, the density is preferably 29.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more.
In addition, the upper limit of the density is not particularly limited as in the nitride semiconductor substrate according to the first aspect described above. The number is preferably 2.0 × 10 10 pieces / cm 3 or less, and more preferably 40.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less, which is recognized in Examples described later.
以上のように、シリコン基板上に形成される窒化物半導体積層の厚膜化に伴い、所望の膜厚に対応して、シリコン基板のバルク部における酸素析出物は、より小さいものが、より高密度でバルク部に含有されていることが好ましい。
このようなシリコン基板をそれぞれ用いることにより、前記窒化物半導体積層の膜厚に応じて、反りを効果的に抑制することができる。
As described above, with the increase in the thickness of the nitride semiconductor stack formed on the silicon substrate, the smaller the oxygen precipitates in the bulk portion of the silicon substrate, the higher the corresponding film thickness. It is preferable that it is contained in the bulk part by density.
By using each of these silicon substrates, it is possible to effectively suppress warping according to the film thickness of the nitride semiconductor stack.
前記窒化物半導体基板は、前記窒化物半導体積層が、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層が順次繰り返し積層された多層構造バッファ層を含んでいることが好ましい。
前記窒化物半導体積層が、このような多層構造バッファ層を含むものである場合は、窒化物半導体基板の反りの抑制効果がより効果的に発揮される。
The nitride semiconductor substrate preferably includes a multi-layer buffer layer in which the nitride semiconductor stack includes two or more nitride semiconductor layers having different compositions sequentially stacked.
When the nitride semiconductor stack includes such a multilayer structure buffer layer, the effect of suppressing the warpage of the nitride semiconductor substrate is more effectively exhibited.
なお、本発明でいう窒化物半導体層の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ＡｌＮ層やＧａＮ層、又は、ＡｌＧａＮ層、ないしは、Ｉｎを含むものが含まれる。また、ここでいう多層構造バッファ層とは、ＡｌＮ層とＧａＮ層が順次繰り返し積層されたものや、ＡｌとＧａ組成比の異なるＡｌＧａＮ層同士が順次繰り返し積層されたものを含む。 The type of the nitride semiconductor layer in the present invention is not particularly limited, but includes, for example, an AlN layer, a GaN layer, an AlGaN layer, or a layer containing In. In addition, the multilayer buffer layer here includes a layer in which an AlN layer and a GaN layer are sequentially stacked, and a layer in which AlGaN layers having different Al and Ga composition ratios are sequentially stacked.
例えば、上述した本発明に係る窒化物半導体基板は、図１に示すように、シリコン基板１０の一面上に形成された第１の窒化物半導体層（例えば、ＡｌＮ層）２０と、第１の窒化物半導体層２０上に形成された第２の窒化物半導体層（例えば、ＡｌＧａＮ層）３０と、第２の窒化物半導体層３０上に形成された組成の異なる２種以上の窒化物半導体層４０ａ（例えば、ＡｌＮ層）、４０ｂ（例えば、ＧａＮ層）が順次繰り返し積層された多層構造バッファ層４０と、多層構造バッファ層４０上に形成された第３の窒化物半導体層（例えば、ＧａＮ層）５０と、第３の窒化物半導体層５０上に形成された第４の窒化物半導体層（例えば、ＡｌＧａＮ層）６０と、を備えている。
なお、本発明では、図１を例とした場合は、第１の窒化物半導体層２０、第２の窒化物半導体層３０、多層構造バッファ層４０、第３の窒化物半導体層５０及び第４の窒化物半導体層６０を合計して窒化物半導体積層７０と定義する。
For example, the nitride semiconductor substrate according to the present invention described above includes a first nitride semiconductor layer (for example, an AlN layer) 20 formed on one surface of a
In the present invention, when FIG. 1 is taken as an example, the first
また、前記シリコン基板には、シリコン単結晶が用いられ、その製造方法は、チョクラルスキー法により製造されたものが好適に用いられる。 In addition, a silicon single crystal is used for the silicon substrate, and the manufacturing method thereof is preferably one manufactured by the Czochralski method.
