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公開番号
2025070005
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-05-02
出願番号
2023180004
出願日
2023-10-19
発明の名称
窒化物結晶基板の製造方法、および窒化物結晶基板
出願人
住友化学株式会社
代理人
個人
,
個人
主分類
C30B
29/38 20060101AFI20250424BHJP(結晶成長)
要約
【課題】AlGaNを含む窒化物結晶基板を安定的に得る。
【解決手段】窒化物結晶基板の製造方法は、(a)下地基板を準備する工程と、(b)基板の上方に、n型のIII族窒化物結晶を含む中間層を形成する工程と、(c)中間層上に、中間層のキャリア濃度よりも低いキャリア濃度を有するIII族窒化物結晶を含むカバー層を形成する工程と、(d)電気化学処理により、カバー層の表面状態を維持しつつ、カバー層における転位を通して中間層をポーラス状にする工程と、(e)カバー層上に、III族窒化物結晶からなる再成長層をエピタキシャル成長させる工程と、(f)ポーラス状にした中間層の少なくとも一部を境として、再成長層を基板から剥離させる工程と、を備え、(e)では、再成長層として、Al組成比xが0.05以上0.8以下であるAl
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶を成長させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
(a)下地基板を準備する工程と、
(b)前記下地基板の上方に、n型のIII族窒化物結晶を含む中間層を形成する工程と、
(c)前記中間層上に、前記中間層のキャリア濃度よりも低いキャリア濃度を有するIII族窒化物結晶を含むカバー層を形成する工程と、
(d)電気化学処理により、前記カバー層の表面状態を維持しつつ、前記カバー層における転位を通して前記中間層をポーラス状にする工程と、
(e)前記カバー層上に、III族窒化物結晶からなる再成長層をエピタキシャル成長させる工程と、
(f)ポーラス状にした前記中間層の少なくとも一部を境として、前記再成長層を前記下地基板から剥離させる工程と、
を備え、
(e)では、
前記再成長層として、Al組成比xが0.05以上0.8以下であるAl
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶を成長させる
窒化物結晶基板の製造方法。
続きを表示(約 910 文字)
【請求項2】
(e)では、
前記再成長層の少なくとも成長初期段階において、前記再成長層をステップフロー成長させる
請求項1に記載の窒化物結晶基板の製造方法。
【請求項3】
(c)では、
前記カバー層として、GaN結晶を成長させる
請求項1または請求項2に記載の窒化物結晶基板の製造方法。
【請求項4】
(c)では、
前記カバー層として、Al組成比xが0超1以下であるAl
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶を成長させる
請求項1または請求項2に記載の窒化物結晶基板の製造方法。
【請求項5】
窒化物結晶基板であって、
Al
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶からなり、
前記組成式中のAl組成比xは、0.05以上0.8以下であり、
前記窒化物結晶基板は、以下の式(1)を満たす、
0.58≦a/c≦0.66 ・・・(1)
ここで、
cは、X線回折測定によりAlGaNの(0002)面回折のピークの回折角度に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の<0001>軸方向の格子定数であり、
aは、前記cと、X線回折測定によりAlGaNの(10-12)面回折のピークの回折角度と、に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の<11-20>軸方向の格子定数である
窒化物結晶基板。
【請求項6】
前記窒化物結晶基板は、25mm以上の直径を有し、且つ、クラックを有していない
請求項5に記載の窒化物結晶基板。
【請求項7】
前記窒化物結晶基板のX線ロッキングカーブ測定により得られるAlGaNの(0002)面回折の半値幅は、300arcsec以下であり、
前記窒化物結晶基板のX線ロッキングカーブ測定により得られるAlGaNの(10-12)面回折の半値幅は、500arcsec以下である
請求項5または請求項6に記載の窒化物結晶基板。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、窒化物結晶基板の製造方法、および窒化物結晶基板に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)
【背景技術】
【0002】
III族窒化物結晶からなる窒化物結晶基板を得る製造方法として、様々な方法が開示されている(例えば、特許文献1および非特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2003-178984号公報
【非特許文献】
【0004】
ECS Journal of Solid State Science and Technology 10 (3), 035001, 2021
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示の目的は、AlGaNを含む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】
【0006】
本開示の態様によれば、
(a)下地基板を準備する工程と、
(b)前記下地基板の上方に、n型のIII族窒化物結晶を含む中間層を形成する工程と、
(c)前記中間層上に、前記中間層のキャリア濃度よりも低いキャリア濃度を有するIII族窒化物結晶を含むカバー層を形成する工程と、
(d)電気化学処理により、前記カバー層の表面状態を維持しつつ、前記カバー層における転位を通して前記中間層をポーラス状にする工程と、
(e)前記カバー層上に、III族窒化物結晶からなる再成長層をエピタキシャル成長させる工程と、
(f)ポーラス状にした前記中間層の少なくとも一部を境として、前記再成長層を前記下地基板から剥離させる工程と、
を備え、
(e)では、
前記再成長層として、Al組成比xが0.05以上0.8以下であるAl
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶を成長させる
窒化物結晶基板の製造方法が提供される。
【0007】
本開示の他の態様によれば、
窒化物結晶基板であって、
Al
x
Ga
1-x
Nの組成式で表される結晶からなり、
前記組成式中のAl組成比xは、0.05以上0.8以下であり、
前記窒化物結晶基板は、以下の式(1)を満たす、
0.58≦a/c≦0.66 ・・・(1)
ここで、
cは、X線回折測定によりAlGaNの(0002)面回折のピークの回折角度に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の<0001>軸方向の格子定数であり、
aは、前記cと、X線回折測定によりAlGaNの(10-12)面回折のピークの回折角度と、に基づいて求められた前記窒化物結晶基板の<11-20>軸方向の格子定数である
窒化物結晶基板が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、AlGaNを含む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】
【0009】
図1は、本開示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。
図2Aは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図2Bは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図3Aは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図3Bは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図4は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図5は、本開示の一実施形態に係る再成長工程の温度変化を示す図である。
図6は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図7は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図8は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図9は、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板の製造方法を示す概略断面図である。
図10Aは、本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板を示す平面図である。
図10Bは、本本開示の一実施形態に係る窒化物結晶基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
<発明者等が得た知見>
波長365nmから530nm程度(緑色)までの発光ダイオード(LED)およびレーザダイオード(LD)は、窒化ガリウム(GaN)結晶からなる基板(以下、GaN結晶基板ともいう)を用いることにより実現されている。
(【0011】以降は省略されています)
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