KR101410534B1 - Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법은, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위의 주요면(20m)을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정(20)의 제조 방법으로서, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)으로부터, 그 특정되는 면방위의 주요면(10pm, 10qm)을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)을 잘라내는 공정과, 이들 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하고, 또한, 이들 기판(10p, 10q)의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 기판(10p, 10q)을 서로 인접시켜 배치하는 공정과, 이들 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, Ⅲ족 질화물 결정(20)을 성장시키는 공정을 포함한다.
Ⅲ족 질화물 결정

Description

Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING GROUP Ⅲ ELEMENT NITRIDE CRYSTAL}
본 발명은, Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 관한 것으로, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 디바이스, 전자 디바이스, 반도체 센서 등에 적합하게 이용되는 Ⅲ족 질화물 결정은, 통상, HVPE(하이드라이드 기상 성장)법, MOCVD(유기 금속 화학 기상 퇴적)법 등의 기상법, 플럭스법 등의 액상법에 의해, (0001)면의 주요면을 갖는 사파이어 기판 또는 (111)A면의 주요면을 갖는 GaAs 기판 등의 주요면 상에 결정 성장시킴으로써 제조된다. 이 때문에, 통상 얻어지는 Ⅲ족 질화물 결정은, 면방위가 {0001}인 주요면을 갖는다.
면방위가 {0001}인 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정을 기판으로 하여 그 주요면 상에 MQW(다중 양자 우물) 구조의 발광층을 형성시킨 발광 디바이스는, Ⅲ족 질화물 결정이 갖는 <0001> 방향의 극성에 의해, 발광층 내에서 자발 분극이 발생하기 때문에, 발광 효율이 저하된다. 이 때문에, {0001} 이외의 면방위의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조가 요구되고 있다.
기판의 주요면의 면방위에 좌우되지 않고, 임의의 면방위의 표면을 갖는 질화갈륨 결정의 작성 방법으로서 이하의 방법이 제안되어 있다[예컨대, 일본 특허 공개 제2005-162526호 공보(특허 문헌 1)를 참조]. 즉, 특허 문헌 1에 개시되는 방법에 따르면, 기상법에 의해 성장시킨 GaN 결정으로부터, 복수 개의 직육면체의 결정 덩어리를 잘라낸다. 한편, 별도로 준비한 사파이어 기판의 표면에 실리콘 산화막을 피복하고, 계속해서 기판에 이르는 복수 개의 오목부를 형성한다. 다음으로, 상기 복수 개의 결정 덩어리를, 그 상부 표면이 동일 면방위가 되도록 하여 상기 오목부에 매립한다. 다음으로, 상기 결정 덩어리를 시드(seed)로 하여 기상법에 의해, 임의의 면방위의 표면을 갖는 질화갈륨 결정을 성장시킨다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2005-162526호 공보
그러나, 상기 특허 문헌 1의 방법은, 사파이어 기판 내에 매립된 GaN 결정의 결정 덩어리를 시드로 하여 GaN 결정을 성장시키기 때문에, 사파이어와 GaN과의 열팽창 계수의 차이에 의해, 결정 성장 후의 냉각 시에 GaN 결정에 균열이나 일그러짐이 발생하여, 결정성이 높은 GaN 결정을 얻을 수 없었다.
또한, 상기 특허 문헌 1의 방법에 의해 Al을 포함하는 Ⅲ족 질화물 결정, 예컨대, AlxGayIn1-x-yN 결정(x＞0, y≥0, x+y≤1)을 성장시키면, Al 원료는 실리콘 산화막에 대하여 선택성이 없기 때문에, 실리콘 산화막 상에도 AlxGayIn1-x-yN 결정이 성장하므로, 결정성이 높은 AlxGayIn1-x-yN 결정을 얻을 수 없었다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하여, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위의 주요면을 갖는 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법으로서, Ⅲ족 질화물 벌크 결정으로부터 그 특정되는 면방위의 주요면을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 잘라내는 공정과, 이들 기판의 주요면이 서로 평행하고, 이들 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 기판을 서로 인접시켜 배치하는 공정과, 이들 기판의 주요면 상에 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 공정을 포함하는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법이다.
본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위를 {1-10X}(여기서, X는 0 이상의 정수, 이하 동일), {11-2Y}(여기서, Y는 0 이상의 정수, 이하 동일) 및 {HK-(H+K)0}(여기서, H 및 K는 0 이외의 정수, 이하 동일)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각을 5°이하로 할 수 있다. 또한, 그 특정되는 면방위를, {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22}로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각을 5°이하로 할 수 있다. 또한, 그 특정되는 면방위는, {1-100}에 대한 오프각을 5°이하로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 상기 기판이 서로 인접하는 면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚ 이하로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 온도를 2000℃ 이상으로 할 수 있다. 또한, Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 방법을 승화법으로 할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위의 주요면을 갖는 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일 실시형태를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일 실시형태를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 1c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일 실시형태를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2a는 Ⅲ족 질화물 벌크 결정을 성장시키기 위한 하지 기판을 도시하는 개략도로, 개략 평면도를 도시한다.
도 2b는 Ⅲ족 질화물 벌크 결정을 성장시키기 위한 하지 기판을 도시하는 개략도로, 도 2a의 ⅡB-ⅡB에서의 개략 단면도를 도시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일례를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일례를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일례를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 다른 예에 있어서, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 5c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 6c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 7c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 8b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 8c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9a는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 절단 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 9b는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 기판 배열 공정을 도시하는 개략 사시도이다.
도 9c는 본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 또 다른 예를 도시하는 개략도로, 결정 성장 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 육방정인 Ⅲ족 질화물 결정의 유닛 셀에서의 {1-10X}(X는 0 이상의 정수)면의 구체예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 11은 육방정인 Ⅲ족 질화물 결정의 유닛 셀에서의 {11-2Y}(Y는 0 이상의 정수)면의 구체예를 도시하는 개략 사시도이다.
도 12는 육방정인 Ⅲ족 질화물 결정의 유닛 셀에서의 {HK-(H+K)0}(H 및 K는 0 이외의 정수)면의 구체예를 도시하는 개략 사시도이다.
<부호의 설명>
1: Ⅲ족 질화물 벌크 결정 10p, 10q: Ⅲ족 질화물 결정 기판
10pm, 10qm, 20m: 주요면 10pt, 10qt: 인접면
20: Ⅲ족 질화물 결정 20f: 패싯
20s: 기판 바로 위 영역 20t: 기판 인접 상측 영역
20v: 오목부 21: Ⅲ족 질화물 웨이퍼
90: 하지 기판 91: 마스크
91w: 창
결정 기하학에 있어서는, 결정면의 면방위를 나타내기 위해서 (hkl) 또는 (hkil) 등의 표시(미러 표시)가 이용된다. Ⅲ족 질화물 결정 등의 육방정계 결정에서의 결정면의 면방위는 (hkil)로 표시된다. 여기서, h, k, i 및 l은 미러 지수라고 불리는 정수이며, i=-(h+k)의 관계를 갖는다. 이 면방위 (hkil)의 면을 (hkil)면이라고 한다. 또한, (hkil)면에 수직인 방향[(hkil)면의 법선 방향]은 [hkil] 방향이라고 한다. 또한, {hkil}은 (hkil) 및 그것에 결정 기하학적으로 등가인 개개의 면방위를 포함하는 총칭적인 면방위를 의미하고, <hkil>은 [hkil] 및 그것에 결정 기하학적으로 등가인 개개의 방향을 포함하는 총칭적인 방향을 의미한다.