次に、上述した本発明に係る窒化物半導基板の製造方法について説明する。
本発明に係る窒化物半導基板の製造方法は、バルク部に形成される酸素析出物の平均散乱光強度及び密度を、後に形成される組成の異なる２種以上の窒化物半導体層を有する窒化物半導体積層の厚さに応じて制御したシリコン基板を準備し、前記シリコン基板の一面上に、９００℃以上１１００℃以下で、前記窒化物半導体積層をエピタキシャル成長させることを特徴とする。
このような製造方法を用いることにより、シリコン基板上に形成する窒化物半導体層を厚膜化した場合でも、反りが効果的に抑制された窒化物半導体基板を得ることができる。
Next, a method for manufacturing the above-described nitride semiconductor substrate according to the present invention will be described.
The method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the present invention includes nitriding having two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions to be formed later, with respect to the average scattered light intensity and density of oxygen precipitates formed in a bulk portion. A silicon substrate controlled according to the thickness of the semiconductor nitride is prepared, and the nitride semiconductor multilayer is epitaxially grown on one surface of the silicon substrate at 900 ° C. to 1100 ° C.
By using such a manufacturing method, even when the nitride semiconductor layer formed on the silicon substrate is thickened, a nitride semiconductor substrate in which warpage is effectively suppressed can be obtained.
以下に、具体的に、上述した第１〜第３の態様に係る窒化物半導基板の製造方法について説明する。
まず、上述した第１の態様に係る窒化物半導基板の製造方法では、バルク部に平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を密度５．０×１０8個／ｃｍ3以上含有するシリコン基板を準備する。好ましくは、前記密度が５．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下含有するシリコン基板を準備する。
また、上述した第２の態様に係る窒化物半導基板の製造方法では、バルク部に平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上６０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を密度１０．０×１０8個／ｃｍ3以上含有するシリコン基板を準備する。好ましくは、前記密度が１０．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下含有するシリコン基板を準備する。
また、上述した第３の態様に係る窒化物半導基板の製造方法では、バルク部に平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上４０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を密度５０．０×１０8個／ｃｍ3以上含有するシリコン基板を準備する。好ましくは、前記密度が５０．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下含有するシリコン基板を準備する。
Below, the manufacturing method of the nitride semiconductor substrate which concerns on the 1st-3rd aspect mentioned above specifically is demonstrated.
First, in the method for manufacturing a nitride semiconductor substrate according to the first aspect described above, the average scattered light intensity of 1000a. u. 10000a. u. A silicon substrate containing the following oxygen precipitates having a density of 5.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more is prepared. Preferably, a silicon substrate containing the density of 5.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less is prepared.
In the method for manufacturing the nitride semiconductor substrate according to the second aspect described above, the average scattered light intensity of 1000 a. u. 6000a. u. A silicon substrate containing the following oxygen precipitates with a density of 10.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more is prepared. Preferably, a silicon substrate having the density of 10.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less is prepared.
In the method for manufacturing the nitride semiconductor substrate according to the third aspect described above, the average scattered light intensity of 1000 a. u. 4000a. u. A silicon substrate containing the following oxygen precipitates having a density of 50.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more is prepared. Preferably, a silicon substrate having the density of 50.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less is prepared.
このようなシリコン基板は、例えば、チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶に対して、スライス等の加工を行って得られたシリコン基板を、不活性雰囲気下（例えば、Ａｒ雰囲気）、１１００℃以上１２００℃以下（最高到達温度）で、３０分以上６０分以下熱処理を行うことで作製することができる。
なお、それぞれの態様に係るシリコン基板における酸素析出物のサイズや密度の制御は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶育成時における酸素濃度の制御や上述した熱処理時における最高到達温度までの昇温レートの制御等で行うことができる。
For example, such a silicon substrate is obtained by subjecting a silicon substrate obtained by performing processing such as slicing to a silicon single crystal grown by the Czochralski method in an inert atmosphere (for example, Ar atmosphere), 1100. It can be produced by performing a heat treatment at 30 ° C. or more and 1200 ° C. or less (maximum reached temperature) for 30 minutes or more and 60 minutes or less.
Note that the size and density of oxygen precipitates in the silicon substrate according to each aspect are controlled by controlling the oxygen concentration during the growth of a silicon single crystal by the Czochralski method and the rate of temperature increase up to the maximum temperature achieved during the heat treatment described above. This can be done by controlling the above.
次に、準備したシリコン基板の一面上に各々の態様における膜厚を有する窒化物半導体積層をエピタキシャル成長させる。 Next, a nitride semiconductor multilayer having a film thickness in each aspect is epitaxially grown on one surface of the prepared silicon substrate.
