WO2011077541A1 - エピタキシャル成長用テンプレート及びその作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記凹凸加工した前記サファイア(0001)基板面に、前記凸部頂部のエッジ部を除く平坦面上にC+軸配向したAlN層が成長するようにC軸配向制御を行って、前記凹凸加工で形成された凹部に堆積するAlN層によって前記凹部に新たな凹部が形成されるように初期AlN層をエピタキシャル成長させ、
前記初期AlN層上に、横方向成長法を用いてAlxGayN(0001)層(1≧x>0,x+y=1)をエピタキシャル成長させ、
前記新たな凹部の上方が、前記凸部頂部の上方から横方向成長した前記AlxGayN(0001)層で覆われることを特徴とするエピタキシャル成長用テンプレートの作製方法を提供する。
前記初期AlN層は、前記凸部頂部のエッジ部を除く平坦面上に成長したAlN層がC+軸配向しており、前記凹凸加工で形成された凹部に堆積したAlN層によって前記凹部に新たな凹部が形成され、前記新たな凹部の上方が、前記凸部頂部の上方から横方向成長した前記AlxGayN(0001)層で覆われていることを特徴とするエピタキシャル成長用テンプレートを提供する。
図2及び図3に、実施例1及び実施例2のSEM写真(断面図(a)と俯瞰図(b))を示す。実施例1は、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅及び間隔が夫々3μm、深さが1μmであり、初期AlN層3及びAlN層4の膜厚は夫々1.0μmと9.8μmである。実施例2は、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅及び間隔が夫々2μm、深さが0.5μmであり、初期AlN層3及びAlN層4の膜厚は夫々1.0μmと6.2μmである。
図4及び図5に、比較例1及び実施例2のSEM写真を示す。図4は、比較例1のAlN層4を成膜した後(a)とKOHアルカリ液でエッチング処理した後(b)の俯瞰図であり、図5は、図3に示した実施例2をKOHアルカリ液でエッチング処理した後の俯瞰図である。
図6及び図7に、実施例3と比較例2のSEM写真を示す。図6は、実施例3の初期AlN層3を成膜した後の断面図(a)と俯瞰図(b)であり、図7は、比較例2の初期AlN層3を成膜した後の断面図(a)と俯瞰図(b)である。比較例2の初期AlN層3は、比較例1のC-軸配向した初期AlN層3と同じ成長条件で成膜されている。実施例3及び比較例2は、何れも、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅及び間隔が夫々3μm、深さが0.5μmである。実施例3の初期AlN層3の膜厚は0.7μmであり、比較例2のC-軸配向した初期AlN層3の膜厚は0.5μmである。
図8に、比較例3のSEM写真を示す。図8は、比較例3のAlN層4を成膜した後の断面図(a)と俯瞰図(b)である。
図9に、実施例4のSEM写真を示す。図9は、実施例4のAlN層4を成膜した後に、その上層にMOVPE法によりAl0.8Ga0.2N層を連続して成長させた後の断面図(a)と俯瞰図(b)である。尚、Al0.8Ga0.2N層の成長温度は1160℃であり、TMA、TMG(トリメチルガリウム)、NH3の流量比(NH3/MO)は899である。実施例5は、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅が5μm、溝6の間隔が5μm、深さが0.3μmであり、初期AlN層3、AlN層4、Al0.8Ga0.2N層の各膜厚は夫々1.3μm、5.8μm、1.8μmである。
図10に、実施例5のAlN層4を成膜した後の断面TEM写真(明視野図)を示す。実施例5は、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅及び間隔が2μm、深さが0.5μmであり、初期AlN層3、AlN層4の膜厚は夫々1.0μm、6.5μmである。
図12に、実施例6~実施例8のAlN層4の表面解析を、XRC法で実施した結果を示す。実施例6~実施例8は、サファイア基板2の表面に形成された溝6の幅が3μm、間隔が5μm、深さが1μm、0.5μm、0.3μmの3種類であり、初期AlN層3及びAlN層4の膜厚は、±0.3μm程度の誤差範囲内で何れも1.3μmと5μmである。実施例6~実施例8は、溝6の深さが異なるだけで、後の条件は全く同じである。図12は、実施例6~実施例8の各半値幅FWHM(arcsec)を示している。尚、図12において、白丸○がチルト分布の平均の半値幅を、黒丸●がツイスト分布の平均の半値幅を夫々示している。
2: サファイア(0001)基板
3: 初期AlN層
4: AlxGayN(0001)層
5: Niマスク
6: サファイア基板表面に加工された溝
7: 凸部頂部
8: 初期AlN層の凹部
9: 初期AlN層の凸部表面
10: 空洞(ボイド)
Claims (8)
- サファイア(0001)基板の表面を、凸部頂部が平坦で所定の平面視パターンとなるように凹凸加工し、
前記凹凸加工した前記サファイア(0001)基板面に、前記凸部頂部のエッジ部を除く平坦面上にC+軸配向したAlN層が成長するようにC軸配向制御を行って、前記凹凸加工で形成された凹部に堆積するAlN層によって前記凹部に新たな凹部が形成されるように初期AlN層をエピタキシャル成長させ、
前記初期AlN層上に、横方向成長法を用いてAlxGayN(0001)層(1≧x>0,x+y=1)をエピタキシャル成長させ、
前記新たな凹部の上方が、前記凸部頂部の上方から横方向成長した前記AlxGayN(0001)層で覆われることを特徴とするエピタキシャル成長用テンプレートの作製方法。 - 前記サファイア(0001)基板の表面に形成する前記凹部の深さが1.0μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のエピタキシャル成長用テンプレートの作製方法。
- 前記初期AlN層の成長時において、前記凹凸加工で形成された段差部近傍では、C+軸配向していないAlN層が成長することを特徴とする請求項1または2に記載のエピタキシャル成長用テンプレートの作製方法。
- 前記AlxGayN(0001)層がAlN(0001)層であることを特徴とする請求項1または2に記載のエピタキシャル成長用テンプレートの作製方法。
- 凸部頂部が平坦で所定の平面視パターンとなるように表面を凹凸加工したサファイア(0001)基板と、
前記凹凸加工した前記サファイア(0001)基板面にエピタキシャル成長した初期AlN層と、
前記初期AlN層上に、横方向成長法を用いてエピタキシャル成長したAlxGayN(0001)層(1≧x>0,x+y=1)と、を備え、
前記初期AlN層は、前記凸部頂部のエッジ部を除く平坦面上に成長したAlN層がC+軸配向しており、前記凹凸加工で形成された凹部に堆積したAlN層によって前記凹部に新たな凹部が形成され、
前記新たな凹部の上方が、前記凸部頂部の上方から横方向成長した前記AlxGayN(0001)層で覆われていることを特徴とするエピタキシャル成長用テンプレート。 - 前記サファイア(0001)基板の表面に形成された前記凹部の深さが1.0μm以下であることを特徴とする請求項5に記載のエピタキシャル成長用テンプレート。
- 前記初期AlN層は、前記凹凸加工で形成された段差部近傍では、C+軸配向していないAlN層を含むことを特徴とする請求項5または6に記載のエピタキシャル成長用テンプレート。
- 前記AlxGayN(0001)層がAlN(0001)層であることを特徴とする請求項5または6に記載のエピタキシャル成長用テンプレート。
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