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公開番号2025043173
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150538
出願日2023-09-15
発明の名称結晶分析方法、結晶分析装置、半導体基板およびその製造方法、半導体デバイスの製造方法
出願人京セラ株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類G01N 21/65 20060101AFI20250321BHJP(測定;試験)
要約【課題】c面を成長面とする六方晶の結晶の異方性歪を局所的に算出する手法がない。
【解決手段】本結晶分析方法は、c面を成長面とする六方晶の結晶に偏光ラマン分光法を適用してラマンシフト特性を得る工程と、前記ラマンシフト特性と、ラマンシフト特性-歪換算式とを用いて前記結晶の異方性歪を算出する工程とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ｃ面を成長面とする六方晶の結晶に偏光ラマン分光法を適用してラマンシフト特性を得る工程と、
前記ラマンシフト特性と、ラマンシフト特性－歪換算式とを用いて前記結晶の異方性歪を算出する工程とを含む、結晶分析方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記偏光ラマン分光法では、第１方向を偏光方向にもつ第１偏光と、第１方向と異なる第２方向を偏光方向にもつ第２偏光とを前記結晶に照射し、
前記第１偏光により得られる第１ラマンシフトスペクトルのピーク波数と、前記第２偏光により得られる第２ラマンシフトスペクトルのピーク波数とを用いて前記結晶の異方性歪を算出する、請求項１に記載の結晶分析方法。
【請求項３】
前記第１方向および前記第２方向が直交する、請求項２に記載の結晶分析方法。
【請求項４】
前記六方晶の結晶は窒化物半導体結晶であり
前記第１方向を、前記窒化物半導体結晶のａ軸方向に合致させ、前記第２方向を、前記窒化物半導体結晶のｍ軸方向に合致させる、請求項３に記載の結晶分析方法。
【請求項５】
前記第１偏光および前記第２偏光によるラマン散乱光から取り出される出射光の偏光方向が前記第１方向であり、
前記第１ラマンシフトスペクトルのピーク波数をωｘ，
前記第２ラマンシフトスペクトルのピーク波数をωｙ，
前記結晶の前記第１方向の歪をεｘ，
前記結晶の前記第２方向の歪をεｙとして、
ωｘ＞ωｙである場合に、εｘ＜εｙとなる、請求項４に記載の結晶分析方法。
【請求項６】
前記結晶の異方性歪がｍ軸方向の引張り歪である場合に、ωｘ＞ωｙとなる、請求項５に記載の結晶分析方法。
【請求項７】
ωｘ＜ωｙである場合に、εｘ＞εｙとなる、請求項５に記載の結晶分析方法。
【請求項８】
前記結晶の異方性歪がｍ軸方向の圧縮歪である場合に、ωｘ＜ωｙとなる、請求項７に記載の結晶分析方法。
【請求項９】
前記結晶のせん断歪をゼロ、
前記結晶の厚さ方向の応力をゼロ、
前記結晶の無歪波数をωｏ，
前記結晶のスティフネス定数比をｒ，
前記第１および第２方向並びに前記厚さ方向の３軸に対応する３つのフォノン変形ポテンシャルをａ，ｂ，ｃとし、
ωｘ－ωｏ＝（ａ－ｒ×ｂ）×（εｘ＋εｙ）－ｃ（εｘ－εｙ）を第１式、
ωｙ－ωｏ＝（ａ－ｒ×ｂ）×（εｘ＋εｙ）＋ｃ（εｘ－εｙ）を第２式として、
前記第１および第２式で表されるラマンシフト特性－歪換算式から、εｘおよびεｙを求める、請求項７に記載の結晶分析方法。
【請求項１０】
前記結晶では、５５７＜ωｏ＜５７４，ｂ＜ａ＜０＜ｃ，０＜ｒ＜１である、請求項９に記載の結晶分析方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、結晶分析方法等に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
六方晶の結晶の歪量の解析方法として種々の方法が知られており、その中でもｍ面およびａ面を成長面とする結晶は、異方性の歪を有することが知られている。これに対し、ｃ面を成長面とする結晶は、ｃ面に平行であるｍ軸およびａ軸が等価に配置されていることから、一般的には異方性歪を有しないとされている。一方、結晶成長のプロセス等に起因して、ｃ面を成長面とする結晶においても異方性歪を有する場合があることが報告されており、例えば非特許文献１には、ＧａＮ結晶に対する偏光ラマン測定において、異方性歪に起因してＥ２フォノンモード（Ｅ２（ｈｉｇｈ））のピークが分離することが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
V. Darakchieva et al., Phys. Rev., B 75, 195217(2007).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｃ面を成長面とする六方晶の結晶の異方性歪を局所的に算出する手法がない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本結晶分析方法は、ｃ面を成長面とする六方晶の結晶に偏光ラマン分光法を適用してラマンシフト特性を得る工程と、前記ラマンシフト特性と、ラマンシフト特性－歪換算式とを用いて前記結晶の異方性歪を算出する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００６】
ｃ面を成長面とする六方晶の結晶の異方性歪を局所的に算定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
結晶分析方法を示すフローチャートである。
結晶分析方法を示す模式図である。
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
偏光ラマン分光法を示す模式図である。
六方晶の結晶のｃ面内の格子歪を示す平面図である。
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
偏光ラマン分光法を示す模式図である。
六方晶の結晶のｃ面内の格子歪を示す平面図である。
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
偏光ラマン分光法を示す模式図である。
六方晶の結晶のｃ面内の格子歪を示す平面図である。
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
六方晶の結晶のｃ面内の格子歪を示す平面図である。
【０００８】
偏光ラマン分光法で得られる２つのラマンスペクトル（波数－強度関数）を示すグラフである。
偏光ラマン分光法を示す模式図である。
六方晶の結晶のｃ面内の格子歪を示す平面図である。
結晶分析方法を示すフローチャートである。
本実施形態にかかる結晶分析装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る半導体基板の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体デバイスの構成を示す断面図である。
本実施形態に係る半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、結晶分析方法を示すフローチャートである。図２は、結晶分析方法を示す模式図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る結晶分析方法は、ｃ面を成長面とする六方晶の結晶８に、偏光方向の異なる偏光Ｅｘ・Ｅｙを用いる偏光ラマン分光法を適用してラマンシフト特性を得る工程Ｓ３０と、工程Ｓ３０で得られたラマンシフト特性と、ラマンシフト特性－歪換算式とを用いて結晶８の異方性歪を算出する工程Ｓ４０とを含む。ｃ面を成長面とする六方晶は、窒化物半導体の結晶であってよい。結晶８の成長面は厳密にｃ面に平行でなくてもよく、オフ角を有していてもよい。
【００１０】
偏光ラマン分光法から得られるラマンシフト特性およびラマンシフト特性－歪換算式を用いることで、ｃ面を成長面とする六方晶の結晶の異方性歪を局所的に算定することができる。例えば、ＸＲＤ法あるいは無偏光を用いるラマン分光法と比較して、より微小な領域（例えば、２０〔ｎｍ〕径～２００〔μｍ〕径）の異方性歪を得ることができる。これにより、このような結晶を含む半導体デバイスの特性を精度よく把握することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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