본 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법의 일 실시형태는, 도 1을 참 조하여, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위 {h0k0i0l0}의 주요면(20m)을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정(20)의 제조 방법이며, 이하의 공정을 포함한다. 제1 공정은, 도 1a에 도시하는 바와 같이, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)으로부터, {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)을 잘라내는 공정이다(이하, 기판 절단 공정이라고도 함). 제2 공정은, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하고, 이들 기판(10p, 10q)의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 기판(10p, 10q)을 서로 인접시켜 배치하는 공정이다(이하, 기판 배치 공정이라고도 함). 제3 공정은, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, Ⅲ족 질화물 결정(20)을 성장시키는 공정이다(이하, 결정 성장 공정이라고도 함).
본 실시형태의 제1 공정(기판 절단 공정)에 있어서, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)으로부터 {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)이 절단된다.
이 제1 공정에서 이용되는 Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)은, 특별히 제한은 없고, 통상의 방법, 즉, HVPE법, MOCVD법 등의 기상법, 플럭스법 등의 액상법에 의해, (0001)의 주요면을 갖는 사파이어 기판 또는 (111)A면의 주요면을 갖는 GaAs 기판 등의 주요면 상에 결정 성장시킴으로써 제조되는 것이면 된다. 따라서, 이 Ⅲ족 질화물 벌크 결정은, 특별히 제한은 없으나, 통상, {0001}의 주요면을 갖는 다. 또한, 이 Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)은, 전위 밀도를 저감하여 결정성을 높이는 관점에서, 일본 특허 공개 제2001-102307호 공보에 개시되는 바와 같이, 결정이 성장하는 면(결정 성장면)에 패싯을 형성하고, 패싯을 매립하지 않고서 결정 성장을 행하는 것을 특징으로 하는 패싯 성장법에 의해 성장시키는 것이 바람직하다.
또한, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)으로부터, {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)을 잘라내는 방법에는, 특별히 제한은 없고, 예컨대, 도 1a에 도시하는 바와 같이, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)을, <hkil> 방향에 수직인 미리 결정된 간격을 갖는 복수의 면(이들 면의 면방위는 {hkil}이며, {hkil}면이라고도 함. 이하 동일)으로 절단할 수 있다.
본 실시형태의 제2 공정(기판 배치 공정)에 있어서, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 절단된 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)은, 이들 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하고, 이들 기판(10p, 10q)의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 서로 인접시켜 배치된다. 여기서, 도 1b에는, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판 중 2개의 인접하는 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)에 대하여 인용 부호를 붙였으나, 다른 인접하는 Ⅲ족 질화물 결정 기판에 대해서도 마찬가지이다.
복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)은, 이들 기판의 주요면과 결정축이 이루는 각도가 이들 기판의 주요면 내에서 균일하지 않으면, 이들 기판의 주요면 상에 성장시키는 Ⅲ족 질화물 결정의 화학 조성이 이들 기판의 주요면에 평행한 면 내에서 불균일하게 되기 때문에, 이들 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 가로 방향으로 배치된다. 이들 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)은 서로 평행하면 되고, 반드시 동일 평면 상에 있을 필요는 없다. 그러나, 인접하는 2개의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm) 사이의 고저차(ΔT)는, 0.1 ㎜ 이하가 바람직하고, 0.01 ㎜ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)은, 이들 기판(10p, 10q)의 결정 방위를 동일하게 하여 보다 균일한 결정 성장을 도모하는 관점에서, 이들 기판(10p, 10q)의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 배치된다. 또한, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)은, 기판 사이에 간극이 있으면 그 간극 상에 성장하는 결정의 결정성이 저하되기 때문에, 서로 인접시켜 배치된다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여, 제1 공정(기판 절단 공정) 및 제2 공정(기판 배치 공정)에 의해, Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)으로부터, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하고, 이들 기판(10p, 10q)의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 배치된 {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)이 얻어진다.
본 실시형태의 제3 공정(결정 성장 공정)에 있어서, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, Ⅲ족 질화물 결정(20)이 성장한다. 여기서, Ⅲ족 질화물 결정(20)의 성장은 에피택셜 성장이 된다. 복수의 Ⅲ족 질화 물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)은, {h0k0i0l0}의 면방위를 갖기 때문에, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에 에피택셜 성장되는 Ⅲ족 질화물 결정(20)의 주요면(20m)은, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm)과 동일한 면방위 {h0k0i0l0}을 갖는다. 또한, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 주요면(10pm, 10qm) 상에 Ⅲ족 질화물 결정(20)을 성장시키기 때문에, 이들 기판(10p, 10q)과 성장시키는 Ⅲ족 질화물 결정(20) 사이의 열팽창 계수의 차는 작으므로, 결정 성장 후의 냉각 시에 성장시킨 결정에 균열이나 일그러짐이 발생하기 어려워, 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 얻을 수 있다. 이러한 관점에서, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)과 성장시키는 Ⅲ족 질화물 결정(20)은, 동일한 화학 조성인 것이 바람직하다. 이렇게 해서, {h0k0i0l0}의 주요면(20m)을 갖는 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정(20)을 제조할 수 있다.
본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 상기 {h0k0i0l0}은, {1-10X}(여기서, X는 0 이상의 정수), {11-2Y}(여기서, Y는 0 이상의 정수) 및 {HK-(H+K)0}(여기서, H 및 K는 0 이외의 정수)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위인 것이 바람직하다. 여기서, Ⅲ족 질화물 결정에 있어서, {1-10X}, {11-2Y} 및 {HK-(H+K)0} 중 어느 하나의 면방위의 면은 안정적인 면이기 때문에, 이러한 면방위의 주요면 상에 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있다.
또한, {h0k0i0l0}은, {1-10X}, {11-2Y} 및 {HK-(H+K)0}으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위가 아니어도, 이들 중 어느 하나의 면방위에 대한 오프각이 5°이하이면 된다. {1-10X}, {11-2Y} 및 {HK-(H+K)0}으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각이 5°이하인 면방위이면, {1-10X}, {11-2Y} 및 {HK-(H+K)0}의 경우와 동일한 결정 성장이 가능하기 때문에, 이러한 면방위의 주요면 상에 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있다. 여기서, 오프각이란, 하나의 면방위와 다른 면방위가 이루는 각도를 말하며, X선 회절법에 의해 측정할 수 있다.
여기서, 참고를 위해서, 육방결정인 Ⅲ족 질화물 결정의 유닛 셀에서의 {1-10X}면(X는 0 이상의 정수), {11-2Y}면(Y는 0 이상의 정수) 및 {HK-(H+K)0}(H 및 K는 0 이외의 정수)면의 구체예를 도 10 내지 도 12에 도시한다. 여기서, 도 10 내지 도 12에 있어서, 화살표 a1, a2, a3 및 c는, 육방결정인 Ⅲ족 질화물 결정의 셀 유닛의 결정축을 나타낸다.
