JP6773512B2 - 基板、及び、基板の製造方法 - Google Patents
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Description
第1の面方位の主面を有する複数の結晶片が、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置された結晶片層と、
前記結晶片層の上に、前記主面に接して位置するIII族窒化物半導体層と、
を有し、
前記III族窒化物半導体層は、複数の前記結晶片各々の前記主面からエピタキシャル成長したIII族窒化物半導体結晶が、隣接する前記結晶片の前記主面からエピタキシャル成長した前記III族窒化物半導体結晶と接合して形成されており、
前記III族窒化物半導体層における互いに接合した前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面は、成長方向に進むに従い、一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾いている基板が提供される。
複数のIII族窒化物半導体結晶が互いに接合して形成されており、
互いに接合している前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面は、一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾いており、第1の前記III族窒化物半導体結晶のペアの前記接合界面は、他の前記ペアの前記接合界面と平面視で重ならない基板が提供される。
第1の面方位の主面を有する複数の結晶片を、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置した結晶片層を準備する準備工程と、
前記準備工程の後、前記複数の結晶片各々の前記主面からIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、隣接する前記結晶片の前記主面から成長した前記III族窒化物半導体結晶同士を互いに接合させてIII族窒化物半導体層を形成する形成工程と、
を有し、
前記形成工程では、互いに接合する前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面が、成長方向に進むに従い一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾くように前記III族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる基板の製造方法が提供される。
まず、本実施形態の概要について説明する。本実施形態では、III族窒化物半導体の結晶片を複数並べて配置した下地基板を準備した後、下地基板の各結晶片からIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる。すると、成長したIII族窒化物半導体結晶が互いに接合し、III族窒化物半導体層を形成する。本実施形態では、このようにして、下地基板とIII族窒化物半導体層との積層体からなる基板を得る。そして、本実施形態は、複数の結晶片の配置方法やIII族窒化物半導体結晶の成長条件の最適化等により、III族窒化物半導体結晶が互いに接合して得られたIII族窒化物半導体層の表面に、転位密度の少ないエリアを生成する。以下、詳細に説明する。
本実施形態の基板の製造方法は、結晶片層13を構成する結晶片11の高さ(結晶片層13の厚さ方向の高さ)がばらついている点で、第1の実施形態と異なる。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。例えば、結晶片11の高さは、1μm以上100μm以下の範囲でばらつく。なお、隣接する結晶片11の高さは互いに異なるのが好ましい。そして、結晶片11から成長したIII族窒化物半導体結晶が傾く先の結晶片11の方が、高さが低いのが好ましい。例えば、+c軸投影方向に進むに従い、徐々に複数の結晶片11の高さが低くなるようにしてもよい。
図10は、本実施形態の基板の製造方法の処理の流れを示すフローチャートである。図示するように、本実施形態の基板の製造方法は、準備工程S10と、形成工程S20と、除去工程S30とを有する。準備工程S10、及び、形成工程S20は、第1及び第2の実施形態と同様である。
<準備工程S10>
まず、GaNのバルク結晶から、図2及び図3に示すように、m軸方向に延伸する複数の結晶片11をストライプ状に切り出した。主面12となる切断面は、(11−24)面とした。
その後、結晶片層13を保持した基板ホルダ20をHVPE装置内にセットし、V/III比=10、成長温度=1040℃でGaNをエピタキシャル成長させた。
図13は、図12の積層体を図中上から下方向に観察した蛍光顕微鏡像である。図示する(1)乃至(3)は、図8を用いて説明した(1)乃至(3)部分に相当する。図14は、(1)の部分を観察したCL(Cathode Luminescence)像である。図15は、(2)の部分を観察したCL像である。図16は、(3)の部分を観察したCL像である。当該像における黒い点及びその群が転位である。
1. 第1の面方位の主面を有する複数の結晶片が、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置された結晶片層と、
前記結晶片層の上に、前記主面に接して位置するIII族窒化物半導体層と、
を有する基板。
2. 1に記載の基板において、
前記結晶片層における前記結晶片同士の間の隙間の幅W1(μm)は、0<W≦500を満たす基板。
3. 1又は2に記載の基板において、
前記III族窒化物半導体層は、前記複数の結晶片各々の前記主面からエピタキシャル成長したIII族窒化物半導体結晶が、隣接する前記結晶片の前記主面からエピタキシャル成長した前記III族窒化物半導体結晶と接合して形成されている基板。
4. 3に記載の基板において、
