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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_xGa_1-xN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】
ＥＣＳＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１０（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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