JP6657459B1 - 窒化物半導体基板の製造方法、および窒化物半導体基板 - Google Patents
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Abstract
Description
III族窒化物半導体の単結晶と異なる材料からなる下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の上方にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、鏡面化した下地面を有し、該下地面に対して最も近い低指数の結晶面が(0001)面である下地層を成長させる工程と、
(0001)面が露出した頂面を有するIII族窒化物半導体の単結晶を前記下地層の前記下地面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記(0001)面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地層の前記下地面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記(0001)面を前記頂面から消失させ、表面が前記傾斜界面のみで構成される第1層を成長させる第1工程と、
前記第1層上にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第2層を成長させる第2工程と、
を有する
窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
上述の態様に記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記下地基板から剥離された少なくとも前記第2層により構成される
窒化物半導体結晶が提供される。
上述の態様に記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記下地基板から剥離された前記第2層から得られる
窒化物半導体基板が提供される。
III族窒化物半導体の結晶からなり、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、
多光子励起顕微鏡により視野250μm角で前記主面を観察して暗点から転位を検出したときに、
転位密度が5×106cm−2を超える領域が前記主面に存在せず、
前記主面は、所定の方向に沿って1μm以下の間隔で3つ以上の転位が配列された複数の転位列を有し、
前記複数の転位列は、<11−20>軸方向または<1−100>軸方向のうちいずれかに対して10°以内である方向に沿って配列された沿軸転位列を含む
窒化物半導体基板が提供される。
まず、発明者等の得た知見について説明する。
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1〜図7を用い、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法について説明する。図1は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。図2は、気相成長装置を示す概略構成図である。図3(a)〜(c)、図4(a)〜(c)、図6(a)〜図7(b)は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。図5は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略斜視図である。なお、図3(a)〜(c)において、下地基板1の下側を省略している。また、図3以外の図では、バッファ層2を省略している。また、図5は、図4(b)の時点での斜視図に相当し、下地層5上に成長する第1層30の一部を示している。また、図6(b)において、細実線は、成長途中の結晶面を示し、図4(c)〜図7(b)において、点線は、転位を示している。
まず、テンプレート形成工程S100において、下地基板1および下地層5を有するテンプレート10を形成する。本実施形態のテンプレート形成工程S100は、例えば、下地基板準備工程S120と、バッファ層形成工程S140と、下地層形成工程S160と、を有している。
まず、図3(a)に示すように、III族窒化物半導体と異なる材料からなる下地基板1を準備する。下地基板1の線膨張係数は、例えば、III族窒化物半導体の線膨張係数と異なる。具体的には、下地基板1は、例えば、サファイア(Al2O3)基板である。
下地基板1を準備したら、図3(b)に示すように、下地基板1の主面1s上に、III族窒化物半導体からなるバッファ層2を形成する。本実施形態では、バッファ層2として、窒化アルミニウム(AlN)層を形成する。
バッファ層2を形成したら、図3(c)に示すように、バッファ層2上に、III族窒化物半導体の単結晶からなる下地層5をエピタキシャル成長させる。本実施形態では、下地層5として、窒化ガリウム(GaN)層を形成する。
成長温度:990℃以上1,120℃以下、好ましくは1,020℃以上1,100℃以下
V/III比:1以上10以下、好ましくは、1以上5以下
成長圧力:90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
N2ガスの流量/H2ガスの流量:1〜20
