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公開番号2025131823
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-09
出願番号2025099113,2021552366
出願日2025-06-13,2020-10-09
発明の名称窒化物半導体基板
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類C30B 29/38 20060101AFI20250902BHJP(結晶成長)
要約【課題】窒化物半導体基板の結晶品質を向上させる窒化物半導体基板、積層構造体、および窒化物半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体基板が、2インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が(0001)面である主面を有する窒化物半導体基板であって、FWHM1_{10-12}に対するFWHM2_{10-12}の比率は、80%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
に対するＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
の比率は、８０％以上である
窒化物半導体基板。
ただし、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
およびＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
は、それぞれ、Ｘ線ロッキングカーブ測定により測定した｛１０－１２｝面回折の半値幅であり、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件では、ＣｕのＸ線源から、Ｘ線を平行光とするＸ線ミラー、Ｇｅ（２２０）の２回反射のモノクロメータ、およびゴニオメータの回転軸周りの回転角方向としてのω方向の幅が１．４ｍｍであり且つ前記回転軸に平行な方向の長さが１２ｍｍである入射側開口をこの順で介して、前記主面の中心に対してＣｕのＫα１のＸ線を照射し、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、受光側スリットをオープンとし且つアナライザ結晶を介さずに、前記ω方向の幅が１４．０２５ｍｍである開口を有するディテクタによりＸ線を受光し、
ＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件は、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件と同様とし、
ＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、前記ω方向の幅が６．５４ｍｍである入口開口を有するＧｅ（２２０）の３回反射のアナライザ結晶を介して、前記ディテクタによりＸ線を受光する。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
に対するＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
の前記比率は、１００％以下である
請求項１に記載の窒化物半導体基板。
【請求項３】
前記主面の中心の法線を軸として周方向に６０°ずつ回転させた３つの方向から、｛１０－１２｝面で表される等価な結晶面の回折を測定したＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
の最大最小差は、９ａｒｃｓｅｃ以下である
請求項１又は２に記載の窒化物半導体基板。
【請求項４】
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記主面の中心の法線を軸として周方向に６０°ずつ回転させた３つの方向から、｛１０－１２｝面で表される等価な結晶面の回折を測定したＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
の最大最小差は、９ａｒｃｓｅｃ以下である
窒化物半導体基板。
ただし、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
は、Ｘ線ロッキングカーブ測定により測定した｛１０－１２｝面回折の半値幅であり、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件では、ＣｕのＸ線源から、Ｘ線を平行光とするＸ線ミラー、Ｇｅ（２２０）の２回反射のモノクロメータ、およびゴニオメータの回転軸周りの回転角方向としてのω方向の幅が１．４ｍｍであり且つ前記回転軸に平行な方向の長さが１２ｍｍである入射側開口をこの順で介して、前記主面の中心に対してＣｕのＫα１のＸ線を照射し、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、受光側スリットをオープンとし且つアナライザ結晶を介さずに、前記ω方向の幅が１４．０２５ｍｍである開口を有するディテクタによりＸ線を受光する。
【請求項５】
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
は、５０ａｒｃｓｅｃ以下である
請求項１～４のいずれか１項に記載の窒化物半導体基板。
【請求項６】
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
は、５０ａｒｃｓｅｃ以下である
窒化物半導体基板。
ただし、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
