JP6031733B2 - GaN結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明の一実施形態であるGaN結晶の成長方法は、主面10mが(0001)面10cから20°以上90°以下で傾斜しているGaN種結晶基板10を準備する工程(図1(A))と、GaN種結晶基板10上にGaN結晶20を成長させる工程(図1(B))と、を備え、GaN種結晶基板10の不純物濃度とGaN結晶20の不純物濃度との差が3×1018cm-3以下である。
図1(A)を参照して、本実施形態のGaN結晶の成長方法は、主面10mが(0001)面10cから20°以上90°以下で傾斜しているGaN種結晶基板10を準備する工程を備える。かかるGaN種結晶基板10の主面10m上には、この主面10mと同じ面方位を有する主面を結晶成長面とするGaN結晶20を成長させることができる。
図1(B)を参照して、本実施形態のGaN結晶の成長方法は、GaN種結晶基板10上、詳細には、GaN種結晶基板10の上記主面10m上にGaN結晶20を成長させる工程を備える。かかるGaN種結晶基板10の主面10m上には、この主面10mと同じ面方位を有する主面20mを結晶成長面とするGaN結晶20が成長する。
さらに、図1(C)を参照して、本実施形態のGaN結晶の成長方法により得られたGaN結晶20を切り出してGaN結晶基板を得る工程について説明する。
図1(C)を参照して、本発明の一実施形態であるGaN結晶基板20pは、上記の実施形態1のGaN結晶の成長方法により得られたGaN結晶20を切り出して得られるGaN結晶基板20pであって、その主面20pmが(0001)面20cから20°以上90°以下で傾斜しており、その主面20pmにおける積層欠陥密度が100cm-1以下である。
1.GaN種結晶基板の準備
主面が(0001)面のGaN結晶下地基板上に、HVPE法により直径2インチ(50.8mm)で厚さ30mmのGaN種結晶を成長させた。このGaN種結晶において、その最下地基板側および最結晶成長面側において(0001)面を主面とする厚さ300μmのC主面GaN種結晶基板を切り出し、上記最下地基板側と最結晶成長面側との間の部分から主面10mが(0001)面10cから所定の傾斜角αで傾斜しており表1および表2に示す面方位を有する25mm×25mm×厚さ300μmのGaN種結晶基板10を複数切り出した。これらのGaN種結晶基板10は、それぞれの両主面をミラー研磨し、両主面および4側面のダメージをエッチングにより除去した。
上記のようにして準備した主面10mが(0001)面10cから所定の傾斜角αで傾斜しており表1および表2に示す面方位を有する複数のGaN種結晶基板10の主面10m上に、HVPE法により厚さ10mmのGaN結晶20を成長させた。ここで、結晶成長温度(GaN種結晶基板の温度)は1050℃、結晶成長速度は100μm/hrになるように調整した。また、HVPE法によるGaN結晶20の成長前に、GaN種結晶基板10の主面10mをHClガスにより約0.5μmエッチングして、主面10mに残存していたダメージおよび汚れを除去した。
Claims (5)
- (0001)面を結晶成長面として成長させたGaN母結晶を切り出すことにより、主面が(0001)面から38°以上90°以下で傾斜しているGaN種結晶基板を準備する工程と、
前記GaN種結晶基板上にハイドライド気相成長によりGaN結晶を成長させる工程と、を備え、
前記GaN種結晶基板の酸素原子濃度と前記GaN結晶の酸素原子濃度との差が3×1018cm-3以下であるGaN結晶の製造方法。 - 前記GaN種結晶基板の主面が(0001)面から43°以上90°以下で傾斜している請求項1に記載のGaN結晶の製造方法。
- 前記GaN種結晶基板の酸素原子濃度と前記GaN結晶の酸素原子濃度との差が1×1018cm-3以下である請求項1または請求項2に記載のGaN結晶の製造方法。
- 前記GaN種結晶基板の主面における積層欠陥密度が100cm-1以下、かつ、その(0001)面の曲率半径が5m以上である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のGaN結晶の製造方法。
- 前記GaN結晶の成長に用いられるハイドライド気相成長装置は、反応管と、前記反応管の内部に配置される熱分解窒化ホウ素製の第1ライナー管と、前記反応管と前記第1ライナー管との間に第1パージガスとして窒素ガスを流すための第1パージガス導入管と、前記第1ライナー管内に配置される前記GaN種結晶基板を支持するための表面が熱分解窒化ホウ素でコーティングされているサセプタと、前記第1ライナー管内に配置される熱分解窒化ホウ素製の第2ライナー管と、前記第2ライナー管に第2パージガスとして窒素ガスを流すための第2パージガス導入管と、前記第2ライナー管内に配置される加熱温度が700℃以上750℃以下に設定されているGa原料ボートと、前記Ga原料ボートに塩素含有ガスおよびキャリアーガスとして窒素ガスを流すための塩素含有ガス導入管と、前記第1ライナー管内に窒素原料ガスとしてアンモニアガスおよびキャリアーガスとして水素ガスおよび窒素カスを流すための窒素原料ガス導入管と、を備える請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のGaN結晶の製造方法。
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