JPWO2007125914A1 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法および窒化ガリウムウエハ - Google Patents
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Abstract
Description
陥集合結晶を製造する。
また、本発明に係る方法では、前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることが好ましい。この発明によれば、成長中の窒化ガリウム結晶の割れがより抑制され、より安定した窒化ガリウム結晶成長が可能となる。
また、本発明に係る方法では、前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることが好ましい。この発明によれば、成長中の窒化ガリウム結晶の割れがより抑制され、より安定した窒化ガリウム結晶成長が可能となる。
図1を参照しながら、本実施の形態に係る窒化ガリウム結晶を作製する方法を説明する。図1には、工程フロー100aが示されている。図2の(A)部は窒化ガリウム基板を示す図面である。工程S101では、窒化ガリウム基板11を準備する。図2の(A)部に示されるように、窒化ガリウム基板11は、主面13および裏面15を有する。図2の(B)部は、図2の(A)部に示されたBOXによって指定された窒化ガリウム基板の構造の一例を示す断面図である。図2の(C)部は、図2の(A)部に示されたBOXによって指定された窒化ガリウム基板の構造の別の例を示す断面図である。図2の(B)部および図2の(C)部には直交座標系Sが示されている。
また、エッチングを水酸化ナトリウムを含む溶液を用いて行うことができる。或いは、エッチングを水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくともいずれか一方を含む溶液を用いて行うことができる。これらのエッチャントによれば、第1のエリア21aにおける窒化ガリウム単結晶を選択的にウエットエッチングして、種結晶基板27を作製できる。
これらのエッチャントを用いたウエットエッチングによっても、窒化ガリウム基板11aの主面13aに凹部25が形成される。
さらに、エッチングを水酸化カリウムを含む融液を用いて行うことができる。または、エッチングを水酸化ナトリウムを含む融液を用いて行うことができる。或いは、エッチングを水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくともいずれか一方を含む融液を用いて行うことができる。これらの融液を用いることによって、その溶液より短時間で所望のエッチングを行うことができる。
図5に示されるような、窒化ガリウム基板を局所的に加熱できる成長炉を用いて、HVPE法で窒化ガリウム結晶を成長する。窒化ガリウム基板は、結晶成長時において、ファセット面よりなる直線状のV溝を形成し維持しながらファセット成長させることにより、ファセット面よりなるV溝の底部に転位を集合させて形成した、周期的に配列しているストライプ状の転位集中領域と、転位集中領域によって区画された非転位集中領域とを含み、図2の(B)部示された構造を有している。転位集中領域は反転領域、非転位集中領域は非反転領域となっている。窒化ガリウム基板のサイズは2インチ、厚みは400μm、主面は(0001)面である。反応管内の支持台上に窒化ガリウム基板を載置する。基板温度を摂氏800度にした後に、HClガスを導入すると、窒化ガリウム基板の反転領域が選択的にエッチングされる。このエッチングの結果、種結晶基板が作製される。種結晶基板は、反転領域の配置に対応した溝を有する。その後に、基板温度を摂氏1200度に設定する。基板温度の設定は、表面に熱電対を貼り付けた厚み1mm、サイズ2インチのアルミナ基板を支持台上に設置して、事前に温度測定を行なった結果を基に決定するもので、アルミナ基板の熱電対指示値が摂氏1200度となったときの基板ヒータの温度条件に調整することで、基板温度摂氏1200度設定としている。ガリウムが充填されているGaボートを摂氏800度に加熱すると共に、HClガスおよびH2ガスを供給して塩化ガリウムを生成する。塩化ガリウムガスおよびアンモニアガスを供給して種結晶基板上に400μm厚の窒化ガリウム結晶を成長する。多結晶が発生せず且つ成長速度が毎時50μm以上になるように、HClの分圧およびNH3の分圧を調整する。このように作製された窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。また、作製された窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
成長厚みを10mmとした他は、実施例1と同様の条件で窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶を、種結晶基板の表面に対して平行な方向にスライスして、鏡面研磨することにより、400μm厚さの10枚の窒化ガリウム結晶基板を作製したところ、この研磨時に10枚いずれも割れが発生せず、研磨歩留は100%であった。このうちの1枚を抜き取り、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
実施例1の同種の窒化ガリウム基板を準備する。反応性イオンエッチング(RIE)装置にBCl3ガスを供給すると、プラズマにより窒化ガリウム基板の反転領域が選択的にエッチングされる。このエッチングの結果、種結晶基板が作製される。種結晶基板は、反転領域の配置に対応した溝を有する。その後に、実施例1と同様の条件で、窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
実施例1の同種の窒化ガリウム基板を準備する。リン酸および硫酸の混酸(リン酸:塩酸=1:1)でエッチングすると、窒化ガリウム基板の反転領域が選択的にエッチングされる。このエッチングの結果、種結晶基板が作製される。種結晶基板は、反転領域の配置に対応した溝を有する。その後に、実施例1と同様の条件で、窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
