JP6778579B2 - Iii族窒化物半導体基板、及び、iii族窒化物半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
III族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が{X0−XY}面(Xは0以外の正の整数であり、Yは3以上の正の整数)であり、GaN(0002)面のXRC(X-ray Rocking Curve )の半値幅が500arcsec以下であるIII族窒化物半導体層を有するIII族窒化物半導体基板が提供される。
{10−10}面から7.5°以上22.5°以下傾いた面である主面を有するサファイア基板を準備するサファイア基板準備工程と、
前記サファイア基板の前記主面の上に、1000℃以上及び1200℃以下の成長温度で、AlNバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記サファイア基板上の前記AlNバッファ層の上に、
成長温度:900℃以上1150℃以下、
圧力:80torr以上500torr以下、
V/III比:100以上2000以下、
の成長条件でIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
圧力:80torr以上500torr以下
熱処理時間:10分
キャリアガス:H2
キャリアガス供給量:3.0slm以上5.0slm以下
成長温度:900℃以上1150℃以下
圧力:80torr以上500torr以下
V/III比:100以上2000以下
TMGa供給量:100sccm以上500sccm以下
NH3供給量:2slm以上25slm以下
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:13.0slm以上14.0slm以下
N2(キャリアガス)供給量:1.0slm以上2.0slm以下
成長温度:1000℃以上1200℃以下
圧力:80torr以上120torr以下
V/III比:750以上8000以下
TMAl供給量:40ccm以上60ccm以下
NH3供給量:1slm以上3slm以下
キャリアガス:H2
キャリアガス供給量:3.0slm以上5.0slm以下
<実施例1>
以下のサファイア基板を用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
圧力:100torr
キャリアガス:H2
キャリアガス供給量:4.0slm
熱処理時間:10分
成長温度:1060〜1090℃
圧力:100torr
V/III比:5184
TMAl供給量:50sccm
NH3供給量:2slm
キャリアガス:H2
キャリアガス供給量:4.0slm
成長温度:1000℃〜1080℃
圧力:100〜500torr
V/III比:400〜900
TMGa供給量:50〜500sccm(連続変化)
NH3供給量:2〜16slm(連続変化)
キャリアガス:H2、N2
H2(キャリアガス)供給量:13.5slm
N2(キャリアガス)供給量:1.5slm
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
以下のサファイア基板を用意した点を除き、実施例1と同様の手段でサンプルを用意した。
厚さ:430μm
直径:2インチ
(1)各サンプルのGaN層の成長面(露出面)の結晶方位を、エックス線極点図測定によって評価した。
△:微分干渉顕微鏡観察下において、表面が鏡面構造を有しているが、グレイン(結晶粒)の境界が観察される結晶。
×:微分干渉顕微鏡観察下において、表面が鏡面とは認められない結晶。
×:平均面粗さ(Ra)が1.0nmより大、及び、自乗平均粗さ(RMS)が1.0nmより大の少なくとも一方を満たす
×:第1の半値幅が500arcsecより大、及び、第2の半値幅が300arcsecより大の少なくとも一方を満たす
10 サファイア基板
11 主面
20 バッファ層
30 III族窒化物半導体層
31 成長面
Claims (10)
- III族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が{X0−XY}面(Xは0以外の正の整数であり、Yは3以上の正の整数)であり、GaN(0002)面のXRC(X-ray Rocking Curve )の半値幅が500arcsec以下であるIII族窒化物半導体層を有するIII族窒化物半導体基板。
- 請求項1に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体層は、{X0−XY}面(XおよびYは0以外の正の整数)のXRCの半値幅が300arcsec以下であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1又は2に記載のIII族窒化物半導体基板において、
III族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が{X0−XY}面(XおよびYは0以外の正の整数)であり、成長最表面の10μm×10μmの測定領域において、平均面粗さ(Ra)が1.0nm以下、かつ、自乗平均粗さ(RMS)が1.0nm以下であるIII族窒化物半導体層を有するIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記Yは3以上の正の奇数であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項4に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記成長面の面方位が{10−15}面、{10−17}面及び{10−19}面のいずれかであるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記成長面は前記III族窒化物半導体層の表面の一部となっており、
前記成長面と反対の表面側に位置し、前記III族窒化物半導体層と一体となっているサファイア基板をさらに有するIII族窒化物半導体基板。 - 請求項6に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記サファイア基板は、{10−10}面から7.5°以上22.5°以下傾いた面である主面を有し、
前記主面の上に前記III族窒化物半導体層が位置するIII族窒化物半導体基板。 - {10−10}面から7.5°以上22.5°以下傾いた面である主面を有するサファイア基板を準備するサファイア基板準備工程と、
前記サファイア基板の前記主面の上に、1000℃以上及び1200℃以下の成長温度で、AlNバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、
前記サファイア基板上の前記AlNバッファ層の上に、
成長温度:900℃以上1150℃以下、
圧力:80torr以上500torr以下、
V/III比:100以上2000以下、
の成長条件でIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、III族窒化物半導体層を形成する成長工程と、を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項8に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記成長工程の後に、前記サファイア基板を除去する除去工程をさらに有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項8又は9に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記成長工程では、III族窒化物半導体結晶で構成され、成長面の面方位が{X0−XY}面(Xは0以外の正の整数であり、Yは3以上の正の整数)であり、GaN(0002)面のXRCの半値幅が500arcsec以下である前記III族窒化物半導体層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
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