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公開番号2024071774
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-24
出願番号2024060803,2020004252
出願日2024-04-04,2020-01-15
発明の名称窒化物結晶基板の製造方法、窒化物結晶基板および半導体積層物
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20240517BHJP(結晶成長)
要約【課題】高抵抗で且つ結晶品質が高い窒化物結晶基板を得る。
【解決手段】下地基板を準備する工程と、ハイドライド気相成長法により、下地基板の上
方に、マンガンを含むIII族窒化物半導体の単結晶からなる結晶層をエピタキシャル成
長させる工程と、を有し、結晶層をエピタキシャル成長させる工程では、石英からなるガ
ス生成容器内に、塩化水素ガスに対して耐性を有する介在部を介してマンガンを収容し、
石英に対するマンガンの直接接触を抑制した状態で、ガス生成容器内に塩化水素ガスを導
入し、塩化マンガンガスを生成させ、結晶層中にマンガンを添加する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下地基板を準備する工程と、
ハイドライド気相成長法により、前記下地基板の上方に、マンガンを含むＩＩＩ族窒化
物半導体の単結晶からなる結晶層を、（０００１）面を成長面としてエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記結晶層をエピタキシャル成長させる工程では、
石英からなるガス生成容器内に、塩化水素ガスに対して耐性を有する介在部を介してマ
ンガンを収容し、石英とマンガンとの直接接触を抑制した状態で、前記ガス生成容器内に
塩化水素ガスを導入し、塩化マンガンガスを生成させ、前記結晶層中にマンガンを添加す
る
窒化物結晶基板の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる窒化物結晶基板であって、
前記窒化物結晶基板中に最も高い濃度で添加されている不純物元素は、マンガンであり、
２５℃における前記窒化物結晶基板の比抵抗は、１０
８
Ω・ｃｍ超である
窒化物結晶基板。
【請求項３】
前記窒化物結晶基板中の水素濃度は、１×１０
１７
ｃｍ
－３
未満である
請求項２に記載の窒化物結晶基板。
【請求項４】
前記窒化物結晶基板は、主面を有し、
前記窒化物結晶基板は、前記主面内に（０００１）面以外のファセットを成長面として成長した領域を有しない
請求項２または請求項３に記載の窒化物結晶基板。
【請求項５】
前記窒化物結晶基板は、主面を有し、
前記主面に対して最も近い低指数の結晶面は、前記主面全体にわたって（０００１）面である
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板。
【請求項６】
前記窒化物結晶基板は、式（１）を満たす、
（Ｎｍａｘ－Ｎｍｉｎ）／Ｎｍａｘ≦０．３６・・・（１）
ここで、
ＮｍａｘおよびＮｍｉｎは、それぞれ、前記窒化物結晶基板の主面から深さ５μｍまでの領域において二次イオン質量分析を行ったときのマンガン濃度の最大値および最小値である
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板。
【請求項７】
前記窒化物結晶基板中の酸素濃度は、前記窒化物結晶基板中のシリコン濃度よりも低い
請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板。
【請求項８】
前記窒化物結晶基板中のマンガンの活性化エネルギーは、１．５ｅＶ以上１．９ｅＶ以下である
請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の窒化物結晶基板。
【請求項９】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる窒化物結晶基板と、
前記窒化物結晶基板上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる半導体層と、
を備え、
前記窒化物結晶基板中に最も高い濃度で添加されている不純物元素は、マンガンであり、
２５℃における前記窒化物結晶基板の比抵抗は、１０
８
Ω・ｃｍ超である
半導体積層物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物結晶基板の製造方法、窒化物結晶基板および積層構造体に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
高周波の半導体装置を製造する用途などでは、高抵抗を有する半絶縁性の窒化物結晶基板が求められている。半絶縁性の窒化物結晶基板として、例えば、鉄（Ｆｅ）などの遷移金属を含む基板が開示されている（例えば特許文献１および２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－２４５９７号公報
特開２００７－１８４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高抵抗な窒化物結晶基板を安定的に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
下地基板を準備する工程と、
ハイドライド気相成長法により、前記下地基板の上方に、マンガンを含むＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる結晶層をエピタキシャル成長させる工程と、
を有し、
前記結晶層をエピタキシャル成長させる工程では、
石英からなるガス生成容器内に、塩化水素ガスに対して耐性を有する介在部を介してマンガンを収容し、石英とマンガンとの直接接触を抑制した状態で、前記ガス生成容器内に塩化水素ガスを導入し、塩化マンガンガスを生成させ、前記結晶層中にマンガンを添加する
窒化物結晶基板の製造方法が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる窒化物結晶基板であって、
マンガン濃度は、１×１０
１８
ｃｍ
－３
以上であり、
シリコン濃度は、５×１０
１６
ｃｍ
－３
以下であり、
酸素濃度は、１×１０
１６
ｃｍ
－３
以下である
窒化物結晶基板が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高抵抗な窒化物結晶基板を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示すフローチャートである。
気相成長装置を示す概略構成図である。
（ａ）～（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
（ａ）は、参考例の積層構造体における二次イオン質量分析の結果を示す図であり、（ｂ）は、比較例の積層構造体における二次イオン質量分析の結果を示す図である。
（ａ）は、実施例１の積層構造体を示す平面図であり、（ｂ）は、実施例１の積層構造体の断面を蛍光顕微鏡により観察した観察像である。
（ａ）は、実施例１の積層構造体における遷移金属元素の二次イオン質量分析の結果を示す図であり、（ｂ）は、実施例１の積層構造体におけるＳｉなどの二次イオン質量分析の結果を示す図である。
（ａ）は、実施例２の積層構造体における遷移金属元素の二次イオン質量分析の結果を示す図であり、（ｂ）は、実施例２の積層構造体におけるＳｉなどの二次イオン質量分析の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜発明者等の得た知見＞
まず、発明者等の得た知見について説明する。
【００１０】
半絶縁性の窒化物結晶基板を得るためのドーパントとしては、上述のＦｅ以外に、例えば、マンガン（Ｍｎ）も用いられる。ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる結晶層中にＭｎを添加する方法としては、例えば、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）法により、Ｍｎを収容したガス生成容器内に塩化水素（ＨＣｌ）ガスを導入し、塩化マンガンガスを生成させ、結晶層中にＭｎを添加する方法が考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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