なお、「V/III比」とは、III族原料ガスとしてのGaClガスの分圧に対するNH3ガスの流量の分圧の比率である。
テンプレート10を形成したら、テンプレート10を気相成長装置200内に配置したまま、該気相成長装置200を用い、以下の第1工程S200を行う。
Gc0=Gi/cosα ・・・(a)
R1=Gi/cosα’ ・・・(b)
Gc1=R1sinαR1 ・・・(c)
Gc1=GisinαR1/cos(α+90−αR1) ・・・(d)
Gc1>Gi/cosα ・・・(1)
ただし、上述のように、Giは、c面30cに対して最も傾斜した傾斜界面30iの成長レートであり、αは、c面30cに対して最も傾斜した傾斜界面30iと、c面30cとのなす角度である。
Gc1>2.13Gi ・・・(1’)
Gc1>1.47Gi ・・・(1”)
成長圧力:90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
N2ガスの流量/H2ガスの流量:0〜1
まず、図4(b)および図5に示すように、III族窒化物半導体の単結晶からなる第1層30の傾斜界面拡大層32を、上述の第1成長条件下で、下地層5の下地面5s上に直接エピタキシャル成長させる。
傾斜界面拡大層32の表面からc面30cを消失させた後に、図6(a)に示すように、表面が傾斜界面30iのみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って第1層30の成長を継続させる。これにより、傾斜界面拡大層32上に、c面を有さず傾斜界面30iのみを表面に有する傾斜界面維持層34を形成する。傾斜界面維持層34を形成することで、第1層30の表面全体に亘って確実にc面30cを消失させることができる。なお、傾斜界面維持層34の成長過程での一部にc面30cが生じた部分が形成されていてもよい。
c面30cを消失させた第1層30を成長させたら、図6(b)および図7(a)に示すように、第1層30上に、III族窒化物半導体の単結晶をさらにエピタキシャル成長させる。
R2=Gi/cosα” ・・・(e)
Gc2=R2sinαR2 ・・・(f)
Gc2=GisinαR2/cos(α+αR2−90) ・・・(g)
Gc2<Gi/cosα ・・・(2)
ただし、上述のように、Giは、c面40cに対して最も傾斜した傾斜界面40iの成長レートであり、αは、c面40cに対して最も傾斜した傾斜界面40iと、c面40cとのなす角度である。
Gc2<2.13Gi ・・・(2’)
Gc2<1.47Gi ・・・(2”)
成長圧力:90〜105kPa、好ましくは、90〜95kPa
GaClガスの分圧:1.5〜15kPa
N2ガスの流量/H2ガスの流量:1〜20
図6(b)に示すように、第1層30上に、上述の第2成長条件で、III族窒化物半導体の単結晶からなる第2層40のc面拡大層42をエピタキシャル成長させる。
c面拡大層42において傾斜界面40iが消失し、表面40sが鏡面化されたら、図7(a)に示すように、c面拡大層42上に、c面40cを成長面として所定の厚さに亘って本成長層44を形成する。これにより、傾斜界面40iを有さずc面40cのみを表面40sに有する本成長層44を形成する。
第2層40の成長が完了したら、ガス供給管232aから成膜室201内へのHClガスの供給を停止する。一方、NH3ガスの供給、およびポンプ231による成膜室201内の排気を継続させる。
次に、図7(b)に示すように、例えば、本成長層44の表面と略平行な切断面(一点鎖線)に沿ってワイヤーソーにより本成長層44をスライスする。これにより、アズスライス基板としての窒化物半導体基板50(基板50ともいう)を少なくとも1つ形成する。このとき、基板50の厚さを、例えば、300μm以上700μm以下とする。
次に、研磨装置により基板50の両面を研磨する。なお、このとき、最終的な基板50の厚さを、例えば、250μm以上650μm以下とする。
基板50が製造されたら、例えば、基板50上にIII族窒化物半導体からなる半導体機能層をエピタキシャル成長させ、半導体積層物を作製する。半導体積層物を作製したら、半導体積層物を用いて電極等を形成し、半導体積層物をダイシングし、所定の大きさのチップを切り出す。これにより、半導体装置を作製する。
次に、図7(b)を用い、本実施形態に係る窒化物半導体結晶92について説明する。
次に、図10(a)〜(c)を用いて、本実施形態に係る窒化物半導体基板50について説明する。図10(a)は、本実施形態に係る窒化物半導体基板を示す概略上面図であり、(b)は、本実施形態に係る窒化物半導体基板のm軸に沿った概略断面図であり、(c)は、本実施形態に係る窒化物半導体基板のa軸に沿った概略断面図である。
図10(b)および(c)に示すように、本実施形態では、基板50の主面50sに対して最も近い低指数の結晶面としてのc面50cは、例えば、主面50sに対して凸または凹の球面状に湾曲している。
次に、本実施形態の基板50の主面50sにおける暗点について説明する。なお、ここでいう「暗点」とは、転位だけでなく、異物または点欠陥を起因とした非発光中心も含んでいる。
本実施形態の基板50の主面10sでは、上述のように、転位が少なく、結晶のモザイシティが低い。なお、ここでいう「結晶のモザイシティ」とは、結晶面方位のばらつきのことを意味する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