{1-10X}, {11-2Y} 및 {HK-(H+K)0}으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위를 갖는 면은, Ⅲ족 질화물 결정에 있어서 안정적인 면이다. Ⅲ족 질화물 결정의 성장에 있어서는, 기상법, 특히 HVPE법 등에 의해 높은 결정 성장 속도에서는, c축 방향(즉, [0001] 방향)의 결정 성장이 높아지는 특징이 있다. 이 때문에, HVPE법 등의 기상법으로 성장시킨 Ⅲ족 질화물 결정에 있어서는, (1-101)면, (1-102)면, (11-21)면, (11-22)면 등이 보다 안정적이게 된다. 이에 비하여, 액상법에서는 결정 성장 속도가 낮기 때문에, 액상법으로 성장시킨 Ⅲ족 질화물 결정에 있어서는, (1-103)면, (11-23)면 등이 보다 안정적이게 된다.
본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 상기 {h0k0i0l0}은, {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22}로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위인 것이 바람직하다. 여기서, Ⅲ족 질화물 결정에 있어서, {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22} 중 어느 하나의 면방위의 면은 안정적인 면이기 때문에, 이러한 면방위의 주요면 상에 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있다.
또한, {h0k0i0l0}은, {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22}로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위가 아니어도, 이들 중 어느 하나의 면방위에 대한 오프각이 5°이하이면 된다. {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22}로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각이 5°이하인 면방위이면, {1-100}, {11-20}, {1-102} 및 {11-22}의 경우와 동일한 결정 성장이 가능하기 때문에, 이러한 면방위의 주요면 상에 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, {h0k0i0l0}은 {1-100}인 것이 바람직하다. {1-100}면은, Ⅲ족 질화물 결정에 있어서, 안정적인 면이며 벽개면(劈開面)이기 때문에, 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있고, 성장시킨 Ⅲ족 질화물 결정을 {1-100}면에서 벽개함으로써, 면방위 {1-100}의 주요면을 갖는 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, {h0k0i0l0}은, {1-100}이 아니어도, 이 면방위에 대한 오프각이 5°이하이면 된다. {1-100}에 대한 오프각이 5°이하이면, {1-100}의 경우와 동일한 결정 성장이 가능하기 때문에, 이러한 면방위의 주요면 상에 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)이 서로 인접하는 면(10pt, 10qt)[인접면(10pt, 10qt)이라고 함. 이하 동일]의 평균 거칠기(Ra)는, 50 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)가 50 ㎚를 초과하면, Ⅲ족 질화물 결정(20)에서의 인접면(10pt, 10qt) 근방의 상측 영역(20t)[이하, 기판 인접 상측 영역(20t)이라고 함]의 결정성이 저하된다. 여기서, 표면의 평균 거칠기(Ra)란, JIS B 0601에 규정하는 산술 평균 거칠기(Ra)를 말하며, 구체적으로는, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선 방향으로 기준 길이만큼 추출하고, 이 추출 부분의 평균선으로부터 거칠기 곡선까지의 거리(편차의 절대값)를 합계하여 기준 길이로 평균한 값을 말한다. 또한, 면의 평균 거칠기(Ra)는, AFM(분자간력 현미경) 등을 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚ 이하로 하기 위해서, 제1 공정(기판 절단 공정) 후, 제2 공정(기판 배치 공정) 전에, 인접면(10pt, 10qt)이 되는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 측면을 연삭 및/또는 연마하는 공정(이하, 연삭/연마 공정이라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, 성장시키는 Ⅲ족 질화물 결정의 결정성을 더 높이는 관점에서, 제1 공정(기판 절단 공정) 후, 제2 공정(기판 배치 공정) 전에, Ⅲ족 질화물 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)을 연삭 및/또는 연마하는 공정(연삭/연마 공정)을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 연삭/연마 공정에 의해, {h0k0i0l0}의 주요면(10pm, 10qm)의 면 거칠기는, 50 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, Ⅲ족 질화물 결정(20)을 성장시키는 온도는, 2000℃ 이상인 것이 바람직하다. 2000℃ 이상의 고온에서 성장되는 Ⅲ족 질화물 결정은, 결정이 성장하는 면의 전체면에서 그 결정성이 균일해지기 때문이다. 여기서, 결정성이 균일하다고 하는 것은, (h0k0i0l0)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 의한 회절 피크의 반치폭의 면 내 분포가 작고, 음극선 발광(CL) 측정 또는 에치 피트 밀도(etch pit density; EPD) 측정에 의한 전 위 밀도의 면 내 분포가 작은 것을 의미한다.
또한, 본 실시형태의 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, Ⅲ족 질화물 결정(20)을 성장시키는 방법은, 승화법인 것이 바람직하다. 승화법에 따르면 2000℃ 이상의 고온에서 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키기 때문에, 성장시키는 Ⅲ족 질화물 결정은, 결정이 성장하는 면의 전체면에서 그 결정성이 균일해지기 때문이다.
실시예
[Ⅲ족 질화물 벌크 결정의 준비 1]
본원 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 이용되는 Ⅲ족 질화물 벌크 결정인 GaN 벌크 결정을, 도 2를 참조하여, 이하의 방법으로 제작하였다.
우선, 하지 기판(90)으로서의 (111)A면의 주요면을 갖는 직경 50 ㎜이고 두께 0.8 ㎜의 GaAs 기판 상에, 스퍼터법에 의해 마스크층(91)으로서 두께 100 ㎚의 SiO2층을 형성하였다. 계속해서, 포토리소그래피법 및 에칭에 의해, 도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이 직경(D)이 2 ㎛인 창(91w)이 4 ㎛의 피치(P)로 육방 조밀하게 배치된 패턴을 형성하였다. 여기서, 각 창(91w)은 GaAs 기판(90)을 노출하고 있다.
다음으로, 복수의 창(91w)을 갖는 마스크층(91)이 형성된 GaAs 기판(90) 상에, HVPE법에 의해, Ⅲ족 질화물 벌크 결정인 GaN 벌크 결정을 성장시켰다. 구체적으로는, HVPE법에 의해, 상기 GaAs 기판 상에, 500℃에서 두께 80 ㎚의 GaN 저온층을 성장시키고, 계속해서, 950℃에서 두께 60 ㎛의 GaN 중간층을 성장시킨 후, 1050℃에서 두께 5 ㎜의 GaN 벌크 결정을 성장시켰다.
다음으로, 왕수(王水)를 이용한 에칭에 의해, 상기 GaN 벌크 결정으로부터 GaAs 기판을 제거하여, Ⅲ족 질화물 벌크 결정인 직경 50 ㎜이고 두께 3 ㎜의 GaN 벌크 결정을 얻었다.
(실시예 1)
우선, 도 3a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 여기서, 표면의 평균 거칠기(Ra)의 측정은, AFM에 의해 행하였다.
다음으로, 도 3a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <1-100> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {1-100}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {1-100}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {1-100}과 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {1-100}에 대한 오프각이 5°이하였다. 여기서, 오프각은 X선 회절법에 의해 측정하였다.
