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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3×10
18
cm
-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-Assisted Separation)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)
この特許をJ-PlatPat(特許庁公式サイト)で参照する
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