なお、本発明におけるエピタキシャル成長方法は、特に限定されるものではなく、一般的に用いられる方法でよく、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）やＰＥＣＶＤ(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)を始めとしたＣＶＤ法、レーザービームを用いた蒸着法、雰囲気ガスを用いたスパッタ法等を用いることができる。 The epitaxial growth method in the present invention is not particularly limited and may be a generally used method, for example, CVD such as MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). For example, a vapor deposition method using a laser beam, a sputtering method using an atmospheric gas, or the like can be used.
前記窒化物半導体積層をエピタキシャル成長させる際の温度は、９００℃以上１１００℃以下（最高到達温度）であることが好ましい。
前記温度が９００℃未満である場合には、基板到達前の原料の分解が不十分となるため、多くの結晶欠陥を含む結晶しか得られない。
一方、前記温度が１１００℃を超える場合には、窒素の脱離をはじめとした結晶の蒸発による表面荒れが生じ、良好な半導体積層界面を保持することが困難となる。
The temperature at which the nitride semiconductor multilayer is epitaxially grown is preferably 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower (maximum temperature reached).
When the temperature is less than 900 ° C., decomposition of the raw material before reaching the substrate becomes insufficient, so that only crystals containing many crystal defects can be obtained.
On the other hand, when the temperature exceeds 1100 ° C., surface roughness due to crystal evaporation such as desorption of nitrogen occurs, and it becomes difficult to maintain a good semiconductor stack interface.
前記窒化物半導体積層は、組成の異なる２種以上の窒化物半導体層が順次繰り返し積層された多層構造バッファ層を含んでいることが好ましい。
このような多層構造バッファ層を含む窒化物半導体積層を形成することにより、反りがより効果的に抑制された窒化物半導体基板を得ることができる。
The nitride semiconductor stack preferably includes a multilayer buffer layer in which two or more types of nitride semiconductor layers having different compositions are sequentially stacked.
By forming a nitride semiconductor multilayer including such a multilayer structure buffer layer, a nitride semiconductor substrate in which warpage is more effectively suppressed can be obtained.
なお、上記第１〜第３の態様に係る各窒化物半導体基板、すなわち、窒化物半導体積層形成後の最終製品におけるシリコン基板の酸素析出物の平均散乱光強度及び密度は、上述した第１〜第３の態様に係る各製造方法において準備するシリコン基板と異なるが、これは、窒化物半導体層を各々エピタキシャル成長させる際の加熱により、バルク中の酸素析出物が成長または消滅するためである。 Note that the average scattered light intensity and density of the oxygen precipitates of the silicon substrate in the final product after the formation of the nitride semiconductor stack, each nitride semiconductor substrate according to the first to third aspects described above, are as described above. Although different from the silicon substrate prepared in each manufacturing method according to the third aspect, this is because oxygen precipitates in the bulk grow or disappear due to heating when each nitride semiconductor layer is epitaxially grown.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。
ウェーハバルク部（表面から深さ５μｍ以上の領域）における酸素析出物の密度及び平均散乱光強度を下記表１に示すように変化させた複数のシリコン基板を準備した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
A plurality of silicon substrates in which the density of oxygen precipitates and the average scattered light intensity in the wafer bulk portion (region having a depth of 5 μm or more from the surface) were changed as shown in Table 1 below were prepared.
このシリコン基板のバルク部における酸素析出物の密度及び平均散乱光強度は、ＩＲトモグラフィ（株式会社レイテックス製 ＭＯ−４１１）にて測定した。測定条件は、レーザ出力１００ｍＷ、シリコン基板表面から深さ５μｍ以上２００μｍ以下の領域で、測定範囲０．０００４ｃｍ2とした。 The density of oxygen precipitates and the average scattered light intensity in the bulk part of the silicon substrate were measured by IR tomography (MO-411 manufactured by Raytex Co., Ltd.). The measurement conditions were a laser output of 100 mW and a measurement range of 0.0004 cm 2 in a region having a depth of 5 μm to 200 μm from the silicon substrate surface.
酸素析出物密度は、シリコン基板の中心から半径に外周に向かって等間隔に５か所の位置で測定した光散乱体個数から求めた平均値とした。
また、平均散乱光強度は、各光散乱体からの散乱光強度の平均値であり、酸素析出物のサイズの代表値とみなした。
The oxygen precipitate density was an average value obtained from the number of light scatterers measured at five positions at equal intervals from the center of the silicon substrate toward the radius toward the outer periphery.