다음으로, 도 3b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 3c도 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 3c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm)을 10 체적%의 염화수소 가스와 90 체적%의 질소 가스의 혼합 가스 분위기하, 800℃에서 2시간 처리한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, HVPE법에 의해, 결정 성장 온도 1050℃에서, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을, 성장 속도 20 ㎛/hr로 50시간 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (1-100)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 결정성을, (1-100)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 의해 평가하였다. 이 GaN 결정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)[복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)의 바로 위 영역(20s)을 말함. 이하 동일]에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 100 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 300 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (1-100)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 음극선 발 광(이하, CL이라고 함)에 의해 측정한 결과, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 3×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는, 홀(Hall) 측정으로부터 산출한 결과, 5×1018 ㎝-3였다. 또한, 이 GaN 결정의 주된 불순물 원자는, SIMS(2차 이온 질량 분석법, 이하 동일)에 따르면, 산소(O) 원자 및 규소(Si) 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 1에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (1-100)이었으나, 적어도 일부가 (-1100)[이것은 (1-100)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 2)
도 3a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)] 양 주요면 인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내고, 각 GaN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 복수의 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {1-100}과 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {1-100}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 3b를 참조하여, 실시예 1과 동일하게 하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 배치하였다. 이때, 도 4도 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 50 ㎚이다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm)을 실시예 1과 동일하게 처리한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, 실시예 1과 동일한 조건으로, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은, 기판 인접 상측 영역(20t)에 복수의 패싯(20f)으로 구성되는 오목부(20v)가 형성된 (1-100)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 또한, 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (1-100)면에 대한 X 선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 100 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 800 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (1-100)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 8×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 5×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 2에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (1-100)이었으나, 적어도 일부가 (-1100)[이것은 (1-100)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌 다.
(실시예 3)
우선, 도 5a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 5a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <11-20> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {11-20}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {11-20}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {11-20}과 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {11-20}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 5b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (11-20)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 5c도 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 5c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (11-20)의 주요면(10pm, 10qm)을 실시예 1과 동일하게 처리한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, 실시예 1과 동일한 조건으로, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은, 기판 인접 상측 영역(20t)에 복수의 패싯(20f)에 의한 오목부(20v)가 형성된 (11-20)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 또한, 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (11-20)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 250 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 620 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (11-20)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 8×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 5×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 3에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (11-20)이었으나, 적어도 일부가 (-1-120)[이것은 (11-20)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 4)
우선, 도 6a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 6a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <1-102> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 5 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {1-102}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 6면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {1-102}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {1-102}와 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {1-102}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 6b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-102)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 6c도 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 6c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-102)의 주요면(10pm, 10qm)을 실시예 1과 동일하게 처리 한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, 실시예 1과 동일한 조건으로, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정은, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (1-102)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (1-102)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 120 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 480 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (1-102)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 6×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 5×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 4에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (1-102)였으나, 적어도 일부가 (-1102)[이것은 (1-102)와 결정 기하학적으로 등가임]로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 5)
우선, 도 7a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 7a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <11-22> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 5 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {11-22}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 6면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 6면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {11-22}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {11-22}와 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {11-22}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 7b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (11-22)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 7c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (11-22)의 주요면(10pm, 10qm)을 실시예 1과 동일하게 처리한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, 실시예 1과 동일한 조건으로, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정은, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (11-22)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (11-22)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 90 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 380 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (11-22)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 4×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 5×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 5에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (11-22)였으나, 적어도 일부가 (-1102)[이것은 (11-22)와 결정 기하학적으로 등가임]로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 6)
우선, 도 8a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 8a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <12-30> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {12-30}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {12-30}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {12-30}과 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {12-30}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 8b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (12-30)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 8c도 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 8c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (12-30)의 주요면(10pm, 10qm)을 실시예 1과 동일하게 처리한 후, 이들 주요면(10pm, 10qm) 상에, 실시예 1과 동일한 조건으로, GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은, 기판 인접 상측 영역(20t)에 복수의 패싯(20f)으로 구성되는 오목부(20v)가 형성된 (12-30)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 또한, 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (12-30)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피 크가 얻어졌고, 그 반치폭은 280 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 660 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (12-30)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 7×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 4×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 6에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (12-30)이었으나, 적어도 일부가 (-3210)[이것은 (12-30)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 7)
우선, 도 9a를 참조하여, GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 9a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 한 GaN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]을 <23-50> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {23-50}의 주요면을 갖는 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 GaN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있 지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {23-50}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 GaN 결정 기판이 얻어졌다. 복수의 GaN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {23-50}과 완전히 일치하지 않는 GaN 결정 기판도 있었으나, 이러한 GaN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {23-50}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 9b를 참조하여, 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (23-50)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 GaN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록 가로 방향으로 이들 GaN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 복수의 GaN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 9c를 참조하여, 배치한 복수의 GaN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (23-50)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, 플럭스법에 의해 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장시켰다. 구체적으로는, 복수의 GaN 결정 기판의 (23-50)의 주요면(10pm, 10qm)에 Ga-Na 융액(Ga와 Na의 혼합 융액)을 접촉시키고, 결정 성장 온도 870℃ 및 결정 성장 압력(질소 가스 압력) 4 ㎫(40기압)의 조건으로, 이들 GaN 결정 기판의 (23-50)의 주요면(10pm, 10qm) 상에 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장 속도 5 ㎛/hr로 100시간 성장시켰다.
얻어진 GaN 결정은, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (23-50)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 GaN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 (23-50)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 230 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는, 선단에 분열이 있는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 490 arcsec였다.
또한, 이 GaN 결정의 (23-50)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는, 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×107 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 4×107 ㎝-2였다. 또한, 이 GaN 결정의 캐리어 농도는 3×1018 ㎝-3이고, 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 규소 원자였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
또한, 실시예 7에서는, GaN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 GaN 결정 기판의 주요면(10pm, 10qm)의 면방위가 모두 (23-50)이었으나, 적어도 일부가 (-5230)[이것은 (23-50)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
Figure 112009024747557-pct00001
표 1로부터 명백하듯이, Ⅲ족 질화물 벌크 결정으로부터, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위 {h0k0i0l0}의 주요면을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 잘라내는 공정과, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판의 주요면이 서로 평행하고, 이들 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하는 공정과, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판의 주요면 상에, Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 공정을 포함하는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 의해, {h0k0i0l0}의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정이 얻어졌다.
여기서, 실시예 1∼7에 나타내는 바와 같이, {h0k0i0l0}이, {1-10X}(여기서, X는 0 이상의 정수), {11-2Y}(여기서, Y는 0 이상의 정수) 및 {HK-(H+K)0}(여기서, H 및 K는 0 이외의 정수)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각이 5°이하임으로써, {h0k0i0l0}의 주요면을 갖는 결정성이 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 얻을 수 있었다. 특히, 실시예 1에 나타내는 바와 같이, {h0k0i0l0}이 {1-100}임으로써, {1-100}의 주요면을 갖는 결정성이 매우 높은 Ⅲ족 질화물 결정을 얻을 수 있었다.