上述の第1実施形態における図7を図12に置き換えて、本実施形態の窒化物半導体基板の製造方法について説明する。図12(a)〜(b)は、本実施形態に係る窒化物半導体基板の製造方法の一部を示す概略断面図である。
本実施形態では、例えば、RAO3(MO)nの組成式で表される単結晶からなる基板(以下、「RAO3(MO)n基板」ともいう)を、下地基板1として準備する。ただし、組成式において、Rを、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素のうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Aを、Fe(III)、Ga、およびAlのうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Mを、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdのうち少なくともいずれか1つの2価の元素とし、nを1以上の整数とする。
下地基板1を準備したら、上述の第1実施形態と同様に、バッファ層形成工程S140〜第2工程S300までの工程を行う。
積層構造体90の形成が完了したら、図12(b)に示すように、雲母状の下地基板1の劈開性を利用し、下地基板1の(0001)面を下地基板1の主面1sに沿った劈開面1csとして、下地基板1を劈開する。
次に、図12(b)に示すように、剥離させた積層構造体90において、例えば、本成長層44の表面と略平行な切断面(一点鎖線)に沿ってワイヤーソーにより本成長層44をスライスする。これにより、アズスライス基板としての基板50を少なくとも1つ形成する。
次に、研磨装置により基板50の両面を研磨する。
(a)雲母状に構成されるRAO3(MO)n基板を下地基板1として用いる。これにより、雲母状の下地基板1の劈開性を利用し、下地基板1の(0001)面を下地基板1の主面1sに沿った劈開面1csとして、下地基板1を劈開することができる。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下の条件で、サンプル1〜4の窒化物半導体基板を作製した。なお、サンプル1〜3については、テンプレート形成工程から剥離工程までの工程を同一の気相成長装置内で連続的に行った。なお、バッファ層、下地層、第1層および第2層の成長方法はHVPE法とした。
(下地基板)
材質:サファイア
直径:2インチ
厚さ:400μm
主面に対して最も近い低指数の結晶面:c面
主面に対するマスク層等の加工なし。
(バッファ層)
材質:AlN
成長温度:1,050℃
厚さ:100nm
(下地層)
材質:GaN
成長温度:1,050℃
V/III比:2
厚さ:5μm
(第1層)
材質:GaN
成長温度:1,008℃
V/III比:10
なお、上記第1成長条件は、式(1)を満たす。
厚さ:約800μm
(第2層)
材質:GaN
成長温度:1,050℃
V/III比:2
なお、上記第2成長条件は、式(2)を満たす。
厚さ:800μm(スライス条件)
窒化物半導体基板の厚さ:400μm
カーフロス:200μm
第1層の成長温度以外の条件はサンプル1と同じ。
第1層の成長温度:1,012℃
第1層の成長温度以外の条件はサンプル1と同じ。
第1層の成長温度:1,017℃
(下地基板)
サンプル1と同じ。
(バッファ層)
サンプル1と同じ。
(結晶層)
第1層なし。
成長条件は、サンプル1の第2層と同じ。
厚さ:1,600μm
(蛍光顕微鏡による観察)
サンプル1〜3において、剥離した第2層と、残存した下地基板および残存層とのそれぞれの断面を、蛍光顕微鏡により観察した。
多光子励起顕微鏡を用い、サンプル1〜3のそれぞれの窒化物半導体基板の主面を観察した。このとき、視野250μmごとに主面全体に亘って暗点密度を測定することで、転位密度を測定した。なお、これらの基板における暗点の全てが転位であることは、厚さ方向に焦点をずらして測定することにより確認している。
入射側スリットのω方向の幅を0.1mmとし、サンプル2の窒化物半導体基板の、(0002)面のX線ロッキングカーブ測定を行った。このとき、それぞれの基板の主面内のうちm軸方向およびa軸方向のそれぞれに5mm間隔で設定した複数の測定点において、該測定を行った。測定の結果、各測定点における(0002)面の回折ピーク角度に基づいて、c面の曲率半径を求めた。また、各測定点において、(0002)面回折の半値幅を求めた。
(サンプル4について)
サンプル4では、結晶層成長後に室温まで降温させた状態を確認したところ、下地基板および結晶層の両方が微細に割れていた。また、結晶層の割れた断面から、結晶が異常成長していた。このことから、結晶層の成長中に、下地基板および結晶層が割れていたものと考えられる。サンプル4では、結晶層を下地基板から剥離することが出来なかったため、窒化物半導体基板の作製を行わなかった。
サンプル1〜3のそれぞれでは、第2層成長後に室温まで降温させた状態を確認したところ、下地基板からエピ層が剥離していた。また、残存した下地基板と、剥離したエピ層とのそれぞれが割れていた。剥離したエピ層の割れた断面を観察したところ、該断面からの結晶の異常成長が見られなかった。このことから、第2層の成長終了(高温時)までは、下地基板からのエピ層の剥離と、下地基板およびエピ層の割れとが生じていなかったことを確認した。また、第2工程の後に第2層の成長温度から降温する間に、エピ層が下地基板から自発的に剥離したことを確認した。