実施例1の同種の窒化ガリウム基板を準備すると共に、種結晶基板を作製する。その後に、摂氏1000度の基板温度(温度以外の成長条件は実施例1と同様の条件)で種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は1×106cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長された。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が120秒である。
図6を参照しながら、本実施の形態に係る窒化ガリウム結晶を作製する方法を説明する。図6には、工程フロー100bが示されている。図2の(A)部は、窒化ガリウム基板を示す図面である。工程S101では、窒化ガリウム基板11を準備する。第1の実施の形態と同様に、窒化ガリウム基板11として、図2の(B)部および(C)部に示される形態を用いることができる。本実施の形態においても、図2の(B)部および(C)部は、窒化ガリウム基板の構造を例示的に示すものであり、本実施の形態に適用される窒化ガリウム基板の構造はこれらの図面に示された特定の構成に限定されるものではない。
に係る成長温度より低い温度で窒化ガリウム結晶59を成長すると、結晶成長へのマスクによる影響が大きくなり、マスクは異種材料から成るので、その上に成長する窒化ガリウム結晶の結晶性が劣化する。
実施例1と同様な窒化ガリウム基板を準備する。フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて窒化ケイ素から成るマスクを形成する。このマスクは、窒化ガリウム基板の転位集中領域を覆っている。その後に、実施例1と同様の条件で、窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
成長厚みを10mmとした他は、実施例5と同様の条件で窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶を、種結晶基板の表面に対して平行な方向にスライスして、鏡面研磨することにより、400μm厚さの10枚の窒化ガリウム結晶基板を作製したところ、この研磨時に10枚いずれも割れが発生せず、研磨歩留は100%であった。このうちの1枚を抜き取り、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は5×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が50秒であり、この半値幅は良好な値である。窒化ガリウム結晶を、水酸化カリウムを含む融液に浸漬しても、反転領域に対応する凹部が形成されることなく、反転相がない結晶が成長されている。
図9を参照しながら、本実施の形態に係る窒化ガリウム結晶を作製する方法を説明する。図9には、工程フロー100bが示されている。図2の(A)部は、窒化ガリウム基板を示す図面である。工程S101では、窒化ガリウム基板11を準備する。第1の実施の形態と同様に、窒化ガリウム基板11として、図2の(B)部および(C)部に示される形態を用いることができる。本実施の形態においても、図2の(B)部および(C)部は、窒化ガリウム基板の構造を例示的に示すものであり、本実施の形態に適用される窒化ガリウム基板の構造はこれらの図面に示された特定の構成に限定されるものではない。
抑制され、研磨時の歩留が向上する効果も現れる。研磨時の割れの発生が抑制される理由は明確ではないが、摂氏1100度より高い温度での成長で、窒化ガリウム結晶内の応力集中箇所が減少するものと推定される。摂氏1100度以下では80%程度である研磨時の歩留が、90%以上になる。
図5に示されるような、窒化ガリウム基板を局所的に加熱できる成長炉を用いて、HVPE法で窒化ガリウムを成長する。窒化ガリウム基板は、結晶成長時において、成長表面が平面状態でなく、三次元的なファセット面からなる成長ピットおよびその複合体を持つようにし、成長ピットおよびその複合体を埋め込まないでファセット成長させることにより、成長ピットおよびその複合体に転位を集中させて、転位集中領域を形成させた、窒化ガリウム基板である。窒化ガリウム基板のサイズは2インチ、厚みは400μm、主面は(0001)面である。反応管内の支持台上のステージ上に窒化ガリウム基板を載置し、これを種結晶基板とする。基板温度を摂氏1200度に設定する。ガリウムが充填されているGaボートを摂氏800度に加熱すると共に、HClガスおよびH2ガスを供給して塩化ガリウムを生成する。塩化ガリウムガスおよびアンモニアガスを供給して種結晶基板上に400μm厚の窒化ガリウム結晶を成長する。多結晶が発生せず且つ成長速度が毎時50μm以上になるように、HClの分圧およびNH3の分圧を調整する。このように作製された窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が30秒であり、この半値幅は良好な値である。また、作製された窒化ガリウム結晶の表面を、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして転位密度を評価した。転位密度の値は1×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長されている。
成長厚みを10mmとした他は、実施例7と同様の条件で窒化ガリウム結晶を成長する。得られた窒化ガリウム結晶を、種結晶基板の表面に対して平行な方向にスライスして、鏡面研磨することにより、400μm厚さの10枚の窒化ガリウム結晶基板を作製したところ、この研磨時に10枚いずれも割れが発生せず、研磨歩留は100%であった。このうちの1枚を抜き取り、摂氏350度のKOH−NaOH混合融液でエッチングする。エッチングされた表面には、転位に対応する位置にエッチピットが現れる。このエッチピットの数をカウントして、転位密度を評価した。転位密度の値は1×105cm−2であり、低転位密度の窒化ガリウム結晶が成長された。また、窒化ガリウム結晶のXRD(X線回折法)による結晶品質の分析を行うと、(004)面のロッキングカーブの半値幅が30秒であり、この半値幅はより良好な値である。