The average scattered light intensity is an average value of scattered light intensity from each light scatterer, and was regarded as a representative value of the size of oxygen precipitates.
これら複数のシリコン基板に対して、以下の工程により、図１に示す窒化物半導体基板を作製した。
最初に、バルク部における酸素析出物が、下記表１に示すような密度及び平均散乱光強度である、直径４インチ、厚さ６２５±２５μｍの各々のシリコン基板をＭＯＣＶＤ装置にセットし、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びＮＨ3ガスを用い、１０００℃でエピタキシャル成長を行い、厚さ１５０ｎｍのＡｌＮ単結晶層（第１の窒化物半導体層２０）を積層させた。その上に、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス及びＮＨ3ガスを用い、９３０℃でエピタキシャル成長を行い、厚さ２００ｎｍのＡｌＧａＮ単結晶層（第２の窒化物半導体層３０）を積層させた。
The nitride semiconductor substrate shown in FIG. 1 was produced for the plurality of silicon substrates by the following steps.
First, each silicon substrate having a diameter of 4 inches and a thickness of 625 ± 25 μm in which oxygen precipitates in the bulk part have a density and average scattered light intensity as shown in Table 1 below is set in a MOCVD apparatus, and a source gas As a trimethylaluminum (TMA) gas and NH 3 gas, epitaxial growth was performed at 1000 ° C., and an AlN single crystal layer (first nitride semiconductor layer 20) having a thickness of 150 nm was stacked. On top of that, epitaxial growth is performed at 930 ° C. using trimethylaluminum (TMA) gas, trimethylgallium (TMG) gas and NH 3 gas as source gases, and a 200 nm thick AlGaN single crystal layer (second nitride semiconductor layer) 30) was laminated.
次に、９３０℃で、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガス及びＮＨ3ガスを用い厚さ５ｎｍのＡｌＮ単結晶層（窒化物半導体層４０ａ）を、原料ガスをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガス及びＮＨ3ガスを用い厚さ４５ｎｍのＧａＮ単結晶層（窒化物半導体層４０ｂ）を、交互に繰り返し各々を積層させ、多層構造バッファ層４０を形成した。
Next, at 930 ° C., trimethylaluminum (TMA) gas and NH 3 gas are used as source gases, and an AlN single crystal layer (nitride semiconductor layer 40a) having a thickness of 5 nm is used. A GaN single crystal layer (nitride semiconductor layer 40b) having a thickness of 45 nm using 3 gases was alternately and repeatedly laminated to form a
次に、原料ガスとしてＴＭＧガス及びＮＨ3ガスを用い、９３０℃でエピタキシャル成長を行い、厚さ１０００ｎｍ以上のＧａＮ単結晶層（第３の窒化物半導体層５０）を積層させた。 Next, TMG gas and NH 3 gas were used as source gases, and epitaxial growth was performed at 930 ° C. to stack a GaN single crystal layer (third nitride semiconductor layer 50) having a thickness of 1000 nm or more.
最後に、原料ガスとしてＴＭＧガス、ＴＭＡガス及びＮＨ3ガスを用い、９７０℃でエピタキシャル成長を行い、厚さ３０ｎｍのＡｌＧａＮ単結晶層（第４の窒化物半導体層６０）を積層させ、使用したシリコン基板毎に、これら窒化物半導体層の合計厚さ（窒化物半導体積層７０の厚さ）が３μｍ、５μｍ、８μｍとなるように窒化物半導体基板をそれぞれ作製した。 Finally, TMG gas, TMA gas, and NH 3 gas are used as source gases, epitaxial growth is performed at 970 ° C., an AlGaN single crystal layer (fourth nitride semiconductor layer 60) having a thickness of 30 nm is stacked, and silicon used For each substrate, a nitride semiconductor substrate was fabricated so that the total thickness of these nitride semiconductor layers (the thickness of the nitride semiconductor stack 70) would be 3 μm, 5 μm, and 8 μm.