は、Ｘ線ロッキングカーブ測定により測定した｛１０－１２｝面回折の半値幅であり、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件では、ＣｕのＸ線源から、Ｘ線を平行光とするＸ線ミラー、Ｇｅ（２２０）の２回反射のモノクロメータ、およびゴニオメータの回転軸周りの回転角方向としてのω方向の幅が１．４ｍｍであり且つ前記回転軸に平行な方向の長さが１２ｍｍである入射側開口をこの順で介して、前記主面の中心に対してＣｕのＫα１のＸ線を照射し、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、受光側スリットをオープンとし且つアナライザ結晶を介さずに、前記ω方向の幅が１４．０２５ｍｍである開口を有するディテクタによりＸ線を受光する。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体基板、積層構造体、および窒化物半導体基板の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる基板を下地基板（種基板）として用い、当該下地基板のうち最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面上に、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる結晶層をさらに成長させる手法が知られている。この手法によれば、所定の厚さで成長させた結晶層をスライスすることで、少なくとも１つの窒化物半導体基板を得ることができる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－６０３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、窒化物半導体基板の結晶品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
に対するＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
の比率は、８０％以上である
窒化物半導体基板が提供される。
ただし、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
およびＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
は、それぞれ、Ｘ線ロッキングカーブ測定により測定した｛１０－１２｝面回折の半値幅であり、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件では、ＣｕのＸ線源から、Ｘ線を平行光とするＸ線ミラー、Ｇｅ（２２０）の２回反射のモノクロメータ、およびゴニオメータの回転軸周りの回転角方向としてのω方向の幅が１．４ｍｍであり且つ前記回転軸に平行な方向の長さが１２ｍｍである入射側開口をこの順で介して、前記主面の中心に対してＣｕのＫα１のＸ線を照射し、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、受光側スリットをオープンとし且つアナライザ結晶を介さずに、前記ω方向の幅が１４．０２５ｍｍである開口を有するディテクタによりＸ線を受光し、
ＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件は、ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
を測定するときの入射条件と同様とし、
ＦＷＨＭ２
｛１０－１２｝
を測定するときの受光条件では、前記ω方向の幅が６．５４ｍｍである入口開口を有するＧｅ（２２０）の３回反射のアナライザ結晶を介して、前記ディテクタによりＸ線を受光する。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
前記主面の中心の法線を軸として周方向に６０°ずつ回転させた３つの方向から、｛１０－１２｝面で表される等価な結晶面の回折を測定したＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
の最大最小差は、９ａｒｃｓｅｃ以下である
窒化物半導体基板が提供される。
【０００７】
本発明の更に他の態様によれば、
２インチ以上の直径を有し、最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である主面を有する窒化物半導体基板であって、
ＦＷＨＭ１
｛１０－１２｝
は、５０ａｒｃｓｅｃ以下である
窒化物半導体基板が提供される。
【０００８】
本発明の更に他の態様によれば、
ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板と、
前記下地基板の前記主面の上方に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる低酸素濃度領域と、前記低酸素濃度領域上に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる高酸素濃度領域と、を有する積層ユニットと、
前記積層ユニットよりも上方に設けられ、ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなる最上低酸素濃度領域と、
を備え、
前記高酸素濃度領域の酸素濃度は、前記低酸素濃度領域および前記最上低酸素濃度領域のそれぞれの酸素濃度よりも高く、
前記積層ユニットは、前記下地基板と前記最上低酸素濃度領域との間で、厚さ方向に繰り返し複数設けられている
積層構造体が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、
気相成長法を用いた窒化物半導体基板の製造方法であって、
（ａ）ＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶からなり、鏡面化された主面を有し、前記主面に対して最も近い低指数の結晶面が（０００１）面である下地基板を準備する工程と、
（ｂ）前記主面の上方にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を平坦にホモエピタキシャル成長させる工程と、
（ｃ）平坦なホモエピタキシャル成長結晶の表面に、（０００１）面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を生じさせ、結晶成長の進行にしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させて、結晶成長界面から（０００１）面を少なくとも一度消失させることを特徴とする３次元成長層を成長させる工程と、
（ｄ）前記３次元成長層上にＩＩＩ族窒化物半導体の単結晶を更にエピタキシャル成長させることで、傾斜界面を消失させ、（０００１）面からなる鏡面化された表面を有する平坦化層を成長させる工程と、
を有し、
前記（ｃ）と前記（ｄ）とを含むサイクルを複数回行う
窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、窒化物半導体基板の結晶品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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