図12は、追加の実施の形態に係る種結晶基板の作製の主要な工程を示す図面である。図12の(A)部に示されるように、実施例1と同種の窒化ガリウム基板85を準備する。窒化ガリウム基板85は、交互に配置された第1の領域85aおよび第2の領域85bを含む。水酸化カリウムを含む融液でエッチングすると、図12の(B)部に示されるように、窒化ガリウム基板85の反転領域85a(反転領域85aの表面は第1のエリアに対応する)が選択的にエッチングされ、反転相領域85aに対応した凹部(例えば、溝)87が形成される。次に、図12の(C)部に示されるように、窒化ガリウム基板85の主面全面にマスク膜89を成膜する。マスク膜89としては、SiO2膜といった絶縁膜を用いることができる。マスク膜89は、非反転領域85bの表面に対応する第2のエリア上に形成された第1の部分89aと、凹部87の側面87a上に形成された第2の部分89bと、凹部87の底面87bに形成された第3の部分89cとを含む。マスク膜89を成長した後に、図12の(D)部に示されるように、窒化ガリウム基板85およびマスク膜89を研磨して、凹部以外のマスク膜89aを除去すると、マスク膜89の第1の部分89aが消失すると共に、凹部87の側面87aおよび底面87b上にそれぞれ形成された第2および第3の部分89b、89cが残される。研磨の後に、窒化ガリウム基板表面のダメージ層を除去して、種結晶基板91が作製された。種結晶基板91は、図12の(E)部に示されるように、反転相領域に対応しておりマスク膜87で覆われた凹部93と、研磨された第2のエリア91aを含む。
また、反転領域85aは主面にN面を提供し、非反転領域85bは主面にGa面を提供することができる。或いは、反転領域85aの転位密度は非反転領域85bの転位密度より大きくてもよい。
Claims (78)
- 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記凹部に対応するボイドが形成されるように、前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項2に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載された方法。
- 前記第1の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第2の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸は、前記第2の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きである、ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、HCl、Cl2、BCl3、CCl4の少なくともいずれかを用いて行われる、ことを特徴とする請求項6に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、リン酸、硝酸および硫酸の少なくともいずれかを含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項6に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項6に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む融液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項6に記載された方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記マスクを埋め込むように、前記種結晶基板上に窒化ガリウムを液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長して前記マスクの厚さより厚く窒化ガリウム結晶を作製する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項12に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項11〜請求項13のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項11〜請求項14のいずれかに記載された方法。
- 前記マスクの材料は、酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれかからなる、ことを特徴とする請求項11〜請求項15のいずれかに記載された方法。
- 前記第1の領域の各々はストライプ形状を成し、
前記第2の領域は前記第1の領域によって分離されている、ことを特徴とする請求項11〜請求項16のいずれかに記載された方法。 - 前記第1の領域はアレイ状に配列されており、
前記第1の領域の各々は、前記第2の領域によって他の第1の領域から分離されている、ことを特徴とする請求項11〜請求項16のいずれかに記載された方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記凹部に対応するボイドが形成されるように、前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項20に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項19〜請求項21のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項19〜請求項22のいずれかに記載された方法。
- 前記第1の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第2の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸は、前記第2の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きである、ことを特徴とする請求項19〜請求項23のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、HCl、Cl2、BCl3、CCl4の少なくともいずれかを用いて行われる、ことを特徴とする請求項24に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、前記エッチングは、リン酸、硝酸および硫酸の少なくともいずれかを含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項24に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項24に記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む融液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項24に記載された方法。 - 前記マスクの材料は、酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれかからなる、ことを特徴とする請求項19〜請求項28のいずれかに記載された方法。
