JP7046496B2 - Iii族窒化物半導体基板の製造方法、iii族窒化物半導体基板、及び、バルク結晶 - Google Patents
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Description
半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含む下地基板をサセプターに固着させる固着工程と、
前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記III族窒化物半導体層の前記主面上にHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法でIII族窒化物半導体を成長させ、第1の成長層を形成する第1の成長工程と、
前記第1の成長工程の後、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体をHVPE装置の外に取り出して冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後、前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記第1の成長層の上に、HVPE法でIII族窒化物半導体を成長させ、第2の成長層を形成する第2の成長工程と、
を有し、
前記第1の成長工程では、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体の側面に沿って環状の多結晶のIII族窒化物半導体が形成され、
前記環状の多結晶のIII族窒化物半導体を残した状態で、前記冷却工程及び前記第2の成長工程が行われるIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
単結晶で構成された第1の部分と、多結晶で構成され、前記第1の部分の外周に環状に付着している第2の部分とを有し、半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層の最大径はΦ4インチ以上であり、前記III族窒化物半導体層の厚さは100μm以上であるIII族窒化物半導体基板が提供される。
III族窒化物半導体の単結晶で構成された第1の部分と、III族窒化物半導体の多結晶で構成され、前記第1の部分の外周に環状に付着している第2の部分とを有し、半極性面を主面とし、最大径はΦ4インチ以上であり、厚さが600μm以上である層を含むバルク結晶が提供される。
成長時間:1h~50h
V/III比:1~20
成長膜厚:100μm~10mm
成長時間:1h~50h
V/III比:1~20
成長膜厚:100μm~10mm
次に、実施例を示す。まず、径がΦ4インチで、主面の面方位がm面のサファイア基板11の上に、バッファ層を介して、MOCVD法でIII族窒化物半導体層(GaN層)12を形成した下地基板10を準備した。III族窒化物半導体層12の主面の面方位は(-1-12-3)、最大径はΦ4インチ、厚さは15μmであった。
成長時間:15時間
V/III比:10
成長膜厚:4.4mm
成長時間:14時間
V/III比:10
成長膜厚:3.0mm(第1の成長層30と第2の成長層40との合計膜厚は7.4mm)
1. 半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含む下地基板をサセプターに固着させる固着工程と、
前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記III族窒化物半導体層の前記主面上にHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法でIII族窒化物半導体を成長させ、第1の成長層を形成する第1の成長工程と、
前記第1の成長工程の後、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後、前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記第1の成長層の上に、HVPE法でIII族窒化物半導体を成長させ、第2の成長層を形成する第2の成長工程と、
を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
2. 1に記載のIII族窒化物半導体基板層の製造方法において、
前記第2の成長工程の後、前記第1の成長層及び前記第2の成長層の少なくとも一方を有するIII族窒化物半導体基板を、前記サセプターから分離する分離工程をさらに有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
3. 1又は2に記載のIII族窒化物半導体基板層の製造方法において、
前記冷却工程の後の前記第1の成長層にはクラックが存在し、
前記第2の成長工程では、クラックが存在する前記第1の成長層の表面上に、HVPE法でIII族窒化物半導体を成長させ、前記第2の成長層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
4. 1から3のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記固着工程では、接着剤を用いて、前記下地基板を前記サセプターに固着させるIII族窒化物半導体基板の製造方法。
5. 1から4のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第1の成長工程では、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体の側面に沿って環状の多結晶のIII族窒化物半導体が形成され、
前記第2の成長工程では、前記環状の多結晶のIII族窒化物半導体を残した状態で、前記第1の成長層の上に前記第2の成長層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。
6. 1から5のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記下地基板は、サファイア基板と前記III族窒化物半導体層とを含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。
7. 半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層の最大径はΦ50mm以上であり、前記III族窒化物半導体層の厚さは100μm以上であるIII族窒化物半導体基板。