以上のサンプル1〜3によれば、テンプレート形成工程後に、第1工程においてテンプレート上に第1層を3次元成長させることで、第1層上に、基板が安定的に得られる厚さまで第2層を成長させたとしても、第2層の成長中に、エピ層にクラックが発生することを抑制することができたことを確認した。つまり、第1層が3次元成長した構造が、応力(歪み)緩和効果を有していることを確認した。
これらにより、第1工程において、第1層における傾斜界面の出現具合を面内で均一にすることができた。その結果、第2層から得られる窒化物半導体基板の主面全体に亘って、転位密度を低減することができたことを確認した。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
III族窒化物半導体の単結晶と異なる材料からなる下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の上方にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、鏡面化した下地面を有し、該下地面に対して最も近い低指数の結晶面が(0001)面である下地層を成長させる工程と、
(0001)面が露出した頂面を有するIII族窒化物半導体の単結晶を前記下地層の前記下地面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記(0001)面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地層の前記下地面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記(0001)面を前記頂面から消失させ、表面が前記傾斜界面のみで構成される第1層を成長させる第1工程と、
前記第1層上にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第2層を成長させる第2工程と、
を有する
窒化物半導体基板の製造方法。
前記第1工程では、
前記(0001)面を成長面として所定の厚さで前記単結晶を成長させた後に、該単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせる
付記1に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記第1工程では、
前記(0001)面を前記表面から消失させた後に、前記表面が前記傾斜界面のみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記第1層の成長を継続させる
付記1又は2に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記第1工程では、
前記傾斜界面として、m≧3である{11−2m}面を生じさせる
付記1〜3のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記第1工程では、式(1)を満たす第1成長条件下で、前記第1層を成長させ、
前記第2工程では、式(2)を満たす第2成長条件下で、前記第2層を成長させる
付記1〜4のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
Gc1>Gi/cosα ・・・(1)
Gc2<Gi/cosα ・・・(2)
(ただし、前記第1層のうちの前記(0001)面の成長レートをGc1とし、前記第2層のうちの前記(0001)面の成長レートをGc2とし、前記第1層および前記第2層のそれぞれのうち前記(0001)面に対して最も傾斜した前記傾斜界面の成長レートをGiとし、前記第1層および前記第2層のそれぞれにおいて前記(0001)面に対して最も傾斜した前記傾斜界面と前記(0001)面とのなす角度をαとする。)
前記下地基板を準備する工程では、
Rを、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素のうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Aを、Fe(III)、Ga、およびAlのうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Mを、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdのうち少なくともいずれか1つの2価の元素とし、nを1以上の整数としたときに、RAO3(MO)nの組成式で表される単結晶からなる基板を、前記下地基板として準備する
付記1〜5のいずれか一項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記第2工程の後に、前記下地基板の(0001)面を前記下地基板の主面に沿った劈開面として前記下地基板を劈開し、前記下地基板の前記劈開面よりも上側、前記下地層、前記第1層および前記第2層を有する積層構造体を、前記下地基板の前記劈開面よりも下側から剥離させる剥離工程をさらに有する
付記6に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記剥離工程により剥離された前記第2層をスライスし、窒化物半導体基板を少なくとも1つ形成する工程を有し、
前記第2層をスライスする工程では、
前記窒化物半導体基板の前記(0001)面の曲率半径を、5m以上とする