- 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
第1の転位密度より大きな転位密度を有する複数の第1の領域と、該第1の転位密度より小さい転位密度を有する第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部もしくはマスクを形成することなしに、前記窒化ガリウム基板を種結晶基板とし、摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項30に記載された方法。
- 前記種結晶基板の表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項30または請求項31のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項30〜請求項32のいずれかに記載された方法。
- 前記第1の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第2の領域は窒化ガリウム単結晶からなり、
前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸は、前記第2の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と同じ向きである、ことを特徴とする請求項30〜請求項33のいずれかに記載された方法。 - 結晶成長時において、成長表面が平面状態でなく、三次元的なファセット面からなる成長ピットおよびその複合体を持つようにし、成長ピットおよびその複合体を埋め込まないでファセット成長させることにより、成長ピットおよびその複合体に転位を集中させて、前記第1の領域を形成した窒化ガリウム基板が前記種結晶基板であることを特徴とする請求項1〜請求項34のいずれかに記載された方法。
- 結晶成長時において、規則正しいストライプマスクパターンが設けられた下地基板上に、ファセット面よりなる直線状のV溝を形成し、維持しながらファセット成長させることにより、ファセット面よりなるV溝の底部に転位を集合させて、前記第1の領域を形成した窒化ガリウム基板が前記種結晶基板であることを特徴とする請求項1〜請求項17および請求項19〜請求項34のいずれかに記載された方法。
- 結晶成長時において、規則正しい種パターンが設けられた下地基板上に、ファセット面よりなるピットを形成し維持しながらファセット成長させることにより、ファセット面よりなるピットの底部に転位を集合させて、前記第1の領域を形成した窒化ガリウム基板が前記結晶基板であることを特徴とする請求項1〜請求項16および請求項18〜請求項34のいずれかに記載された方法。
- 前項種結晶基板の厚みが100μm以上の自立した窒化ガリウム基板であることを特徴とする請求項1〜請求項37のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の表面が(0001)面であることを特徴とする請求項1〜請求項38のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板上に成長された前記窒化ガリウム結晶の厚さは200μm以上である、ことを特徴とする請求項1〜請求項39のいずれかに記載された方法。
- 前記窒化ガリウム結晶および前記種結晶基板の一体物から前記窒化ガリウム結晶を分離する工程と、
前記分離された窒化ガリウム結晶から、窒化ガリウム単結晶ウエハを形成する工程とを更に備える、ことを特徴とする請求項1〜請求項40のいずれかに記載された方法。 - 前記第1の領域は10μm角のエリアで転位の個数が1000個以上である、ことを特徴する請求項1〜請求項41のいずれかに記載された方法。
- 請求項41に記載された方法によって作製された単結晶の窒化ガリウムウエハであって、
前記窒化ガリウムウエハの主面において転位密度は、1×106cm−2以下である、ことを特徴する窒化ガリウムウエハ。 - 請求項41に記載された方法によって作製された単結晶の窒化ガリウムウエハであって、
前記窒化ガリウムウエハの主面におけるいずれの領域においても、10μm角のエリアでの転位の個数が前記第1の領域より少ない、ことを特徴する窒化ガリウムウエハ。 - 前記窒化ガリウムウエハのサイズは1cm2以上である、ことを特徴する請求項43または請求項44に記載された窒化ガリウムウエハ。
- 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記凹部に対応するボイドが形成されるように、前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項47に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項46〜請求項48のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項46〜請求項49のいずれかに記載された方法。