또한, 실시예 1, 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 Ⅲ족 질화물 기판이 인접하는 면의 평균 거칠기(Ra)는, Ⅲ족 질화물 결정을 안정적으로 성장시키는 관점에서, 50 ㎚ 이하가 바람직하고, 5 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
[Ⅲ족 질화물 벌크 결정의 준비 2]
본원 발명에 따른 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 이용되는 Ⅲ족 질화물 벌크 결정인 AlN 벌크 결정을 이하의 방법으로 제작하였다.
우선, 하지 기판으로서의 직경 51 ㎜이고 두께 0.5 ㎜의 SiC 기판의 (0001)면의 주요면 상에, 승화법에 의해, AlN 벌크 결정을 성장시켰다. AlN 벌크 결정의 성장 시에, 결정이 두께 0.5 ㎜로 성장할 때까지는, 성장 온도를 1700℃로 하고, 0.1 질량%의 CO2 가스(Ⅳ족 원소 함유 가스)를 공급하며, Ⅳ족 원소 원자인 탄소 원자를 도핑하였다. 그 후, 성장 온도를 1800℃로 유지하면서, Ⅳ족 원소 함유 가스의 공급을 멈추고, 두께 5.5 ㎜(상기 탄소 원자를 도핑한 0.5 ㎜의 두께 부분을 포함함)의 AlN 벌크 결정을 성장시켰다. 성장시킨 AlN 벌크 결정의 (0001)면에는 복수의 패싯에 의해 복수의 육각뿔 형상의 오목부가 형성되어 있었다.
다음으로, 기계적 연마를 이용하여, 상기 AlN 벌크 결정으로부터 SiC 기판을 제거하여 Ⅲ족 질화물 벌크 결정인 직경 50 ㎜이고 두께 3 ㎜의 AlN 벌크 결정을 얻었다. 이때, 상기 Ⅳ족 원소 함유 가스를 공급하여 Ⅳ족 원소 원자(탄소 원자)를 도핑하여 성장시킨 두께 0.5 ㎜의 부분을 제거하였다.
(실시예 8)
우선, 도 3a를 참조하여, AlN 벌크 결정[Ⅲ족 질화물 벌크 결정(1)]의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 3a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 한 AlN 벌크 결정을 <1-100> 방향에 수직인 복수의 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {1-100}의 주요면을 갖는 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 AlN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {1-100}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 AlN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 AlN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {1-100}과 완전히 일치하지 않는 AlN 결정 기판도 있었으나, 이러한 AlN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {1-100}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 3b를 참조하여, 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 AlN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 AlN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 3c도 참조하여, 복수의 AlN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 5 ㎚이다.
다음으로, 도 3c를 참조하여, 배치한 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, 승화법에 의해, 질소 가스 분위기하 2200℃에서 AlN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장 속도 100 ㎛/hr로 50시간 성장시켰다.
얻어진 AlN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (1-100)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 AlN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]의 결정성을, (1-100)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 의해 평가하였다. 이 AlN 결정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 30 arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 50 arcsec였다.
또한, 이 AlN 결정의 (1-100)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는 이하와 같이 측정하였다. 즉, 도 3c와 같이, (1-100)면이 가장 넓은 영역을 갖는 AlN 웨이퍼[Ⅲ족 질화물 웨이퍼(21)]를 잘라내었다. 그 AlN 웨이퍼[Ⅲ족 질화물 웨이퍼(21)]를 250℃로 가열하여 융해한 KOH-NaOH 혼합 융액(질량비로, KOH:NaOH=50:50)에 1시간 침지하여, (1-100) 주요면을 에칭하였다. 에칭된 AlN 웨이퍼[Ⅲ족 질화물 웨이퍼(21)]의 (1-100) 주요면을 광학 현미경으로 관찰하여, 100 ㎛×100 ㎛의 정사각형 면 내의 에치 피트수를 카운트하고, 에치 피트 밀도(EPD)를 주요면의 관통 전위 밀도로서 산출하였다.
상기 AlN 결정의 (1-100)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는 기판 바로 위 영역(20s)에서는 1×105 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 2×105 ㎝-2였다. 또한, 이 AlN 결정의 주된 불순물 원자는, SIMS(2차 이온 질량 분석법)에 따르면, 산소 원자 및 탄소 원자였다. 결과를 표 2에 정리하였다.
또한, 실시예 8에서는, AlN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 AlN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (1-100)이었으나, 적어도 일부가 (-1100)[이것은 (1-100)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
(실시예 9)
우선, 도 3a를 참조하여, AlN 벌크 결정의 양 주요면인 (0001)면 및 (000-1)면을, 연삭 및 연마 가공하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 하였다.
다음으로, 도 3a를 참조하여, 양 주요면의 평균 거칠기(Ra)를 50 ㎚로 한 AlN 벌크 결정을 <1-100> 방향에 수직인 복수 면에서 슬라이스함으로써, 폭(S)이 3 ㎜, 길이(L)가 20 ㎜∼50 ㎜이고 두께(T)가 1 ㎜인 {1-100}의 주요면을 갖는 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]을 잘라내었다. 계속해서, 잘라낸 각 AlN 결정 기판의 연삭 및 연마 가공되어 있지 않은 4면을 연삭 및 연마 가공하여, 이들 4면의 평균 거칠기(Ra)를 5 ㎚로 하였다. 이렇게 해서, {1-100}의 주요면의 평균 거칠기(Ra)가 5 ㎚인 복수의 AlN 결정 기판이 얻어졌다. 이들 AlN 결정 기판 중에는, 그 주요면의 면방위가 {1-100}과 완전히 일치하지 않는 AlN 결정 기판도 있었으나, 이러한 AlN 결정 기판의 어떠한 것에 대해서도, 그 주요면의 면방위는 {1-100}에 대한 오프각이 5°이하였다.
다음으로, 도 3b를 참조하여, 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm)이 서로 평행하게 되도록, 또한 이들 AlN 결정 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 AlN 결정 기판을 서로 인접시켜 배치하였다. 이때, 도 3c도 참조하여, 복수의 AlN 결정 기판의 인접면(10pt, 10qt)의 평균 거칠기(Ra)는 50 ㎚이다.
다음으로, 도 3c를 참조하여, 배치한 복수의 AlN 결정 기판[Ⅲ족 질화물 결정 기판(10p, 10q)]의 (1-100)의 주요면(10pm, 10qm) 상에, 승화법에 의해, 질소 가스 분위기하 2200℃에서 AlN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]을 성장 속도 100 ㎛/hr로 50시간 성장시켰다.
얻어진 AlN 결정[Ⅲ족 질화물 결정(20)]은 기판 인접 상측 영역(20t)에서도 이상 성장은 없으며, (1-100)의 주요면(20m)을 갖고 있었다. 이 AlN 결정의 (1-100)면에 대한 X선 로킹 커브 측정에 있어서, 기판 바로 위 영역(20s)에서는, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 100arcsec였다. 또한, 기판 인접 상측 영역(20t)에서도, 선단에 분열이 없는 회절 피크가 얻어졌고, 그 반치폭은 150 arcsec였다. 또한, 이 AlN 결정의 (1-100)의 주요면(20m)의 관통 전위 밀도는 기판 바로 위 영역(20s)에서는 3×105 ㎝-2, 기판 인접 상측 영역(20t)에서는 4×105 ㎝-2였다. 또한, 이 AlN 결정의 주된 불순물 원자는 산소 원자 및 탄소 원자였다. 결과를 표 2에 정리하였다.