なお、形成した窒化物半導体積層の前記厚さの調整は、前記窒化物半導体層４０ａ，４０ｂの積層数、第３の窒化物半導体層５０の厚さを調整することにより行った。この第３の窒化物半導体層５０の厚さの調整は、エピタキシャル成長におけるガス流量および加熱時間の調整により行った。
The thickness of the formed nitride semiconductor stack was adjusted by adjusting the number of stacked nitride semiconductor layers 40a and 40b and the thickness of the third
次に、上記作製した窒化物半導体基板について、Ｘ線トポグラフィ（株式会社リガク製 ＸＲＴ３００）にて、Ｓｉ（４４０）回折から、シリコン基板中のスリップ発生の有無を評価した。
さらに、反りについても、レーザ変位計により評価した。
Next, the produced nitride semiconductor substrate was evaluated for the presence or absence of slip generation in the silicon substrate by X-ray topography (XRT300, manufactured by Rigaku Corporation) from Si (440) diffraction.
Further, the warpage was also evaluated by a laser displacement meter.
上記評価したスリップの発生の有無の評価結果を、形成した窒化物半導体積層の厚さ毎に、それぞれ、表１〜表３に示す。
表１〜表３において、スリップ発生の評価基準は、スリップなし、又は、スリップ長１ｍｍ以上のものが検出されなかった場合を「○」、スリップ長１ｍｍ以上のものが検出された場合を「×」として表した。
Tables 1 to 3 show the evaluation results of the presence or absence of the occurrence of slip evaluated for each thickness of the formed nitride semiconductor stack.
In Tables 1 to 3, the evaluation criteria for the occurrence of slip are “◯” when there is no slip or when a slip length of 1 mm or more is not detected, and “×” when a slip length of 1 mm or more is detected. ".
表１に示した評価結果から分かるように、試料Ｎｏ．９〜２３において、スリップ発生は確認されず、試料Ｎｏ．１〜８においてスリップ発生が確認された。
また、試料Ｎｏ．９〜２３における反りは、＋１０μｍ〜＋３０μｍであり、試料Ｎｏ．１〜８における反りは、−１００μｍ〜＋８０μｍであった。
ここで、反りはウェーハ中心と最外周の高低差を指し、エピタキシャル成長面を上に向けたときに凹形状の反りは＋、反対に凸形状の反りは−の符号で表している。
すなわち、厚さ３μｍ以下の窒化物半導体積層を形成する場合は、バルク部における酸素析出物の密度５．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下で平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下のシリコン基板を用いることで、シリコンウェーハ基板にスリップは生じず、反りも抑制されていることが認められた。
As can be seen from the evaluation results shown in Table 1, sample No. In Nos. 9 to 23, the occurrence of slip was not confirmed. Slip generation was confirmed in 1-8.
Sample No. The warpage in 9 to 23 is +10 μm to +30 μm. The warpage in 1 to 8 was −100 μm to +80 μm.
Here, the warp indicates the height difference between the center of the wafer and the outermost periphery, and when the epitaxial growth surface is directed upward, the concave warp is represented by +, and conversely the convex warp is represented by-.
That is, when forming a nitride semiconductor laminate having a thickness of 3 μm or less, the average scattering is performed at a density of oxygen precipitates in the bulk portion of 5.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less. Light intensity 1000a. u. 10000a. u. By using the following silicon substrate, it was recognized that the silicon wafer substrate did not slip and the warpage was suppressed.
また、表２に示した評価結果から分かるように、試料Ｎｏ．３８〜４６において、スリップ発生は確認されず、試料Ｎｏ．２４〜３７においてスリップ発生が確認された。
また、試料Ｎｏ．３８〜４６における反りは、＋１０μｍ〜＋３５μｍであり、試料Ｎｏ．２４〜３７における反りは、−２００μｍ〜＋８０μｍであった。
すなわち、厚さ５μｍ以下の窒化物半導体積層を形成する場合は、バルク部における酸素析出物の密度１０．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下で平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上６０００ａ．ｕ．以下のシリコン基板を用いることで、シリコンウェーハ基板にスリップは生じず、反りも抑制されていることが認められた。
Further, as can be seen from the evaluation results shown in Table 2, the sample No. In Nos. 38 to 46, no slip was confirmed. Slip generation was confirmed in 24-37.
Sample No. The warpage in 38 to 46 is +10 μm to +35 μm. The warpage in 24 to 37 was -200 μm to +80 μm.
That is, when forming a nitride semiconductor stack having a thickness of 5 μm or less, the average scattering is performed at a density of oxygen precipitates in the bulk portion of 10.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less. Light intensity 1000a. u. 6000a. u. By using the following silicon substrate, it was recognized that the silicon wafer substrate did not slip and the warpage was suppressed.