付記7に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記第2工程の後に前記第2層の成長温度から降温する間に、前記下地基板よりも上方の層の線膨張係数と前記下地基板の線膨張係数との差に起因して、少なくとも前記第2層を前記下地基板から自発的に剥離させる剥離工程をさらに有する
付記1〜5のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記剥離工程により剥離された前記第2層の前記(0001)面の曲率半径を、5m以上とする
付記9に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記剥離工程では、
前記第1層のうち前記傾斜界面を成長面として成長した領域を含む剥離面によって、少なくとも前記第2層を剥離させる
付記9又は10に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記下地基板を準備する工程と前記下地層を形成する工程との間に、前記下地基板上にIII族窒化物半導体からなるバッファ層を形成する工程をさらに有し、
前記バッファ層を形成する工程から前記剥離工程までを同一の気相成長装置内で連続的に行う
付記7〜11のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
前記下地基板を準備する工程と前記下地層を形成する工程との間に、前記下地基板上にIII族窒化物半導体からなるバッファ層を形成する工程をさらに有し、
前記バッファ層を形成する工程では、
スパッタにより前記バッファ層を形成する
付記1〜11のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法。
付記1〜13のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記下地基板から剥離された少なくとも前記第2層により構成される
窒化物半導体結晶。
付記1〜14のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板の製造方法において、前記下地基板から剥離された前記第2層から得られる
窒化物半導体基板。
III族窒化物半導体の結晶からなり、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、
多光子励起顕微鏡により視野250μm角で前記主面を観察して暗点から転位を検出したときに、
転位密度が5×106cm−2を超える領域が前記主面に存在せず、
前記主面は、所定の方向に沿って1μm以下の間隔で3つ以上の転位が配列された複数の転位列を有し、
前記複数の転位列は、<11−20>軸方向または<1−100>軸方向のうちいずれかに対して10°以内である方向に沿って配列された沿軸転位列を含む
窒化物半導体基板。
前記主面における前記複数の転位列の密度は、1×106列/cm2以下である
付記16に記載の窒化物半導体基板。
前記沿軸転位列の配列長さは、100μm以下である
付記16又は17に記載の窒化物半導体基板。
前記(0001)面の曲率半径は、5m以上である
付記16〜18のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板。
(0002)面回折のX線ロッキングカーブ測定を行ったときの半値幅は、100arcsec以下である
付記16〜19のいずれか1つに記載の窒化物半導体基板。
2 バッファ層
5 下地層
10 テンプレート
30 第1層
40 第2層
50 窒化物半導体基板(基板)
Claims (15)
- 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、
III族窒化物半導体の単結晶と異なる材料からなる下地基板を準備する工程と、
前記下地基板の上方にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、鏡面化した下地面を有し、該下地面に対して最も近い低指数の結晶面が(0001)面である下地層を成長させる工程と、
(0001)面が露出した頂面を有するIII族窒化物半導体の単結晶を前記下地層の前記下地面上に直接的にエピタキシャル成長させ、前記(0001)面以外の傾斜界面で構成される複数の凹部を前記頂面に生じさせ、前記下地層の前記下地面の上方に行くにしたがって該傾斜界面を徐々に拡大させ、前記(0001)面を前記頂面から消失させ、表面が前記傾斜界面のみで構成される第1層を成長させる第1工程と、
前記第1層上にIII族窒化物半導体の単結晶をエピタキシャル成長させ、前記傾斜界面を消失させ、鏡面化された表面を有する第2層を成長させる第2工程と、
を有し、
前記第1工程では、
前記(0001)面を成長面として所定の厚さで前記単結晶を成長させた後に、該単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせる
窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記下地基板を準備する工程では、