또한, 실시예 9에서, AlN 결정을 그 위에 성장시키는 면인 복수의 AlN 결정 기판의 주요면의 면방위가 모두 (1-100)이었으나, 적어도 일부가 (-1100)[이것은 (1-100)과 결정 기하학적으로 등가임]으로 되어 있어도 동일한 결과가 얻어졌다.
Figure 112009024747557-pct00002
표 2로부터 명백하듯이, Ⅲ족 질화물 벌크 결정으로부터, {0001} 이외의 임의로 특정되는 면방위 {h0k0i0l0}의 주요면을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 잘라내는 공정과, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판의 주요면이 서로 평행하고, 이들 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 이들 기판을 서로 인접시켜 배치하는 공정과, 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판의 주요면 상에 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 공정을 포함하는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 의해, {h0k0i0l0}의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정이 얻어졌다.
여기서, 표 1의 실시예 1∼7과 표 2의 실시예 8 및 9를 대비하면 명백하듯이, Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법에 있어서, Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 온도를 2000℃ 이상으로 함으로써, Ⅲ족 질화물 결정의 주요면의 관통 밀도가 현저히 저감하는 것을 알 수 있었다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타나며, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 Ⅲ족 질화물 결정은, 발광 소자[발광 다이오드, 레이저 다이오드 등], 전자 디바이스[정류기, 바이폴러 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터 또는 HEMT(High Electron Mobility Transistor; 고전자 이동도 트랜지스터) 등], 반도체 센서[온도 센서, 압력 센서, 방사 센서 또는 가시-자외광 검출기 등], SAW 디바이스[Surface Acoustic Wave Device; 표면 탄성파 소자], 가속도 센서, MEMS[Micro Electro Mechanical Systems] 부품, 압전 진동자, 공진기 또는 압전 액츄에이터 등에 이용된다.

Claims (7)

  1. {0001}면, {1-100}면 및 {11-20}면 이외의 면방위의 주요면을 갖는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법으로서,
    Ⅲ족 질화물 벌크 결정으로부터, 상기 면방위의 주요면을 갖는 복수의 Ⅲ족 질화물 결정 기판을 잘라내는 공정과,
    상기 기판의 상기 주요면이 서로 평행하고, 상기 기판의 [0001] 방향이 동일하게 되도록, 가로 방향으로 상기 기판을 서로 인접시켜 배치하는 공정과,
    상기 기판의 상기 주요면 상에, 상기 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 공정을 포함하는 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 면방위는, {1-10X}(여기서, X는 0을 초과하는 정수), {11-2Y}(여기서, Y는 0을 초과하는 정수) 및 {HK-(H+K)0}(여기서, H 및 K는 0 이외의 정수로서, H와 K는 동시에 1이 아님)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각이 5°이하인 것인 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 면방위는, {1-102} 및 {11-22}로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 결정 기하학적으로 등가인 면방위에 대한 오프각이 5°이하인 것인 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판이 서로 인접하는 면의 평균 거칠기(Ra)는 50 ㎚ 이하인 것인 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 온도는 2000℃ 이상인 것인 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Ⅲ족 질화물 결정을 성장시키는 방법은 승화법인 것인 Ⅲ족 질화물 결정의 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI739446B (zh) * 2019-07-26 2021-09-11 日商Ｊｘ金屬股份有限公司 磷化銦基板、及磷化銦基板之製造方法

Families Citing this family (95)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9518340B2 (en) 2006-04-07 2016-12-13 Sixpoint Materials, Inc. Method of growing group III nitride crystals
JP5332168B2 (ja) * 2006-11-17 2013-11-06 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
US9064706B2 (en) 2006-11-17 2015-06-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Composite of III-nitride crystal on laterally stacked substrates
WO2008100502A1 (en) * 2007-02-12 2008-08-21 The Regents Of The University Of California Al(x)ga(1-x)n-cladding-free nonpolar iii-nitride based laser diodes and light emitting diodes
JP2010006685A (ja) * 2008-05-28 2010-01-14 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌｘＧａ１−ｘＮ単結晶および電磁波透過体
JP2009286652A (ja) 2008-05-28 2009-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
KR20110040814A (ko) * 2008-07-01 2011-04-20 스미토모덴키고교가부시키가이샤 ＡｌｘＧａ(1-ｘ)Ｎ 단결정의 제조 방법, ＡｌｘＧａ(1-ｘ)Ｎ 단결정 및 광학 부품
JP5012700B2 (ja) * 2008-07-01 2012-08-29 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶接合基板およびその製造方法ならびにｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
US8673074B2 (en) 2008-07-16 2014-03-18 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {1 -1 0 0} M-plane and semi-polar {1 1 -2 2} gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (HVPE)
JP2010042980A (ja) * 2008-07-17 2010-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶
CN102119443B (zh) * 2008-08-05 2013-08-14 住友电气工业株式会社 肖特基势垒二极管和制造肖特基势垒二极管的方法
JP5112983B2 (ja) * 2008-08-06 2013-01-09 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体製造方法およびｉｉｉ族窒化物半導体育成用の種結晶
JP4908467B2 (ja) * 2008-08-06 2012-04-04 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体結晶の製造方法
CN102137960B (zh) * 2008-09-01 2013-12-11 住友电气工业株式会社 制造氮化物衬底的方法和氮化物衬底
JP2010068109A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 弾性表面波素子
JP2010068097A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 弾性表面波素子
JP4730422B2 (ja) * 2008-10-24 2011-07-20 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体電子デバイス、ｉｉｉ族窒化物半導体電子デバイスを作製する方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体エピタキシャルウエハ
JP5515341B2 (ja) * 2009-03-16 2014-06-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
US8742459B2 (en) 2009-05-14 2014-06-03 Transphorm Inc. High voltage III-nitride semiconductor devices
JP5509680B2 (ja) * 2009-06-01 2014-06-04 三菱化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶及びその製造方法
KR20120036816A (ko) * 2009-06-01 2012-04-18 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 질화물 반도체 결정 및 그 제조 방법
JP5888317B2 (ja) * 2009-06-29 2016-03-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶
JP5446622B2 (ja) * 2009-06-29 2014-03-19 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶およびその製造方法
JP2011016676A (ja) 2009-07-07 2011-01-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物半導体基板の製造方法
JP5447289B2 (ja) * 2009-08-19 2014-03-19 三菱化学株式会社 窒化物半導体結晶およびその製造方法
JP5549158B2 (ja) * 2009-09-04 2014-07-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP5471251B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびＧａＮ系半導体デバイス
JP5549157B2 (ja) * 2009-09-04 2014-07-16 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
US8598685B2 (en) 2009-09-04 2013-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of manufacturing thereof and GaN-based semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP5381581B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-08 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム基板
