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公開番号2025125639
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021691
出願日2024-02-16
発明の名称窒化ガリウム単結晶基板および窒化ガリウム単結晶基板の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250821BHJP(結晶成長)
要約【課題】Geが高濃度かつ均一にドープされた窒化ガリウム単結晶基板を提供する。
【解決手段】50mm以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が(0001)面である窒化ガリウム単結晶基板であって、基板中のGe濃度が3×10¹⁸cm^-3以上であり、主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい第1ピークは、肩を持たないシングルピークである、窒化ガリウム単結晶基板。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
５０ｍｍ以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶基板であって、
基板中のＧｅ濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上であり、
前記主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい第１ピークは、肩を持たないシングルピークである、窒化ガリウム単結晶基板。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記第１ピークの度数をＡとしたとき、前記ヒストグラムに現れる、度数がＡ／１０以上のピークは、前記第１ピークを含めて２つである、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項３】
前記主面上の複数の異なる領域で前記ヒストグラムをそれぞれ作成した際、複数の前記ヒストグラムのすべてにおいて、前記第１ピークは、肩を持たないシングルピークである、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項４】
前記第１ピークのエッチピット径をａとしたとき、前記ヒストグラムにおいて、径が４ａを超えるエッチピットの総数が、前記第１ピークを構成する前記エッチピットの数の１／１０００以下である、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項５】
前記エッチピットの平均密度は、１×１０
６
ｃｍ
－２
未満である、請求項１に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項６】
前記ヒストグラムは、面積が１ｍｍ
２
以上の領域から計測したものである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の窒化ガリウム単結晶基板。
【請求項７】
主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶からなる下地基板を準備する工程（ａ）と、
前記下地基板の前記主面上に、Ｇｅ濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上である窒化ガリウム単結晶をエピタキシャル成長させる工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）でエピタキシャル成長させた窒化ガリウム単結晶から、５０ｍｍ以上の直径を有する窒化ガリウム単結晶基板を得る工程（ｃ）と、を有し、
前記工程（ｂ）では、ＨＣｌを含むガスを間欠的に導入し、成長界面を定期的にエッチングすることで、結晶中にＧｅを均一にドープする、窒化ガリウム単結晶基板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ガリウム単結晶基板および窒化ガリウム単結晶基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表されるＩＩＩ族窒化物半導体は、発光デバイスや電子デバイスなどの半導体装置を構成する材料として広く用いられている。ＩＩＩ族窒化物半導体により構成される半導体装置の品質（半導体特性等）を向上させるため、半導体装置の製造用の半導体積層物または窒化物半導体自立基板を結晶品質が良好となるように製造することが望まれている。
【０００３】
ＧａＮ単結晶基板を製造する方法としては、例えば、特許文献１には、ＶＡＳ（Ｖｏｉｄ－ＡｓｓｉｓｔｅｄＳｅｐａｒａｔｉｏｎ）法により、窒化ガリウム単結晶基板を製造する方法が開示されている。また、特許文献２には、基板上にＧａＮからなる半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、該ＧａＮ層をスライスすることでＧａＮ自立基板を作製する工程と、を有する方法が開示されている。
【０００４】
故意に不純物をドープして導電性を付与したＧａＮ基板には、抵抗率の低いことが求められる。特に近年は、ハイパワーレーザーダイオードやパワーデバイス用途に用いられるｎ型ＧａＮ基板の抵抗率低減が要求されている。ｎ型ＧａＮ基板には、従来シリコン（Ｓｉ）をドープした結晶が多く用いられていた。しかしながら、基板の抵抗率をより下げるためにＳｉをたくさんドープしようとすると、結晶中のＳｉ濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
を超えたあたりからＧａＮの結晶性が劣化することがわかってきた。そこで、Ｓｉに替えてゲルマニウム（Ｇｅ）をドープした結晶を用いることが検討されている。Ｇｅであれば、３×１０
１８
ｃｍ
－３
を超えてドープしてもＧａＮの結晶性を劣化させることが少ない（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－１７８９８４号公報
特開２００８－１５６１８９号公報
【非特許文献】
【０００６】
Y. Oshima, et al., J. Cryst. Growth 312 (2010) 3569
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｇｅを高濃度にドープしたＧａＮ基板においては、後述する基板面内におけるＧｅ濃度分布のばらつきが大きいという課題があることが明らかになった。
【０００８】
本発明の目的は、Ｇｅが高濃度かつ均一にドープされた窒化ガリウム単結晶基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
５０ｍｍ以上の直径を有し、主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶基板であって、
基板中のＧｅ濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上であり、
前記主面に対して、アルカリ系エッチング液によるエッチングを施した際に形成されるエッチピットの径のヒストグラムに現れるピークのうち、最も径が小さい第１ピークは、肩を持たないシングルピークである、窒化ガリウム単結晶基板が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の態様によれば、
主面に最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である窒化ガリウム単結晶からなる下地基板を準備する工程（ａ）と、
前記下地基板の前記主面上に、Ｇｅ濃度が３×１０
１８
ｃｍ
－３
以上である窒化ガリウム単結晶をエピタキシャル成長させる工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）でエピタキシャル成長させた窒化ガリウム単結晶から、５０ｍｍ以上の直径を有する窒化ガリウム単結晶基板を得る工程（ｃ）と、を有し、
前記工程（ｂ）では、ＨＣｌを含むガスを間欠的に導入し、成長界面を定期的にエッチングすることで、結晶中にＧｅを均一にドープする、窒化ガリウム単結晶基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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