8. 7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、結晶軸の向きが互いに異なる複数の部分を含むIII族窒化物半導体基板。
9. 7又は8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、単結晶で構成された第1の部分と、多結晶で構成され、前記第1の部分の外周に付着している第2の部分と、を有するIII族窒化物半導体基板。
10. 7から9のいずれかに記載の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、第1のIII族窒化物半導体層と第2のIII族窒化物半導体層とが積層しており、
前記第1のIII族窒化物半導体層と前記第2のIII族窒化物半導体層との界面は凹凸になっており、前記界面にm面系ファセットが存在するIII族窒化物半導体基板。
11. 7から9のいずれかに記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体層の表面は凹凸になっており、前記表面にm面系ファセットが存在するIII族窒化物半導体基板。
12. III族窒化物半導体の単結晶で構成され、半極性面を主面とし、最大径はΦ50mm以上であり、厚さが600μm以上である層を含むバルク結晶。
11 サファイア基板
12 III族窒化物半導体層
20 サセプター
30 第1の成長層
31 クラック
40 第2の成長層
50 III族窒化物半導体基板
51 第1の部分
52 第2の部分
Claims (11)
- 半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含む下地基板をサセプターに固着させる固着工程と、
前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記III族窒化物半導体層の前記主面上にHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法でIII族窒化物半導体を成長させ、第1の成長層を形成する第1の成長工程と、
前記第1の成長工程の後、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体をHVPE装置の外に取り出して冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後、前記サセプターに前記下地基板を固着させた状態で、前記第1の成長層の上に、HVPE法でIII族窒化物半導体を成長させ、第2の成長層を形成する第2の成長工程と、
を有し、
前記第1の成長工程では、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体の側面に沿って環状の多結晶のIII族窒化物半導体が形成され、
前記環状の多結晶のIII族窒化物半導体を残した状態で、前記冷却工程及び前記第2の成長工程が行われるIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項1に記載のIII族窒化物半導体基板層の製造方法において、
前記第2の成長工程の後、前記第1の成長層及び前記第2の成長層の少なくとも一方を有するIII族窒化物半導体基板を、前記サセプターから分離する分離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1又は2に記載のIII族窒化物半導体基板層の製造方法において、
前記冷却工程の後の前記第1の成長層にはクラックが存在し、
前記第2の成長工程では、クラックが存在する前記第1の成長層の表面上に、HVPE法でIII族窒化物半導体を成長させ、前記第2の成長層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 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の製造方法において、
前記固着工程では、接着剤を用いて、前記下地基板を前記サセプターに固着させるIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載のIII族窒化物半導体基板の製造方法において、
前記第1の成長工程では、前記サセプター、前記下地基板及び前記第1の成長層を含む積層体の側面に沿って環状の多結晶のIII族窒化物半導体が形成され、
前記第2の成長工程では、前記環状の多結晶のIII族窒化物半導体を残した状態で、前記第1の成長層の上に前記第2の成長層を形成するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 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の製造方法において、
前記下地基板は、サファイア基板と前記III族窒化物半導体層とを含むIII族窒化物半導体基板の製造方法。 - 単結晶で構成された第1の部分と、多結晶で構成され、前記第1の部分の外周に環状に付着している第2の部分とを有し、半極性面を主面とするIII族窒化物半導体層を含み、
前記III族窒化物半導体層の最大径はΦ4インチ以上であり、前記III族窒化物半導体層の厚さは100μm以上であるIII族窒化物半導体基板。 - 請求項7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、結晶軸の向きが互いに異なる複数の部分を含むIII族窒化物半導体基板。 - 請求項7又は8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、第1のIII族窒化物半導体層と第2のIII族窒化物半導体層とが積層しており、
前記第1のIII族窒化物半導体層と前記第2のIII族窒化物半導体層との界面は凹凸になっており、前記界面にm面系ファセットが存在するIII族窒化物半導体基板。 - 請求項7又は8に記載のIII族窒化物半導体基板において、
前記III族窒化物半導体層の表面は凹凸になっており、前記表面にm面系ファセットが存在するIII族窒化物半導体基板。 - III族窒化物半導体の単結晶で構成された第1の部分と、III族窒化物半導体の多結晶で構成され、前記第1の部分の外周に環状に付着している第2の部分とを有し、半極性面を主面とし、最大径はΦ4インチ以上であり、厚さが600μm以上である層を含むバルク結晶。
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