JP5365454B2 (ja) * 2009-09-30 2013-12-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、エピタキシャル基板及び半導体デバイス
JP5423294B2 (ja) * 2009-09-30 2014-02-19 住友電気工業株式会社 窒化物半導体発光素子
US8629065B2 (en) 2009-11-06 2014-01-14 Ostendo Technologies, Inc. Growth of planar non-polar {10-10} M-plane gallium nitride with hydride vapor phase epitaxy (HVPE)
JP5445105B2 (ja) * 2009-12-18 2014-03-19 三菱化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法及びｉｉｉ族窒化物結晶
JP5573225B2 (ja) * 2010-02-26 2014-08-20 三菱化学株式会社 第１３族金属窒化物結晶の製造方法、該製造方法により得られる第１３族金属窒化物結晶および半導体デバイスの製造方法
CN102782966B (zh) 2010-03-04 2017-04-26 加利福尼亚大学董事会 在C‑方向错切小于+/‑15度的m‑平面基底上的半极性III‑氮化物光电子装置
KR20130056206A (ko) * 2010-04-05 2013-05-29 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 반극성 면 ⅲ-족 질화물 반도체-계 발광 다이오드들 및 레이저 다이오드들을 위한 알루미늄 갈륨 질화물 배리어들 및 분리 구속 헤테로구조 층들
US9564320B2 (en) 2010-06-18 2017-02-07 Soraa, Inc. Large area nitride crystal and method for making it
JP2012006772A (ja) * 2010-06-22 2012-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法およびｉｉｉ族窒化物結晶基板
JP2012019069A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Toshiba Corp 電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法
JP5757068B2 (ja) * 2010-08-02 2015-07-29 住友電気工業株式会社 ＧａＮ結晶の成長方法
JP5789929B2 (ja) * 2010-08-03 2015-10-07 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
JP5620762B2 (ja) * 2010-09-09 2014-11-05 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
JP6031733B2 (ja) 2010-09-27 2016-11-24 住友電気工業株式会社 ＧａＮ結晶の製造方法
JP2012136418A (ja) * 2010-12-01 2012-07-19 Mitsubishi Chemicals Corp Ｉｉｉ族窒化物半導体基板とその製造方法
JP5830973B2 (ja) * 2010-12-01 2015-12-09 三菱化学株式会社 ＧａＮ自立基板および半導体発光デバイスの製造方法
US8742460B2 (en) * 2010-12-15 2014-06-03 Transphorm Inc. Transistors with isolation regions
JP5678653B2 (ja) * 2010-12-28 2015-03-04 三菱化学株式会社 六方晶系半導体板状結晶の製造方法
US8643062B2 (en) 2011-02-02 2014-02-04 Transphorm Inc. III-N device structures and methods
US8772842B2 (en) 2011-03-04 2014-07-08 Transphorm, Inc. Semiconductor diodes with low reverse bias currents
US8901604B2 (en) 2011-09-06 2014-12-02 Transphorm Inc. Semiconductor devices with guard rings
US9257547B2 (en) 2011-09-13 2016-02-09 Transphorm Inc. III-N device structures having a non-insulating substrate
US8598937B2 (en) 2011-10-07 2013-12-03 Transphorm Inc. High power semiconductor electronic components with increased reliability
JP2013087029A (ja) * 2011-10-20 2013-05-13 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の成長方法
KR101976229B1 (ko) * 2011-10-21 2019-05-07 미쯔비시 케미컬 주식회사 주기표 제 13 족 금속 질화물 반도체 결정의 제조 방법, 및 그 제조 방법에 의해 제조되는 주기표 제 13 족 금속 질화물 반도체 결정
EP3656895A1 (en) 2012-01-11 2020-05-27 Osaka University Method for producing group iii nitride crystals
US9165766B2 (en) 2012-02-03 2015-10-20 Transphorm Inc. Buffer layer structures suited for III-nitride devices with foreign substrates
JP5898555B2 (ja) * 2012-04-06 2016-04-06 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板およびｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
WO2013155108A1 (en) 2012-04-09 2013-10-17 Transphorm Inc. N-polar iii-nitride transistors
US9184275B2 (en) 2012-06-27 2015-11-10 Transphorm Inc. Semiconductor devices with integrated hole collectors
WO2014035481A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Sixpoint Materials, Inc. Group iii nitride wafer and its production method
KR102096421B1 (ko) 2012-09-25 2020-04-02 식스포인트 머터리얼즈 인코퍼레이티드 Iii 족 질화물 결정의 성장 방법
JP6140291B2 (ja) 2012-09-26 2017-05-31 シックスポイント マテリアルズ， インコーポレイテッド Ｉｉｉ族窒化物ウエハおよび製作方法および試験方法
JP2013082628A (ja) * 2013-02-12 2013-05-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
JP6522521B2 (ja) 2013-02-15 2019-05-29 トランスフォーム インコーポレーテッド 半導体デバイスの電極及びその製造方法
US9087718B2 (en) 2013-03-13 2015-07-21 Transphorm Inc. Enhancement-mode III-nitride devices
US9245992B2 (en) 2013-03-15 2016-01-26 Transphorm Inc. Carbon doping semiconductor devices
WO2015009514A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 Transphorm Inc. Iii-nitride transistor including a p-type depleting layer
TWI638071B (zh) 2013-08-08 2018-10-11 三菱化學股份有限公司 自立ＧａＮ基板、ＧａＮ結晶、ＧａＮ單結晶之製造方法及半導體裝置之製造方法
JP2014001137A (ja) * 2013-09-25 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
JP2014001138A (ja) * 2013-09-25 2014-01-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ単結晶基板およびその製造方法、ならびにＧａＮ系半導体デバイスおよびその製造方法
WO2015107813A1 (ja) 2014-01-17 2015-07-23 三菱化学株式会社 ＧａＮ基板、ＧａＮ基板の製造方法、ＧａＮ結晶の製造方法および半導体デバイスの製造方法
JP6129784B2 (ja) * 2014-05-26 2017-05-17 住友化学株式会社 Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
JP6573154B2 (ja) * 2014-06-05 2019-09-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 窒化物半導体構造、窒化物半導体構造を備えた電子デバイス、窒化物半導体構造を備えた発光デバイス、および窒化物半導体構造を製造する方法
US9318593B2 (en) 2014-07-21 2016-04-19 Transphorm Inc. Forming enhancement mode III-nitride devices
WO2016029108A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Hopkins Patrick E Method of forming a thermal barrier coating
US9536966B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Gate structures for III-N devices
WO2016098518A1 (ja) 2014-12-16 2016-06-23 三菱化学株式会社 ＧａＮ基板
US9536967B2 (en) 2014-12-16 2017-01-03 Transphorm Inc. Recessed ohmic contacts in a III-N device
WO2017010166A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 三菱化学株式会社 非極性または半極性ＧａＮウエハ
JP6547506B2 (ja) * 2015-08-05 2019-07-24 三菱ケミカル株式会社 窒化物半導体結晶の製造方法
US10364510B2 (en) 2015-11-25 2019-07-30 Sciocs Company Limited Substrate for crystal growth having a plurality of group III nitride seed crystals arranged in a disc shape
JP6604205B2 (ja) * 2016-01-05 2019-11-13 国立大学法人大阪大学 窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板
CN108604597B (zh) 2016-01-15 2021-09-17 创世舫电子有限公司 具有al(1-x)sixo栅极绝缘体的增强模式iii-氮化物器件
US10953575B2 (en) 2016-02-12 2021-03-23 The Boeing Company Enhanced systems that facilitate vacuum bag curing of composite parts
WO2017154701A1 (ja) * 2016-03-08 2017-09-14 株式会社サイオクス 窒化物結晶基板
TWI813243B (zh) 2016-05-31 2023-08-21 美商創世舫科技有限公司 包含漸變空乏層的三族氮化物裝置
JP6861490B2 (ja) * 2016-09-07 2021-04-21 株式会社サイオクス 窒化物結晶基板の製造方法および結晶成長用基板
JP6735647B2 (ja) 2016-09-29 2020-08-05 株式会社サイオクス 窒化物結晶基板の製造方法