前記III族窒化物半導体層における互いに接合した前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面は、成長方向に進むに従い、一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾いている基板。
5. 1から4のいずれかに記載の基板において、
前記結晶片の前記結晶片層の厚さ方向の高さはばらついている基板。
6. 5に記載の基板において、
隣接する前記結晶片の前記高さは互いに異なる基板。
7. 複数のIII族窒化物半導体結晶が互いに接合して形成されており、
互いに接合している前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面は、一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾いており、第1の前記III族窒化物半導体結晶のペアの前記接合界面は、他の前記ペアの前記接合界面と平面視で重ならない基板。
8. 第1の面方位の主面を有する複数の結晶片を、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置した結晶片層を準備する準備工程と、
前記準備工程の後、前記複数の結晶片各々の前記主面からIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、隣接する前記結晶片の前記主面から成長した前記III族窒化物半導体結晶同士を互いに接合させてIII族窒化物半導体層を形成する形成工程と、
を有する基板の製造方法。
9. 8に記載の基板の製造方法において、
前記形成工程では、互いに接合する前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面が、成長方向に進むに従い一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾くように前記III族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる基板の製造方法。
10. 8又は9に記載の基板の製造方法において、
前記形成工程の後、前記結晶片層と前記III族窒化物半導体層との積層体から前記結晶片層を除去する除去工程をさらに有する基板の製造方法。
11 結晶片
12 主面
13 結晶片層
20 基板ホルダ
30 III族窒化物半導体層
31 接合界面
32 表面
100 HVPE装置
121 反応管
122 成長領域
123 基板ホルダ
124 ガス供給管
125 配管
126 ガス供給管
127 III族原料
128 ソースボート
129 ヒータ
130 ヒータ
132 回転軸
135 ガス排出管
136 遮蔽板
137 窒素原料ガス供給部
139 III族原料ガス供給部
Claims (9)
- 第1の面方位の主面を有する複数の結晶片が、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置された結晶片層と、
前記結晶片層の上に、前記主面に接して位置するIII族窒化物半導体層と、
を有し、
前記III族窒化物半導体層は、複数の前記結晶片各々の前記主面からエピタキシャル成長したIII族窒化物半導体結晶が、隣接する前記結晶片の前記主面からエピタキシャル成長した前記III族窒化物半導体結晶と接合して形成されており、
前記III族窒化物半導体層における互いに接合した前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面は、成長方向に進むに従い、一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾いている基板。 - 請求項1に記載の基板において、
前記結晶片層における前記結晶片同士の間の隙間の幅W1(μm)は、0<W≦500を満たす基板。 - 請求項1又は2に記載の基板において、
前記結晶片の前記結晶片層の厚さ方向の高さはばらついている基板。 - 請求項3に記載の基板において、
隣接する前記結晶片の前記高さは互いに異なる基板。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の基板において、
複数の前記結晶片は、前記結晶片を構成するIII族窒化物半導体のc軸方向を前記結晶片の主面に投影した投影c軸方向に沿って互いの間に隙間を有して並んでいる基板。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の基板において、
複数の前記結晶片は、前記結晶片を構成するIII族窒化物半導体のc軸方向を前記結晶片の主面に投影した投影c軸方向に沿って互いの間に隙間を有して並んでおり、複数の前記結晶片は、前記投影c軸方向に直交する方向に沿って並んでいない基板。 - 第1の面方位の主面を有する複数の結晶片を、互いの間に隙間を有し、かつ、前記主面が同一方向を向く状態で並列配置した結晶片層を準備する準備工程と、
前記準備工程の後、前記複数の結晶片各々の前記主面からIII族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させ、隣接する前記結晶片の前記主面から成長した前記III族窒化物半導体結晶同士を互いに接合させてIII族窒化物半導体層を形成する形成工程と、
を有し、
前記形成工程では、互いに接合する前記III族窒化物半導体結晶同士の接合界面が、成長方向に進むに従い一方の前記III族窒化物半導体結晶側に傾くように前記III族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる基板の製造方法。 - 請求項7に記載の基板の製造方法において、
前記形成工程の後、前記結晶片層と前記III族窒化物半導体層との積層体から前記結晶片層を除去する除去工程をさらに有する基板の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の基板の製造方法において、
前記形成工程は、V/III比が2以上20以下、成長温度が900℃以上1100℃以下の成長条件で、III族窒化物半導体結晶をエピタキシャル成長させる基板の製造方法。
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