さらに、表３に示した評価結果から分かるように、試料Ｎｏ．６８〜６９において、スリップ発生は確認されず、試料Ｎｏ．４７〜６７においてスリップ発生が確認された。
また、試料Ｎｏ．６８〜６９における反りは、＋１０μｍ〜＋４０μｍであり、試料Ｎｏ．４７〜６７における反りは、−４００μｍ〜＋９０μｍであった。
すなわち、厚さ８μｍ以下の窒化物半導体積層を形成する場合は、バルク部における酸素析出物の密度５０．０×１０8個／ｃｍ3以上５１．０×１０8個／ｃｍ3以下で平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上４０００ａ．ｕ．以下のシリコン基板を用いることで、シリコンウェーハ基板にスリップは生じず、反りも抑制されていることが認められた。
Further, as can be seen from the evaluation results shown in Table 3, the sample No. In Nos. 68 to 69, the occurrence of slip was not confirmed. Slip generation was confirmed in 47-67.
Sample No. The warpage in 68 to 69 is +10 μm to +40 μm. The warpage in 47 to 67 was −400 μm to +90 μm.
That is, when forming a nitride semiconductor stack having a thickness of 8 μm or less, the average scattering is performed at a density of oxygen precipitates in the bulk portion of 50.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 51.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less. Light intensity 1000a. u. 4000a. u. By using the following silicon substrate, it was recognized that the silicon wafer substrate did not slip and the warpage was suppressed.
次に、スリップが生じず、反りも抑制された試料（試料Ｎｏ．９〜２３，３８〜４６，６８〜６９）について、窒化物半導体基板を劈開して、劈開面のシリコン基板部（バルク部）における酸素析出物の密度及び平均散乱光強度を同様な方法により評価した。
上記評価結果を形成した窒化物半導体積層の厚さ毎に、それぞれ、表４〜表６に示す。
Next, for the samples (sample Nos. 9 to 23, 38 to 46, 68 to 69) in which slip does not occur and warpage is suppressed, the nitride semiconductor substrate is cleaved, and the silicon substrate portion (bulk portion) on the cleavage plane is obtained. The density of oxygen precipitates and the average scattered light intensity in) were evaluated by the same method.
It shows in Table 4-Table 6 for every thickness of the nitride semiconductor lamination | stacking which formed the said evaluation result, respectively.
表４に示す評価結果から、試料Ｎｏ．９〜２３においては、前記シリコン基板のバルク部では、平均散乱光強度１０００ａ．ｕ．以上１００００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を３．０×１０8個／ｃｍ3以上４４．０×１０8個／ｃｍ3以下含有していることが認められた。
また、表５に示す評価結果から、試料Ｎｏ．３８〜４６においては、前記シリコン基板のバルク部では、平均散乱光強度３０００ａ．ｕ．以上９０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を４．０×１０8個／ｃｍ3以上４５．０×１０8個／ｃｍ3以下含有していることが認められた。
また、表６に示す評価結果から、試料Ｎｏ．６８〜６９においては、前記シリコン基板のバルク部では、平均散乱光強度４０００ａ．ｕ．以上６０００ａ．ｕ．以下の酸素析出物を２９．０×１０8個／ｃｍ3以上４０．０×１０8個／ｃｍ3以下含有していることが認められた。
From the evaluation results shown in Table 4, sample No. 9 to 23, the average scattered light intensity of 1000 a. u. 10000a. u. It was confirmed that the following oxygen precipitates were contained at 3.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 44.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less.
Further, from the evaluation results shown in Table 5, sample No. 38 to 46, the average scattered light intensity of 3000 a. u. 9000a. u. It was confirmed that the following oxygen precipitates were contained at 4.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 45.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less.
Further, from the evaluation results shown in Table 6, the sample No. 68 to 69, the average scattered light intensity of 4000 a. u. 6000a. u. It was confirmed that the following oxygen precipitates were contained at 29.0 × 10 8 pieces / cm 3 or more and 40.0 × 10 8 pieces / cm 3 or less.
１０ シリコン基板
２０ 第１の窒化物半導体層
３０ 第２の窒化物半導体層
４０ 多層構造バッファ層
５０ 第３の窒化物半導体層
６０ 第４の窒化物半導体層
７０ 窒化物半導体積層
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