JP6778577B2 (ja) * 2016-10-07 2020-11-04 古河機械金属株式会社 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
JP6831276B2 (ja) 2017-03-17 2021-02-17 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板
US11466384B2 (en) 2019-01-08 2022-10-11 Slt Technologies, Inc. Method of forming a high quality group-III metal nitride boule or wafer using a patterned substrate
TWI698546B (zh) * 2019-06-20 2020-07-11 環球晶圓股份有限公司 具有氮化鋁成核層的基板及其製造方法
US11721549B2 (en) 2020-02-11 2023-08-08 Slt Technologies, Inc. Large area group III nitride crystals and substrates, methods of making, and methods of use
WO2021162727A1 (en) 2020-02-11 2021-08-19 SLT Technologies, Inc Improved group iii nitride substrate, method of making, and method of use

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375298A (ja) * 1989-05-22 1991-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 高圧相物質単結晶の製造方法
JP2002029897A (ja) * 2000-07-10 2002-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2005343713A (ja) 2004-05-31 2005-12-15 Hitachi Cable Ltd Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体自立基板及びその製造方法並びにｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体
JP2006027976A (ja) 2004-07-20 2006-02-02 Univ Waseda 窒化物単結晶の製造方法及びその製造装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5443032A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Air Products And Chemicals, Inc. Method for the manufacture of large single crystals
US5474021A (en) * 1992-09-24 1995-12-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Epitaxial growth of diamond from vapor phase
JP3350992B2 (ja) * 1993-02-05 2002-11-25 住友電気工業株式会社 ダイヤモンドの合成方法
SE9502288D0 (sv) * 1995-06-26 1995-06-26 Abb Research Ltd A device and a method for epitaxially growing objects by CVD
US6348096B1 (en) * 1997-03-13 2002-02-19 Nec Corporation Method for manufacturing group III-V compound semiconductors
JPH1143398A (ja) * 1997-07-22 1999-02-16 Mitsubishi Cable Ind Ltd ＧａＮ系結晶成長用基板およびその用途
US6306211B1 (en) * 1999-03-23 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for growing semiconductor film and method for fabricating semiconductor device
JP3702700B2 (ja) * 1999-03-31 2005-10-05 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法
JP4145437B2 (ja) * 1999-09-28 2008-09-03 住友電気工業株式会社 単結晶ＧａＮの結晶成長方法及び単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2001122693A (ja) * 1999-10-22 2001-05-08 Nec Corp 結晶成長用下地基板およびこれを用いた基板の製造方法
EP1268883A1 (en) * 2000-03-13 2003-01-02 II-VI Incorporated Large size single crystal seed crystal fabrication by intergrowth of tiled seed crystals
JP3988018B2 (ja) * 2001-01-18 2007-10-10 ソニー株式会社 結晶膜、結晶基板および半導体装置
US6939730B2 (en) * 2001-04-24 2005-09-06 Sony Corporation Nitride semiconductor, semiconductor device, and method of manufacturing the same
AUPS112202A0 (en) * 2002-03-14 2002-04-18 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Semiconductor manufacture
JP2005162526A (ja) 2003-12-02 2005-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム結晶作成方法
JP4622447B2 (ja) * 2004-01-23 2011-02-02 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶基板の製造方法
US7192482B2 (en) * 2004-08-10 2007-03-20 Cree, Inc. Seed and seedholder combinations for high quality growth of large silicon carbide single crystals
JP2006137661A (ja) * 2004-10-12 2006-06-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化ガリウムウエハ
US7462505B2 (en) * 2005-02-23 2008-12-09 Tekcore Co., Ltd. Growth process of a crystalline gallium nitride based compound and semiconductor device including gallium nitride based compound
JP4915128B2 (ja) * 2005-04-11 2012-04-11 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体ウエハ及びその製造方法
JP5332168B2 (ja) * 2006-11-17 2013-11-06 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法
JP4259591B2 (ja) * 2007-01-16 2009-04-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法、ｉｉｉ族窒化物結晶基板およびｉｉｉ族窒化物半導体デバイス
EP2154272A4 (en) * 2007-05-17 2011-04-27 Mitsubishi Chem Corp METHOD FOR MANUFACTURING A NITRIDE SEMICONDUCTOR CRYSTAL OF AN ELEMENT BELONGING TO GROUP III, A NITRIDE-FORMED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE OF A GROUP III ELEMENT, AND A SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE
JP4714192B2 (ja) * 2007-07-27 2011-06-29 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム結晶の成長方法、窒化ガリウム結晶基板、エピウエハの製造方法およびエピウエハ
US7727874B2 (en) * 2007-09-14 2010-06-01 Kyma Technologies, Inc. Non-polar and semi-polar GaN substrates, devices, and methods for making them
WO2009047894A1 (ja) * 2007-10-09 2009-04-16 Panasonic Corporation Iii族窒化物結晶基板の製造方法、iii族窒化物結晶基板、iii族窒化物結晶基板を用いた半導体装置
US20090278125A1 (en) * 2008-04-17 2009-11-12 Xiangfeng Duan Crystalline semiconductor films, growth of such films and devices including such films
JP2009286652A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶、ｉｉｉ族窒化物結晶基板および半導体デバイスの製造方法
JP2010042980A (ja) * 2008-07-17 2010-02-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法およびｉｉｉ族窒化物結晶
US8048225B2 (en) * 2009-01-29 2011-11-01 Soraa, Inc. Large-area bulk gallium nitride wafer and method of manufacture
JP5446622B2 (ja) * 2009-06-29 2014-03-19 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶およびその製造方法
US8598685B2 (en) * 2009-09-04 2013-12-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of manufacturing thereof and GaN-based semiconductor device and method of manufacturing thereof
JP5397136B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0375298A (ja) * 1989-05-22 1991-03-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 高圧相物質単結晶の製造方法
JP2002029897A (ja) * 2000-07-10 2002-01-29 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶ＧａＮ基板の製造方法と単結晶ＧａＮ基板
JP2005343713A (ja) 2004-05-31 2005-12-15 Hitachi Cable Ltd Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体自立基板及びその製造方法並びにｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体
JP2006027976A (ja) 2004-07-20 2006-02-02 Univ Waseda 窒化物単結晶の製造方法及びその製造装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI739446B (zh) * 2019-07-26 2021-09-11 日商Ｊｘ金屬股份有限公司 磷化銦基板、及磷化銦基板之製造方法

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