Rを、Sc、In、Y、およびランタノイド系元素のうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Aを、Fe(III)、Ga、およびAlのうち少なくともいずれか1つの3価の元素とし、Mを、Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、およびCdのうち少なくともいずれか1つの2価の元素とし、nを1以上の整数としたときに、RAO3(MO)nの組成式で表される単結晶からなる基板を、前記下地基板として準備する
請求項1に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第2工程の後に、前記下地基板の(0001)面を前記下地基板の主面に沿った劈開面として前記下地基板を劈開し、前記下地基板の前記劈開面よりも上側、前記下地層、前記第1層および前記第2層を有する積層構造体を、前記下地基板の前記劈開面よりも下側から剥離させる剥離工程をさらに有する
請求項2に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第2工程の後に前記第2層の成長温度から降温する間に、前記下地基板よりも上方の層の線膨張係数と前記下地基板の線膨張係数との差に起因して、少なくとも前記第2層を前記下地基板から自発的に剥離させる剥離工程をさらに有する
請求項1に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第1工程では、
前記(0001)面を前記表面から消失させた後に、前記表面が前記傾斜界面のみで構成された状態を維持しつつ、所定の厚さに亘って前記第1層の成長を継続させる
請求項1〜4のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第1工程では、
前記下地基板および前記下地層を有し、前記下地面上へのマスク層の形成、および前記下地基板または前記下地面への凹凸パターンの形成のうち、いずれのパターン加工も施されていない状態のテンプレートを用いる
請求項1〜5のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第1工程では、
成長温度を980℃以上とする
請求項1〜6のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第1工程では、
同一の成長条件下で、前記(0001)面を成長面とした2次元成長から、前記傾斜界面を成長面とした3次元成長に移行させる
請求項1〜7のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記第1工程では、
前記単結晶の前記頂面に前記複数の凹部を生じさせ、前記(0001)面を消失させることで、前記第1層の表面に、複数の谷部および複数の頂部を形成し、
前記下地基板の主面に垂直な任意の断面を見たときに、前記複数の谷部のうちの1つを挟んで前記複数の頂部のうちで最も接近する一対の頂部同士が前記主面に沿った方向に離間した平均距離を、1μm以上100μm以下とする
請求項1〜8のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記下地層を成長させる工程から前記第2工程までの工程を同一の気相成長装置内で連続的に行う
請求項1〜9のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - III族窒化物半導体の結晶からなり、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、
多光子励起顕微鏡により視野250μm角で前記主面を観察して暗点から転位を検出したときに、
転位密度が5×106cm−2を超える領域が前記主面に存在せず、
前記主面は、所定の方向に沿って1μm以下の間隔で3つ以上の転位が配列された複数の転位列を有し、
前記複数の転位列は、<11−20>軸方向または<1−100>軸方向のうちいずれかに対して10°以内である方向に沿って配列された沿軸転位列を含み、
前記主面における前記複数の転位列の密度は、1×10 6 列/cm 2 以下である
窒化物半導体基板。 - 前記沿軸転位列の配列長さは、100μm以下である
請求項11に記載の窒化物半導体基板。 - III族窒化物半導体の結晶からなり、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、
多光子励起顕微鏡により視野250μm角で前記主面を観察して暗点から転位を検出したときに、
転位密度が5×10 6 cm −2 を超える領域が前記主面に存在せず、
前記主面は、所定の方向に沿って1μm以下の間隔で3つ以上の転位が配列された複数の転位列を有し、
前記複数の転位列は、<11−20>軸方向または<1−100>軸方向のうちいずれかに対して10°以内である方向に沿って配列された沿軸転位列を含み、
前記沿軸転位列の配列長さは、100μm以下である
窒化物半導体基板。 - 前記(0001)面の曲率半径は、5m以上である
請求項11〜13のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板。 - (0002)面回折のX線ロッキングカーブ測定を行ったときの半値幅は、100arcsec以下である
請求項11〜14のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板。
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