- 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、HCl、Cl2、BCl3、CCl4の少なくともいずれかを用いて行われる、ことを特徴とする請求項46〜請求項50のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、リン酸、硝酸および硫酸の少なくともいずれかを含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項46〜請求項50のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項46〜請求項50のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成して種結晶基板を作製する前記工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む融液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項46〜請求項50のいずれかに記載された方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記マスクを埋め込むように、前記種結晶基板上に窒化ガリウムを液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長して前記マスクの厚さより厚く窒化ガリウム結晶を作製する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項56に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項55〜請求項57のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項55〜請求項58のいずれかに記載された方法。
- 前記マスクの材料は、酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれかからなる、ことを特徴とする請求項55〜請求項59のいずれかに記載された方法。
- 前記第1の領域の各々はストライプ形状を成し、
前記第2の領域は前記第1の領域によって分離されている、ことを特徴とする請求項55〜請求項60のいずれかに記載された方法。 - 前記第1の領域はアレイ状に配列されており、
前記第1の領域の各々は、前記第2の領域によって他の第1の領域から分離されている、ことを特徴とする請求項55〜請求項60のいずれかに記載された方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
前記凹部に対応するボイドが形成されるように、前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を液相成長法もしくは気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 窒化ガリウム結晶を作製する方法であって、
窒化ガリウム単結晶からなる第1の領域と、前記第1の領域の窒化ガリウム単結晶の結晶軸と反対向きの結晶軸をもつ窒化ガリウム単結晶からなる第2の領域と、前記第1の領域が現れた第1のエリアおよび前記第2の領域が現れた第2のエリアを有する主面とを含む窒化ガリウム基板を準備する工程と、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程と、
摂氏1100度より高く摂氏1300度以下の成長温度で前記種結晶基板上に窒化ガリウム結晶を気相成長法で成長する工程と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記成長温度は摂氏1150度より高く摂氏1250度以下である、ことを特徴とする請求項64に記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、10μm以下であることを特徴とする請求項63〜請求項65のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の前記第2のエリアの表面粗さが算術平均粗さRaで、1μm以下であることを特徴とする請求項63〜請求項66のいずれかに記載された方法。
- 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、HCl、Cl2、BCl3、CCl4の少なくともいずれかを用いて行われる、ことを特徴とする請求項63〜請求項67のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、リン酸、硝酸および硫酸の少なくともいずれかを含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項63〜請求項67のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む溶液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項63〜請求項67のいずれかに記載された方法。 - 前記第1のエリアには窒化ガリウム単結晶のN面が現れており、
前記第1のエリアの各々に凹部を形成し、さらに前記第1のエリアの凹部の各々を覆うようにマスクを形成して種結晶基板を作製する工程では、前記凹部は、前記窒化ガリウム基板の前記主面をエッチングすることによって形成され、
前記エッチングは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を含む融液を用いて行われる、ことを特徴とする請求項63〜請求項67のいずれかに記載された方法。 - 前記マスクの材料は、酸化ケイ素および窒化ケイ素の少なくともいずれかからなる、ことを特徴とする請求項63〜請求項71のいずれかに記載された方法。
- 前項種結晶基板の厚みが100μm以上の自立した窒化ガリウム基板であることを特徴とする請求項46〜請求項72のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板の表面が(0001)面であることを特徴とする請求項46〜請求項73のいずれかに記載された方法。
- 前記種結晶基板上に成長された前記窒化ガリウム結晶の厚さは200μm以上である、ことを特徴とする請求項46〜請求項74のいずれかに記載された方法。
- 前記窒化ガリウム結晶および前記種結晶基板の一体物から前記窒化ガリウム結晶を分離する工程と、
前記分離された窒化ガリウム結晶から、窒化ガリウム単結晶ウエハを形成する工程と
を更に備える、ことを特徴とする請求項46〜請求項75のいずれかに記載された方法。 - 請求項76に記載された方法によって作製された単結晶の窒化ガリウムウエハであって、前記窒化ガリウムウエハのいずれの領域においても、窒化ガリウム単結晶の結晶軸が同じ方向となっている、ことを特徴とする窒化ガリウムウェハ
- 前記窒化ガリウムウエハのサイズは1cm2以上である、ことを特徴する請求項77に記載された窒化ガリウムウエハ。
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